JPH05211387A - 厚膜／はんだ接合部の製造方法 - Google Patents
厚膜／はんだ接合部の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 良好な熱サイクル接着性を有する厚膜／はん
だの接合部の作製のための方法に関する。 【構成】 (１) あらかじめ選ばれたはんだパッド領域
を有するパターンで電気的に非導電性の基体に厚膜導電
性ペーストを施用しかつその層を焼成し； (２) 第１の厚膜層の上のはんだパッド領域内だけに、
低フリットを含有する第２の厚膜導電体ペーストの層を
施用しかつその層を焼成し；そして (３) 焼成した第２の厚膜層に軟質はんだの層を施用し
てはんだ接合部を形成する； 上記の工程からなる厚膜／はんだ接合部を作製する方
法。
だの接合部の作製のための方法に関する。 【構成】 (１) あらかじめ選ばれたはんだパッド領域
を有するパターンで電気的に非導電性の基体に厚膜導電
性ペーストを施用しかつその層を焼成し； (２) 第１の厚膜層の上のはんだパッド領域内だけに、
低フリットを含有する第２の厚膜導電体ペーストの層を
施用しかつその層を焼成し；そして (３) 焼成した第２の厚膜層に軟質はんだの層を施用し
てはんだ接合部を形成する； 上記の工程からなる厚膜／はんだ接合部を作製する方
法。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は厚膜／はんだ接合部の作製方法
に関しそして特に良好な熱サイクル接着性を有する厚膜
／はんだ接合部を製造する方法に関する。
に関しそして特に良好な熱サイクル接着性を有する厚膜
／はんだ接合部を製造する方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】マイクロエレクトロニクス産業の現在の
動向では厚膜金属化した基体上に集積回路および他の要
素を取り付けている。しかしながら、これは価格的に有
効な相互接続方法および封入方法であり大量生産に導入
されるが、この方法を履行するにはある種の信頼性の問
題に直面することになる。はんだ付けは、リードおよび
ＩＣパッケージを取り付けるための好ましい方法である
が、特に熱サイクリングにおいてはんだの接合部を破損
させることがある。これにより厚膜の使用は良好な熱サ
イクル性能が必須である特定の用途例えば、自動車のエ
レクトロニクス、車用および高出力の用途では厳しく限
定される。
動向では厚膜金属化した基体上に集積回路および他の要
素を取り付けている。しかしながら、これは価格的に有
効な相互接続方法および封入方法であり大量生産に導入
されるが、この方法を履行するにはある種の信頼性の問
題に直面することになる。はんだ付けは、リードおよび
ＩＣパッケージを取り付けるための好ましい方法である
が、特に熱サイクリングにおいてはんだの接合部を破損
させることがある。これにより厚膜の使用は良好な熱サ
イクル性能が必須である特定の用途例えば、自動車のエ
レクトロニクス、車用および高出力の用途では厳しく限
定される。
【０００３】自動車のエンジン区画は、特に厳しい環境
であり通常の運転中には回路は１５０℃の温度に出会
い、エンジンを停止させた後の短時間に１６０〜１７０
℃に上る。逆にいくつかの領域では周囲温度は−５０℃
に低下することがある。上記温度は非常に厳しい条件で
あるが、回路は接着性においてあまり低下することな
く、この温度範囲内での著しい回数の熱サイクルに耐
え、壊滅的な破損を回避するものでなければならない。
熱サイクル条件に耐える能力すなわち熱サイクル接着性
（ＴＣＡ）は現在自動車メーカーにより提供されている
保証期間がより長くなっているためより重要になってき
ている。
であり通常の運転中には回路は１５０℃の温度に出会
い、エンジンを停止させた後の短時間に１６０〜１７０
℃に上る。逆にいくつかの領域では周囲温度は−５０℃
に低下することがある。上記温度は非常に厳しい条件で
あるが、回路は接着性においてあまり低下することな
く、この温度範囲内での著しい回数の熱サイクルに耐
え、壊滅的な破損を回避するものでなければならない。
熱サイクル条件に耐える能力すなわち熱サイクル接着性
（ＴＣＡ）は現在自動車メーカーにより提供されている
保証期間がより長くなっているためより重要になってき
ている。
【０００４】Ｓｎ／Ｐｂ共融はんだではんだ付けした慣
用のＡｇ／Ｐｄ厚膜導電体は熱サイクル接着性が比較的
悪い。Ｓｎ／Ｐｂはんだは、アルミナ基体および厚膜導
電体よりも非常に高い熱膨張係数（ＴＣＥ）を有する。
このＴＣＥにおける不整合の結果厚膜導電体に作製され
たＳｎ／Ｐｂはんだ接合部において高い引っ張り応力が
生じる。
用のＡｇ／Ｐｄ厚膜導電体は熱サイクル接着性が比較的
悪い。Ｓｎ／Ｐｂはんだは、アルミナ基体および厚膜導
電体よりも非常に高い熱膨張係数（ＴＣＥ）を有する。
このＴＣＥにおける不整合の結果厚膜導電体に作製され
たＳｎ／Ｐｂはんだ接合部において高い引っ張り応力が
生じる。
【０００５】表面取り付け技術（ＳＭＴ）は、高密度電
子システムに関して魅力的な組み立て方法であるが、な
お解決すべき問題がある。ＬＣＣ、ＭＬＣおよび他のチ
ップ成分は一般的に、Ｓｎ／Ｐｂはんだペーストを再流
させてアルミナまたはセラミック多層接続基板に取り付
けられる。基体、金属化物質およびはんだの間に大きな
ＴＣＥ不整合が存在するので引っ張り歪がはんだ隅肉の
基部で厚膜中に誘起されることは明らかである。アルミ
ナ基体上にはんだ付けされた銅厚膜の場合、ＴＣＥ不整
合による歪εは以下のように推定することができる。
子システムに関して魅力的な組み立て方法であるが、な
お解決すべき問題がある。ＬＣＣ、ＭＬＣおよび他のチ
ップ成分は一般的に、Ｓｎ／Ｐｂはんだペーストを再流
させてアルミナまたはセラミック多層接続基板に取り付
けられる。基体、金属化物質およびはんだの間に大きな
ＴＣＥ不整合が存在するので引っ張り歪がはんだ隅肉の
基部で厚膜中に誘起されることは明らかである。アルミ
ナ基体上にはんだ付けされた銅厚膜の場合、ＴＣＥ不整
合による歪εは以下のように推定することができる。
【０００６】−５０℃と＋１５０℃の間で熱サイクルさ
せたはんだ付けされたＣｕ膜については ε＝Δα・ΔＴ ε＝（２５−６）（２００）＝３８００ppm であり銅膜の引っ張り応力、σcuはフックの法則により σcu＝εＥ （ここでＥはヤングの弾性率である）と推定される。
せたはんだ付けされたＣｕ膜については ε＝Δα・ΔＴ ε＝（２５−６）（２００）＝３８００ppm であり銅膜の引っ張り応力、σcuはフックの法則により σcu＝εＥ （ここでＥはヤングの弾性率である）と推定される。
【０００７】−５０℃と＋１５０℃の間の熱サイクルに
関する引っ張り応力は次のように推定される。
関する引っ張り応力は次のように推定される。
【０００８】σcu＝３８００×１０-6・３×１０6＝１
１,４００psi(張力）この計算はαcu（厚膜）がα
cu（バルク）よりも小さく引っ張り応力のいくらかはは
んだおよび銅中の塑性流れにより軽減されるので近似で
しかない。有限要素法（ＦＥＭ）解析によりＳＭＴはん
だ接合部中の応力がより正確に推定された。ＦＥＭの結
果は同程度の引っ張り応力を示している。ＬＣＣまたは
ＩＣチップの存在は応力の状態をさらに複雑にしている
ことは明らかである。重要な点はＴＣＥ不整合による引
っ張り応力はかなり大きく、厚膜導電体、誘電体または
ＩＣチップ中に発生し広がる割れは開放回路の故障を引
き起こすことがある。
１,４００psi(張力）この計算はαcu（厚膜）がα
cu（バルク）よりも小さく引っ張り応力のいくらかはは
んだおよび銅中の塑性流れにより軽減されるので近似で
しかない。有限要素法（ＦＥＭ）解析によりＳＭＴはん
だ接合部中の応力がより正確に推定された。ＦＥＭの結
果は同程度の引っ張り応力を示している。ＬＣＣまたは
ＩＣチップの存在は応力の状態をさらに複雑にしている
ことは明らかである。重要な点はＴＣＥ不整合による引
っ張り応力はかなり大きく、厚膜導電体、誘電体または
ＩＣチップ中に発生し広がる割れは開放回路の故障を引
き起こすことがある。
【０００９】ＴＣＥの大きな相違により引き起こされる
応力に加えて厚膜はんだパッドは接着性を低下させる熱
サイクル上の多くの機械的および化学的相互作用にさら
される。すなわち、 ・ 金属間化合物の形成および成長に伴うはんだからフ
ィルムの錫の拡散 ・ はんだ中の弱いＰｂ−富領域の形成 ・ はんだ隅肉と膜／基体間の大きなＴＣＥ不整合によ
る高い歪 ・ 微小空隙の合体およびはんだの酸化を含むクリープ
関連の過程 ・ はんだ／導電体を通じて基体／誘電体界面への亀裂
の伝播。
応力に加えて厚膜はんだパッドは接着性を低下させる熱
サイクル上の多くの機械的および化学的相互作用にさら
される。すなわち、 ・ 金属間化合物の形成および成長に伴うはんだからフ
ィルムの錫の拡散 ・ はんだ中の弱いＰｂ−富領域の形成 ・ はんだ隅肉と膜／基体間の大きなＴＣＥ不整合によ
る高い歪 ・ 微小空隙の合体およびはんだの酸化を含むクリープ
関連の過程 ・ はんだ／導電体を通じて基体／誘電体界面への亀裂
の伝播。
【００１０】はんだ付けされた厚膜導電体の熱サイクル
接着性の低下に関する典型的なデータを図１に示した。
すべての曲線は熱サイクルにおいて接着性が初期に小さ
な低下を示しており次いで長期のサイクルの後には急激
な低下を示している。
接着性の低下に関する典型的なデータを図１に示した。
すべての曲線は熱サイクルにおいて接着性が初期に小さ
な低下を示しており次いで長期のサイクルの後には急激
な低下を示している。
【００１１】
【発明の要約】第１の態様においては、本発明は (１) (ａ)０.５〜５ミクロンの粒径を有するＡｕ、Ａ
ｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化していない導電
