JPH0558764A - メタライズ基板及びその製造方法 - Google Patents
メタライズ基板及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0558764A JPH0558764A JP24646091A JP24646091A JPH0558764A JP H0558764 A JPH0558764 A JP H0558764A JP 24646091 A JP24646091 A JP 24646091A JP 24646091 A JP24646091 A JP 24646091A JP H0558764 A JPH0558764 A JP H0558764A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal powder
- powder composition
- ceramics
- metallized substrate
- metallized
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 接合強度の高く，電気的特性の優れた，且
つ，環境試験において信頼性の高い金属化膜が得られる
メタライズ用金属粉末組成物及びメタライズ基板を提供
する。 【構成】 メタライズ基板は，セラミックスに対して密
着性の良い第１金属粉末組成物上に導体抵抗の小さな第
２金属粉末組成物を重ねて形成した。この第１金属粉末
組成物は，Ｃｕを７０〜９５重量％残部Ｔｉからなり，
また，体積抵抗１０−６Ω・ｍ以下のＣｕ，Ａｇのうち
選択された少なくとも一種と，Ｔｉとの固溶体もしくは
合金を形成するものを使用する。このメタライズ基板を
製造方法するには，セラミックス基板上に，セラミック
スに対して密着性の高いメタライズ用金属粉末組成物上
に導体抵抗の小さな金属粉末組成物を真空中乃至不活性
雰囲気中で同時に導体抵抗の小さな金属粉末組成物を焼
き付けること，もしくは，セラミックスに対して密着性
の高いメタライズ用金属粉末組成物を焼き付けた後に導
体抵抗の小さな金属粉末組成物を焼き付けることによっ
て形成する。
つ，環境試験において信頼性の高い金属化膜が得られる
メタライズ用金属粉末組成物及びメタライズ基板を提供
する。 【構成】 メタライズ基板は，セラミックスに対して密
着性の良い第１金属粉末組成物上に導体抵抗の小さな第
２金属粉末組成物を重ねて形成した。この第１金属粉末
組成物は，Ｃｕを７０〜９５重量％残部Ｔｉからなり，
また，体積抵抗１０−６Ω・ｍ以下のＣｕ，Ａｇのうち
選択された少なくとも一種と，Ｔｉとの固溶体もしくは
合金を形成するものを使用する。このメタライズ基板を
製造方法するには，セラミックス基板上に，セラミック
スに対して密着性の高いメタライズ用金属粉末組成物上
に導体抵抗の小さな金属粉末組成物を真空中乃至不活性
雰囲気中で同時に導体抵抗の小さな金属粉末組成物を焼
き付けること，もしくは，セラミックスに対して密着性
の高いメタライズ用金属粉末組成物を焼き付けた後に導
体抵抗の小さな金属粉末組成物を焼き付けることによっ
て形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，厚膜電子回路の導体層
形成およびセラミックス基板上に実装された電子機器用
素子，部品等が動作することによって発生する熱を拡散
するためのメタライズ組成物及びメタライズセラミック
ス基板とそれらの製造方法に関する。
形成およびセラミックス基板上に実装された電子機器用
素子，部品等が動作することによって発生する熱を拡散
するためのメタライズ組成物及びメタライズセラミック
ス基板とそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，電子回路基板には，高絶縁性，機
械的強度，他の電子素子を劣化させないこと，金属導体
と容易に接合体となること，熱伝導率が大きいなどの性
質が要求されている。この基板としてはアルミナ，窒化
物セラミックスがある。しかし，セラミックス単体で
は，電子機器に用いられるトランジスタ，ダイオード，
ＩＣ，ＬＳＩ，その他各種の電子部品を直接実装するこ
とができない。そのため，セラミックス表面に金属化膜
を形成し，導体あるいは金属とを接合することにより電
子回路を製造するものである。セラミックス表面への金
属化膜を形成する方法として，高融点金属法，活性金属
法，厚膜法，同時焼成法などが知られている。
械的強度，他の電子素子を劣化させないこと，金属導体
と容易に接合体となること，熱伝導率が大きいなどの性
質が要求されている。この基板としてはアルミナ，窒化
物セラミックスがある。しかし，セラミックス単体で
は，電子機器に用いられるトランジスタ，ダイオード，
ＩＣ，ＬＳＩ，その他各種の電子部品を直接実装するこ
とができない。そのため，セラミックス表面に金属化膜
を形成し，導体あるいは金属とを接合することにより電
子回路を製造するものである。セラミックス表面への金
