JPH07192529A - 耐メッキ性導電性被膜形成用厚膜銅組成物 - Google Patents

耐メッキ性導電性被膜形成用厚膜銅組成物

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JPH07192529A
JPH07192529A JP32862493A JP32862493A JPH07192529A JP H07192529 A JPH07192529 A JP H07192529A JP 32862493 A JP32862493 A JP 32862493A JP 32862493 A JP32862493 A JP 32862493A JP H07192529 A JPH07192529 A JP H07192529A
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JP
Japan
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plating
conductive coating
copper
parts
weight
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JP32862493A
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English (en)
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Yasuichi Ikeda
保一 池田
Tadao Suzuki
忠男 鈴木
Hiroshi Nishiie
弘 西家
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MIYOSHI DENSHI KK
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
MIYOSHI DENSHI KK
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤボンド加工が可能なメッキ被覆導電性
被膜を提供する。 【構成】 金属銅粉末とガラスフリットと有機液体ビヒ
クルからなり、酸化亜鉛および酸化チタンを含む耐メッ
キ性導電性被膜形成用銅組成物。 【効果】 メッキ加工後も密着性に富んだ導電性厚膜銅
被膜がえられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は各種絶縁性基材上にスク
リーン印刷法を用いてパターンを形成し、チッ素雰囲気
中で900〜1000℃にて焼成でき、メッキ加工後も
基材との密着性に優れた耐メッキ性導電性被膜を与える
銅組成物、該銅組成物を用いた耐メッキ性導電性被膜の
製法および該製法でえられる導電性被膜に関する。
【0002】
【従来の技術】電気絶縁基板などに導電性の被膜を形成
して導体として利用することが広く行なわれている。こ
うした導電性被膜を形成する方法の一つとして、金属銅
を主成分としてガラスフリット、有機液体ビヒクルが配
合された銅ペーストを基材にスクリーン印刷などにより
塗布したのち焼成する方法(厚膜法)が知られている。
【0003】銅は導電性が高く、エレクトロケミカルマ
イグレイションに対する耐性も高いので、好ましい材料
であるが、厚膜法による焼成被膜のばあい、被膜強度が
低く、また金属純度が低いため超音波アルミワイヤボン
ド加工ができない、150℃を超す温度で容易に酸化す
るため金ワイヤボンド加工ができないなどの欠点があ
り、応用範囲が限られている。こうした加工を可能にす
るため、被膜表面にニッケル、ニッケル/金などの材料
でメッキ加工を施す試みがなされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メッキ
加工中に使用される酸性、アルカリ性または中性のメッ
キ浴中での常温または加熱処理により基材との密着性が
著しく損なわれるという問題があり、たとえば特開昭5
3−49296号公報に記載されているガラス材質だけ
で対処する方法や特開昭62−122101号公報に記
載されている酸化銅を配合する方法による導電性被膜で
は、到底使用に耐える密着性はえられない。本発明はメ
ッキ加工後も良好な基材との密着性を有する耐メッキ性
導電性被膜およびそれを与える銅組成物を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属銅粉末と
ガラスフリットと有機液体ビヒクルからなる組成物であ
って、酸化亜鉛および酸化チタンを含む耐メッキ性導電
性被膜形成用厚膜銅組成物に関する。
【0006】本発明は、また、該銅組成物をチッ素雰囲
気下で900〜1000℃にて焼成する耐メッキ性導電
性被膜の製法、および該製法によりえられる耐メッキ性