性金属またはそれの低合金８５.０〜９８.５重量％、
(ｂ)ガラスフリット１〜１０重量％および(ｃ)スピネル
−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％の微粉砕粒子か
らなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分
散されている、第１の厚膜導電性組成物の前もって選ば
れたはんだパッド領域を有するパターン化した層を、非
導電性の基体に施用し； (２) 第１の厚膜導電性組成物の層を焼成しそれから有
機媒体を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ； (３) (ａ)０.５〜１０ミクロンの粒径を有する、Ａ
ｕ、ＡｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化されてい
ない導電性金属またはそれの低合金９４.０〜９９.３重
量％、(ｂ)ガラスフリット０.２〜１.０重量％および
(ｃ)スピネル−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％か
らなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分
散されている、第２の厚膜導電性組成物の層を、焼成さ
れた第１の厚膜導電体層のはんだパッド領域のみに施用
し； (４) 第２の厚膜導電性組成物を焼成してそれから有機
媒体を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ；そして (５) 焼成した第２の厚膜導電性層のはんだパッド領域
に、１２０〜３００℃の融点を有する軟質低−錫はんだ
の層を施用することによって、はんだ接合部を形成させ
る； 連続した工程からなる、前もって選ばれた領域を有する
厚膜／はんだ接合部を作製する方法に関する。
ｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化していない導電
性金属またはそれの低合金８５.０〜９８.５重量％、
(ｂ)ガラスフリット１〜１０重量％および(ｃ)スピネル
−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％の微粉砕粒子か
らなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分
散されている、第１の厚膜導電性組成物の前もって選ば
れたはんだパッド領域を有するパターン化した層を、非
導電性の基体に施用し； (２) 第１の厚膜導電性組成物の層を焼成しそれから有
機媒体を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ； (３) (ａ)０.５〜１０ミクロンの粒径を有する、Ａ
ｕ、ＡｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化されてい
ない導電性金属またはそれの低合金９４.０〜９９.３重
量％、(ｂ)ガラスフリット０.２〜１.０重量％および
(ｃ)スピネル−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％か
らなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分
散されている、第２の厚膜導電性組成物の層を、焼成さ
れた第１の厚膜導電体層のはんだパッド領域のみに施用
し； (４) 第２の厚膜導電性組成物を焼成してそれから有機
媒体を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ；そして (５) 焼成した第２の厚膜導電性層のはんだパッド領域
に、１２０〜３００℃の融点を有する軟質低−錫はんだ
の層を施用することによって、はんだ接合部を形成させ
る； 連続した工程からなる、前もって選ばれた領域を有する
厚膜／はんだ接合部を作製する方法に関する。
【００１２】第２の態様においては、本発明は、 (１) (ａ)０.５〜５ミクロンの粒径を有し、Ａｕ、Ａ
ｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化されていない導
電性金属またはそれの低合金８５.０〜９８.５重量％、
(ｂ)ガラスフリット１〜１０重量％および(ｃ)スピネル
−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％の微粉砕粒子か
らなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分
散されている、厚膜導電性組成物の前もって選ばれたは
んだパッド領域を有するパターン化した層を、非導電性
の基体に施用し； (２) 厚膜導電性組成物の層を焼成しそれから有機媒体
を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ； (３) はんだパッド領域のまわりを取り巻く基体の露出
した領域にわたり、そしてはんだパッド領域内で厚膜導
電体の外側のエッジに、有機媒体中に分散させたガラス
の微粉砕粒子からなる厚膜誘電体組成物を施用し； (４) 厚膜誘電体組成物を焼成してそれから有機媒体を
揮発させ、そしてそこでガラスを焼結させ、そして (５) はんだパッド領域に露出して残っている厚膜導電
性組成物の表面に、１２０〜３００℃の融点を有する軟
質はんだの層を施用する； 連続した工程からなる、前もって選ばれた領域を有する
厚膜／はんだ接合部を作製する方法に関する。
ｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化されていない導
電性金属またはそれの低合金８５.０〜９８.５重量％、
(ｂ)ガラスフリット１〜１０重量％および(ｃ)スピネル
−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％の微粉砕粒子か
らなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分
散されている、厚膜導電性組成物の前もって選ばれたは
んだパッド領域を有するパターン化した層を、非導電性
の基体に施用し； (２) 厚膜導電性組成物の層を焼成しそれから有機媒体
を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ； (３) はんだパッド領域のまわりを取り巻く基体の露出
した領域にわたり、そしてはんだパッド領域内で厚膜導
電体の外側のエッジに、有機媒体中に分散させたガラス
の微粉砕粒子からなる厚膜誘電体組成物を施用し； (４) 厚膜誘電体組成物を焼成してそれから有機媒体を
揮発させ、そしてそこでガラスを焼結させ、そして (５) はんだパッド領域に露出して残っている厚膜導電
性組成物の表面に、１２０〜３００℃の融点を有する軟
質はんだの層を施用する； 連続した工程からなる、前もって選ばれた領域を有する
厚膜／はんだ接合部を作製する方法に関する。
【００１３】〔発明の詳細な説明〕 Ａ．一般的に 熱サイクル試験にかけられる厚膜導電体の性能は、いく
つかの物質、方法および設計の因子を制御して改善する
ことができる。例えばＡｇまたはＣｕのような純粋で延
性のある厚膜であって、低ガラス結合剤含量のものはＡ
ｇ／Ｐｄ合金導電体よりも高い熱サイクル接着性を示
す。同様に厚い密な膜は薄い多孔性の膜よりもより大き
な熱サイクル接着性を示す。これははんだから錫が厚い
密な膜を通って拡散するにはより長い時間がかかるから
である。
つかの物質、方法および設計の因子を制御して改善する
ことができる。例えばＡｇまたはＣｕのような純粋で延
性のある厚膜であって、低ガラス結合剤含量のものはＡ
ｇ／Ｐｄ合金導電体よりも高い熱サイクル接着性を示
す。同様に厚い密な膜は薄い多孔性の膜よりもより大き
な熱サイクル接着性を示す。これははんだから錫が厚い
密な膜を通って拡散するにはより長い時間がかかるから
である。
【００１４】はんだ組成およびはんだ付け条件もまた重
要である。低降伏強度のはんだ、低−Ｓｎはんだまたは
Ｓｎを含有しないはんだではんだ付けされた厚膜は、は
んだ中の塑性変形により応力がいくらか除去されるので
熱サイクルにおいてより優れている。また、ＭxＳｎy金
属内部形成による厚膜の脆化は錫含有量を低くすること
により減少される。
要である。低降伏強度のはんだ、低−Ｓｎはんだまたは
Ｓｎを含有しないはんだではんだ付けされた厚膜は、は
んだ中の塑性変形により応力がいくらか除去されるので
熱サイクルにおいてより優れている。また、ＭxＳｎy金
属内部形成による厚膜の脆化は錫含有量を低くすること
により減少される。
【００１５】熱サイクルではしばしば厚膜／基体界面で
の破損のかわりにはんだ接合部の疲労破損が起こる。こ
れはきめの細かい空隙のないはんだ接合部を製造するこ
とおよび疲労強度の高いはんだ組成物を使用することに
より最小限にすることができる。Coffin-Mansonの等式
は種々の条件で熱サイクルさせたはんだの疲労強度を比
較するのに有用である。
の破損のかわりにはんだ接合部の疲労破損が起こる。こ
れはきめの細かい空隙のないはんだ接合部を製造するこ
とおよび疲労強度の高いはんだ組成物を使用することに
より最小限にすることができる。Coffin-Mansonの等式
は種々の条件で熱サイクルさせたはんだの疲労強度を比
較するのに有用である。
【００１６】
【数１】
【００１７】以下は厚膜導電体の熱サイクル接着性に影
響を及ぼす因子のリストである。これらの因子の組み合
わせを調節することにより熱サイクルにおける厚膜物質
の性能を著しく改善することができる。
響を及ぼす因子のリストである。これらの因子の組み合
わせを調節することにより熱サイクルにおける厚膜物質
の性能を著しく改善することができる。
