JPH05102631A - 銅ペースト及び低温焼成セラミツク回路基板 - Google Patents
銅ペースト及び低温焼成セラミツク回路基板Info
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- JPH05102631A JPH05102631A JP3290971A JP29097191A JPH05102631A JP H05102631 A JPH05102631 A JP H05102631A JP 3290971 A JP3290971 A JP 3290971A JP 29097191 A JP29097191 A JP 29097191A JP H05102631 A JPH05102631 A JP H05102631A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 湿潤な非酸素雰囲気下でセラミック基板と同
時焼成しても緻密化された銅金属を主成分とする回路等
を得ることのできる銅ペーストを提供する。 【構成】 セラミック基板と同時焼成によって形成され
る回路等に用いられる銅ペーストであって、該銅ペース
ト中にクロム（Ｃｒ）金属が含有されていることを特徴
とする。
時焼成しても緻密化された銅金属を主成分とする回路等
を得ることのできる銅ペーストを提供する。 【構成】 セラミック基板と同時焼成によって形成され
る回路等に用いられる銅ペーストであって、該銅ペース
ト中にクロム（Ｃｒ）金属が含有されていることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は銅ペースト及び低温焼成
セラミック回路基板に関し、更に詳細にはセラミック基
板と同時焼成によって形成される回路等に用いられる銅
ペースト及び低温焼成セラミックから成る基板に銅金属
を主成分とする低温焼成セラミック回路基板に関する。
セラミック回路基板に関し、更に詳細にはセラミック基
板と同時焼成によって形成される回路等に用いられる銅
ペースト及び低温焼成セラミックから成る基板に銅金属
を主成分とする低温焼成セラミック回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラスセラミック等の低温焼成セラミッ
クは、アルミナ系のセラミックに比較して低誘電率で且
つ低熱膨張率であると共に、焼成温度が約１０００℃程
度と低温である。このため、アルミナ系セラミック等の
焼成温度が１５００℃以上である高温焼成セラミック基
板においては同時焼成によって形成できなかった、低抵
抗導体である金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、或いは銅（Ｃ
ｕ）を主成分とする回路等を同時焼成によって形成する
ことができる。特に、銅金属を主成分とする回路等はコ
スト的及び電気性能的にも他の金属から成る回路等に比
較して優れている。
クは、アルミナ系のセラミックに比較して低誘電率で且
つ低熱膨張率であると共に、焼成温度が約１０００℃程
度と低温である。このため、アルミナ系セラミック等の
焼成温度が１５００℃以上である高温焼成セラミック基
板においては同時焼成によって形成できなかった、低抵
抗導体である金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、或いは銅（Ｃ
ｕ）を主成分とする回路等を同時焼成によって形成する
ことができる。特に、銅金属を主成分とする回路等はコ
スト的及び電気性能的にも他の金属から成る回路等に比
較して優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】銅金属を主成分とする
回路等が形成されたセラミック回路基板においては、回
路等の比抵抗が小さく且つマイグレーションも極めて少
ない。ところで、銅金属は酸素雰囲気下で焼成すると酸
化され易いため、焼成を窒素雰囲気等の非酸素雰囲気下
で行うことが必要である。更に、セラミックの焼成の際
には、焼成前のセラミック（グリーンシート）中に含有
されている有機バインダーを充分に飛散させるべく、通
常、湿潤な非酸素雰囲気下でセラミックの焼成が行われ
る。
回路等が形成されたセラミック回路基板においては、回
路等の比抵抗が小さく且つマイグレーションも極めて少
ない。ところで、銅金属は酸素雰囲気下で焼成すると酸
化され易いため、焼成を窒素雰囲気等の非酸素雰囲気下
で行うことが必要である。更に、セラミックの焼成の際
には、焼成前のセラミック（グリーンシート）中に含有
されている有機バインダーを充分に飛散させるべく、通
常、湿潤な非酸素雰囲気下でセラミックの焼成が行われ
る。
【０００４】しかしながら、湿潤な非酸素雰囲気下での
焼成によって得られた、銅金属を主成分とする回路等に
おいては、銅金属が充分に緻密化されていないという欠
点があるため、銅金属を主成分とする回路等をセラミッ
