JPH05315720A

JPH05315720A - ガラス又はガラス・セラミックス基板用導体材料

Info

Publication number: JPH05315720A
Application number: JP14640992A
Authority: JP
Inventors: Kiyoto Shibata; 清人柴田; Yasuhiro Uchiyama; 康広内山
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Nihon Cement Co Ltd
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】電子回路用の基板、特に低温で焼成される多
層配線回路基板の内部配線に適したガラス又はガラス・
セラミックス基板用導体材料を提供すること。【構成】導電性粉末として平均粒径0.5〜3.0μｍのＡ
ｇを主成分とし、これに0.2〜10重量％のホウケイ酸亜
鉛系ガラスと0.1〜5重量％のＣｒ₂Ｏ₃を添加したガラス
又はガラス・セラミックス基板用導体材料。【効果】本発明の導体材料を用いることにより、導体
抵抗が増大することがなく、しかも、Ａｇの基板材料中
への拡散を防止し、該基板材料との反応を抑制し、それ
によるデラミやボイド、ふくれや基板のソリ等が生じな
い良好なガラス又はガラス・セラミックス配線基板を形
成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス又はガラス・セ
ラミックス基板用導体材料に関し、電子回路用のガラス
又はガラス・セラミックス基板、特に低温で焼成される
多層配線回路基板の内部配線に適したガラス又はガラス
・セラミックス基板用導体材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣやＬＳＩ等を実装する回路基
板の高密度化を達成するため、低温焼成多層基板の開発
が進められている。このような低温焼成多層配線基板の
基板材料としては、主にガラス又はガラス・セラミック
ス複合体を主成分とした材料が用いられている。一方、
該基板に対する導体材料用導電性粉末としては、導体抵
抗が低く、しかも、低温で焼成できることから、Ａｇ、
Ａｇ−Ｐｄ又はＡｇ−Ｐｔなどが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、低温焼成多
層基板に回路を形成する場合、特に内部配線を形成する
手段として、従来よりセラミックスグリーンシート上に
導体材料を塗布し、得られたシートを積層し、プレス圧
着した後焼成する方法、即ち、基板材料と導体材料（例
えばＡｇなど）を同時に焼成する方法が提案されてい
る。しかしながら、この同時焼成法では、導電性粉末で
あるＡｇが基板材料中に拡散し、基板材料と反応してガ
スを発生するという欠点を有している。そして、このガ
ス発生により、基板と導体との界面にデラミネーション
やボイド、ふくれ又は基板のソリなどが生じるという問
題があった。

【０００４】そこで、本発明は、上記欠点、問題点を解
消するガラス又はガラス・セラミックス基板用導体材料
を提供することを目的とする。詳細には、本発明は、導
電性粉末であるＡｇの基板材料中への拡散及び反応を抑
制し、それによるデラミネーションやボイド、ふくれ又
は基板のソリなどが生じない導体材料（ガラス又はガラ
ス・セラミックス回路基板を形成し得る導体材料）を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、導電
性粉末としてＡｇを主体とし、これに所定量のホウケイ
酸亜鉛系ガラス及びＣｒ₂Ｏ₃を配合することを特徴と
し、これによって上記した目的とするガラス又はガラス
・セラミックス基板用導体材料を提供するものである。

【０００６】即ち、本発明は、「ガラス又はガラス・セ
ラミックス基板に回路を形成するための導体材料であっ
て、導電性粉末としてＡｇを主成分とし、該導電性粉末
にホウケイ酸亜鉛系ガラスを0.2〜10重量％及びＣｒ₂
Ｏ₃を0.1〜5重量％含むことを特徴とするガラス又はガ
ラス・セラミックス基板用導体材料。」を要旨とするも
のである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明すると、本発明
の導体材料は、前記した同時焼成法で用いる導体材料と
して好適なものである。その適用例について説明する
と、ガラス又はガラス・セラミックスを主体とした低温
焼成多層基板に回路を形成する場合、特に内部配線を形
成する場合、本発明の導体材料に有機バインダ及び溶剤
を混合してペースト状にし、これを印刷等によりセラミ
ックスグリーンシート上に塗布し、得られたシートを積
層し、プレス圧着した後焼成する方法、即ち、基板材料
と導体材料とを同時に焼成する方法によって配線基板を
製造する。

【０００８】本発明では、上記導体材料として、Ａｇを
主成分とし、これに所定量のホウケイ酸亜鉛系ガラス及
びＣｒ₂Ｏ₃を配合することを特徴とするものであるが、
このうち、ホウケイ酸亜鉛系ガラスは、上記した同時焼
成時に導体材料の焼成収縮、特にその主成分であるＡｇ
の焼成収縮をコントロールし、基板材料の収縮にマッチ
ングさせる効果及び導体材料と基板材料とを密着させる
効果が生ずる。

