JPH05166409A - 銅導体組成物 - Google Patents
銅導体組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】銅導体組成物の焼結密度，半田濡れ性を改善し
スルーホールクラックの発生を抑制することである。 【構成】少なくとも５重量％のフレーク銅を包含する微
細分割された金属粒子を、樹脂を含有する有機媒体中に
分散させたことを特徴とする銅導体組成物。
スルーホールクラックの発生を抑制することである。 【構成】少なくとも５重量％のフレーク銅を包含する微
細分割された金属粒子を、樹脂を含有する有機媒体中に
分散させたことを特徴とする銅導体組成物。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、銅導体組成物、特に半
導体素子の実装基板として用いられるアルミナ複合系低
温焼成基板上または積層セラミックに導体を形成するた
めの銅導体組成物に関する。
導体素子の実装基板として用いられるアルミナ複合系低
温焼成基板上または積層セラミックに導体を形成するた
めの銅導体組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、銅導体組成物はハイブリッドマイ
クロ回路および抵抗ネットワークのために種々の受動及
び能動装置を相互接続する手段として広く使用されてい
る。
クロ回路および抵抗ネットワークのために種々の受動及
び能動装置を相互接続する手段として広く使用されてい
る。
【０００３】一般的目的導体組成物としての使用では、
ある性能属性例えば導電性，半田濡れ性，他の回路成分
との共存性および広範な条件下での処理性が要求され
る。
ある性能属性例えば導電性，半田濡れ性，他の回路成分
との共存性および広範な条件下での処理性が要求され
る。
【０００４】銅導体組成物は金属粉末および無機バイン
ダから構成され、金属粉末としては銅粉末，酸化銅粉末
が最も広く採用され、この金属粉末と無機バインダとを
微細分割された形態で有機媒体に分散させている。
ダから構成され、金属粉末としては銅粉末，酸化銅粉末
が最も広く採用され、この金属粉末と無機バインダとを
微細分割された形態で有機媒体に分散させている。
【０００５】銅粉末については、導電性を低下すること
なく銅の焼結および焼成された銅膜のち密さ、基板また
は抵抗体層への接着性および半田濡れ性を得るために粒
子サイズ，粒子形状が非常に重要である。このため、最
大寸法が１μｍ〜１０μｍ、そして平均粒子サイズが少
なくとも１μｍの球形の銅金属粒子が使用されていた。
銅導体組成物は、空気中で加熱された場合の銅金属の反
応性の故に、銅導体組成物は一般に非酸化性雰囲気例え
ば窒素中で焼成される。焼成は一般的に５００°〜１０
００℃で実施される。
なく銅の焼結および焼成された銅膜のち密さ、基板また
は抵抗体層への接着性および半田濡れ性を得るために粒
子サイズ，粒子形状が非常に重要である。このため、最
大寸法が１μｍ〜１０μｍ、そして平均粒子サイズが少
なくとも１μｍの球形の銅金属粒子が使用されていた。
銅導体組成物は、空気中で加熱された場合の銅金属の反
応性の故に、銅導体組成物は一般に非酸化性雰囲気例え
ば窒素中で焼成される。焼成は一般的に５００°〜１０
００℃で実施される。
【０００６】近年益々、小型化，高密度配線化，高密度
実装化がハイブリッドマイクロ回路に要求され、そのた
めに導体パターン層を複数層形成し、それぞれの層を接
続するためにスルーホール内壁に導体層を形成するスル
ーホール印刷法が広く採用されている。したがって、銅
導体組成物には、スルーホール内壁に印刷したときにも
接着性が高く安定した導電層を形成できることが求めら
れる。
実装化がハイブリッドマイクロ回路に要求され、そのた
めに導体パターン層を複数層形成し、それぞれの層を接
続するためにスルーホール内壁に導体層を形成するスル
ーホール印刷法が広く採用されている。したがって、銅
導体組成物には、スルーホール内壁に印刷したときにも
接着性が高く安定した導電層を形成できることが求めら
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の球形に近い
形状の銅粉末を使用した銅導体組成物においては、低温
焼成温度で充分に焼結させ、並びに絶縁基板または抵抗
体層のどちらにも充分に接着させ、且つ、半田濡れ性に
優れた焼成導体層を形成するために銅金属粒子のサイズ
をできる限り小さくすることが望ましい。しかし、その
反面、銅粉末の粒子を小さくした場合、基板上に印刷さ
れた銅導体組成物は、比較的低温（１２０°Ｃ）で乾燥
し５００℃〜１０００℃で焼成した時、導電網状体を形
成する粒子群が焼結収縮することによって印刷，焼成さ
れた導体層にクラックが生じ易い欠点がある。もちろ
ん、大きい粒子サイズの銅粉末を用いた場合、焼結後の
銅膜の密度が粗くなったり、更には半田濡れ性，印刷特
性が劣る。
形状の銅粉末を使用した銅導体組成物においては、低温
焼成温度で充分に焼結させ、並びに絶縁基板または抵抗
体層のどちらにも充分に接着させ、且つ、半田濡れ性に
優れた焼成導体層を形成するために銅金属粒子のサイズ
をできる限り小さくすることが望ましい。しかし、その
反面、銅粉末の粒子を小さくした場合、基板上に印刷さ
れた銅導体組成物は、比較的低温（１２０°Ｃ）で乾燥
し５００℃〜１０００℃で焼成した時、導電網状体を形
成する粒子群が焼結収縮することによって印刷，焼成さ
れた導体層にクラックが生じ易い欠点がある。もちろ
ん、大きい粒子サイズの銅粉末を用いた場合、焼結後の
銅膜の密度が粗くなったり、更には半田濡れ性，印刷特
性が劣る。
【０００８】そこで、本発明は上記の点に鑑み、高導電
性，接着性の点で最も導体の要求特性を満たす材料であ
る銅導体組成物の上記焼結密度，半田濡れ性を改善し、
並びにスルーホールクラックの発生を抑制することがで
きる銅導体組成物を提供しようとするものである。
性，接着性の点で最も導体の要求特性を満たす材料であ
る銅導体組成物の上記焼結密度，半田濡れ性を改善し、