属化膜を形成する方法として，高融点金属法，活性金属
法，厚膜法，同時焼成法などが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来はセラミックス基
板上へ銅導体ペーストを１０〜３０μm 程度の厚みにス
クリーン印刷し，乾燥した後に窒素雰囲気において焼成
を行い回路形成を行う方法を用いている。しかしながら
上記の方法によるセラミックスへの金属化膜はセラミッ
クスと金属化膜との接着強度は２mm□パッドの垂直引っ
張り試験で２kg程度で有り，１５０℃の高温エージング
試験を行うと，１００時間後で接合強度は初期の値に比
べて半分以下程度に低下した。特に窒化物セラミックス
用の銅ペーストは現在，接合強度信頼性の高いものが得
られていない。そこで本発明の技術的課題は，上記の不
安定な銅ペーストを改善するために，銅を主成分とする
接合強度の高い，電気的特性の優れた，かつ，環境試験
において信頼性の高い金属化膜が得られるメタライズ用
金属粉末組成物及びメタライズ基板を提供することにあ
る。
板上へ銅導体ペーストを１０〜３０μm 程度の厚みにス
クリーン印刷し，乾燥した後に窒素雰囲気において焼成
を行い回路形成を行う方法を用いている。しかしながら
上記の方法によるセラミックスへの金属化膜はセラミッ
クスと金属化膜との接着強度は２mm□パッドの垂直引っ
張り試験で２kg程度で有り，１５０℃の高温エージング
試験を行うと，１００時間後で接合強度は初期の値に比
べて半分以下程度に低下した。特に窒化物セラミックス
用の銅ペーストは現在，接合強度信頼性の高いものが得
られていない。そこで本発明の技術的課題は，上記の不
安定な銅ペーストを改善するために，銅を主成分とする
接合強度の高い，電気的特性の優れた，かつ，環境試験
において信頼性の高い金属化膜が得られるメタライズ用
金属粉末組成物及びメタライズ基板を提供することにあ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば，セラミ
ックスに対して密着性の良い第１金属粉末組成物上に導
体抵抗の小さな第２金属粉末組成物を重ねて形成したこ
とを特徴とするメタライズ基板が得られる。本発明によ
れば，前記メタライズ基板において，前記第１金属粉末
組成物は，Ｃｕを７０〜９５重量％残部Ｔｉからなるこ
とを特徴とするメタライズ基板が得られる。本発明によ
れば，前記メタライズ基板において，前記第２金属粉末
組成物は，Ｃｕ及びＡｇのうち少なくとも一種と，Ｔｉ
との固溶体もしくは合金を含み，１０-6Ω・ｍ以下の体
積抵抗を有することを特徴とするメタライズ基板が得ら
れる。本発明によれば，前記メタライズ基板において，
前記第２金属粉末組成物は，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ等の低融
点金属を５〜１０重量％を含むことを特徴とするメタラ
イズ基板が得られる。本発明によれば，セラミックス基
板上に，セラミックスに対して密着性の高いメタライズ
用金属粉末組成物上に導体抵抗の小さな金属粉末組成物
を真空中乃至不活性雰囲気中で同時に導体抵抗の小さな
金属粉末組成物を焼き付けることによって形成すること
を特徴とするメタライズ基板の製造方法が得られる。本
発明によれば，セラミックス基板上に，セラミックスに
対して密着性の高い第１金属粉末組成物を焼き付けた後
に導体抵抗の小さな第２金属粉末組成物を焼き付けるこ
とによって形成することを特徴とするメタライズ基板の
製造方法が得られる。即ち，本発明のメタライズ基板を
製造するための第１金属粉末組成物は，重量％表示で主
成分のＣｕは７０〜９５％，Ｔｉは５〜３０％の組成を
有する。これらの元素の粉末を混合し，窒化物および酸
化物セラミックスの表面に塗布し，そのメタライズ組成
物上に，体積抵抗が１０-7Ω・ｍ以下のＣｕ，Ａｇ粉末
あるいはこれらに５重量％以下のＴｉ，ないしは５〜１
０重量％のＩｎ，Ｓｎ，Ｓｂ等の混合粉末からなる第２
金属粉末を塗布して，高真空雰囲気中ないし不活性ガス
雰囲気中において熱処理を施すことによって，セラミッ
クスに対して高い接合強度と体積抵抗の小さいメタライ
ズセラミックス基板を得ることができるものである。こ
こで，本発明に適用するセラミックス基板は，窒化物，
例えば，ＡｌＮやＳｉ3 Ｎ4 及び酸化物，例えばＡｌ2
Ｏ3 など，あるいは数％の焼結助剤を含むセラミックス
焼結体であることが好ましい。
ックスに対して密着性の良い第１金属粉末組成物上に導
体抵抗の小さな第２金属粉末組成物を重ねて形成したこ
とを特徴とするメタライズ基板が得られる。本発明によ
れば，前記メタライズ基板において，前記第１金属粉末
組成物は，Ｃｕを７０〜９５重量％残部Ｔｉからなるこ
とを特徴とするメタライズ基板が得られる。本発明によ
れば，前記メタライズ基板において，前記第２金属粉末
組成物は，Ｃｕ及びＡｇのうち少なくとも一種と，Ｔｉ
との固溶体もしくは合金を含み，１０-6Ω・ｍ以下の体
積抵抗を有することを特徴とするメタライズ基板が得ら