【０００９】この効果は、添加量が0.2重量％未満では
不十分であって、Ａｇが早く収縮し、さらに密着力も少
ないため、導体と基板との界面にデラミが生じ、一方、
10重量％を越えると導体抵抗が大きくなり、導体として
の特性が劣化するので、好ましくない。従って、ホウケ
イ酸亜鉛系ガラスの添加量としては、0.2〜10重量％が
好ましい。

【００１０】また、Ｃｒ₂Ｏ₃は、導電性粉末の主成分で
あるＡｇがガラス中に拡散し、反応するのを抑制する効
果があり、添加量が0.1重量％未満ではその効果がみら
れず、一方、5重量％を越えると導体抵抗が増大してし
まうので、好ましくない。従って、Ｃｒ₂Ｏ₃の添加量と
しては、0.1〜5重量％が好ましい。

【００１１】本発明において、導電性粉末として使用す
るＡｇ粉は、0.5μｍ〜3.0μｍ（平均粒径）のものを用
いるのが好ましい。0.5μｍ未満の微粉末では、シート
との焼成収縮のマッチングがとれず、基板にソリ、クラ
ック或いは導体部にデラミ等が生じ、一方、3.0μｍよ
り大きくても同じくマッチングがとれず、基板にソリを
生じるので好ましくない。

【００１２】本発明において、導電性粉末としてＡｇを
主成分とするものであるが、その他Ｐｄ又はＰｔを併用
することもできる。例えば、Ａｇ50〜100重量％にＰｄ
又はＰｔを0〜50重量％配合した導電性粉末を使用する
こともできる。

【００１３】

【作用】本発明の導体材料は、上記したように、添加物
として0.2〜10重量％のホウケイ酸亜鉛系ガラス及び0.1
〜5重量％のＣｒ₂Ｏ₃を配合するのが好ましく、これに
より導電性粉末であるＡｇの基板材料中への拡散及び反
応を抑制し、それによるデラミネーションやボイド、ふ
くれ又は基板のソリなどが生じない作用効果が生ずる。
その理由としては、添加したＣｒ₂Ｏ₃が単体で又はホウ
ケイ酸亜鉛系ガラスの一部と反応し、その反応生成物が
Ａｇの基板への拡散を抑制するバリアーとしての役割を
果たすものと推測される。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明をより詳細に説明する。（実施例１〜４） (1) ガラス・セラミックス基板用グリーンシートの作製 50ｗｔ％Ａｌ₂Ｏ₃と50ｗｔ％ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ
−ＰｂＯ−ＣａＯ系ガラスとを混合し、この混合粉末に
有機バインダー及び溶剤を添加してスリップを作製し
た。このスリップをドクターブレード法にて厚み約185
μｍのグリーンシートを作製した。

【００１５】(2) 導体ペーストの作製エチルセルロースをα−テルピネオールに溶解し、これ
に平均粒径0.8μｍのＡｇ粉末と添加剤として表１に示
すガラス添加量のホウケイ酸亜鉛系ガラス並びに１ｗｔ
％のＣｒ₂Ｏ₃を加え、三本ロールミルで混練し、ペース
ト状にした。

【００１６】(3) 印刷上記(1)のグリーンシート上にスクリーン印刷にて上記
(2)で作製した導体ペーストを印刷した。また、引き出
し用の電極が形成できるようにヴィアホールの充填と配
線の印刷を行った。 (4) 積層、焼成上記(3)で得たグリーンシートを数枚重ね、熱プレスに
て圧着し、400℃で脱バインダー後850℃で焼成した。

【００１７】(5) 評価得られた配線基板に対し、ＳＥＭによる断面観察によ
り、導体−基板界面のデラミ、ボイドの発生状態をチェ
ックした。また、定盤上で基板のソリを調べ、さらに、
導体抵抗については、幅500μｍのラインを用い、４端
子法にてチェックした。それらの結果を表１に示した。

【００１８】（比較例１、２）なお、比較のため、導体
ペーストとして、ガラス（ホウケイ酸亜鉛系ガラス）の
添加量を0ｗｔ％（比較例１）、20ｗｔ％（比較例２）
とした点を除いて実施例１〜４と同様に配線基板を作製
した。得られた配線基板に対して、同じく実施例１〜４
と同様、デラミ、ボイド及び基板のソリ並びに導体抵抗
についてチェックした。結果を表１に示した。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１から明らかなように、ガラス添加量が
本発明の範囲（0.2〜10ｗｔ％）内である実施例１〜４
では、デラミ、ボイド及び基板のソリが認められず、ま
た、導体抵抗も所望の値のものが得られた。これに対し
て、本発明の範囲外のものについては、ガラスを添加し
ない比較例１では、基板にソリが生じ、一方、20ｗｔ％
と多量に添加した比較例２では、導体抵抗が増大した。