【００１８】Ｂ．金属成分 Ａｇ、ＣｕおよびＡｕのような純粋な金属またはこれら
の金属の低合金の厚膜組成物は、３０／７０ Ｐｄ／Ａ
ｇのような硬くて脆い合金よりも熱サイクルにおいて優
れている。純粋な金属およびそれらの低合金はより軟ら
かい（低弾性率）ので、塑性流れにより熱サイクル応力
を解放することができる。それ故、厚膜Ａｇ、Ｃｕおよ
びＡｕでは膜を脆くするガラス結合剤を多量に必要とす
ることなく焼成して緻密化することができる。塑性変形
による応力の解放により割れの広がりが抑制され、その
結果熱サイクル接着性がより高くなる。
の金属の低合金の厚膜組成物は、３０／７０ Ｐｄ／Ａ
ｇのような硬くて脆い合金よりも熱サイクルにおいて優
れている。純粋な金属およびそれらの低合金はより軟ら
かい（低弾性率）ので、塑性流れにより熱サイクル応力
を解放することができる。それ故、厚膜Ａｇ、Ｃｕおよ
びＡｕでは膜を脆くするガラス結合剤を多量に必要とす
ることなく焼成して緻密化することができる。塑性変形
による応力の解放により割れの広がりが抑制され、その
結果熱サイクル接着性がより高くなる。
【００１９】ここで使用されている「低合金」の用語は
第１の導電性金属が第２の合金金属を５重量％未満を含
むもの例えば９５／５ Ａｇ／Ｐｄ合金を意味する。 Ｃ．焼成膜厚さ 図５に示したデータからわかるように、より厚い焼成膜
を使用すると経時接着性が改善される。１回の印刷およ
び焼成操作で十分な厚さが得られない場合は、連続して
印刷と焼成を行うかまたは２個かそれ以上の層を同時焼
成することにより複数の導電体層を適用することができ
る。
第１の導電性金属が第２の合金金属を５重量％未満を含
むもの例えば９５／５ Ａｇ／Ｐｄ合金を意味する。 Ｃ．焼成膜厚さ 図５に示したデータからわかるように、より厚い焼成膜
を使用すると経時接着性が改善される。１回の印刷およ
び焼成操作で十分な厚さが得られない場合は、連続して
印刷と焼成を行うかまたは２個かそれ以上の層を同時焼
成することにより複数の導電体層を適用することができ
る。
【００２０】標準の厚膜導電体は９６％アルミナ基体ま
たは誘電体上で焼成されたときに良好なはんだ付け性お
よび接着性を有するよう設計されている。導電体の２つ
の層が連続した焼成により製造される場合、上層はしば
しば適度なはんだ付け性を有しないことがある。この障
害は、セラミック上での焼成用に設計された標準的な導
電体よりも、少ないフリットを含有する上層用の異なる
組成物を用いて克服することができる。それ故、全体に
わたる最適な性能を得るには、多層厚膜では下層と上層
において異なった組成物が必要とされるかもしれない。
これは特に層が同時焼成されるよりもむしろ連続して焼
成される場合である。
たは誘電体上で焼成されたときに良好なはんだ付け性お
よび接着性を有するよう設計されている。導電体の２つ
の層が連続した焼成により製造される場合、上層はしば
しば適度なはんだ付け性を有しないことがある。この障
害は、セラミック上での焼成用に設計された標準的な導
電体よりも、少ないフリットを含有する上層用の異なる
組成物を用いて克服することができる。それ故、全体に
わたる最適な性能を得るには、多層厚膜では下層と上層
において異なった組成物が必要とされるかもしれない。
これは特に層が同時焼成されるよりもむしろ連続して焼
成される場合である。
【００２１】一般的にセラミック上の第１の層は良好な
ＴＣＡを有する厚膜導電体緻密な、純粋なまたは(混合
された結合を有する低い合金金属膜）であり、上層は良
好な経時接着性（すなわち低フリット並びにはんだによ
る滲出および分解に対する抵抗性）を有する導電体でな
ければならない。それ故最適な組成物の二層からなる厚
膜導電体はいずれの単層単独よりも優れた経時および熱
サイクル接着性を示す。さらに特には、第１の導電性厚
膜層は混合酸化物／フリット無機結合剤１〜１５重量％
を含まなければならない。適当な粒子の結合を得るに
は、少なくとも１重量％の無機結合剤が必要である。し
かしながら１５％を超えると、ＴＣＡに逆効果を与え勝
ちになる。一方、第２のよりフリットの低い導電性厚膜
層には無機結合剤０.７〜６.０重量％が含まれる。下に
ある厚膜導電性層への適度な密着を得るには無機結合剤
は少なくとも０.７重量％必要であるが６.０％を超える
と、相のはんだ付け性に悪影響を与え勝ちになる。
ＴＣＡを有する厚膜導電体緻密な、純粋なまたは(混合
された結合を有する低い合金金属膜）であり、上層は良
好な経時接着性（すなわち低フリット並びにはんだによ
る滲出および分解に対する抵抗性）を有する導電体でな
ければならない。それ故最適な組成物の二層からなる厚
膜導電体はいずれの単層単独よりも優れた経時および熱
サイクル接着性を示す。さらに特には、第１の導電性厚
膜層は混合酸化物／フリット無機結合剤１〜１５重量％
を含まなければならない。適当な粒子の結合を得るに
は、少なくとも１重量％の無機結合剤が必要である。し
かしながら１５％を超えると、ＴＣＡに逆効果を与え勝
ちになる。一方、第２のよりフリットの低い導電性厚膜
層には無機結合剤０.７〜６.０重量％が含まれる。下に
ある厚膜導電性層への適度な密着を得るには無機結合剤
は少なくとも０.７重量％必要であるが６.０％を超える
と、相のはんだ付け性に悪影響を与え勝ちになる。
【００２２】窒素中で１個または２個以上のＣｕの層を
共焼成させると有機の完全燃焼の問題が起こるので本発
明の実施では好ましくないということを述べておかなけ
ればならない。
共焼成させると有機の完全燃焼の問題が起こるので本発
明の実施では好ましくないということを述べておかなけ
ればならない。
【００２３】Ｄ．組成物／勾配厚膜 上記区分では異なる組成物であるが同じ金属成分すなわ
ちＡｇ、ＣｕまたはＡｕの導電体を２個またはそれ以上
用いることの利益を検討した。２つの異なる金属成分例
えばＡｇおよびＣｕを用いておよび２つの異なる焼成成
分を用いて性能を改善することができる。
ちＡｇ、ＣｕまたはＡｕの導電体を２個またはそれ以上
用いることの利益を検討した。２つの異なる金属成分例
えばＡｇおよびＣｕを用いておよび２つの異なる焼成成
分を用いて性能を改善することができる。
【００２４】例えばデュポンの６１６０ Ａｇは優れた
熱サイクル接着性を有するが、はんだ滲出、マイグレー
ション抵抗および限界長期経時接着性については悪い。
８５０℃空気中で焼成した６１６０ Ａｇを窒素中６０
０℃で焼成したＣｕ厚膜ペースト（ＱＳ１９０）でオー
バープリントして以下の利点： ・高導電性 ・優れたはんだ付け性 ・良好なはんだ滲出抵抗 ・マイグレーションに対する抵抗 ・高い経時接着性 ・高い熱サイクル接着性 ・低い価格 を有する組成物導電体が得られる。
熱サイクル接着性を有するが、はんだ滲出、マイグレー
ション抵抗および限界長期経時接着性については悪い。
８５０℃空気中で焼成した６１６０ Ａｇを窒素中６０
０℃で焼成したＣｕ厚膜ペースト（ＱＳ１９０）でオー
バープリントして以下の利点： ・高導電性 ・優れたはんだ付け性 ・良好なはんだ滲出抵抗 ・マイグレーションに対する抵抗 ・高い経時接着性 ・高い熱サイクル接着性 ・低い価格 を有する組成物導電体が得られる。
【００２５】オーバープリントＣｕは７８０℃のＡｇ−
Ｃｕ共融温度より低い温度で融解しないように窒素中で
焼成させなければならない。しかしながらＡｇ−Ｃｕ厚
膜組成物ではＡｇまたはＣｕ単独では達成できなかった
性質の組み合わせを示した。
Ｃｕ共融温度より低い温度で融解しないように窒素中で
焼成させなければならない。しかしながらＡｇ−Ｃｕ厚
膜組成物ではＡｇまたはＣｕ単独では達成できなかった
性質の組み合わせを示した。
【００２６】Ｅ．エッジ封入 本発明に基づく研究では、銅導電性層のＡＡおよびＴＣ
Ａはどちらもエッジ封入により強めることができる。
「エッジ封入」は、誘電体組成物の焼成された層が焼成
された厚膜導電体の外側のエッジおよびはんだパッドの
まわりの基体の露出している領域にわたって施用される
ことを意味している。
Ａはどちらもエッジ封入により強めることができる。
「エッジ封入」は、誘電体組成物の焼成された層が焼成
された厚膜導電体の外側のエッジおよびはんだパッドの
まわりの基体の露出している領域にわたって施用される
ことを意味している。
【００２７】図７をみるとこれは７ａから７ｇまでの７
個の図からなり、厚膜導電性層の操作およびエッジカプ
セル化がどちらも厚膜導電性層のＡＡおよびＴＣＡを改
善することを示している。
個の図からなり、厚膜導電性層の操作およびエッジカプ
セル化がどちらも厚膜導電性層のＡＡおよびＴＣＡを改
善することを示している。
【００２８】図７ａで示したように第１の厚膜導電性層
３はスクリーン印刷によりアルミナ基体１上に施用され
る。ペーストの乾燥を完了させた上で層３を８００〜９
５０℃で焼成してペースト中に残っている有機媒体を揮
発させ無機結合剤を焼結させる（図７ｂ）。次いで焼成
した層３の上に厚膜導電性ペースト５の第２層を印刷す
る（図７ｃ）。乾燥した後、第２の厚膜導電性層５を焼
成しペースト中の有機媒体を揮発させて、無機結合剤を
焼結させる（図７ｄ）。次いで誘電体厚膜ペースト７を
基体１の露出した領域および上部の焼成した導電性層５
のエッジに施用し（図７ｅ）、次いで誘電体層７を焼成
し有機媒体を揮発させて誘電体固体を焼結させる（図７
ｆ）。次いで溶融したはんだ９を上部導電性層５の露出
領域に施用し、はんだを室温に冷却させてはんだ付けを
行う（図７ｇ）。
３はスクリーン印刷によりアルミナ基体１上に施用され
る。ペーストの乾燥を完了させた上で層３を８００〜９
５０℃で焼成してペースト中に残っている有機媒体を揮
発させ無機結合剤を焼結させる（図７ｂ）。次いで焼成
した層３の上に厚膜導電性ペースト５の第２層を印刷す
る（図７ｃ）。乾燥した後、第２の厚膜導電性層５を焼
成しペースト中の有機媒体を揮発させて、無機結合剤を
焼結させる（図７ｄ）。次いで誘電体厚膜ペースト７を