ク基板と同時焼成することは工業的に実施することが極
めて困難であった。そこで、本発明においては、湿潤な
非酸素雰囲気下でセラミック基板と同時焼成しても緻密
化された銅金属を主成分とする回路等を得ることのでき
る銅ペースト及び低温焼成セラミック回路基板を提供す
ることにある。
焼成によって得られた、銅金属を主成分とする回路等に
おいては、銅金属が充分に緻密化されていないという欠
点があるため、銅金属を主成分とする回路等をセラミッ
ク基板と同時焼成することは工業的に実施することが極
めて困難であった。そこで、本発明においては、湿潤な
非酸素雰囲気下でセラミック基板と同時焼成しても緻密
化された銅金属を主成分とする回路等を得ることのでき
る銅ペースト及び低温焼成セラミック回路基板を提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記目的
を達成すべく検討を重ねた結果、少量のクロム金属を含
有する銅ペーストを使用してセラミック基板上に形成し
た回路等は、セラミック基板と同時焼成しても充分に緻
密化することを見出し、本発明に到達した。即ち、本発
明は、セラミック基板と同時焼成によって形成される回
路等に用いられる銅ペーストであって、該銅ペースト中
にクロム（Ｃｒ）金属が含有されていることを特徴とす
る銅ペーストにある。また、本発明は、ガラスセラミッ
ク等の低温焼成セラミックから成る基板に、銅金属を主
成分とする回路等が形成されている低温焼成セラミック
回路基板において、該回路等を形成する金属中にクロム
（Ｃｒ）金属が含有されていることを特徴とする低温焼
成セラミック回路基板でもある。
を達成すべく検討を重ねた結果、少量のクロム金属を含
有する銅ペーストを使用してセラミック基板上に形成し
た回路等は、セラミック基板と同時焼成しても充分に緻
密化することを見出し、本発明に到達した。即ち、本発
明は、セラミック基板と同時焼成によって形成される回
路等に用いられる銅ペーストであって、該銅ペースト中
にクロム（Ｃｒ）金属が含有されていることを特徴とす
る銅ペーストにある。また、本発明は、ガラスセラミッ
ク等の低温焼成セラミックから成る基板に、銅金属を主
成分とする回路等が形成されている低温焼成セラミック
回路基板において、該回路等を形成する金属中にクロム
（Ｃｒ）金属が含有されていることを特徴とする低温焼
成セラミック回路基板でもある。
【０００６】かかる本発明において、回路等がクロム
（Ｃｒ）金属を含有する銅ペーストの塗布によって形成
されることが、回路等を容易に形成することができる。
また、銅ペースト中のクロム（Ｃｒ）金属の含有量が
０．１〜２．５wt％であることが、得られる回路等の比
抵抗及び溶融はんだの濡れ性等を良好にすることができ
る。更に、回路等の比抵抗が３×１０-6Ω・ｃｍ以下で
あることが、回路基板として実用に供し得ることができ
る。
（Ｃｒ）金属を含有する銅ペーストの塗布によって形成
されることが、回路等を容易に形成することができる。
また、銅ペースト中のクロム（Ｃｒ）金属の含有量が
０．１〜２．５wt％であることが、得られる回路等の比
抵抗及び溶融はんだの濡れ性等を良好にすることができ
る。更に、回路等の比抵抗が３×１０-6Ω・ｃｍ以下で
あることが、回路基板として実用に供し得ることができ
る。
【０００７】
【作用】一般的に、湿潤な非酸素雰囲気下で銅粉末の焼
成温度を上昇すると、銅粉末の体積が急激に収縮し極小
点に達した後、再び膨張する現象がある。かかる極小点
が銅粉末１００％のものでは８００℃付近であるため、
ガラスセラミック等の低温焼成セラミックの焼成温度で
ある１０００℃付近では、銅粉末の体積が再び膨張し、
得られる銅焼結体の密度は低いものとなる。この点、本
発明の様に、クロムを含有させた銅粉末においては、１
０００℃近傍の焼成温度では銅粉末の体積が収縮する過
程にあるため、高密度の銅焼結体を得ることができる。
その結果、本発明によれば、緻密化された銅金属を主成
分とする回路等をセラミック基板と同時焼成によって形
成できるのである。
成温度を上昇すると、銅粉末の体積が急激に収縮し極小
点に達した後、再び膨張する現象がある。かかる極小点
が銅粉末１００％のものでは８００℃付近であるため、
ガラスセラミック等の低温焼成セラミックの焼成温度で
ある１０００℃付近では、銅粉末の体積が再び膨張し、
得られる銅焼結体の密度は低いものとなる。この点、本
発明の様に、クロムを含有させた銅粉末においては、１
０００℃近傍の焼成温度では銅粉末の体積が収縮する過
程にあるため、高密度の銅焼結体を得ることができる。
その結果、本発明によれば、緻密化された銅金属を主成
分とする回路等をセラミック基板と同時焼成によって形
成できるのである。
【０００８】
【発明の概要】本発明において使用される銅ペースト
は、従来から使用されている銅ペーストと同様に、銅粉
末を主成分として、バインダー及び有機溶剤等が含有さ
れているものである。本発明においては、かかる銅ペー