並びにスルーホールクラックの発生を抑制することがで
きる銅導体組成物を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は、少なくとも
５重量％のフレーク銅を包含する微細分割された金属粒
子を、樹脂を含有する有機媒体中に分散させたことを特
徴とする銅導体組成物によって達成される。
５重量％のフレーク銅を包含する微細分割された金属粒
子を、樹脂を含有する有機媒体中に分散させたことを特
徴とする銅導体組成物によって達成される。
【００１０】以下本発明の銅導体組成物についてさらに
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１１】本発明の金属粒子は銅の粒子である。この
銅の中に不純物が存在すると、導電性を低下し銅の焼結
および銅膜の半田濡れ性を妨害することがあるので、銅
上に酸化膜が少なく高純度であることが重要である。こ
れが特に重要であるのは、本発明の組成物では、非常に
優れた半田濡れ性に加えて、銅の融点（１０８３℃）よ
りもかなり低い、比較的低温の焼成温度（５００−１０
００℃）において、銅粒子の最大導電性および焼結を得
る必要があるからである。
銅の中に不純物が存在すると、導電性を低下し銅の焼結
および銅膜の半田濡れ性を妨害することがあるので、銅
上に酸化膜が少なく高純度であることが重要である。こ
れが特に重要であるのは、本発明の組成物では、非常に
優れた半田濡れ性に加えて、銅の融点（１０８３℃）よ
りもかなり低い、比較的低温の焼成温度（５００−１０
００℃）において、銅粒子の最大導電性および焼結を得
る必要があるからである。
【００１２】銅金属粒子には非フレーク状またはフレー
ク状のものがある。非フレーク状粉末は不規則形状であ
ってもまたは球形であってもよい。本発明で用いられる
フレーク状の銅金属粒子とは、式：（（Ｌ＋Ｗ）／２）
（１／Ｔ）で表わされるアスペクト比が２．５〜１００
である金属粉末を意味している。ここで、Ｌ、Ｗおよび
Ｔは、図３に示すようにフレーク状銅金属粒子の３次元
座標における寸法である。
ク状のものがある。非フレーク状粉末は不規則形状であ
ってもまたは球形であってもよい。本発明で用いられる
フレーク状の銅金属粒子とは、式：（（Ｌ＋Ｗ）／２）
（１／Ｔ）で表わされるアスペクト比が２．５〜１００
である金属粉末を意味している。ここで、Ｌ、Ｗおよび
Ｔは、図３に示すようにフレーク状銅金属粒子の３次元
座標における寸法である。
【００１３】非フレーク状の銅金属粉末に関しては、実
質的に全ての粒子サイズが１０μｍ以下であることが好
ましい。その理由は、１０μｍ以上の粒子は、スクリー
ンがつまるために印刷が良好でない傾向を生じるからで
ある。しかし５重量％オーダーの程度の大きな粒子は、
許容されることがほとんどである。したがって、上述の
“実質的に全ての”とは、少なくとも約９５重量％であ
ることを意味する。
質的に全ての粒子サイズが１０μｍ以下であることが好
ましい。その理由は、１０μｍ以上の粒子は、スクリー
ンがつまるために印刷が良好でない傾向を生じるからで
ある。しかし５重量％オーダーの程度の大きな粒子は、
許容されることがほとんどである。したがって、上述の
“実質的に全ての”とは、少なくとも約９５重量％であ
ることを意味する。
【００１４】フレーク状の銅金属粉末すなわち銅フレー
クは、導電網状態を形成する粒子間の空隙がその組成物
の焼結密度に大きく影響することに鑑みて選択する。す
なわち、組成物の焼結膜における粒子間の空隙は、銅フ
レークの配合量，主な粒子の大きさ（塊のない個々の粒
子の大きさ）、塊の形状と構造，密度，金属表面の化学
的現象により決定されるもので、更にはアスペクト比も
空隙に対しての重要なファクターとなるのである。
クは、導電網状態を形成する粒子間の空隙がその組成物
の焼結密度に大きく影響することに鑑みて選択する。す
なわち、組成物の焼結膜における粒子間の空隙は、銅フ
レークの配合量，主な粒子の大きさ（塊のない個々の粒
子の大きさ）、塊の形状と構造，密度，金属表面の化学
的現象により決定されるもので、更にはアスペクト比も
空隙に対しての重要なファクターとなるのである。
【００１５】本発明において用いるフレーク銅のアスペ
クト比は、粒子間の空隙を考慮して２．５〜１００と規
定される。
クト比は、粒子間の空隙を考慮して２．５〜１００と規
定される。
【００１６】本発明において用いられているフレーク銅
の平均粒子サイズ（Fisher Sub-Sieve Sizer ASTM B330
-82 （以下Fisher法という）またはＳＥＭ写真観察によ
る粒子サイズ）は、平均粒子直径が１〜１０μｍである
ことが好ましい。これ以上の平均粒子直径のフレーク銅
を使用した場合、ペースト化できなくなるか、もしくは
ペースト化できてもスクリーン印刷において例えば通常
一般的に使用されている１５０〜４００メッシュのスク
リーンを使用した場合印刷スクリーンの目づまりが生ず
る。
の平均粒子サイズ（Fisher Sub-Sieve Sizer ASTM B330
-82 （以下Fisher法という）またはＳＥＭ写真観察によ
る粒子サイズ）は、平均粒子直径が１〜１０μｍである
ことが好ましい。これ以上の平均粒子直径のフレーク銅
を使用した場合、ペースト化できなくなるか、もしくは
ペースト化できてもスクリーン印刷において例えば通常
一般的に使用されている１５０〜４００メッシュのスク
リーンを使用した場合印刷スクリーンの目づまりが生ず
る。
【００１７】フレーク銅の厚みに関しては、粒子間の空
隙を考慮して決定された最適なアスペクト比が２．５〜
１００であることにより、約０．１〜０．４μｍの範囲
内が好ましい。なお、フレーク銅の外形、断面形状、サ
イズ分布等については特に制限はない。
隙を考慮して決定された最適なアスペクト比が２．５〜
１００であることにより、約０．１〜０．４μｍの範囲
内が好ましい。なお、フレーク銅の外形、断面形状、サ
イズ分布等については特に制限はない。
【００１８】フレーク銅の量は、銅金属粒子全体の重量
を１００重量％としたとき少なくとも５重量％以上であ