基体１の露出した領域および上部の焼成した導電性層５
のエッジに施用し（図７ｅ）、次いで誘電体層７を焼成
し有機媒体を揮発させて誘電体固体を焼結させる（図７
ｆ）。次いで溶融したはんだ９を上部導電性層５の露出
領域に施用し、はんだを室温に冷却させてはんだ付けを
行う（図７ｇ）。
【００２９】Ｆ．障壁層 ＴＣＡの性能の悪さは上述したように、エージングおよ
び相互作用のメカニズムに重なり合ったＴＣＡ不整合に
起因する高い応力により引き起こされる。これらの応力
は、低弾性率、高疲労強度のはんだを用いることによっ
て減少させることができる。もう一つの方法はＴＣＡを
低下させるはんだ／厚膜相互作用を抑制する障壁層を使
用することである。
び相互作用のメカニズムに重なり合ったＴＣＡ不整合に
起因する高い応力により引き起こされる。これらの応力
は、低弾性率、高疲労強度のはんだを用いることによっ
て減少させることができる。もう一つの方法はＴＣＡを
低下させるはんだ／厚膜相互作用を抑制する障壁層を使
用することである。
【００３０】障壁層の主な目的は、膜中へのＳｎの拡散
およびそれに付随するはんだ接合部のわずかなＰｂ−リ
ッチ領域の形成を防ぐことである。Ｎｉは非常に遅い速
度でＮｉxＳｎy金属間化合物を生ずるので効果的な拡散
障壁である。しかしながら無電解および電解のの工程を
注意深く選んで酸性めっき溶液によるガラス／酸化物厚
膜結合を破壊しないようにしなければならない。
およびそれに付随するはんだ接合部のわずかなＰｂ−リ
ッチ領域の形成を防ぐことである。Ｎｉは非常に遅い速
度でＮｉxＳｎy金属間化合物を生ずるので効果的な拡散
障壁である。しかしながら無電解および電解のの工程を
注意深く選んで酸性めっき溶液によるガラス／酸化物厚
膜結合を破壊しないようにしなければならない。
【００３１】米国特許第S．N．07／508,871号(R. Keuss
eyan, 1990年４月12日付出願され同時係属中）および米
国特許第S. N. 07／508,769号（W. Nebeら、1990年４月
12日付出願され同時係属中)には、障壁層として厚膜組
成物を使用すると、厚膜導電体層への接続部のはんだ付
けまたはろう付けが可能になることが開示されている。 Ｇ．はんだ組成物／接続部の設計 はんだ組成物：Ｓｎ含有はんだの使用を避けることによ
り、はんだ接合部中の応力を減少させ、上記の望ましく
ない、いくつかの応力を抑えることができる。例えば、
Ｓｎの含有されていないはんだを使用することにより、
接着性を低下させる金属間化合物の形成が抑えられる。
次の例に示すように、５０ Ｉｎ／５０Ｐｂのはんだで
はんだ付けされた銅厚膜は優れた経時接着性および熱サ
イクル接着性を有する。同様に、低ＳｎはんだまたはＳ
ｎの含有されていないはんだははんだから厚膜および線
中にＳｎが拡散してはんだ接合部においてＰｂ−リッチ
領域を生ずるのを最小にするかなくするであろう。これ
はしばしば長期エージングまたは熱サイクル後にはんだ
接合部中にＢ型の破損を引き起こす結果となる（下記の
区分Ｋを参照）。
eyan, 1990年４月12日付出願され同時係属中）および米
国特許第S. N. 07／508,769号（W. Nebeら、1990年４月
12日付出願され同時係属中)には、障壁層として厚膜組
成物を使用すると、厚膜導電体層への接続部のはんだ付
けまたはろう付けが可能になることが開示されている。 Ｇ．はんだ組成物／接続部の設計 はんだ組成物：Ｓｎ含有はんだの使用を避けることによ
り、はんだ接合部中の応力を減少させ、上記の望ましく
ない、いくつかの応力を抑えることができる。例えば、
Ｓｎの含有されていないはんだを使用することにより、
接着性を低下させる金属間化合物の形成が抑えられる。
次の例に示すように、５０ Ｉｎ／５０Ｐｂのはんだで
はんだ付けされた銅厚膜は優れた経時接着性および熱サ
イクル接着性を有する。同様に、低ＳｎはんだまたはＳ
ｎの含有されていないはんだははんだから厚膜および線
中にＳｎが拡散してはんだ接合部においてＰｂ−リッチ
領域を生ずるのを最小にするかなくするであろう。これ
はしばしば長期エージングまたは熱サイクル後にはんだ
接合部中にＢ型の破損を引き起こす結果となる（下記の
区分Ｋを参照）。
【００３２】高価格のインジウムはんだは、多くの施用
に対して使用が限定される。しかしながら、共融混合物
のＳｎ／Ｐｂはんだは良好な熱サイクル性能を必要とす
る施用に対して最適な組成物でないことは明らかであ
る。
に対して使用が限定される。しかしながら、共融混合物
のＳｎ／Ｐｂはんだは良好な熱サイクル性能を必要とす
る施用に対して最適な組成物でないことは明らかであ
る。
【００３３】熱サイクル接着性に及ぼすはんだ接合部特
性の効果：低降伏強度軟質はんだ（例えばＩｎおよびＰ
ｂベース合金）は、はんだ中の塑性変形により応力が解
放されるので、高降伏強度のＳｎ／Ｐｂ共融混合物はん
だよりもより熱サイクルに耐えることができる。それ
故、これらは低弾性率であるため、低温への熱サイクル
中に生じた応力は高降伏強度のはんだ合金を用いたもの
より低い。
性の効果：低降伏強度軟質はんだ（例えばＩｎおよびＰ
ｂベース合金）は、はんだ中の塑性変形により応力が解
放されるので、高降伏強度のＳｎ／Ｐｂ共融混合物はん
だよりもより熱サイクルに耐えることができる。それ
故、これらは低弾性率であるため、低温への熱サイクル
中に生じた応力は高降伏強度のはんだ合金を用いたもの
より低い。
【００３４】別の重要な問題は、はんだ接合部の一体性
である。最も優れた熱サイクル性能を得るにははんだ付
け条件は、細かい空隙のない、はんだ接合部を作製する
よう調節されなければならない。それ故、はんだ中の塑
性歪、Δεpを最小にするよう、はんだ接合部を設計す
るとはんだ接合部の疲労割れは減少する。
である。最も優れた熱サイクル性能を得るにははんだ付
け条件は、細かい空隙のない、はんだ接合部を作製する
よう調節されなければならない。それ故、はんだ中の塑
性歪、Δεpを最小にするよう、はんだ接合部を設計す
るとはんだ接合部の疲労割れは減少する。
【００３５】微粒子で、空隙のないはんだ接合部：慣用
のＳｎ／Ｐｂはんだは凝固するときに体積が約４％収縮
する。これにより接合部の空隙が大きくなる。これらの
空隙は、錫がはんだから導電体中に拡散し金属間化合物
を形成するときに大きさと数が増加する。空隙は、はん
だ接合部の高められた温度のエージングおよび／または
熱サイクル期間中のメカニズムと関連しているクリープ
によって発生し成長する。その結果、はんだ接合部のわ
ずかな錫減損部分で破損が起こる。
のＳｎ／Ｐｂはんだは凝固するときに体積が約４％収縮
する。これにより接合部の空隙が大きくなる。これらの
空隙は、錫がはんだから導電体中に拡散し金属間化合物
を形成するときに大きさと数が増加する。空隙は、はん
だ接合部の高められた温度のエージングおよび／または
熱サイクル期間中のメカニズムと関連しているクリープ
によって発生し成長する。その結果、はんだ接合部のわ
ずかな錫減損部分で破損が起こる。
【００３６】微粒子は粗粒子よりも強く、そして粒子の
境界滑りに対してより抵抗性がある。それ故、熱サイク
ル性能を改善するためには、はんだ接合部において微細
で、均一な粒子構造を発現させるようなはんだ付け条件
を使用しなければならない。凝固温度範囲を通過する徐
冷コンベアーベルト式の炉中での還流はんだ付けは、粒
子の成長を促進させるので避けなければならない。高温
サイクル接着性を必要とする施用には、はんだの流動を
捕捉せずに迅速な固化および緻密で、きめの細かいはん
だ接合部を生ずるガスの発生を含むはんだ付け工程が好
ましい。
境界滑りに対してより抵抗性がある。それ故、熱サイク
ル性能を改善するためには、はんだ接合部において微細
で、均一な粒子構造を発現させるようなはんだ付け条件
を使用しなければならない。凝固温度範囲を通過する徐
冷コンベアーベルト式の炉中での還流はんだ付けは、粒
子の成長を促進させるので避けなければならない。高温
サイクル接着性を必要とする施用には、はんだの流動を
捕捉せずに迅速な固化および緻密で、きめの細かいはん
だ接合部を生ずるガスの発生を含むはんだ付け工程が好
ましい。
【００３７】Ｈ．無機結合剤 厚膜導電体ペースト用の無機結合剤は３００〜８００℃
の膨張計軟化点を有する低軟化点ガラスでなければなら
ない。特にガラスの軟化点は液相の焼結が起こる、すな
わち同時焼成中に導電性金属成分の焼結および緻密化が
行われる前に流れはじめるようなものでなくてはならな
い。
の膨張計軟化点を有する低軟化点ガラスでなければなら
ない。特にガラスの軟化点は液相の焼結が起こる、すな
わち同時焼成中に導電性金属成分の焼結および緻密化が
行われる前に流れはじめるようなものでなくてはならな
い。
【００３８】厚膜導電体の無機結合剤としては上記基準
を満たす限りは広範囲のガラス組成物を使用することが
できる。特に、無定形ケイ酸塩、ホウケイ酸塩並びに鉛
およびビスマスのホウ酸塩をガラス改質剤、例えばアル
カリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物および遷移金
属酸化物の５０重量％までと組み合わせるのが適当であ
ることがわかった。これらの成分の混合物および前駆体
も同様に使用することができる。
を満たす限りは広範囲のガラス組成物を使用することが
できる。特に、無定形ケイ酸塩、ホウケイ酸塩並びに鉛
およびビスマスのホウ酸塩をガラス改質剤、例えばアル
カリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物および遷移金
属酸化物の５０重量％までと組み合わせるのが適当であ
ることがわかった。これらの成分の混合物および前駆体
も同様に使用することができる。
【００３９】場合により、結合剤成分は捕捉の融剤、例
えばＢｉ2Ｏ3およびＰｂＯを含んでもよい。
えばＢｉ2Ｏ3およびＰｂＯを含んでもよい。