スト中にクロム金属が含有されていることが肝要であ
る。ここで、クロム金属が含有されていない銅ペースト
では、セラミック基板と同時焼成によって緻密化された
回路等を得ることができない。
は、従来から使用されている銅ペーストと同様に、銅粉
末を主成分として、バインダー及び有機溶剤等が含有さ
れているものである。本発明においては、かかる銅ペー
スト中にクロム金属が含有されていることが肝要であ
る。ここで、クロム金属が含有されていない銅ペースト
では、セラミック基板と同時焼成によって緻密化された
回路等を得ることができない。
【０００９】このクロム金属の含有量は、０．１〜２．
５wt％であることが好ましい。クロム含有量が０．１wt
％未満であれば、充分に緻密化した回路等を得ることが
困難になる傾向にある。一方、クロム含有量が２．５wt
％を越えると、充分に緻密化した回路等を得ることがで
きるものの、比抵抗が高くなると共に、溶融はんだとの
濡れ性も悪化する傾向にある。
５wt％であることが好ましい。クロム含有量が０．１wt
％未満であれば、充分に緻密化した回路等を得ることが
困難になる傾向にある。一方、クロム含有量が２．５wt
％を越えると、充分に緻密化した回路等を得ることがで
きるものの、比抵抗が高くなると共に、溶融はんだとの
濡れ性も悪化する傾向にある。
【００１０】かかるクロム金属を含有する銅ペースト
は、ガラスセラミック等の低温焼成セラミックから成る
基板に用いられ、基板の回路等を形成する。ここで、低
温焼成セラミックとしては、焼成温度が１０００℃近傍
で焼成されるセラミックであり、例えばアルミナーホウ
ケイ酸ガラスから成るガラスセラミック等を挙げること
ができる。尚、本発明で言う「回路等」とは、基板上又
は基板内に形成される導体パターンは勿論のこと、導体
パターン間を連結するビア等も含む。
は、ガラスセラミック等の低温焼成セラミックから成る
基板に用いられ、基板の回路等を形成する。ここで、低
温焼成セラミックとしては、焼成温度が１０００℃近傍
で焼成されるセラミックであり、例えばアルミナーホウ
ケイ酸ガラスから成るガラスセラミック等を挙げること
ができる。尚、本発明で言う「回路等」とは、基板上又
は基板内に形成される導体パターンは勿論のこと、導体
パターン間を連結するビア等も含む。
【００１１】この様に低温焼成セラミック基板に回路等
を同時焼成によって形成するためには、クロム金属を含
有する銅ペーストを用いて低温焼成セラミックのグリー
ンシートにスクリーン印刷等によって回路パターンを印
刷する。尚、必要に応じて回路パターンが印刷されたグ
リーンシートを熱圧着等によって積層してもよい。次い
で、グリーンシートを湿潤な非酸素雰囲気下で１０００
℃近傍で所定時間焼成する。ここで、非酸素雰囲気とし
ては、窒素雰囲気とすることがコスト的に有利である。
この様にして得られたセラミック基板に形成された回路
等の比抵抗が３×１０-6Ω・ｃｍ以下であることが、回
路基板として充分に実用に供し得る。
を同時焼成によって形成するためには、クロム金属を含
有する銅ペーストを用いて低温焼成セラミックのグリー
ンシートにスクリーン印刷等によって回路パターンを印
刷する。尚、必要に応じて回路パターンが印刷されたグ
リーンシートを熱圧着等によって積層してもよい。次い
で、グリーンシートを湿潤な非酸素雰囲気下で１０００
℃近傍で所定時間焼成する。ここで、非酸素雰囲気とし
ては、窒素雰囲気とすることがコスト的に有利である。
この様にして得られたセラミック基板に形成された回路
等の比抵抗が３×１０-6Ω・ｃｍ以下であることが、回
路基板として充分に実用に供し得る。
【００１２】
【実施例】実施例１ 銅粉末の湿潤窒素雰囲気下での熱収縮特性を熱機械分析
装置(ThermalMechanikcal Analyzer)を用いて測定し
た。その結果を図１に示す。図１は、横軸に温度を示
し、縦軸に仕込時の当初体積に対する体積膨張率を示
す。図１において、曲線１０がクロム粉末を２．５wt％
混合した銅粉末（粒径１μｍ、球状）のものであり、曲
線１００が銅粉末１００％のものである。図１の曲線１
００から明らかな様に、銅粉末１００％のものでは、体
積が最小となる極小値が８２０℃付近に在るため、８２
０℃を越える温度では体積が膨張する。このため、１０
００℃付近の銅粉末の体積は、仕込時の当初体積に比較
して若干の体積収縮が認められるものの、依然として低
密度のものである。これに対して曲線１０のクロム粉末
を２．５wt％混合した銅粉末においては、１０００℃近
傍でも銅粉末の体積が収縮する過程にある。このため、
得られた焼結体は、銅粉末１００％のものを１０００℃
近傍で焼成して得られた焼結体に比較して、緻密化され
たものとなる。
装置(ThermalMechanikcal Analyzer)を用いて測定し
た。その結果を図１に示す。図１は、横軸に温度を示
し、縦軸に仕込時の当初体積に対する体積膨張率を示
す。図１において、曲線１０がクロム粉末を２．５wt％