る。スルーホールクラック発生の抑制、良好な半田濡れ
性および焼成された銅膜の密度の３特性を同時に満た
し、且つ銅導体本来の高導電性、接着性の優れた要求特
性を満たすためである。もちろん、所望によって銅金属
粒子の全てをフレーク銅とすることもできる。
を１００重量％としたとき少なくとも５重量％以上であ
る。スルーホールクラック発生の抑制、良好な半田濡れ
性および焼成された銅膜の密度の３特性を同時に満た
し、且つ銅導体本来の高導電性、接着性の優れた要求特
性を満たすためである。もちろん、所望によって銅金属
粒子の全てをフレーク銅とすることもできる。
【００１９】本発明の銅金属粒子の表面部分の銅は酸化
銅となっていても良い。
銅となっていても良い。
【００２０】本発明の組成物は上記銅金属粒子とは別
に、銅、鉄、ニッケル、コバルト、亜鉛およびマンガン
等の遷移金属の酸化物粒子を含有してもよい。これら金
属酸化物の粒子の含有量は、金属粒子１重量部に対し
０．１５重量部までである。
に、銅、鉄、ニッケル、コバルト、亜鉛およびマンガン
等の遷移金属の酸化物粒子を含有してもよい。これら金
属酸化物の粒子の含有量は、金属粒子１重量部に対し
０．１５重量部までである。
【００２１】本発明において使用する無機結合剤は、ガ
ラスおよびその他の上記の金属酸化物を含む無機結合材
料からなるもので、いくつかの機能を果たす。結合剤の
一次的機能は、基材への化学的または機械的結合を与え
ることである。
ラスおよびその他の上記の金属酸化物を含む無機結合材
料からなるもので、いくつかの機能を果たす。結合剤の
一次的機能は、基材への化学的または機械的結合を与え
ることである。
【００２２】無機結合剤の量は、通常、固体分（銅導体
組成物の有機媒体を除く成分）の０〜２０重量％、そし
て好ましくは１〜１０重量％である。
組成物の有機媒体を除く成分）の０〜２０重量％、そし
て好ましくは１〜１０重量％である。
【００２３】上記の無機物粒子は、機械的混合によって
有機液体媒体（ビヒクル）と混合して例えばスクリーン
印刷、描画、およびディップ法に適当なコンシステンシ
ーおよびレオロジーを有するペースト状組成物とする。
このペースト状組成物は通常の方法で通常の基材上に厚
膜として塗布される。
有機液体媒体（ビヒクル）と混合して例えばスクリーン
印刷、描画、およびディップ法に適当なコンシステンシ
ーおよびレオロジーを有するペースト状組成物とする。
このペースト状組成物は通常の方法で通常の基材上に厚
膜として塗布される。
【００２４】それが乾燥および焼成の間にきれいに蒸発
し去る限りはすべての不活性液体をビヒクル中に使用す
ることができる。濃厚化剤および／または安定剤および
／またはその他の一般的添加剤を加えたかまたは加えて
いない種々の有機液体をビヒクルとして使用することが
できる。使用しうる有機液体の例には脂肪族アルコー
ル、そのようなアルコールのエステル例えばアセテート
およびプロピオネート、テルペン例えば松根油、テルピ
ネオールその他、樹脂例えば低級アルコールのポリメタ
クリレートの溶液および溶媒例えば松根油中のエチルセ
ルロースの溶液およびエチレングリコールモノアセテー
トのモノブチルエーテルがある。好ましいビヒクルはエ
チルセルロースおよび２，２，４−トリメチルペンタン
ジオール−１，３−モノイソブチレートに基づくもので
ある。ビヒクルには基材への適用後の迅速な乾燥を促進
させるための揮発性液体を含有させてもよい。
し去る限りはすべての不活性液体をビヒクル中に使用す
ることができる。濃厚化剤および／または安定剤および
／またはその他の一般的添加剤を加えたかまたは加えて
いない種々の有機液体をビヒクルとして使用することが
できる。使用しうる有機液体の例には脂肪族アルコー
ル、そのようなアルコールのエステル例えばアセテート
およびプロピオネート、テルペン例えば松根油、テルピ
ネオールその他、樹脂例えば低級アルコールのポリメタ
クリレートの溶液および溶媒例えば松根油中のエチルセ
ルロースの溶液およびエチレングリコールモノアセテー
トのモノブチルエーテルがある。好ましいビヒクルはエ
チルセルロースおよび２，２，４−トリメチルペンタン
ジオール−１，３−モノイソブチレートに基づくもので
ある。ビヒクルには基材への適用後の迅速な乾燥を促進
させるための揮発性液体を含有させてもよい。
【００２５】理論的には有機媒体中には樹脂を全く存在
させないことが望ましい。しかしながら、実際問題とし
て、分散物中に適当なレオロジー性を生成させてそれを
前述のような方法によって塗布したときに満足に適用で
きるようにするためには、有機媒体は適当な重量の樹脂
を含有していなくてはならない。
させないことが望ましい。しかしながら、実際問題とし
て、分散物中に適当なレオロジー性を生成させてそれを
前述のような方法によって塗布したときに満足に適用で
きるようにするためには、有機媒体は適当な重量の樹脂
を含有していなくてはならない。
【００２６】分散物である本発明の組成物において、ビ
ヒクルの固体分に対する比率はかなり変動させることが
でき、そして、分散物の適用される方法および使用され
るビヒクルの種類に依存する。通常、良好な被覆の達成
のためには、本発明のペースト状組成物は、相補的に２
０〜９５％固体分および８０〜５％ビヒクルを含有す
る。
ヒクルの固体分に対する比率はかなり変動させることが
でき、そして、分散物の適用される方法および使用され
るビヒクルの種類に依存する。通常、良好な被覆の達成
のためには、本発明のペースト状組成物は、相補的に２
０〜９５％固体分および８０〜５％ビヒクルを含有す
る。
【００２７】本発明の組成物の処方においては、有機媒
体の量を最小限としまた前記のように有機媒体中の高分
子量物質の量を最小限とすることが好ましい。この両者
に対する理由は有機媒体を完全に蒸発させることであ
る。有機媒体の蒸発に対して利用できる酸素量は、勿
論、非酸化性雰囲気中で銅を焼成させることが必要であ
るために非常に限定される。従って、この組成物の処方
においてはできるだけ少量の樹脂を使用してレオロジー