【００４０】Ｉ．スピネル−形成性金属酸化物 基体の一番上の導電性層には導電性層の基体への接着性
をさらに改善する目的でスピネル形成性２価金属酸化物
が含まれるのが好ましい。少なくとも０.５重量％のス
ピネル形成剤を、観察できる技術効果を有するように使
用しなければならない。好ましくは、少なくとも１.０
重量％である。いずれの場合もスピネル形成性金属酸化
物の量はＡｌ2Ｏ3／厚膜界面でＡｌ2Ｏ3と反応させるの
に十分でなければならない。他方、導電性層のはんだ付
け性に逆の影響を与えないように、５.０重量％以下の
スピネル形成性酸化物を使用することが好ましい。
をさらに改善する目的でスピネル形成性２価金属酸化物
が含まれるのが好ましい。少なくとも０.５重量％のス
ピネル形成剤を、観察できる技術効果を有するように使
用しなければならない。好ましくは、少なくとも１.０
重量％である。いずれの場合もスピネル形成性金属酸化
物の量はＡｌ2Ｏ3／厚膜界面でＡｌ2Ｏ3と反応させるの
に十分でなければならない。他方、導電性層のはんだ付
け性に逆の影響を与えないように、５.０重量％以下の
スピネル形成性酸化物を使用することが好ましい。
【００４１】ここで使用している「スピネル−形成性金
属酸化物」の用語は、本発明の焼成条件下で、下にある
アルミナ基体と反応してスピネル（ＭｅＡｌ2Ｏ4）を形
成することができる。２価の金属酸化物を言う。これら
の金属酸化物が働く正確な機構は知られていないが、金
属酸化物はガラス相を通じてセラミック基体へ運ばれこ
こでＡｌ2Ｏ3基体の表面と相互作用して機械的に強いス
ピネル構造を形成すると信じられている。
属酸化物」の用語は、本発明の焼成条件下で、下にある
アルミナ基体と反応してスピネル（ＭｅＡｌ2Ｏ4）を形
成することができる。２価の金属酸化物を言う。これら
の金属酸化物が働く正確な機構は知られていないが、金
属酸化物はガラス相を通じてセラミック基体へ運ばれこ
こでＡｌ2Ｏ3基体の表面と相互作用して機械的に強いス
ピネル構造を形成すると信じられている。
【００４２】適当な無機酸化物はＺｎ2+、Ｍｇ2+、Ｃｏ
2+、Ｃｕ2+、Ｎｉ2+、Ｆｅ2+およびＭｎ2+イオンをベー
スとするものである。金属酸化物の前駆体、例えば炭酸
塩および蓚酸塩は焼成条件下で対応する金属を形成し、
匹敵する効果で用いることができるであろう。
2+、Ｃｕ2+、Ｎｉ2+、Ｆｅ2+およびＭｎ2+イオンをベー
スとするものである。金属酸化物の前駆体、例えば炭酸
塩および蓚酸塩は焼成条件下で対応する金属を形成し、
匹敵する効果で用いることができるであろう。
【００４３】Ｊ．有機媒体 無機粒子を機械的な混合（例えばロールミル）により本
質的に不活性の液体媒体（ベヒクル）と混合してスクリ
ーン印刷用の適当なコンシステンシーとレオロジーを有
するペースト状組成物を形成する。後者は慣用の方法で
慣用の誘電体基体に「厚膜」として印刷される。
質的に不活性の液体媒体（ベヒクル）と混合してスクリ
ーン印刷用の適当なコンシステンシーとレオロジーを有
するペースト状組成物を形成する。後者は慣用の方法で
慣用の誘電体基体に「厚膜」として印刷される。
【００４４】いずれの不活性液体もベヒクルとして使用
可能である。種々の有機液体は増粘剤および／または安
定剤および／または他の一般的な添加剤を用いてまたは
用いずにベヒクルとして使用することができる。使用で
きる有機液体の例としては、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、例えばパイン油、テルピネオール
等、樹脂の溶液、例えば低級アルコールのポリメタクリ
レートおよび溶媒中のエチルセルロースの溶液、例えば
パイン油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である。好ましいベヒクルはエチル
セルロースおよびベーターテルピネオールをベースとす
るものである、ベヒクルには基体に施用した後迅速な固
化を促進するように揮発性の液体が含まれる。
可能である。種々の有機液体は増粘剤および／または安
定剤および／または他の一般的な添加剤を用いてまたは
用いずにベヒクルとして使用することができる。使用で
きる有機液体の例としては、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、例えばパイン油、テルピネオール
等、樹脂の溶液、例えば低級アルコールのポリメタクリ
レートおよび溶媒中のエチルセルロースの溶液、例えば
パイン油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である。好ましいベヒクルはエチル
セルロースおよびベーターテルピネオールをベースとす
るものである、ベヒクルには基体に施用した後迅速な固
化を促進するように揮発性の液体が含まれる。
【００４５】分散物中固体に対するベヒクルの比率は大
きく変化することができ、分散物が施用される方法およ
び使用したベヒクルの種類による。通常良好な被覆率を
達成するには分散物には相補的に固体６０〜９０％、お
よびベヒクル４０〜１０％が含まれる。もちろん本発明
の組成物はその有益な特性に影響しない他の物質を添加
して改良されるかもしれない。そのような処方は当業者
の技術で処置できる。
きく変化することができ、分散物が施用される方法およ
び使用したベヒクルの種類による。通常良好な被覆率を
達成するには分散物には相補的に固体６０〜９０％、お
よびベヒクル４０〜１０％が含まれる。もちろん本発明
の組成物はその有益な特性に影響しない他の物質を添加
して改良されるかもしれない。そのような処方は当業者
の技術で処置できる。
【００４６】ペーストは３本ロールミルで調製するのが
便利である。ペーストの粘度は、低剪断速度、中剪断速
度および高剪断速度でBrookfild HBT粘度計で測定され
る場合典型的には以下の範囲内にある。
便利である。ペーストの粘度は、低剪断速度、中剪断速
度および高剪断速度でBrookfild HBT粘度計で測定され
る場合典型的には以下の範囲内にある。
【００４７】 剪断速度（秒-1） 粘度（Pa.s) ０.２ １００〜５０００ ３００〜２０００ 好ましい ６００〜１５００ 最も好ましい ４ ４０〜４００ １００〜２５０ 好ましい １４０〜２００ 最も好ましい ３８４ ７〜４０ １０〜２５ 好ましい １２〜１８ 最も好ましい 使用するベヒクルの量は最終的に望まれる処方物の粘度
により決定される。
により決定される。
【００４８】Ｋ．配合および施用 本発明の組成物の調製においては、粒状の無機固体は、
有機の担体と混合され、そして適当な装置、例えば３本
ロールミルを用いて分散され懸濁物を形成し粘度が剪断
速度４秒-1で約１００〜２００パスカル−秒の範囲内に
ある組成物を生成する。
有機の担体と混合され、そして適当な装置、例えば３本
ロールミルを用いて分散され懸濁物を形成し粘度が剪断
速度４秒-1で約１００〜２００パスカル−秒の範囲内に
ある組成物を生成する。
【００４９】以下の実施例では、処方は以下の方法で行
った。
った。
【００５０】ペースト成分とこれより約５％少なくて約
５重量％に相当する有機成分とを一緒に容器の中で重量
を測定した。次いで成分を勢いよく混合して均一なブレ
ンドを形成させ、次いでこのブレンドを分散装置、例え
ば３本ロールミルを通過させ粒子をよく分散させた。He
gmanゲージを用いてペースト中の粒子の分散状態を測定
した。この装置は、一端が２５μmの深さ（１ミル）で
ありもう一方が深さ０″へ傾斜している一片の鋼板の溝
からなる。ブレードは溝に沿ってペーストを引き落とす
のに用いられる。塊りの直径が溝の深さより大きいとこ
ろでは溝の中にひっかき傷が現れるであろう。十分な分
散を行うと４番目のひっかき点は典型的には１０〜１８
である。溝の半分がよく分散されたペーストで覆われて
いない点は典型的には３と８の間である。４番目のひっ
かき傷測定が＞２０μmであることおよび「半分の溝」
の測定が＞１０μmであるということは懸濁液の分散が
悪いということを示している。
５重量％に相当する有機成分とを一緒に容器の中で重量
を測定した。次いで成分を勢いよく混合して均一なブレ
ンドを形成させ、次いでこのブレンドを分散装置、例え
ば３本ロールミルを通過させ粒子をよく分散させた。He
gmanゲージを用いてペースト中の粒子の分散状態を測定
した。この装置は、一端が２５μmの深さ（１ミル）で
ありもう一方が深さ０″へ傾斜している一片の鋼板の溝
からなる。ブレードは溝に沿ってペーストを引き落とす
のに用いられる。塊りの直径が溝の深さより大きいとこ
ろでは溝の中にひっかき傷が現れるであろう。十分な分
散を行うと４番目のひっかき点は典型的には１０〜１８
である。溝の半分がよく分散されたペーストで覆われて
いない点は典型的には３と８の間である。４番目のひっ
かき傷測定が＞２０μmであることおよび「半分の溝」
の測定が＞１０μmであるということは懸濁液の分散が
悪いということを示している。
【００５１】次いでペーストの有機成分からなる残りの
５％を加えそして樹脂含有量を粘度が剪断速度４秒-1で
１００ Pa.sと２００ Pa.sの間になるように調節する。
次いで組成物を通常スクリーン印刷の方法で基体例えば
アルミナ、セラミックに湿潤厚さ約３０〜８０ミクロ
ン、好ましくは３０〜７０ミクロンそして最も好ましく
は４０〜５０ミクロンで施用する。本発明の電極組成物
は、慣用の方法で自動印刷機また手動印刷機を用いて、
好ましくは２００〜３２５メッシュのスクリーンの自動
スクリーンステンシル技術を使用して基体上に印刷され
る。次いで印刷パターンを焼成前に２００℃以下、約１
５０℃で約５〜１５分間乾燥させる。無機結合剤および
金属の微粉砕粒子の両者を焼結させるための焼成は、よ
く換気されたベルトコンベアー式炉中で、温度プロフィ
ールが約３００〜６００℃で有機物質を完全燃焼させ、
約７００〜１０００℃の最高温度で約５〜１５分持続さ