導電性被膜に関する。
【0007】
【作用および実施例】金属銅粉末とガラスフリットと有
機液体ビヒクルからなる銅組成物から厚膜法によりえら
れる導電性被膜は、銅を主体とする上層とガラスを主体
とする下層とからなり、上層の銅相で導電性を与え、下
層のガラス相でアルミナ基板などの基材との密着性を確
保している。
【0008】しかし、かかる導電性被膜をメッキ浴中で
メッキ加工すると上層と下層の結合力が弱まり、上層の
銅相が剥離してしまう。
【0009】本発明は、かかる銅相とガラス相の界面の
剥離を防ぐため酸化亜鉛と酸化チタンを主体とする界面
相を形成させるものである。
【0010】本発明の耐メッキ性導電性被膜を用いた導
電体の概念的構造を示すと、たとえば図1のようにな
る。図1において1は基材であり、その上に耐メッキ性
導電性被膜2が形成され、ついでメッキ層3が形成され
ている。導電性被膜2は基材1側のガラスを主体とする
ガラス相4とメッキ層3側の銅を主体とする銅相5とそ
れらの界面の酸化亜鉛と酸化チタンを主体とする界面相
6とからなる。
【0011】本発明において、金属銅粉末は湿式、乾式
のいずれの製法で製造されたものでもよく、平均粒径は
0.2〜20μm、特に0.5〜3μmのものが好まし
い。また、できるだけ酸化されていないのが望ましい
が、必ずしも酸化がゼロである必要はない。
【0012】ガラスフリットは基材との密着性を確保す
るものであり、焼成時に充分溶融するものであればよ
い。通常、硼硅酸鉛系のガラス転移点が400〜700
℃のガラスフリットが好ましい。平均粒径は約0.5〜
10μmのものが好ましい。配合量は銅粉末100部
(重量部。以下同様)に対し2〜7部、好ましくは3〜
5部である。2部未満のときは基板との密着性が不充分
となり、7部を超えるとメッキ被膜の付着にムラを生じ
ることがあり、ワイヤボンド加工の不良の原因となる。
【0013】界面相の主体となる酸化亜鉛と酸化チタン
とは、粉末状で配合され、いずれか一方を欠いても目的
とするメッキ後の密着性が不充分となる。平均粒径は酸
化亜鉛は約0.1〜10μm、好ましくは約0.5〜5
μmであり、酸化チタンは約0.1〜10μm、好まし
くは約0.5〜5μmである。酸化亜鉛の配合量は銅粉
末100部に対し1〜5部、好ましくは2〜5部であ
り、1部未満のときは目的とする界面密着性が不充分と
なり、5部を超えるときは導体抵抗が高くなり、導体材
料としての優位性を失う。酸化チタンの配合量は0.5
〜5部、好ましくは1〜4部であり、0.5部未満のと
きは目的とする界面密着性がえられず、5部を超えると
きは導体抵抗が高くなり、導体としての優位性を失う。
【0014】本発明の組成物には厚膜法で基材に印刷塗
布するため、有機液体ビヒクルが配合される。有機液体
ビヒクルとしては厚膜法で通常使用されているものが使
用でき、たとえばエチルセルロースのターピネオール
液、アクリル酸エステル樹脂のブチルカルビトール酢酸
エステル溶液など従来公知のものが使用できる。その配
合量は組成物を印刷塗布に適切な粘度とし、かつ焼成時
に完全に分解可能な量であり、通常銅粉末100部に対
し10〜30部、好ましくは15〜25部程度である。
【0015】基材としては、アルミナ、フェライト、チ
ッ化アルミニウム、ムライトのほかガラスセラミック系
の焼結体などの電気絶縁性の基材を広く用いることがで
きる。
【0016】本発明の銅組成物は従来の厚膜法に使用さ
れる組成物と同様にしてペースト化され、基材に塗布さ
れ乾燥される。パターン化された導電性被膜を形成する
ためには、たとえばスクリーン印刷法などが採用され
る。塗布量は、焼成後の膜が8〜50μmとなる量が好
ましい。
【0017】焼成はチッ素雰囲気下900〜1000℃
(ピーク温度)でキープ時間2〜10分間で行なう。な
お、有機液体ビヒクルを完全に熱分解させるため、酸素
を2〜50ppm程度混入させてもよい。かかる焼成に
より、前記の構造の導電性被膜がえられる。
【0018】基材上に形成された導電性被膜は、このま
まではワイヤボンド加工が困難なのでメッキ加工により
メッキ被膜が形成される。メッキする金属としては、た
とえばニッケル、金などがあげられ、ニッケルをプライ
マー層として用いて金メッキをするなど2層以上にして
もよい。
【0019】メッキ加工には通常の無電解メッキ法が採
用できるほか、通常の電気メッキ法も使用できる。たと
えば、導電性被膜をシアン脱脂し、化学研磨後アルカリ
Pd活性処理し、さらに酸処理したのちニッケルメッキ
浴につけ、ついで金メッキ浴につけてメッキ被膜を形成
する。メッキ被膜の厚さは通常2〜10μm程度であ
る。
【0020】つぎに本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではな
い。
【0021】実施例1 銅粉末(平均粒径1.2μm)、硼硅酸鉛ガラスフリッ
ト(ガラス転移点435℃)、酸化亜鉛(平均粒径0.