れる。本発明によれば，前記メタライズ基板において，
前記第２金属粉末組成物は，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ等の低融
点金属を５〜１０重量％を含むことを特徴とするメタラ
イズ基板が得られる。本発明によれば，セラミックス基
板上に，セラミックスに対して密着性の高いメタライズ
用金属粉末組成物上に導体抵抗の小さな金属粉末組成物
を真空中乃至不活性雰囲気中で同時に導体抵抗の小さな
金属粉末組成物を焼き付けることによって形成すること
を特徴とするメタライズ基板の製造方法が得られる。本
発明によれば，セラミックス基板上に，セラミックスに
対して密着性の高い第１金属粉末組成物を焼き付けた後
に導体抵抗の小さな第２金属粉末組成物を焼き付けるこ
とによって形成することを特徴とするメタライズ基板の
製造方法が得られる。即ち，本発明のメタライズ基板を
製造するための第１金属粉末組成物は，重量％表示で主
成分のＣｕは７０〜９５％，Ｔｉは５〜３０％の組成を
有する。これらの元素の粉末を混合し，窒化物および酸
化物セラミックスの表面に塗布し，そのメタライズ組成
物上に，体積抵抗が１０-7Ω・ｍ以下のＣｕ，Ａｇ粉末
あるいはこれらに５重量％以下のＴｉ，ないしは５〜１
０重量％のＩｎ，Ｓｎ，Ｓｂ等の混合粉末からなる第２
金属粉末を塗布して，高真空雰囲気中ないし不活性ガス
雰囲気中において熱処理を施すことによって，セラミッ
クスに対して高い接合強度と体積抵抗の小さいメタライ
ズセラミックス基板を得ることができるものである。こ
こで，本発明に適用するセラミックス基板は，窒化物，
例えば，ＡｌＮやＳｉ3 Ｎ4 及び酸化物，例えばＡｌ2
Ｏ3 など，あるいは数％の焼結助剤を含むセラミックス
焼結体であることが好ましい。
【０００５】
【実施例】以下，本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。本発明の実施例に係るメタライズ基板は，
窒化アルミニウムセラミックスの表面に塗布し，このセ
ラミックス基板にセラミックスに対して高い接合強度が
得られるペースト状の第１金属粉末組成物を印刷し，こ
の第１金属粉末組成物上にペースト状の体積抵抗の低い
第２金属粉末組成物を印刷し，高真空雰囲気中ないし不
活性ガス雰囲気中において８００〜８５０℃の範囲内の
温度で熱処理を施すことによって形成したものである。
このように構成されて，製造されたメタライズ基板は，
接合強度が高く，導体抵抗が小さいという利点をもつメ
タライズ基板となる。高い接合強度を有する第１金属粉
末組成物は，次のような材料および方法によって製造さ
れている。主成分であるＣｕ及びＴｉは平均粒径１〜１
０μm の微粉末を目標組成になるように秤量混合を行い
メタライズ組成物を得る。このメタライズ組成物にビヒ
クルを添加混合して，三本ロールミル等を用いて十分混
練し，均一に分散させスクリーン印刷に適した粘度に調
整しペースト状とする。バインダーとしてはアクリル系
樹脂など通常用いられているものを適用した。また，こ
の第１金属粉末組成物上に塗布する第２金属粉末組成物
のペーストは，第１金属粉末組成物と同様の方法によっ
て作られている。表１に本発明の１例として体積抵抗の
小さな第２金属粉末組成物としてＣｕを含むものを用い
た場合に製造されたメタライズ基板の特性およびセラミ
ックスに対して高い接着強度を示す第１金属粉末組成物
についてＣｕ９０重量％及びＴｉ１０重量％組成を持つ
ペーストを用いて形成されたメタライズ基板（比較例
１）を接着強度と体積抵抗とについて比較した結果を示
す。また，ガラスフリット添加のＣｕ１００％ペースト
（比較例２）に対しても比較した。表１の結果より，セ
ラミックスに対し高い接着強度を示し，かつ体積抵抗も
実用に耐え得るメタライズ基板を製造できることが判明
した。
て説明する。本発明の実施例に係るメタライズ基板は，
窒化アルミニウムセラミックスの表面に塗布し，このセ
ラミックス基板にセラミックスに対して高い接合強度が
得られるペースト状の第１金属粉末組成物を印刷し，こ
の第１金属粉末組成物上にペースト状の体積抵抗の低い
第２金属粉末組成物を印刷し，高真空雰囲気中ないし不
活性ガス雰囲気中において８００〜８５０℃の範囲内の
温度で熱処理を施すことによって形成したものである。
このように構成されて，製造されたメタライズ基板は，
接合強度が高く，導体抵抗が小さいという利点をもつメ
タライズ基板となる。高い接合強度を有する第１金属粉
末組成物は，次のような材料および方法によって製造さ
れている。主成分であるＣｕ及びＴｉは平均粒径１〜１
０μm の微粉末を目標組成になるように秤量混合を行い
メタライズ組成物を得る。このメタライズ組成物にビヒ
クルを添加混合して，三本ロールミル等を用いて十分混
練し，均一に分散させスクリーン印刷に適した粘度に調
整しペースト状とする。バインダーとしてはアクリル系
樹脂など通常用いられているものを適用した。また，こ