せて行われ、続いて過焼結、中間温度での望ましくない
化学反応またはあまりに急激な冷却をすると起こりうる
基体の破損を回避するよう、冷却サイクルを制御して行
う。全焼成工程は、焼成温度に達するのに２０〜２５
分、焼成温度で約１０分、そして冷却で約２０〜２５分
要し、約１時間にわたって行われるのが好ましい。ある
場合には３０分程の短い全サイクル時間でも使用するこ
とができる。
５％を加えそして樹脂含有量を粘度が剪断速度４秒-1で
１００ Pa.sと２００ Pa.sの間になるように調節する。
次いで組成物を通常スクリーン印刷の方法で基体例えば
アルミナ、セラミックに湿潤厚さ約３０〜８０ミクロ
ン、好ましくは３０〜７０ミクロンそして最も好ましく
は４０〜５０ミクロンで施用する。本発明の電極組成物
は、慣用の方法で自動印刷機また手動印刷機を用いて、
好ましくは２００〜３２５メッシュのスクリーンの自動
スクリーンステンシル技術を使用して基体上に印刷され
る。次いで印刷パターンを焼成前に２００℃以下、約１
５０℃で約５〜１５分間乾燥させる。無機結合剤および
金属の微粉砕粒子の両者を焼結させるための焼成は、よ
く換気されたベルトコンベアー式炉中で、温度プロフィ
ールが約３００〜６００℃で有機物質を完全燃焼させ、
約７００〜１０００℃の最高温度で約５〜１５分持続さ
せて行われ、続いて過焼結、中間温度での望ましくない
化学反応またはあまりに急激な冷却をすると起こりうる
基体の破損を回避するよう、冷却サイクルを制御して行
う。全焼成工程は、焼成温度に達するのに２０〜２５
分、焼成温度で約１０分、そして冷却で約２０〜２５分
要し、約１時間にわたって行われるのが好ましい。ある
場合には３０分程の短い全サイクル時間でも使用するこ
とができる。
【００５２】Ｌ．試験方法 はんだ付け性：はんだ付け試験を以下のように行った。
焼成したパーツを温和な活性ロジン融剤、例えばAlpha
６１１中に浸漬し、次いで溶融したはんだ中にセラミッ
クチップの端を浸漬し３秒間加熱した。次いでチップを
１０秒間はんだ中に沈め、引き上げ、洗浄して検査し
た。はんだ付け性は厚膜試験パターン上に得られたはん
だ被覆（めっき）の割合で測定した。
焼成したパーツを温和な活性ロジン融剤、例えばAlpha
６１１中に浸漬し、次いで溶融したはんだ中にセラミッ
クチップの端を浸漬し３秒間加熱した。次いでチップを
１０秒間はんだ中に沈め、引き上げ、洗浄して検査し
た。はんだ付け性は厚膜試験パターン上に得られたはん
だ被覆（めっき）の割合で測定した。
【００５３】接着性：接着性を“Instron”引っ張り試
験機を用いて引っ張り速度２インチ／分で９０°剥離形
状において測定した。２０ゲージの錫で前処理したワイ
ヤをAlpha ６１１融剤（Alpha ６１１はAlpha Metals I
nc. により製造されているはんだ融剤の商標である)を
用いて２２０℃で６２ Ｓｎ／３６ Ｐｂ／２ Ａｇはん
だ中に、または２３０℃で６０ Ｓｎ／４０ Ｐｂはんだ
中に１０分間浸漬し、はんだで８０ミル×８０ミルのパ
ッドに取り付けた。エージングの研究を１５０℃に調節
されたBlue M Stabil-ThermＲオーブンを用いて、空気
中で行った。エージングの後試験パーツを空気中で数時
間平衡させた後にワイヤを引っ張った。１５０℃で１０
００時間エージングした後の剥離強度かほとんどの施用
に対して少なくとも１５ニュートン必要と考えられる。
験機を用いて引っ張り速度２インチ／分で９０°剥離形
状において測定した。２０ゲージの錫で前処理したワイ
ヤをAlpha ６１１融剤（Alpha ６１１はAlpha Metals I
nc. により製造されているはんだ融剤の商標である)を
用いて２２０℃で６２ Ｓｎ／３６ Ｐｂ／２ Ａｇはん
だ中に、または２３０℃で６０ Ｓｎ／４０ Ｐｂはんだ
中に１０分間浸漬し、はんだで８０ミル×８０ミルのパ
ッドに取り付けた。エージングの研究を１５０℃に調節
されたBlue M Stabil-ThermＲオーブンを用いて、空気
中で行った。エージングの後試験パーツを空気中で数時
間平衡させた後にワイヤを引っ張った。１５０℃で１０
００時間エージングした後の剥離強度かほとんどの施用
に対して少なくとも１５ニュートン必要と考えられる。
【００５４】デュポン社の「剥離」接着性試験の標準的
な形状を図８に示した。改善された剥離試験におけるわ
ずかな違いは厚膜の薄いエッジが誘電体で封入されてい
ることである。それ故、十分な厚さの導電体ははんだ隅
肉の底部における高い引張り応力による剪断破壊に耐
え、これはＴＣＡの改善につながる。はんだ接合部の破
壊は以下のように特徴付けることができる。
な形状を図８に示した。改善された剥離試験におけるわ
ずかな違いは厚膜の薄いエッジが誘電体で封入されてい
ることである。それ故、十分な厚さの導電体ははんだ隅
肉の底部における高い引張り応力による剪断破壊に耐
え、これはＴＣＡの改善につながる。はんだ接合部の破
壊は以下のように特徴付けることができる。
【００５５】 Ａ型 導電体／基体界面破損（パッド離脱） Ｂ型 導電体／はんだ破損 Ｃ型 ワイヤのはんだからの引き抜け Ｄ型 基体破損（部分切取り(divoting))
【００５６】熱サイクル接着性（ＴＣＡ）：ＴＣＡ試験
では上記Ｌで述べたのと同じ接着性（剥離）試験を使用
した。しかしながら、１５０℃で等温エージングの後に
接着性を測定するかわりに試料を２つの温度間の熱サイ
クル後に試験した。
では上記Ｌで述べたのと同じ接着性（剥離）試験を使用
した。しかしながら、１５０℃で等温エージングの後に
接着性を測定するかわりに試料を２つの温度間の熱サイ
クル後に試験した。
【００５７】正確な操作条件下で正確に性能を予測する
にはΔＴ、変位速度、膜の厚さ、はんだ接合部の設計等
のような熱サイクル試験条件を注意深く選ばなければな
らない。例えば、極端な熱衝撃条件（大きなΔＴおよび
変位速度＜２分）ではアルミナ基体の脆性破壊を引き起
こし、実際に使用する条件下（例えば、自動車のエンジ
ン区画）で観察される破損の型が正確には示されない。
同様にはんだ付けされた厚膜の（大きなΔＴｓによる）
サイクルはしばしばはんだ接合部で疲労割れによる破損
が生じる。それ故、変位の速度および熱サイクルの温度
の極値は、加速試験における破損のモードが現場で観察
されるのと同じであることを保証するよう調節しなけれ
ばならない。熱サイクルにかけた種々のはんだ接合部の
設計における応力のＦＥＭ分析は、種々の工程および試
験条件下で観察された破損モードを理解するのに役立つ
ことができる。
にはΔＴ、変位速度、膜の厚さ、はんだ接合部の設計等
のような熱サイクル試験条件を注意深く選ばなければな
らない。例えば、極端な熱衝撃条件（大きなΔＴおよび
変位速度＜２分）ではアルミナ基体の脆性破壊を引き起
こし、実際に使用する条件下（例えば、自動車のエンジ
ン区画）で観察される破損の型が正確には示されない。
同様にはんだ付けされた厚膜の（大きなΔＴｓによる）
サイクルはしばしばはんだ接合部で疲労割れによる破損
が生じる。それ故、変位の速度および熱サイクルの温度
の極値は、加速試験における破損のモードが現場で観察
されるのと同じであることを保証するよう調節しなけれ
ばならない。熱サイクルにかけた種々のはんだ接合部の
設計における応力のＦＥＭ分析は、種々の工程および試
験条件下で観察された破損モードを理解するのに役立つ
ことができる。
【００５８】一般的には温度、極値間の変位速度が異な
る２つの型の熱サイクル装置が使用される。
る２つの型の熱サイクル装置が使用される。
【００５９】単室装置では試験部品一式は単室内に置か
れその室中で加熱と冷却サイクルが交互に行われる。二
室装置では一方の室が加熱され、もう一方が冷却されそ
して試験部品一式をそれらの間で移動させて温度サイク
ルを得る。適当な単室装置はＶＲ ＣＯ８−ＰＪ−３Ｗ
Ｇモデル(Blue M Corporation製）である。適当な二室
装置はＡＴＳ−３２０モデル(Thermonics社製)である。
れその室中で加熱と冷却サイクルが交互に行われる。二
室装置では一方の室が加熱され、もう一方が冷却されそ
して試験部品一式をそれらの間で移動させて温度サイク
ルを得る。適当な単室装置はＶＲ ＣＯ８−ＰＪ−３Ｗ
Ｇモデル(Blue M Corporation製）である。適当な二室
装置はＡＴＳ−３２０モデル(Thermonics社製)である。
【００６０】単室ユニットの変位速度は冷却ユニットの
大きさ、負荷と室の熱容量およびΔＴの範囲により決定
される。図２および図３にはＢｌｕｅ Ｍ装置で得ら
れ、ここに与えられているデータを得るのに使用した典
型的な熱サイクル形状を示している。２つの標準的なΔ
Ｔ形状が使用された。
大きさ、負荷と室の熱容量およびΔＴの範囲により決定
される。図２および図３にはＢｌｕｅ Ｍ装置で得ら
れ、ここに与えられているデータを得るのに使用した典
型的な熱サイクル形状を示している。２つの標準的なΔ
Ｔ形状が使用された。
【００６１】 −４０〜＋１２５℃（図２） −５０〜＋１５０℃（図３）
【００６２】ThermotronR 二室ユニットは所望の温度の
極値に維持された熱い室と冷たい室からなり、試験試料
は熱い室と冷たい室の間で迅速にサイクルされるので、
温度の極値間の変位速度は単室装置中よりもより迅速で
ある。
極値に維持された熱い室と冷たい室からなり、試験試料
は熱い室と冷たい室の間で迅速にサイクルされるので、
温度の極値間の変位速度は単室装置中よりもより迅速で
ある。
【００６３】図４は、−５０〜＋１５０℃で２つの型の
装置を用いて得られた「速い」熱サイクルプロフィール
に対して「遅い熱サイクルプロフィール」を比較してい
る。
装置を用いて得られた「速い」熱サイクルプロフィール
に対して「遅い熱サイクルプロフィール」を比較してい
る。
【００６４】
【実施例】実施例１〜１２ アルミナおよびDu Pont 5704厚膜ガラス誘電体上にE.
