JPH06243716A - 銅ペースト - Google Patents

銅ペースト

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JPH06243716A
JPH06243716A JP2686893A JP2686893A JPH06243716A JP H06243716 A JPH06243716 A JP H06243716A JP 2686893 A JP2686893 A JP 2686893A JP 2686893 A JP2686893 A JP 2686893A JP H06243716 A JPH06243716 A JP H06243716A
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JP
Japan
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binder
copper paste
copper
wiring conductor
paste
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Application number
JP2686893A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsushi Tanaka
淳 田中
Tomomi Konaga
智美 小長
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】印刷性が良く、配線導体としたときに絶縁基体
に強固に被着させることができる銅ペーストを提供する
ことにある。 【構成】銅粉末と、ガラスフィラーと、バインダーと、
有機溶剤と、可塑剤とを含む銅ペーストであって、前記
バインダーがポリアルキレンカーボネートから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は配線基板の配線導体に使
用される銅ペーストに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子が搭載される回路配線
基板や半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケー
ジ等に使用される配線基板は電気絶縁性に優れた酸化ア
ルミニウム質焼結体から成る絶縁基体と、該絶縁基体の
表面に被着されたタングステン、モリブデン、マンガン
等の高融点金属粉末から成る配線導体とにより構成され
ている。
【0003】かかる従来の配線基板は一般に、まず酸化
アルミニウム、酸化珪素、酸化カルシウム、酸化マグネ
シウム等から成る原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合
して泥漿状となすとともにこれを従来周知のドクターブ
レード法やカレンダロール法等によりシート状に成形し
てセラミックグリーンシートを得、次にタングステン、
モリブデン、マンガン等の金属粉末にエチルセルロー
ス、アクリル樹脂等から成るバインダー及びαーテルピ
ネオール、ジブチルフタレート等から成る有機溶剤を添
加混合して得た金属ペーストを前記セラミックグリーン
シート表面にスクリーン印刷法等の厚膜手法により所定
パターンに印刷塗布し、最後に、前記金属ペーストが所
定パターンに印刷塗布されたセラミックグリーンシート
を還元雰囲気中、約1600℃の温度で焼成し、酸化アルミ
ニウム粉末とタングステン、モリブデン等の金属粉末と
を焼成一体化させることによって製作される。
【0004】しかしながら、近時、半導体素子は高集積
化、高速化が急激に進み、該半導体素子を上記従来の配
線基板に搭載、収容した場合、以下に述べる欠点を有し
たものとなる。
【0005】即ち、 (1) 半導体素子を構成するシリコンの熱膨張係数と半導
体素子収納用パッケージや回路配線基板等の絶縁基体に
使用される酸化アルミニウム質焼結体の熱膨張係数がそ
れぞれ3.0 〜3.5 ×10-6/ ℃、6.0 〜7.5 ×10-6/ ℃で
あり、大きく相違することから両者に半導体素子を作動
させた際等に発生する熱が印加されると両者間に大きな
熱応力が発生し、該熱応力によって半導体素子が破損し
たり、半導体素子が絶縁基体より剥離してしまう。
【0006】(2) 半導体素子収納用パッケージや回路配
線基板等の絶縁基体に使用される酸化アルミニウム質焼
結体はその誘電率が9 〜10( 室温1MHz) と高いため、絶
縁基体に設けた配線導体を伝わる電気信号の伝播速度が
遅く、そのため電気信号の高速伝播を要求する半導体素
子はその収容、搭載が不可となる。
【0007】(3) 配線導体を形成するタングステン、モ
リブデン等はその電気抵抗値が高いため配線導体を伝わ
る電気信号の電圧降下が大きく、そのため配線導体を微
細とし配線基板を小型高密度化することが困難となる。