を調整して所望の塗布時の粘度を生じさせる。すなわ
ち、粘度を減少させ、かつ有機媒体の蒸発を強くするこ
との両方のために、有機媒体中の樹脂の量を固体分の重
量又は使用する樹脂の種類に応じて決定することが好ま
しい。本発明の組成物は、その有利な特性に悪影響を与
えないその他の物質の添加によって修正することができ
ることは当然である。そのような処方は当技術分野で行
なわれるている。
体の量を最小限としまた前記のように有機媒体中の高分
子量物質の量を最小限とすることが好ましい。この両者
に対する理由は有機媒体を完全に蒸発させることであ
る。有機媒体の蒸発に対して利用できる酸素量は、勿
論、非酸化性雰囲気中で銅を焼成させることが必要であ
るために非常に限定される。従って、この組成物の処方
においてはできるだけ少量の樹脂を使用してレオロジー
を調整して所望の塗布時の粘度を生じさせる。すなわ
ち、粘度を減少させ、かつ有機媒体の蒸発を強くするこ
との両方のために、有機媒体中の樹脂の量を固体分の重
量又は使用する樹脂の種類に応じて決定することが好ま
しい。本発明の組成物は、その有利な特性に悪影響を与
えないその他の物質の添加によって修正することができ
ることは当然である。そのような処方は当技術分野で行
なわれるている。
【００２８】本発明の銅導体組成物は、基材例えばアル
ミナセラミックに、通常はスクリーン印刷法によって適
用する。湿潤時厚さは約１０〜８０μｍ、好ましくは２
５〜６０μｍとする。本発明の組成物は自動プリンター
またはハンドプリンターを使用して通常の方法で基材上
に印刷することができる。好ましくは１５０〜４００メ
ッシュスクリーンを使用する自動スクリーンステンシル
技術を使用する。印刷されたパターンを次いで２００℃
以下例えば１２０〜１５０℃で約５〜１５分間乾燥させ
た後に焼成する。無機結合剤と微細分割銅粒子の両方の
焼結を実施するための焼成は好ましくは約３００℃での
有機物質の燃焼および６００℃までの加熱による厚膜の
緊密化を可能にする温度プロファイルを使用して還元ま
たは不活性雰囲気下にベルト炉中で実施される。次い
で、過焼結、要求されない中間温度での化学反応または
急速すぎる冷却によって生じることがある基材破損を阻
止するために、制御された冷却サイクルを実施する。全
体の焼成工程は、ピーク焼成温度に達するまでの２０〜
２５分、焼成温度での約１０分、および冷却における約
２０〜２５分の約１時間にわたるのが好ましい。ある場
合には３０分の短い全サイクル時間を使用しうる。
ミナセラミックに、通常はスクリーン印刷法によって適
用する。湿潤時厚さは約１０〜８０μｍ、好ましくは２
５〜６０μｍとする。本発明の組成物は自動プリンター
またはハンドプリンターを使用して通常の方法で基材上
に印刷することができる。好ましくは１５０〜４００メ
ッシュスクリーンを使用する自動スクリーンステンシル
技術を使用する。印刷されたパターンを次いで２００℃
以下例えば１２０〜１５０℃で約５〜１５分間乾燥させ
た後に焼成する。無機結合剤と微細分割銅粒子の両方の
焼結を実施するための焼成は好ましくは約３００℃での
有機物質の燃焼および６００℃までの加熱による厚膜の
緊密化を可能にする温度プロファイルを使用して還元ま
たは不活性雰囲気下にベルト炉中で実施される。次い
で、過焼結、要求されない中間温度での化学反応または
急速すぎる冷却によって生じることがある基材破損を阻
止するために、制御された冷却サイクルを実施する。全
体の焼成工程は、ピーク焼成温度に達するまでの２０〜
２５分、焼成温度での約１０分、および冷却における約
２０〜２５分の約１時間にわたるのが好ましい。ある場
合には３０分の短い全サイクル時間を使用しうる。
【００２９】
【実施例】銅金属粒子として直径１μｍの球形銅８１．
５８重量％と、酸化銅粒子３．０５重量％と、ホウケイ
酸鉛系の非晶質系ガラスの無機結合剤３．９２重量％と
を、エチルセルロースとターピネオールとの混合物のビ
ヒクル１１．４５重量％に分散させて、導体組成物試料
Ａを調製した。
５８重量％と、酸化銅粒子３．０５重量％と、ホウケイ
酸鉛系の非晶質系ガラスの無機結合剤３．９２重量％と
を、エチルセルロースとターピネオールとの混合物のビ
ヒクル１１．４５重量％に分散させて、導体組成物試料
Ａを調製した。
【００３０】試料Ａにおいて、直径１μｍの球形銅の代
わりに、直径１μｍの球形銅と直径５μｍの球形銅の
１：１混合物を用いたものを試料Ｂとした。
わりに、直径１μｍの球形銅と直径５μｍの球形銅の
１：１混合物を用いたものを試料Ｂとした。
【００３１】試料Ａにおいて、直径１μｍの球形銅の代
わりに、直径５μｍの球形銅を用いたものを試料Ｃとし
た。
わりに、直径５μｍの球形銅を用いたものを試料Ｃとし
た。
【００３２】銅金属粒子成分として、１．７μｍのフレ
ーク銅１０重量％と直径１μｍの球形銅９０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｄとした。
ーク銅１０重量％と直径１μｍの球形銅９０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｄとした。
【００３３】試料Ｄにおいて、直径１μｍの球形銅の代
わりに直径１μｍの球形銅と直径５μｍの球形銅の１：
１混合物を用いたものを試料Ｅとした。
わりに直径１μｍの球形銅と直径５μｍの球形銅の１：
１混合物を用いたものを試料Ｅとした。
【００３４】試料Ｄにおいて、直径１μｍの球形銅の代
わりに、直径５μｍの球形銅を用いたものを試料Ｆとし
た。
わりに、直径５μｍの球形銅を用いたものを試料Ｆとし
た。
【００３５】銅金属粒子成分として、１．７μｍのフレ
ーク銅２０重量％と直径１μｍの球形銅と直径５μｍの
球形銅の１：１混合物８０重量％を用いたものを試料Ｇ
とした。
ーク銅２０重量％と直径１μｍの球形銅と直径５μｍの
球形銅の１：１混合物８０重量％を用いたものを試料Ｇ
とした。
【００３６】銅金属粒子成分として、１．７μｍのフレ
ーク銅３０重量％と直径１μｍの球形銅７０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｈとした。