I. du Pont de Nemoursand Co. により販売されている
多くの厚膜導電体組成物をスクリーン印刷した。誘電体
を層の中へ印刷しそして各層を印刷し、乾燥しそして別
々に焼成した。すべての導電体は９９２２ Ｃｕを除い
て８５０℃空気中で５回焼成し、９９２２ Ｃｕは窒素
中９００℃で焼成した。厚膜組成物は表１に記載した。
I. du Pont de Nemoursand Co. により販売されている
多くの厚膜導電体組成物をスクリーン印刷した。誘電体
を層の中へ印刷しそして各層を印刷し、乾燥しそして別
々に焼成した。すべての導電体は９９２２ Ｃｕを除い
て８５０℃空気中で５回焼成し、９９２２ Ｃｕは窒素
中９００℃で焼成した。厚膜組成物は表１に記載した。
【００６５】
【表１】
【００６６】表１に挙げた各厚膜ペーストをアルミナま
たは上記したようなDu Pont 5704ガラス誘電体上に印刷
して表２および表３に示したような熱サイクルの後、接
着性を測定し以下に示した。
たは上記したようなDu Pont 5704ガラス誘電体上に印刷
して表２および表３に示したような熱サイクルの後、接
着性を測定し以下に示した。
【００６７】
【表２】
【００６８】
【表３】
【００６９】表３のデータは、純粋または低−合金Ａｇ
およびＣｕ組成物を含む混合結合した低−フリットに比
べて、９９２４ Ｃｕ、６００１ Ｃｕおよび６１３４
Ａｇ／Ｐｄを含む高フリットは熱サイクル接着性（ＴＣ
Ａ）の性能が悪いということを示している。これらのデ
ータから以下のようにまとめられる。
およびＣｕ組成物を含む混合結合した低−フリットに比
べて、９９２４ Ｃｕ、６００１ Ｃｕおよび６１３４
Ａｇ／Ｐｄを含む高フリットは熱サイクル接着性（ＴＣ
Ａ）の性能が悪いということを示している。これらのデ
ータから以下のようにまとめられる。
【００７０】(１) 純粋なＡｇおよびＣｕ厚膜はＡｇ／
Ｐｄ合金導電体よりもより高いＴＣＡを有する。
Ｐｄ合金導電体よりもより高いＴＣＡを有する。
【００７１】(２) Ａｇ／Ｐｄ導電体は−５５と１２５
℃間でのわずか１００サイクル後に接着性の著しい損失
を示す。
℃間でのわずか１００サイクル後に接着性の著しい損失
を示す。
【００７２】(３) 混合結合させた導電体は一般的に熱
サイクル後、ガラス結合させた導電体よりもより良い接
着性を有する。
サイクル後、ガラス結合させた導電体よりもより良い接
着性を有する。
【００７３】(４) 誘電体上の厚膜導電体のＴＣＡはア
ルミナ上よりも低い。
ルミナ上よりも低い。
【００７４】実施例２４〜４０ 上記製法および試験方法を用いて、一連の１７の試験を
行い銅厚膜の経時接着性(ＡＡ)および熱サイクル接着性
(ＴＣＡ)に関する導電性層のオーバープリントの効果を
測定した。実施例２４〜３５では高すずはんだおよび低
すずはんだを用いて種々の銅厚膜ペーストをアルミナ上
で試験した。複合導電体層の上部層および底部層は銅で
ある。これらの試験のデータを以下の表４に示す。
行い銅厚膜の経時接着性(ＡＡ)および熱サイクル接着性
(ＴＣＡ)に関する導電性層のオーバープリントの効果を
測定した。実施例２４〜３５では高すずはんだおよび低
すずはんだを用いて種々の銅厚膜ペーストをアルミナ上
で試験した。複合導電体層の上部層および底部層は銅で
ある。これらの試験のデータを以下の表４に示す。
【００７５】
【表４】
【００７６】表４のデータは低フリットＣｕペーストで
オーバープリントしたＣｕ導電体の１０００サイクル後
のＴＣＡが潜在的に改善されたことを示している。しか
しながらＣｕ上にＣｕをオーバープリントすることの利
益の大きさもはんだの型および結合剤組成物に依存して
いることがわかる。一般的に、延性のある低フリットの
厚膜導電体はよりよいＴＣＡを示すが、高フリット組成
物よりもＡＡに乏しい。しかしながら良好なＴＣＡ／不
良ＡＡを有する導電体を良好なＡＡ／不良ＴＣＡを有す
る導電体でオーバープリントすることにより、良好なＡ
ＡおよびＴＣＡを得ることができる。このことは、ＱＳ
１９１でオーバープリントしたＱＳ １７５ＡＧについ
て表５に示されている（実施例３９）。しかしながら、
６１３４をＱＳ １９１でオーバープリントしたときは
ＴＣＡが悪かった（実施例４０）。６１３４およびＱＳ
１９１は高ガラス含有量を有するので、熱サイクルに
よる亀裂が複合膜を通して容易に広がり破損する。ＱＳ
１７５／ＱＳ １９１の場合は、延性のある低フリット
ＱＳ １７５Ａｇ層が亀裂を停止させ、それによってＴ
ＣＡの性能が改善される結果となる。こう言うわけで、
複合膜は良好なＡＡを有する第２の層でオーバープリン
トされており、低フリット混合・結合させた延性のある
第１の層を用いて設計されねばならない。
オーバープリントしたＣｕ導電体の１０００サイクル後
のＴＣＡが潜在的に改善されたことを示している。しか
しながらＣｕ上にＣｕをオーバープリントすることの利
益の大きさもはんだの型および結合剤組成物に依存して
いることがわかる。一般的に、延性のある低フリットの
厚膜導電体はよりよいＴＣＡを示すが、高フリット組成
物よりもＡＡに乏しい。しかしながら良好なＴＣＡ／不
良ＡＡを有する導電体を良好なＡＡ／不良ＴＣＡを有す
る導電体でオーバープリントすることにより、良好なＡ
ＡおよびＴＣＡを得ることができる。このことは、ＱＳ
１９１でオーバープリントしたＱＳ １７５ＡＧについ
て表５に示されている（実施例３９）。しかしながら、
６１３４をＱＳ １９１でオーバープリントしたときは
ＴＣＡが悪かった（実施例４０）。６１３４およびＱＳ
１９１は高ガラス含有量を有するので、熱サイクルに
よる亀裂が複合膜を通して容易に広がり破損する。ＱＳ
１７５／ＱＳ １９１の場合は、延性のある低フリット
ＱＳ １７５Ａｇ層が亀裂を停止させ、それによってＴ
ＣＡの性能が改善される結果となる。こう言うわけで、
複合膜は良好なＡＡを有する第２の層でオーバープリン
トされており、低フリット混合・結合させた延性のある
第１の層を用いて設計されねばならない。
【００７７】
【表５】
【００７８】表５のデータからＱＳ １９１Ｃｕ単独で
はＡＡは良好であるがＴＣＡは非常に悪いということが
わかる。一方Ａｇ単独ではＡＡは幾分悪いが、ＴＣＡは
優れており、そしてＡｇ−Ｐｄ合金ではＡＡは非常に良
好であるが、７５０サイクル後のＴＣＡがやや悪かっ
た。それにもかかわらずＣｕをＡｇ上にオーバープリン
トした場合は、ＡＡおよびＴＣＡのどちらにも優れてい
た。
はＡＡは良好であるがＴＣＡは非常に悪いということが
わかる。一方Ａｇ単独ではＡＡは幾分悪いが、ＴＣＡは
優れており、そしてＡｇ−Ｐｄ合金ではＡＡは非常に良
好であるが、７５０サイクル後のＴＣＡがやや悪かっ
た。それにもかかわらずＣｕをＡｇ上にオーバープリン
トした場合は、ＡＡおよびＴＣＡのどちらにも優れてい
た。
【００７９】実施例４０〜４３ さらに一連の４つの試験を同じ方法で行い、上記エッジ
封入の効果を観察した。これらの試験では、基体のどの
領域もパターンの位置の狂いにより露出していないこと
を保証するために、導電性層の外側のエッジにわたって
誘電体を２５０ミクロンのオーダーで重ねた。しかしな
がら位置の狂いによる間隙がないものとするならば、１
００〜１２５ミクロンの重なりが適当であると考えられ
る。
封入の効果を観察した。これらの試験では、基体のどの
領域もパターンの位置の狂いにより露出していないこと
を保証するために、導電性層の外側のエッジにわたって
誘電体を２５０ミクロンのオーダーで重ねた。しかしな
がら位置の狂いによる間隙がないものとするならば、１
００〜１２５ミクロンの重なりが適当であると考えられ
る。
【００８０】表６に−５０℃から＋１５０℃で５００サ
イクルと８００サイクル後の接着性剥離試験の結果をま
とめてある。標準的な剥離試験のひな型では、優勢な破
損モードは金属／誘電体界面（Ａ型）で起こる。しかし
ながら改善された（エッジ封入した）剥離試験の形状で
観察された破損モードは、はんだの疲労亀裂（Ｂ型）に
よるものであった。それ故エッジ封入は熱サイクル性能
を強めるだけでなく破損モードを金属化部からはんだへ
変える。それ故、これらの厚膜組成物の熱サイクル性能
は、６０ Ｓｎ／４０ Ｐｂはんだよりも大きな疲労強度
を有する異なったはんだ組成物の使用およびはんだ接合
部の設計の変更（エッジ封入）によって改善できること
は明らかである。
イクルと８００サイクル後の接着性剥離試験の結果をま
とめてある。標準的な剥離試験のひな型では、優勢な破
損モードは金属／誘電体界面（Ａ型）で起こる。しかし
ながら改善された（エッジ封入した）剥離試験の形状で
観察された破損モードは、はんだの疲労亀裂（Ｂ型）に
よるものであった。それ故エッジ封入は熱サイクル性能
を強めるだけでなく破損モードを金属化部からはんだへ