【0008】等の欠点を有していた。
【0009】そこで上記欠点を解消するために、絶縁基
体を誘電率が低いガラスセラミックス焼結体で形成し、
且つ配線導体を電気抵抗値が低い銅で形成した配線導体
が提案されている。
【0010】かかるガラスセラミックス焼結体から成る
絶縁基体に銅から成る配線導体を形成した配線基板は一
般に、ガラスセラミックス粉末に適当な有機溶剤、溶媒
を添加混合しシート状に成形したセラミックグリーンシ
ート上に、銅粉末にエチルセルロース或いはアクリル樹
脂から成るバインダー、アルファーテルピネオール等の
溶剤及びジブチルフタレート等の可塑剤を添加混合して
調整された銅ペーストをスクリーン印刷法等により所定
パターンに印刷塗布し、しかる後、これを還元雰囲気
中、約900 ℃の温度で焼成し、ガラスセラミックスと銅
とを焼成一体化させることによって製作される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体に銅から成
る配線導体を形成した配線基板は、配線導体を形成する
のに銅粉末にエチルセルロース或いはアクリル樹脂から
成るバインダーを添加した銅ペーストを使用しており、
該銅ペースト中のエチルセルロースから成るバインダー
は熱分解性が悪く、銅ペーストを印刷塗布したセラミッ
クグリーンシートを900 ℃の温度で焼成し、ガラスセラ
ミックスと銅とを焼成一体化させる際、バインダーの一
部が配線導体中に残留して配線導体の絶縁基体への被着
強度を低下させたり、配線導体にフクレを発生させたり
するという欠点を有し、またアクリル樹脂から成るバイ
ンダーは曳糸性が高いため、セラミックグリーンシート
上にスクリーン印刷法により銅ペーストを所定パターン
に印刷塗布する際、その印刷性が悪く、印刷されたパタ
ーンに糸曳きを引き起こしてにじみが発生したり、隣接
するパターン間が接触し、配線導体間に短絡を招来した
りするという欠点を有していた。
【0012】
【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は印刷性が良く、配線導体としたときに絶
縁基体に強固に被着させることができる銅ペーストを提
供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の銅ペーストは銅
粉末と、ガラスフィラーと、バインダーと、有機溶剤
と、可塑剤とを含む銅ペーストであって、前記バインダ
ーがポリアルキレンカーボネートから成ることを特徴と
するものである。
【0014】
【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図1は本発明の銅ペーストを使用して配線導体を形
成した配線基板の一実施例を示し、1 は絶縁基体、2 は
配線導体である。
【0015】前記絶縁基体1 はガラスセラミックス焼結
体から成り、例えば、45.0重量%の酸化アルミニウム(A
l 2 O 3 ) 、30.0重量%の酸化珪素(SiO2 ) 、13.0重量
%の酸化ホウ素(B2 O 3 ) 、10.0重量%のマグネシア(M
gO) 、及び合計が2.0 重量%の酸化リチウム(Li 2 O)、
酸化ナトリウム(Na 2 O)、酸化カリウム(K2 O)から成る
ガラス80.0重量%に、酸化アルミニウム(Al 2 O 3 ) フ
ィラーを20.0重量%含有させたもので形成されている。
【0016】前記絶縁基体1 はその上面に配線導体2 が
被着されており、該絶縁基体1 は配線導体2 を支持する
支持部材として作用する。
【0017】また前記絶縁基体1 はそれを構成するガラ
スセラミックス焼結体の誘電率が6.5(室温1MHz) であ
り、低いことから絶縁基体1 の上面に被着させた配線導
体2 を伝わる電気信号の伝播速度は速いものとなり、そ
の結果、絶縁基体1 上に電気信号の高速伝播を要求する
半導体素子の収容、搭載が可能となる。
【0018】更に前記ガラスセラミックス焼結体から成
る絶縁基体1 はその熱膨張係数が3.5 〜5.0 ×10-6/ ℃
であり、半導体素子を構成するシリコンの熱膨張係数
(3.0〜3.5 ×10-6/ ℃) と近似することから絶縁基体1
上に半導体素子3 を搭載した後、絶縁基体1 と半導体素
子3 の両者に半導体素子3 が作動時に発する熱等が印加
されても両者間には大きな熱応力が発生することはな
く、その結果、前記熱応力によって半導体素子が破損し
たり、半導体素子が絶縁基体より剥離したりすることも
ない。
【0019】尚、前記絶縁基体1 は酸化アルミニウム、
酸化珪素、酸化ホウ素等の成分から成るガラス粉末に適
当な有機溶剤、溶媒を添加して泥漿状となすとともにこ
れを従来周知のドクターブレード法やカンレンダーロー
ル法等によりシート状に成形してセラミックグリーンシ
ートを得、しかる後、前記セラミックグリーンシートに
適当な打ち抜き加工を施し、約900 ℃の温度で焼成する
ことによって製作される。
【0020】また前記ガラスセラミックス焼結体から成