ーク銅３０重量％と直径１μｍの球形銅７０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｈとした。
【００３７】銅金属粒子成分として、１．７μｍのフレ
ーク銅５０重量％と直径１μｍの球形銅５０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｉとした。
ーク銅５０重量％と直径１μｍの球形銅５０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｉとした。
【００３８】試料Ｉにおいて、１．７μｍのフレーク銅
の代わりに３．９μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｊとした。
の代わりに３．９μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｊとした。
【００３９】試料Ｉにおいて、１．７μｍのフレーク銅
の代わりに２．３μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｋとした。
の代わりに２．３μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｋとした。
【００４０】銅金属粒子成分として、１．７μｍのフレ
ーク銅７０重量％と直径１μｍの球形銅３０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｌとした。
ーク銅７０重量％と直径１μｍの球形銅３０重量％の混
合物を用いたものを試料Ｌとした。
【００４１】銅金属粒子成分として、１．７μｍのフレ
ーク銅のみを用いたものを試料Ｍとした。
ーク銅のみを用いたものを試料Ｍとした。
【００４２】試料Ｍにおいて、１．７μｍのフレーク銅
の代わりに３．９μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｎとした。
の代わりに３．９μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｎとした。
【００４３】試料Ｍにおいて、１．７μｍのフレーク銅
の代わりに２．３μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｐとした。
の代わりに２．３μｍのフレーク銅を用いたものを試料
Ｐとした。
【００４４】表１に、これら試料Ａ〜Ｐの銅金属粒子の
内容をまとめて示す。
内容をまとめて示す。
【００４５】なお、ここで１．７μｍのフレーク銅と
は、Fisher法による平均粒子直径が１．７μｍのもので
ありＳＥＭ写真観察によれば５μｍのものである。その
アスペクト比は５〜３０である。３．９μｍのフレーク
銅とは、Fisher法による平均粒子直径が３．９μｍのも
のでありＳＥＭ写真観察によれば８μｍのものである。
そのアスペクト比は２．５〜７である。２．３μｍのフ
レーク銅とは、Fisher法による平均粒子直径が２．３μ
ｍのものでありＳＥＭ写真観察によれば１０μｍのもの
である。そのアスペクト比は２．５〜１０である。
は、Fisher法による平均粒子直径が１．７μｍのもので
ありＳＥＭ写真観察によれば５μｍのものである。その
アスペクト比は５〜３０である。３．９μｍのフレーク
銅とは、Fisher法による平均粒子直径が３．９μｍのも
のでありＳＥＭ写真観察によれば８μｍのものである。
そのアスペクト比は２．５〜７である。２．３μｍのフ
レーク銅とは、Fisher法による平均粒子直径が２．３μ
ｍのものでありＳＥＭ写真観察によれば１０μｍのもの
である。そのアスペクト比は２．５〜１０である。
【００４６】無機結合剤として使用したガラスの組成
は、ＰｂＯが６９重量％、ＣｄＯが９重量％、ＳｉＯ2
が９重量％およびＢ2 Ｏ3 が１３重量％である。
は、ＰｂＯが６９重量％、ＣｄＯが９重量％、ＳｉＯ2
が９重量％およびＢ2 Ｏ3 が１３重量％である。
【００４７】このようにして調製した導体組成物試料Ａ
〜Ｐについて、スルーホールクラックの発生抑制度，半
田濡れ性及び上記焼成ペーストのＳＥＭによる断面を次
のように評価，観察した。
〜Ｐについて、スルーホールクラックの発生抑制度，半
田濡れ性及び上記焼成ペーストのＳＥＭによる断面を次
のように評価，観察した。
【００４８】スルーホールクラックの発生抑制度は、ス
ルーホールの簡易実験方法により評価した。この簡易実
験方法は、厚膜ペーストのスルーホール印刷を簡便にシ
ミュレーションするもので、実際のスルーホールクラッ
クの出具合を予測することができる。すなわち、実際に
は図１のようにスルーホールを有する基板10の両面から
厚膜ペースト11を印刷しこれを焼成する。この場合、ス
ルーホールの内壁の印刷膜の重なり部分にクラックが発
生しやすい。そこで、本簡易実験では、図２のように基
板20上にペースト膜21が重なるように印刷し焼成して、
その重なり部分のクラックの発生状況を観察して、実際
のスルーホールクラックの出具合を予測するのである。
具体的方法は次の通りである。 １）スコッチテープを約１ミリメートルの間隔で、アル
ミナ基板上に平行に貼る 。２）その間にペーストをスクレーパーにて、印刷す
る。 ３）テープを剥がし、１２０℃で乾燥する。 ４）乾燥した印刷ペーストに対して０．５ミリメートル
ずらして、同様にテープを用いて印刷をする。 ５）テープを剥がし、１２０℃で乾燥する。 ６）窒素雰囲気中６００℃で焼成する。 ７）焼成パーツのクラックの出具合を観察する。
ルーホールの簡易実験方法により評価した。この簡易実
験方法は、厚膜ペーストのスルーホール印刷を簡便にシ
ミュレーションするもので、実際のスルーホールクラッ
クの出具合を予測することができる。すなわち、実際に
は図１のようにスルーホールを有する基板10の両面から
厚膜ペースト11を印刷しこれを焼成する。この場合、ス
ルーホールの内壁の印刷膜の重なり部分にクラックが発
生しやすい。そこで、本簡易実験では、図２のように基