の第１金属粉末組成物上に塗布する第２金属粉末組成物
のペーストは，第１金属粉末組成物と同様の方法によっ
て作られている。表１に本発明の１例として体積抵抗の
小さな第２金属粉末組成物としてＣｕを含むものを用い
た場合に製造されたメタライズ基板の特性およびセラミ
ックスに対して高い接着強度を示す第１金属粉末組成物
についてＣｕ９０重量％及びＴｉ１０重量％組成を持つ
ペーストを用いて形成されたメタライズ基板（比較例
１）を接着強度と体積抵抗とについて比較した結果を示
す。また，ガラスフリット添加のＣｕ１００％ペースト
（比較例２）に対しても比較した。表１の結果より，セ
ラミックスに対し高い接着強度を示し，かつ体積抵抗も
実用に耐え得るメタライズ基板を製造できることが判明
した。
【０００６】
【表１】
【０００７】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
銅を主成分とする接合強度の高い，電気的特性の優れ
た，かつ，環境試験において信頼性の高い金属化膜が得
られるメタライズ用金属粉末組成物を用いたメタライズ
基板及びその製造方法を提供することができる。
銅を主成分とする接合強度の高い，電気的特性の優れ
た，かつ，環境試験において信頼性の高い金属化膜が得
られるメタライズ用金属粉末組成物を用いたメタライズ
基板及びその製造方法を提供することができる。
Claims (6)
- 【請求項１】 セラミックスに対して密着性の良い第１
金属粉末組成物上に導体抵抗の小さな第２金属粉末組成
物を重ねて形成したことを特徴とするメタライズ基板。 - 【請求項２】 請求項１記載のメタライズ基板におい
て，前記第１金属粉末組成物は，Ｃｕを７０〜９５重量
％残部Ｔｉからなることを特徴とするメタライズ基板。 - 【請求項３】 請求項１記載のメタライズ基板におい
て，前記第２金属粉末組成物は，Ｃｕ及びＡｇの内から
選択された少なくとも一種と，Ｔｉとの固溶体もしくは
合金を含み，多くとも１０-6Ω・ｍの体積抵抗を有する
ことを特徴とするメタライズ基板。 - 【請求項４】 請求項１記載のメタライズ基板におい
て，前記第２金属粉末組成物は，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｓｂ等の
低融点金属を５〜１０重量％を含むことを特徴とするメ
タライズ基板。 - 【請求項５】 セラミックス基板上に，セラミックスに
対して密着性の高いメタライズ用金属粉末組成物上に導
体抵抗の小さな金属粉末組成物を真空中乃至不活性雰囲
気中で同時に導体抵抗の小さな金属粉末組成物を焼き付
けることによって形成することを特徴とするメタライズ
基板の製造方法。 - 【請求項６】 セラミックス基板上に，セラミックスに
対して密着性の高い第１金属粉末組成物を焼き付けた後
に導体抵抗の小さな第２金属粉末組成物を焼き付けるこ
とによって形成することを特徴とするメタライズ基板の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24646091A JP3433260B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | メタライズ基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24646091A JP3433260B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | メタライズ基板及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0558764A true JPH0558764A (ja) | 1993-03-09 |
| JP3433260B2 JP3433260B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=17148759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24646091A Expired - Fee Related JP3433260B2 (ja) | 1991-09-02 | 1991-09-02 | メタライズ基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433260B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-02 JP JP24646091A patent/JP3433260B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3433260B2 (ja) | 2003-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010321 |
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