混合した銅粉末（粒径１μｍ、球状）のものであり、曲
線１００が銅粉末１００％のものである。図１の曲線１
００から明らかな様に、銅粉末１００％のものでは、体
積が最小となる極小値が８２０℃付近に在るため、８２
０℃を越える温度では体積が膨張する。このため、１０
００℃付近の銅粉末の体積は、仕込時の当初体積に比較
して若干の体積収縮が認められるものの、依然として低
密度のものである。これに対して曲線１０のクロム粉末
を２．５wt％混合した銅粉末においては、１０００℃近
傍でも銅粉末の体積が収縮する過程にある。このため、
得られた焼結体は、銅粉末１００％のものを１０００℃
近傍で焼成して得られた焼結体に比較して、緻密化され
たものとなる。
【００１３】実施例２ 実施例１に使用した銅粉末１９５ｇ、アクリル系バイン
ダー３ｇ、有機溶剤１２ｃｃ、及びクロム粉末５ｇを加
えて銅ペーストを作成した。この銅ペーストを用いてア
ルミナ及びホウケイ酸ガラスから成るセラミック・グリ
ーンシート上にスクーリーン印刷によって回路パターン
を印刷した。更に、回路パターンが印刷されたグリーン
シートを熱圧着によって積層して積層体とした。次い
で、積層体を湿潤窒素雰囲気下において、９８０℃で焼
成した。得られたセラミック回路基板に形成された回路
等の比抵抗は２．５３×１０-6Ω・ｃｍであり、密度は
６．４７ｇ／ｃｍ3 であった。この回路基板は充分に実
用に供し得るものであった。また、得られたセラミック
回路基板を切断し、断面を電子顕微鏡によって観察した
結果を図２ａに示す。尚、図２は、電子顕微鏡写真をト
レースしたものであって、セラミック基板１２に回路１
４、１５を連結するビア１８が形成されている。このビ
ア１８中には、気孔１６、１６・・・が存在する。
ダー３ｇ、有機溶剤１２ｃｃ、及びクロム粉末５ｇを加
えて銅ペーストを作成した。この銅ペーストを用いてア
ルミナ及びホウケイ酸ガラスから成るセラミック・グリ
ーンシート上にスクーリーン印刷によって回路パターン
を印刷した。更に、回路パターンが印刷されたグリーン
シートを熱圧着によって積層して積層体とした。次い
で、積層体を湿潤窒素雰囲気下において、９８０℃で焼
成した。得られたセラミック回路基板に形成された回路
等の比抵抗は２．５３×１０-6Ω・ｃｍであり、密度は
６．４７ｇ／ｃｍ3 であった。この回路基板は充分に実
用に供し得るものであった。また、得られたセラミック
回路基板を切断し、断面を電子顕微鏡によって観察した
結果を図２ａに示す。尚、図２は、電子顕微鏡写真をト
レースしたものであって、セラミック基板１２に回路１
４、１５を連結するビア１８が形成されている。このビ
ア１８中には、気孔１６、１６・・・が存在する。
【００１４】比較例 実施例２において、クロム粉末を加えることなく作成し
た銅ペーストを用いた他は、実施例２と同様にしてセラ
ミック回路基板を製造した。この回路基板の回路等の比
抵抗は、２×１０-6Ω・ｃｍであり、密度は５．１７ｇ
／ｃｍ3 であった。実施例２の回路基板に形成した回路
等の密度に比較して、比較例の回路等の密度は約２０％
も低いものであった。また、得られたセラミック基板の
断面についての電子顕微鏡によって観察した結果を図２
ｂに示す。図２ｂに示す比較例におけるビア１８中の気
孔１６、１６・・・は、図２ａに示す実施例２における
ビア１８に比較して極めて多く存在していた。
た銅ペーストを用いた他は、実施例２と同様にしてセラ
ミック回路基板を製造した。この回路基板の回路等の比
抵抗は、２×１０-6Ω・ｃｍであり、密度は５．１７ｇ
／ｃｍ3 であった。実施例２の回路基板に形成した回路
等の密度に比較して、比較例の回路等の密度は約２０％
も低いものであった。また、得られたセラミック基板の
断面についての電子顕微鏡によって観察した結果を図２
ｂに示す。図２ｂに示す比較例におけるビア１８中の気
孔１６、１６・・・は、図２ａに示す実施例２における
ビア１８に比較して極めて多く存在していた。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、低温焼成セラミック基
板との同時焼成によって、緻密化された銅金属を主成分
とする回路等を形成することができる。このため、コス
ト的及び電気的に良好なセラミック回路基板を容易に製
造することができる。
板との同時焼成によって、緻密化された銅金属を主成分
とする回路等を形成することができる。このため、コス
ト的及び電気的に良好なセラミック回路基板を容易に製
造することができる。
【図１】銅粉末の焼成温度に対する体積膨張率を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図２】得られたセラミック回路基板断面の電子顕微鏡
写真をトレースした断面図である。
写真をトレースした断面図である。
【符号の説明】 １０ クロム金属含有する銅粉末の熱分析曲線 １２ セラミック基板 １４、１５ 回路 １６ 気孔 １８ ビア
Claims (6)