板20上にペースト膜21が重なるように印刷し焼成して、
その重なり部分のクラックの発生状況を観察して、実際
のスルーホールクラックの出具合を予測するのである。
具体的方法は次の通りである。 １）スコッチテープを約１ミリメートルの間隔で、アル
ミナ基板上に平行に貼る 。２）その間にペーストをスクレーパーにて、印刷す
る。 ３）テープを剥がし、１２０℃で乾燥する。 ４）乾燥した印刷ペーストに対して０．５ミリメートル
ずらして、同様にテープを用いて印刷をする。 ５）テープを剥がし、１２０℃で乾燥する。 ６）窒素雰囲気中６００℃で焼成する。 ７）焼成パーツのクラックの出具合を観察する。
【００４９】なお、テープの枚数を変えることにより、
ペーストの印刷膜厚をコントロールすることができる。
ペーストの印刷膜厚をコントロールすることができる。
【００５０】スルーホールクラックの発生抑制の評価基
準は次の通りである。
準は次の通りである。
【００５１】 テープ枚数 テープ枚数 評価基準 １枚 クラック無し ２枚 クラック無し １（良い） クラック無し 小クラック有り ２ クラック無し クラック有り ３ 小クラック有り ４ クラック有り ５（悪い） 半田濡れ性の試験方法を次に示す。 １）アルミナ基板上に銅ペーストをスクリーン印刷す
る。 ２）１２０℃で１０分間乾燥する。 ３）窒素雰囲気中６００℃で焼成する。 ４）焼成パーツ上に、マイルドアクティブタイプのフラ
ックス（アルファメタル社α６１１）を滴下し、その上
に ６３Ｓｎ／３７Ｐｂ 半田の２ｍｍφの半田ボール
をのせる。 ５）１００〜１５０℃のホットプレート上で上記サンプ
ルを１分間プレヒートした後、すぐに２４０℃ホットプ
レート上で１５秒間リフローさせる。 ６）さめたら、半田ボールの広がり率を下式に従って求
める。 （広がり率）＝｛（リフロー後のボール直径）−（リフ
ロー前のボール直径（この場合は２ｍｍ）｝／（リフロ
ー前のボール直径）× 100（％） 広がり率が大きい程、半田ぬれ性は良い。
る。 ２）１２０℃で１０分間乾燥する。 ３）窒素雰囲気中６００℃で焼成する。 ４）焼成パーツ上に、マイルドアクティブタイプのフラ
ックス（アルファメタル社α６１１）を滴下し、その上
に ６３Ｓｎ／３７Ｐｂ 半田の２ｍｍφの半田ボール
をのせる。 ５）１００〜１５０℃のホットプレート上で上記サンプ
ルを１分間プレヒートした後、すぐに２４０℃ホットプ
レート上で１５秒間リフローさせる。 ６）さめたら、半田ボールの広がり率を下式に従って求
める。 （広がり率）＝｛（リフロー後のボール直径）−（リフ
ロー前のボール直径（この場合は２ｍｍ）｝／（リフロ
ー前のボール直径）× 100（％） 広がり率が大きい程、半田ぬれ性は良い。
【００５２】ＳＥＭ観察は、次の方法で行なった。 １）アルミナ基板上に銅ペーストをスクリーン印刷す
る。 ２）１２０℃で１０分間乾燥する。 ３）窒素雰囲気中６００℃で焼成する。 ４）焼成パーツを割り、断面をＳＥＭで観察する。
る。 ２）１２０℃で１０分間乾燥する。 ３）窒素雰囲気中６００℃で焼成する。 ４）焼成パーツを割り、断面をＳＥＭで観察する。
【００５３】スルーホールクラックの発生抑制評価につ
いての試験結果を表２に示し、また半田濡れ性の結果を
表３に、更に焼成後形成された銅膜の密度についてＳＥ
Ｍで観察した結果を表４並びに添付した断面写真（図４
乃至図１４）に示す。
いての試験結果を表２に示し、また半田濡れ性の結果を
表３に、更に焼成後形成された銅膜の密度についてＳＥ
Ｍで観察した結果を表４並びに添付した断面写真（図４
乃至図１４）に示す。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】
【表３】
【００５７】
【表４】 これらの結果から明らかなごとく、焼結密度，半田濡れ
性及びスルーホールクラックの抑制とも、本実施例のも
のが比較例として挙げた従来の非フレーク状の銅金属粉
末だけのものに比べ優れていることがわかる。かかる効
果は、フレーク銅が乾燥時にあっても高密度であるた
め、焼結収縮による密度の変化が少ないことに起因する
ところが大きい。
性及びスルーホールクラックの抑制とも、本実施例のも
のが比較例として挙げた従来の非フレーク状の銅金属粉
末だけのものに比べ優れていることがわかる。かかる効
果は、フレーク銅が乾燥時にあっても高密度であるた
め、焼結収縮による密度の変化が少ないことに起因する
ところが大きい。
【００５８】次に、非フレーク銅粉末とフレーク銅粉末
との混合物における非フレーク銅粉末の粒子サイズの大
きさの変化による効果の違いを述べる。試料Ａ、Ｂおよ
びＣ、また試料Ｄ、ＥおよびＦを比較すると、非フレー
ク銅粉末の粒子サイズが小さい試料は、クラック発生抑
制効果は小さいものの、半田濡れ性および密度の点では
粒子サイズの大きいものよりも優れている。
との混合物における非フレーク銅粉末の粒子サイズの大
きさの変化による効果の違いを述べる。試料Ａ、Ｂおよ
びＣ、また試料Ｄ、ＥおよびＦを比較すると、非フレー
ク銅粉末の粒子サイズが小さい試料は、クラック発生抑
制効果は小さいものの、半田濡れ性および密度の点では
粒子サイズの大きいものよりも優れている。
【００５９】また、フレーク銅粉末の重量％を増加した
場合の上記３特性への影響について述べる。クラック発
生抑制効果については、概してフレーク銅粉末の割合が
大きい方が好ましい結果が得られるが、フレーク銅粉末
の割合が１０重量％のものでも組み合わせる非フレーク
銅粉末のサイズを選ぶことにより好ましい結果を得るこ
とができる。半田濡れ性についても、概してフレーク銅
粉末の割合が大きい方が好ましい結果が得られる。密度
については、フレーク銅粉末の割合が１０重量％以上で
あればいずれの試料でも好ましい結果を示した。
場合の上記３特性への影響について述べる。クラック発
生抑制効果については、概してフレーク銅粉末の割合が
大きい方が好ましい結果が得られるが、フレーク銅粉末
の割合が１０重量％のものでも組み合わせる非フレーク
銅粉末のサイズを選ぶことにより好ましい結果を得るこ