【００２１】（実施例５〜８）導体ペーストとして、平
均粒径0.8μｍのＡｇ粉末を用い、ガラス（ホウケイ酸
亜鉛系ガラス）の添加量を3ｗｔ％及び表２に示すＣｒ₂
Ｏ₃を添加する点を除いて実施例１〜４と同様に配線基
板を作製した。得られた配線基板に対して、同じく実施
例１〜４と同様、デラミ、ボイド及び基板のソリ並びに
導体抵抗についてチェックした。結果を表２に示した。

【００２２】（比較例３、４）なお、比較のため、導体
ペーストとして、Ｃｒ₂Ｏ₃の添加量を0ｗｔ％（比較例
３）、10ｗｔ％（比較例４）とした点を除いて実施例５
〜８と同様に配線基板を作製した。得られた配線基板に
対して、同じく実施例５〜８と同様、デラミ、ボイド及
び基板のソリ並びに導体抵抗についてチェックした。結
果を表２に示した。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２から明らかなように、Ｃｒ₂Ｏ₃の添加
量が本発明の範囲（0.1〜5ｗｔ％）内である実施例５〜
８では、デラミ、ボイド及び基板のソリが認められず、
また、導体抵抗も所望の値のものが得られた。これに対
して、本発明の範囲外のものについては、Ｃｒ₂Ｏ₃を添
加しない比較例３では、デラミ、ボイドが認められ、一
方、10ｗｔ％と多量に添加した比較例４では、基板にソ
リが生ずるのみならず、導体抵抗が増大した。

【００２５】（実施例９〜１１）導体ペーストとして、
ガラス（ホウケイ酸亜鉛系ガラス）の添加量を3ｗｔ％
及びＣｒ₂Ｏ₃の添加量を1ｗｔ％並びに表３に示す平均
粒径のＡｇ粉末を使用する点を除いて実施例１〜４と同
様に配線基板を作製した。得られた配線基板に対して、
同じく実施例１〜４と同様、デラミ、ボイド及び基板の
ソリ並びに導体抵抗についてチェックした。結果を表３
に示した。

【００２６】（比較例５、６）なお、比較のため、Ａｇ
粉末の平均粒径として、0.3μｍのもの（比較例５）、
3.5μｍのもの（比較例６）を用いた点を除いて実施例
９〜１１と同様に配線基板を作製した。得られた配線基
板に対して、同じく実施例９〜１１と同様、デラミ、ボ
イド及び基板のソリ並びに導体抵抗についてチェックし
た。結果を表３に示した。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３から明らかなように、Ａｇ粉末の平均
粒径として本発明の範囲（0.5〜3.0μｍ）内である実施
例９〜１１では、デラミ、ボイド及び基板のソリが認め
られず、また、導体抵抗も所望の値のものが得られた。
これに対して、本発明の範囲外のものについては、平均
粒径0.3μｍの微細なＡｇ粉末を用いた比較例５では、
デラミ、ボイドが認められるのみならず、基板にソリが
生じ、一方、平均粒径が3.5μｍと粗大Ａｇ粉末を使用
いた比較例６では、基板にソリが認められた。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、本発明
によるガラス又はガラス・セラミックス基板用導体材料
によれば、導体抵抗が増大することがなく、しかも、Ａ
ｇの基板材料中への拡散を防止し、該基板材料との反応
を抑制し、それによるデラミやボイド、ふくれや基板の
ソリなどが生じない良好なガラス又はガラス・セラミッ
クス配線基板を形成できるという顕著な効果が生ずる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス又はガラス・セラミックス基板に
回路を形成するための導体材料であって、導電性粉末と
してＡｇを主成分とし、該導電性粉末にホウケイ酸亜鉛
系ガラスを0.2〜10重量％及びＣｒ₂Ｏ₃を0.1〜5重量％
含むことを特徴とするガラス又はガラス・セラミックス
基板用導体材料。
【請求項２】導電性粉末としてのＡｇ粉は、その平均
粒径が0.5〜3.0μｍであることを特徴とする請求項１記
載のガラス又はガラス・セラミックス基板用導体材料。
【請求項３】導電性粉末が50〜100重量％のＡｇ及び0
〜50重量％のＰｄ又はＰｔからなることを特徴とする請
求項１記載のガラス又はガラス・セラミックス基板用導
体材料。