る絶縁基体1 の上面には銅から成る配線導体2 が被着さ
れており、該配線導体2 は絶縁基体1 の上面に搭載、収
容される半導体素子3 を外部電気回路等に接続する際の
導電路として作用する。
【0021】前記銅から成る配線導体2 は銅の電気抵抗
値が低いことから配線導体2 を伝わる電気信号の電圧降
下を極めて小さいものとなし、配線導体を微細化して配
線基板の小型高密度化にも十分対応し得ることができ
る。
【0022】前記銅から成る配線導体2 は銅ペーストを
予め絶縁基体1 となるセラミックグリーンシートに従来
周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布
しておくことによって絶縁基体1 の上面に被着され、配
線導体2 となる銅ペーストとしては銅粉末にガラスフィ
ラー、バインダー、溶剤、可塑剤を添加混合したものが
使用される。
【0023】前記銅ペーストはそれに添加されるガラス
フィラーが絶縁基体1 と配線導体2とを強固に被着させ
る作用を為し、例えば軟化点が700 〜800 ℃のアルミノ
ホウケイ酸ガラスが使用される。
【0024】尚、前記ガラスフィラーは絶縁基体1 と同
じ材料で形成しておくと絶縁基体1と配線導体2 との被
着を極めて強固となすことができる。従って、前記ガラ
スフィラーは絶縁基体1 と同じ材料で形成しておくこと
が好ましい。
【0025】また前記ガラスフィラーは銅粉末に3.0 重
量%未満の添加であると絶縁基体1と配線導体2 との被
着強度が低下する傾向にあり、また20.0重量%を越える
と配線導体1 の電気抵抗値が高くなり、配線導体2 を伝
播する電気信号の電圧降下が大きくなる傾向にある。従
って、前記ガラスフィラーは銅粉末に3.0 乃至20.0重量
%の範囲で添加しておくことが好ましい。
【0026】更に前記銅ペーストに添加されるバインダ
ーは銅粉末及びガラスフィラーをペースト状とする作用
を為し、ポリエチレンカーボネートやポリプロピレンカ
ーボネート等のポリアルキレンカーボネートで形成され
ている。
【0027】前記ポリアキレンカーボネートから成るバ
インダーは曳糸性が良く、そのためこのバインダーを使
用した銅ペーストは絶縁基体1 と成るセラミックグリー
ンシートにスクリーン印刷法により所定パターンに印刷
した際、その印刷性が極めて良好となって印刷されたパ
ターンに糸曳きを引き起こすことが皆無となり、その結
果、印刷されたパターンににじみを発生したり、パター
ン間が接触し、配線導体2 に短絡を生じさせたりするこ
とは一切なくなる。
【0028】また前記ポリアキレンカーボネートから成
るバインダーは熱分解性が良いことから上面に銅ペース
トを所定パターンに印刷して成るセラミックグリーンシ
ートを900 ℃の温度で焼成し、ガラスセラミックスと銅
とを焼成一体化させる際、バインダーは完全に分解除去
され、一部が配線導体中に残留することはない。そのた
めこれによって配線導体2 は絶縁基体1 に強固に被着
し、同時に配線導体2 にフクレが発生するのは皆無とな
る。
【0029】尚、前記銅ペーストに添加されるバインダ
ーは銅粉末及びガラスフィラーの合計を100 重量%とし
たとき外添加で0.5 重量%未満の添加であると銅ペース
トをセラミックグリーンシートに所定パターンに印刷し
た際、銅ペーストのパターンがセラミックグリーンシー
トより剥がれ易くなる傾向にあり、また10.0重量%を越
えると銅ペーストの粘性が高くなり、セラミックグリー
ンシートにスクリーン印刷法により印刷する際の印刷性
が悪くなる傾向にある。従って、前記銅ペーストに添加
されるバインダーは銅粉末及びガラスフィラーの合計を
100 重量%としたとき外添加で0.5 〜10.0重量%の範囲
としておくことが好ましい。
【0030】また前記銅ペーストに添加される有機溶剤
は銅ペーストに流動性を付与する作用を為し、ブチルカ
ルビトールアセテートが使用される。
【0031】前記ブチルカルビトールアセテートから成
る有機溶剤は極性が強くバインダーであるポリアルキレ
ンカーボネート等の溶解性に優れるため銅ペーストの有
機溶剤として好適に使用される。
【0032】前記有機溶剤は銅粉末及びガラスフィラー
の合計を100 重量%としたとき外添加で2.0 重量%未満
の添加であると銅ペーストの流動性が悪くなり、セラミ
ックグリーンシートに所定パターンに印刷する際、その
印刷性が劣化する傾向にあり、また20.0重量%を越える
と銅ペーストの粘性が低くなり、セラミックグリーンシ
ートに所定パターンに印刷する際、パターンににじみ等
が発生し易くなる傾向にある。従って、前記銅ペースト
に添加される有機溶剤は銅粉末及びガラスフィラーの合
計を100 重量%としたとき外添加で2.0 〜20.0重量%の
範囲としておくことが好ましい。
【0033】更に前記銅ペーストに添加される可塑剤は
絶縁基体1 となるセラミックグリーンシート上に所定パ
ターンに印刷塗布した後、パターンに塑性をもたす作用