とができる。半田濡れ性についても、概してフレーク銅
粉末の割合が大きい方が好ましい結果が得られる。密度
については、フレーク銅粉末の割合が１０重量％以上で
あればいずれの試料でも好ましい結果を示した。
【００６０】なお、本発明の銅導体組成物の導電性は、
従来の銅導体組成と比べほぼ同様の良好なものであっ
た。
従来の銅導体組成と比べほぼ同様の良好なものであっ
た。
【００６１】
【発明の効果】以上のように、本発明の銅導体組成物
は、高導電性など銅導体組成物本来の特長を備えなが
ら、焼結密度，半田濡れ性が改善され、並びにスルーホ
ールクラックの発生も抑制することができるものであ
る。
は、高導電性など銅導体組成物本来の特長を備えなが
ら、焼結密度，半田濡れ性が改善され、並びにスルーホ
ールクラックの発生も抑制することができるものであ
る。
【図１】導体組成物を印刷したスルーホール部分の断面
図である。
図である。
【図２】実施例で行ったスルーホールクラック発生抑制
効果の簡易試験方法を説明するための図である。
効果の簡易試験方法を説明するための図である。
【図３】フレーク銅のアスペクト比の算出方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図４】実施例で調製した試料Ａについての粒子構造を
示すＳＥＭ写真図である。
示すＳＥＭ写真図である。
【図５】実施例で調製した試料Ｂについての粒子構造を
示すＳＥＭ写真図である。
示すＳＥＭ写真図である。
【図６】実施例で調製した試料Ｃについての粒子構造を
示すＳＥＭ写真図である。
示すＳＥＭ写真図である。
【図７】実施例で調製した試料Ｄについての粒子構造を
示すＳＥＭ写真図である。
示すＳＥＭ写真図である。
【図８】実施例で調製した試料Ｅについての粒子構造を
示すＳＥＭ写真図である。
示すＳＥＭ写真図である。
【図９】実施例で調製した試料Ｆについての粒子構造を
示すＳＥＭ写真図である。
示すＳＥＭ写真図である。
【図１０】実施例で調製した試料Ｇについての粒子構造
を示すＳＥＭ写真図である。
を示すＳＥＭ写真図である。
【図１１】実施例で調製した試料Ｈについての粒子構造
を示すＳＥＭ写真図である。
を示すＳＥＭ写真図である。
【図１２】実施例で調製した試料Ｉについての粒子構造
を示すＳＥＭ写真図である。
を示すＳＥＭ写真図である。
【図１３】実施例で調製した試料Ｌについての粒子構造
を示すＳＥＭ写真図である。
を示すＳＥＭ写真図である。
【図１４】実施例で調製した試料Ｍについての粒子構造
を示すＳＥＭ写真図である。
を示すＳＥＭ写真図である。
10…基板、11…ペースト、20…基板、21…ペースト。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡部 千恵 神奈川県横浜市港北区新吉田町4997 デュ ポン ジャパン 中央技術研究所内
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも５重量％のフレーク銅を包含す
る微細分割された金属粒子を、樹脂を含有する有機媒体
中に分散させたことを特徴とする銅導体組成物。 - 【請求項２】前記金属粒子がフレーク銅と、非フレーク
状銅金属粉末との混合物であることを特徴とする請求項
１に記載の組成物。 - 【請求項３】 フレーク銅が、１〜１０μｍの平均粒子
直径および０．１〜０．４μｍの厚みを有しアスペクト
比が２．５〜１００であることを特徴とする請求項１又
は２に記載の組成物。 - 【請求項４】 無機結合剤の微細分割粒子をも含有する
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載
の組成物。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35234791A JP3507084B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 銅導体組成物 |
| EP92121111A EP0546560A1 (en) | 1991-12-13 | 1992-12-11 | Thick film copper paste composition |
| KR1019920024054A KR930012181A (ko) | 1991-12-13 | 1992-12-12 | 후막 구리 페이스트 조성물 |
| CN92114433A CN1075378A (zh) | 1991-12-13 | 1992-12-12 | 厚膜铜浆组合物 |
| TW081110311A TW245801B (ja) | 1991-12-13 | 1992-12-23 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35234791A JP3507084B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 銅導体組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05166409A true JPH05166409A (ja) | 1993-07-02 |
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Family
ID=18423439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35234791A Expired - Fee Related JP3507084B2 (ja) | 1991-12-13 | 1991-12-13 | 銅導体組成物 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0546560A1 (ja) |
| JP (1) | JP3507084B2 (ja) |
| KR (1) | KR930012181A (ja) |
| CN (1) | CN1075378A (ja) |