変える。それ故、これらの厚膜組成物の熱サイクル性能
は、６０ Ｓｎ／４０ Ｐｂはんだよりも大きな疲労強度
を有する異なったはんだ組成物の使用およびはんだ接合
部の設計の変更（エッジ封入）によって改善できること
は明らかである。
【００８１】
【表６】
【図１】種々の厚膜物質に対する、熱サイクル数の関数
として接着性の相関関係を図に表したものである。
として接着性の相関関係を図に表したものである。
【図２】本発明の評価に用いる熱サイクルのグラフを図
に示したものである。
に示したものである。
【図３】本発明の評価に用いる熱サイクルのグラフを図
に示したものである。
に示したものである。
【図４】本発明の評価に用いる熱サイクルのグラフを図
に示したものである。
に示したものである。
【図５】エージング時間の関数として接着性の相関関係
を図示し、導電体の焼成した膜厚の効果を示している。
を図示し、導電体の焼成した膜厚の効果を示している。
【図６】種々の温度におけるエージングと、厚膜導電体
の接着性との相関関係を図示したものである。
の接着性との相関関係を図示したものである。
【図７】ａ〜ｇは、はんだ付けされた厚膜導電体要素を
作製するのに必要な本発明の工程を図式的に表したもの
である。
作製するのに必要な本発明の工程を図式的に表したもの
である。
【図８】接着性試験の結合形態を描いた図面である。
【図９】標準剥離試験(ａ)と改善された剥離試験(ｂ)の
形態を比較する断面を図式的に表したものである。
形態を比較する断面を図式的に表したものである。
Claims (10)
- 【請求項１】 (１) (ａ)０.５〜５ミクロンの粒径を
有する純粋な合金化されてない延性のある導電性金属ま
たはそれの低合金８５.０〜９８.５重量％、(ｂ)ガラス
フリット１〜１０重量％および(ｃ)スピネル−形成性金
属酸化物０.５〜５.０重量％の微粉砕粒子からなり、
(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分散されて
いる第１の厚膜導電性組成物の前もって選ばれたはんだ
パッド領域を有するパターン化した層を、非導電性の基
体に施用し； (２) 第１の厚膜導電性組成物の層を焼成しそこから有
機媒体を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ； (３) (ａ)０.５〜１０ミクロンの粒径を有する、Ａ
ｕ、ＡｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化されてい
ない導電性金属またはその低合金９４.０〜９９.３重量
％、(ｂ)ガラスフリット０.２〜１.０重量％および(ｃ)
スピネル−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量％からな
り、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべて有機媒体中に分散さ
れている、第２の厚膜導電性組成物の層を、焼成された
第１の厚膜導電体層のはんだパッド領域のみに施用し； (４) 第２の厚膜導電性組成物を焼成してそこから有機
媒体を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ；そして (５) 焼成した第２の厚膜導電性層のはんだパッド領域
に、１２０〜３００℃の融点を有する軟質の層を施用し
てはんだ接合部を形成させる； 連続した工程からなる、前もって選ばれた領域を有する
厚膜／はんだ接合部を作製する方法。 - 【請求項２】 工程(５)の前に、有機媒体中に分散させ
たガラスの微粉砕粒子からなる厚膜誘電体組成物のパタ
ーンを、はんだパッド領域のまわりを取り巻く基体ま露
出した領域およびはんだパッド内の厚膜導電体の外側の
エッジに施用し、そして誘電体層を焼成してそこから有
機媒体を揮発させガラスを液相焼結させる請求項１記載
の方法。 - 【請求項３】 厚膜はんだペーストをはんだパッド領域
上に印刷し、ペーストを乾燥させてそこから有機溶媒を
除去してはんだ層を施用する請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 溶融したはんだ浴中にはんだパッド領域
を浸漬してその上にはんだコーティングを形成させ、溶
融はんだ浴からはんだパッド領域を移動させ、そして施
用したはんだコーティングを冷却することによりはんだ
層を施用する請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 厚膜誘電体層中のガラスが焼成条件下で
結晶性である請求項２記載の方法。 - 【請求項６】 第１の導電性層中の導電性金属またはそ
れの低合金がＡｇであり、そして第２の導電性層中の導
電性金属またはそれの低合金がＣｕである請求項１また
は２記載の方法。 - 【請求項７】 (１) (ａ)０.５〜５ミクロンの粒径を
有するＡｕ、ＡｇおよびＣｕから選ばれる純粋な合金化
されていない導電性金属またはそれの低合金８５.０〜
９８.５重量％、(ｂ)ガラスフリット１〜１０重量％お
よび(ｃ)スピネル−形成性金属酸化物０.５〜５.０重量
％の微粉砕粒子からなり、(ａ)、(ｂ)および(ｃ)はすべ
て有機媒体中に分散されている、厚膜導電性組成物の前
もって選ばれたはんだパッド領域を有するパターン化し
た層を、非導電性の基体に施用し； (２) 厚膜導電性組成物の層を焼成しそこから有機媒体
を揮発させ、無機結合剤を液相焼結させ； (３) はんだパッド領域のまわりを取り巻く基体の露出
した領域にわたり、かつはんだパッド領域内で厚膜導電
体の外側のエッジに、有機媒体中に分散させたガラスの
微粉砕粒子からなる厚膜誘電体組成物を施用し； (４) 厚膜誘電体組成物を焼成してそこから有機媒体を
揮発させ、そしてそこでガラスを焼結させ、そして (５) はんだパッド領域に露出して残っている厚膜導電
性組成物の表面に、１２０〜３００℃の融点を有する軟
質はんだの層を施用する； と言う連続した工程からなる、前もって選ばれた領域を
有する厚膜／はんだ接合部を作製する方法。 - 【請求項８】 厚膜はんだペーストをはんだペースト領
域上に印刷し、ペーストを乾燥させてそこから有機溶媒
を除去することによりはんだ層を施用する請求項７記載
の方法。 - 【請求項９】 溶融したはんだ浴中にはんだパッド領域
を浸漬してはんだコーティングを形成し、溶融はんだ浴
からパッド領域を移動しそして施用したはんだコーティ
ングを冷却することによりはんだ層を施用する請求項７
記載の方法。 - 【請求項１０】 厚膜誘電体層中のガラスが焼成条件下
で結晶性である請求項７記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US749161 | 1985-06-26 | ||
| US07/749,161 US5202153A (en) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | Method for making thick film/solder joints |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211387A true JPH05211387A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=25012540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4222539A Pending JPH05211387A (ja) | 1991-08-23 | 1992-08-21 | 厚膜／はんだ接合部の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5202153A (ja) |
| EP (1) | EP0529298A3 (ja) |
| JP (1) | JPH05211387A (ja) |
| KR (1) | KR930004012A (ja) |
| CN (1) | CN1073385A (ja) |
| CA (1) | CA2076421A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0897553A (ja) * | 1994-09-21 | 1996-04-12 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 導電パターンの構造 |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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