を為し、例えばフタル酸ジエチルが使用される。
【0034】前記可塑剤は銅粉末及びガラスフィラーの
合計を100 重量%としたとき外添加で2.0 重量%未満の
添加、或いは20.0重量%を越えると所望する銅ペースト
の塑性を得にくくなり、セラミックグリーンシートに所
定パターンに印刷した後、銅ペーストパターンにクラッ
ク等が発生し易くなる傾向にある。従って、前記銅ペー
ストに添加される可塑剤は銅粉末及びガラスフィラーの
合計を100 重量%としたとき外添加で2.0 〜20.0重量%
の範囲としておくことが好ましい。
【0035】かくして本発明の配線基板によれば配線導
体2 に半導体素子3 等を電気的に接続し、配線導体2 を
介して半導体素子3 に電気信号を出し入れすることによ
って回路配線基板や半導体素子収納用パッケージとして
機能する。
【0036】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では絶縁基
体1の上面にのみ配線導体2 を被着させたが、絶縁基体1
を複数枚のセラミックグリーンシートを積層するとと
もに焼成一体化させて形成し、配線導体2 を絶縁基体1
の内部に多層に配したものであってもよい。
【0037】
【発明の効果】本発明の銅ペーストによればバインダー
に曳糸性が良く、且つ熱分解性が良いポリアルキレンカ
ーボネートを使用したことから銅ペーストを絶縁基体と
成るセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法によ
り所定パターンに印刷した際、その印刷性が極めて良好
となって印刷されたパターンに糸曳きを引き起こすこと
が皆無となり、その結果、印刷されたパターンににじみ
を発生したり、パターン間が接触し、配線導体に短絡を
生じさせたりすることが一切なくなる。
【0038】また同時に銅ペーストを所定パターンに印
刷したセラミックグリーンシートを900 ℃の温度で焼成
し、ガラスセラミックスと銅とを焼成一体化させる際、
バインダーは完全に分解除去されて配線導体中に残留す
ることはなく、その結果、配線導体と絶縁基体との被着
を極めて強固となすことができるとともに配線導体での
フクレの発生を皆無となすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の銅ペーストを使用して形成される配線
基板の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・・・絶縁基体 2・・・・・配線導体 3・・・・・半導体素子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅粉末と、ガラスフィラーと、バインダー
    と、有機溶剤と、可塑剤とを含む銅ペーストであって、
    前記バインダーがポリアルキレンカーボネートから成る
    ことを特徴とする銅ペースト。
  2. 【請求項2】前記有機溶剤がブチルカルビトールアセテ
    ートから成り、且つ可塑剤がフタル酸ジエチルから成る
    ことを特徴とする請求項1に記載の銅ペースト。
  3. 【請求項3】銅粉末80.0乃至97.0重量%と3.0 乃至20.0
    重量%のガラスフィラーに、外添加でバインダーを0.5
    乃至10.0重量%、有機溶剤を2.0 乃至20.0重量%、可塑
    剤を2.0 乃至20.0重量%添加して成る銅ペースト。
JP2686893A 1993-02-16 1993-02-16 銅ペースト Pending JPH06243716A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007115738A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Toyo Aluminium Kk アルミニウムペースト組成物およびそれを用いた太陽電池素子
JP2014055232A (ja) * 2012-09-12 2014-03-27 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 金属ペースト組成物
JP2017084823A (ja) * 2011-03-18 2017-05-18 住友精化株式会社 金属ペースト組成物

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JPH0367404A (ja) * 1989-08-07 1991-03-22 Hitachi Ltd 導電性組成物および導電回路の製法
JPH05221760A (ja) * 1992-02-04 1993-08-31 Shinko Electric Ind Co Ltd 回路形成用金属ペースト及びセラミック回路基板の製造方法

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