- 【請求項１】 セラミック基板と同時焼成によって形成
される回路等に用いられる銅ペーストであって、 該銅ペースト中にクロム（Ｃｒ）金属が含有されている
ことを特徴とする銅ペースト。 - 【請求項２】 クロム（Ｃｒ）金属の含有量が０．１〜
２．５wt％である請求項1 記載の銅ペースト - 【請求項３】 ガラスセラミック等の低温焼成セラミッ
クから成る基板に、銅金属を主成分とする回路等が前記
基板と同時焼成によって形成された低温焼成セラミック
回路基板において、 該回路等を形成する金属中にクロム（Ｃｒ）金属が含有
されていることを特徴とする低温焼成セラミック回路基
板。 - 【請求項４】 回路等がクロム（Ｃｒ）金属を含有する
銅ペーストの塗布によって形成された請求項３記載の低
温焼成セラミック回路基板。 - 【請求項５】 銅ペースト中のクロム（Ｃｒ）金属の含
有量が０．１〜２．５wt％である請求項４記載の低温焼
成セラミック回路基板。 - 【請求項６】 回路等の比抵抗が３×１０-6Ω・ｃｍ以
下である請求項３又は４記載の低温焼成セラミック回路
基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290971A JPH05102631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 銅ペースト及び低温焼成セラミツク回路基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3290971A JPH05102631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 銅ペースト及び低温焼成セラミツク回路基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05102631A true JPH05102631A (ja) | 1993-04-23 |
Family
ID=17762805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3290971A Pending JPH05102631A (ja) | 1991-10-09 | 1991-10-09 | 銅ペースト及び低温焼成セラミツク回路基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05102631A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06223623A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-08-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 銅を素材とするペーストおよびセラミックパッケージ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6187397A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-02 | 株式会社住友金属セラミックス | セラミツクス回路基板の作製方法 |
| JPS62108787A (ja) * | 1985-11-06 | 1987-05-20 | 株式会社日立製作所 | 銅導体セラミツク配線基板の製法 |
| JPS63131405A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | 旭硝子株式会社 | 導体用組成物 |
-
1991
- 1991-10-09 JP JP3290971A patent/JPH05102631A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6187397A (ja) * | 1984-10-05 | 1986-05-02 | 株式会社住友金属セラミックス | セラミツクス回路基板の作製方法 |
| JPS62108787A (ja) * | 1985-11-06 | 1987-05-20 | 株式会社日立製作所 | 銅導体セラミツク配線基板の製法 |
| JPS63131405A (ja) * | 1986-11-20 | 1988-06-03 | 旭硝子株式会社 | 導体用組成物 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06223623A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-08-12 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 銅を素材とするペーストおよびセラミックパッケージ |
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