5μm)、酸化チタン(平均粒径0.3μm)、オレイ
ン酸およびエチルセルロースのターピネオール溶液を表
1に示す量用い、三本ロールミルにより混練して粘度2
5万センチポイズの銅ペーストを調製した。
【0022】この銅ペーストをスクリーン印刷法により
96%アルミナ基板に厚さ35μmに印刷し、乾燥後、
チッ素雰囲気(酸素を8ppm含有)中900℃(ピー
ク温度)にて10分間焼成し、導電性の焼成被膜をえ
た。さらにえられた焼成被膜に無電解メッキ法にて、ニ
ッケル被膜を5μm施した。
【0023】メッキ加工は、シアン脱脂処理(NaCN
+NaOHの3%水溶液、常温で30秒間)、化学研磨
処理(過硫酸アンモニウム100g/リットル、常温で
30秒間)、アルカリPd活性処理(Pd、NaOH、
濃度30g/リットル、55℃で3分間)、酸処理(1
0%硫酸、常温で30秒間)、ニッケルメッキ処理(5
〜7%のリンタイプのニッケルメッキ浴、90℃で15
分間)、水洗処理(純水の流水、常温で5分間)、風乾
による脱水処理をこの順で行なった。
【0024】えられたメッキ被覆導電性被膜につき、外
観および密着性をつぎの方法で調べた。結果を表1に示
す。
【0025】(メッキ後の外観)メッキ被膜の表面を顕
微鏡(ニコン(株)製)により倍率10倍で観察し、つ
ぎの基準で評価する。
【0026】A:ムラなく完全にメッキされている。
【0027】B:微細な点状のメッキ未着部分がある。
【0028】C:メッキ未着部分が広い範囲にある。
【0029】(密着性)試料をフラックス(R500
3、日本アルファメタルズ(株)製)に浸したのち、温
度230±5℃の静止ハンダ槽(JIS Z 3238
H60Aハンダ使用)中に10±2秒間浸漬し予備ハ
ンダづけする。ついで310±20℃のハンダコテを用
いて測定個所にφ0.6mmのスズメッキ軟銅線の先端
2mmを直角に折り曲げて基板と垂直にハンダづけす
る。つぎに軟銅線を基板に対し、垂直に引っ張り、剥離
時の強度を記録する。引っ張り速度は10mm/分と
し、測定個所は2mm×2mmの正方形とする。メッキ
加工の前後で測定する。
【0030】
【表1】
【0031】表1から明らかなように、酸化亜鉛と酸化
チタンを共に含むとき、メッキ後の密着性の低下が大幅
に小さくなっている。
【0032】実施例2 表2に示す配合の銅ペーストを実施例1と同様に調製
し、印刷塗布、焼成し、ニッケルメッキ(膜厚5μm)
したのち、さらに金メッキ被膜を1μmの厚さで形成し
た。えられたサンプルにつき、実施例1と同様にしてメ
ッキ後の外観およびメッキ前後の密着性を調べた。結果
を表2に示す。
【0033】金メッキ加工は、ニッケルメッキ処理後、
シアン系金メッキ浴に90℃で5分間浸漬して行なっ
た。
【0034】
【表2】
【0035】表2から明らかなように、より厳しいメッ
キ条件においても酸化亜鉛と酸化チタンが共存するとき
は、メッキ後の密着性の低下を大きく抑えることができ
る。
【0036】
【発明の効果】本発明の銅組成物によれば、焼成してえ
られる導電性被膜にメッキ加工時の酸アルカリ処理およ
び湿熱処理に充分耐えうる耐メッキ性を与えることがで
き、従来の厚膜導電性被膜には適用が困難であったワイ
ヤボンド加工を可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の導電性被膜を用いた導電体の構造を示
す概略断面図である。
【符号の説明】
1 基材 2 導電性被膜 3 メッキ被膜 4 ガラス相 5 銅相 6 界面相
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西家 弘 広島県三次市東酒屋町306 ミヨシ電子株 式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属銅粉末とガラスフリットと有機液体
    ビヒクルからなり、酸化亜鉛および酸化チタンを含む耐
    メッキ性導電性被膜形成用厚膜銅組成物。
  2. 【請求項2】 金属銅粉末100重量部、ガラスフリッ
    ト2〜7重量部、酸化亜鉛1〜5重量部および酸化チタ
    ン0.5〜5重量部からなる請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 請求項1および2記載の銅組成物をチッ
    素雰囲気下で900〜1000℃にて焼成する耐メッキ
    性導電性被膜の製法。
  4. 【請求項4】 酸素を0.5〜20ppm存在させる請
    求項3記載の製法。
  5. 【請求項5】 銅組成物を基材にスクリーン印刷法によ
    り塗布してパターンを形成し、ついで焼成する請求項3
    または4記載の製法。
  6. 【請求項6】 請求項3、4または5記載の製法により
    焼成してえられる耐メッキ性導電性被膜。
  7. 【請求項7】 銅を主体とする上層、ガラスを主体とす
    る下層、両層の間に存在する酸化亜鉛と酸化チタンを主
    体とする界面層からなる耐メッキ性導電性被膜。
  8. 【請求項8】 基材上にガラス相と酸化亜鉛および酸化
    チタンを主体とする界面相と銅相とからなる導電性被膜
    ならびにその表面に施されているメッキ被膜からなるワ
    イヤボンド加工可能な厚膜導電体。
JP32862493A 1993-12-24 1993-12-24 耐メッキ性導電性被膜形成用厚膜銅組成物 Pending JPH07192529A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006269109A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Meltex Inc 導電回路とその形成方法および電子ディスプレイ装置
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JPH0693307A (ja) * 1992-09-14 1994-04-05 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd メッキ付け可能な厚膜銅導体ペースト組成物

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