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| JP2015518523A (ja) * | 2012-05-04 | 2015-07-02 | アー．ベー．ミクロエレクトロニクゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング | アルミニウムからなる金属化基板の製造方法 |
| JP2016139488A (ja) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 田中貴金属工業株式会社 | ビア電極用導電性ペースト組成物 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU709581B2 (en) * | 1995-06-06 | 1999-09-02 | Orchid Biosciences, Inc. | Electrokinetic pumping |
| JP4146119B2 (ja) * | 2001-12-04 | 2008-09-03 | Ｊｆｅミネラル株式会社 | 導電ペースト用銅合金粉 |
| DE102005043242A1 (de) * | 2005-09-09 | 2007-03-15 | Basf Ag | Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht |
| US8419981B2 (en) * | 2010-11-15 | 2013-04-16 | Cheil Industries, Inc. | Conductive paste composition and electrode prepared using the same |
| US9676969B2 (en) | 2011-08-03 | 2017-06-13 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Composition set, conductive substrate and method of producing the same, and conductive adhesive composition |
| KR101411012B1 (ko) * | 2011-11-25 | 2014-06-24 | 제일모직주식회사 | 태양전지 전극용 페이스트 및 이를 이용한 전극 및 태양전지 |
| CN103310870A (zh) * | 2012-03-12 | 2013-09-18 | 深圳市圣龙特电子有限公司 | 一种硅太阳能电池电极用无铅铜浆及其制备方法 |
| EP2706538A3 (en) | 2012-09-10 | 2014-04-23 | Heraeus Precious Metals North America Conshohocken LLC | Low firing temperature copper composition |
| JP7256260B2 (ja) * | 2018-09-07 | 2023-04-11 | フエロ コーポレーション | 窒化ケイ素及び他の基板用の導電性厚膜ペースト |
| CN111761050B (zh) * | 2019-04-01 | 2022-06-03 | 广州力及热管理科技有限公司 | 以金属浆料制作毛细结构的方法 |
| US11222878B2 (en) | 2019-04-30 | 2022-01-11 | Ab Mikroelektronik Gesellschaft Mit Beschraenkter Haftung | Electronic power module |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2286160A1 (fr) * | 1974-09-30 | 1976-04-23 | Eaton Manford | Nouveau materiau resilient conducteur de l'electricite sous pression |
| US4247594A (en) * | 1979-04-30 | 1981-01-27 | Marshall & Pike Enterprises Inc. | Electrically conductive resinous composition |
| US4884754A (en) * | 1989-01-03 | 1989-12-05 | Gte Products Corporation | Process for producing fine copper flakes |
-
1991
- 1991-12-13 JP JP35234791A patent/JP3507084B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-12-11 EP EP92121111A patent/EP0546560A1/en not_active Withdrawn
- 1992-12-12 CN CN92114433A patent/CN1075378A/zh active Pending
- 1992-12-12 KR KR1019920024054A patent/KR930012181A/ko not_active Application Discontinuation
- 1992-12-23 TW TW081110311A patent/TW245801B/zh active
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| JP2016139488A (ja) * | 2015-01-26 | 2016-08-04 | 田中貴金属工業株式会社 | ビア電極用導電性ペースト組成物 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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