JPH0845339A - 厚膜銅導体ペースト組成物及びそれを用いた回路基板の製造方法 - Google Patents
厚膜銅導体ペースト組成物及びそれを用いた回路基板の製造方法Info
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Abstract
で半田に対する食われ性が少なく、密着性が良好な厚膜
銅導体ペースト組成物を提供する。 【構成】 平均粒子径が2μm未満の微細な銅粉末10
0重量部に対し、15重量部以下の亜酸化銅粉末と6重
量部以下の酸化銅粉末との合計量が1〜20重量部であ
るものと、0.5重量部以下のパラジウム化合物と、軟
化点が600℃以下のガラスフリットと、有機ビヒクル
とを配合したものである。
Description
路あるいは電極を形成するための厚膜銅導体ペースト組
成物及びそれを用いた回路基板の製造方法に関するもの
である。
置、LED表示装置など、ガラス基板を用いた装置が多
用されている。従来、このガラス基板上への電気回路の
形成方法としては、金属ターゲットを用い、真空蒸着や
スパッタリングという物理的処理を用いて形成する方
法、あるいは銀や金等の貴金属をスクリーン印刷した後
焼き付けて電気回路を形成する方法が行われている。
物理的処理方法は、処理装置が高価であり、また単位時
間当たりの生産量が少なく生産性が悪いという欠点があ
る。
した後焼き付けて電気回路を形成する方法では、処理装
置は比較的安価で生産性も高いという利点はあるが、銀
自身の有するマイグレーション性、変色性あるいは半田
食われが起こりやすいという問題があり、また金は非常
に高価であるという欠点があるため、限られた範囲でし
か用いられていない。
誘電体磁器へ適用することのできる厚膜銅導体ペースト
組成物については多くの文献に開示されているが、ガラ
ス基板上に焼き付けて用いることを考慮した厚膜銅導体
ペースト組成物に関する技術的報告は皆無である。
器とガラス基板とでは、その耐熱温度、熱膨張係数、基
板の表面粗さ等物理的諸性質が異なり、アルミナ等の誘
電体磁器に適用できても、同じ厚膜銅導体ペーストをガ
ラス基板にそのまま適用できるとは限らない。実際、従
来のアルミナ基板用に適用されてきた既存の厚膜銅導体
ペーストをガラス基板上に焼き付けてみると、銅導体が
非常にポーラスとなり、そのため半田に対する食われ性
が著しく悪く、また接合強度も十分でないことが分かっ
た。
題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、ガラ
ス基板上に焼き付けても、銅被膜が緻密で半田に対する
食われ性が少なく、密着性が良好な厚膜銅導体ペースト
組成物を提供することにある。また、この銅導体ペース
ト組成物を用いた回路基板の製造方法を提供することを
目的とする。
に本発明の要旨は、平均粒子径が2μm未満の微細な銅
粉末100重量部に対し、15重量部以下の亜酸化銅粉
末と6重量部以下の酸化銅粉末との合計量が1〜20重
量部であるものと、0.5重量部以下のパラジウム化合
物と、軟化点が600℃以下のガラスフリットと、有機
ビヒクルとを配合した厚膜銅導体ペースト組成物、並び
に係る厚膜銅導体ペースト組成物をガラス基板上に塗工
し、乾燥後焼き付けることによって電気回路を形成する
回路基板の製造方法にある。
ホウケイ酸、ソーダライム、ナトリウムホウケイ酸、ア
ルカリ亜鉛ホウケイ酸などのアルカリガラス、あるいは
これらアルカリガラスにアルカリ溶出防止処理を施した
ガラス基板、またアルカリを含有しないかあるいは含有
しても非常に少ない量であるバリウムホウケイ酸、ホウ
ケイ酸、アルミノホウケイ酸、アルミノケイ酸を主成分
とする一般的に無アルカリガラスと呼ばれるガラス基板
を示している。
ることが好ましい。
比は7〜20重量%であるのが好ましい。
えば、金属パラジウム、酸化パラジウム、硝酸パラジウ
ム等のパラジウム塩類、パラジウムのオクチル酸塩等の
有機酸パラジウム塩類等を示し、パラジウムを含有して
いる化合物をすべて含む意である。
ホウケイ酸鉛系、ホウケイ酸亜鉛系、ホウケイ酸鉛亜鉛
系等のガラスを使用することができる。
クリル樹脂等の固形状の樹脂をターピネオール、ブチル
カルビトール等の溶剤に溶解したものをいい、厚膜銅導
体ペーストの乾燥及び焼成の間に十分揮散するようなも
のである。
回路又は電極形成用に用いることができるが、ガラス基
板上への塗工方法はスクリーン印刷法が好ましい。塗工
後、溶剤の乾燥を行い、その後に所定条件で焼成するの
が好ましい。
て用いることもできるし、また、その上に無電解ニッケ
ルメッキ、さらにその上に無電解金メッキを施すことが
できる。
ず、銅粉末の平均粒子径に関しては、2μm未満とする
のが重要である。というのは、アルカリガラスあるいは
無アルカリガラスの基板が変形しない温度(700℃以
下)で焼き付けても緻密な厚膜銅導体を形成するには、
ある一定以下の粒径を持った銅粉末を必要とする。とい
うのは、銅粉末が大きくなると焼結が起こりにくくなる
からである。すなわち、2μm以上の平均粒子径を有す
る銅粉末では十分な焼結が進まず、導体はポーラスとな
って信頼性の低い導体膜しか得られない。
導体ペースト中に含まれる有機成分の除去を目的として
添加されるものである。すなわち、中性雰囲気中で厚膜
銅導体ペーストを焼成する場合にはペースト中の有機成
分を分解除去する必要があるが、中性雰囲気中の熱分解
のみでは有機成分の除去は十分でなく、酸化分解を促進
するために系内に酸素源である亜酸化銅粉及び/または
酸化銅粉を配合するのである。しかし、その配合量が多
すぎると、亜酸化銅粉、酸化銅粉がそのまま導体中に残
存し、導体抵抗が高くなる。そこで、亜酸化銅粉を15
重量部以下とし、酸化銅粉を6重量部以下とし、それら
の合計量を1〜20重量部とするのが好ましい。
することによって、本ペースト組成物を焼き付けた被膜
の上に無電解ニッケルメッキを施す際に、一般的に行わ
れるパラジウム活性化処理を省略することが可能とな
り、容易にニッケルメッキを施すことができる。
ると、使用するガラス基板との密着性が劣り、銅被膜が
ポーラスとなってしまう。そこで、ガラスフリットの軟
化点を600℃以下とするのが好ましい。
と、銅粉同士の焼結が抑制されて焼成導体膜がポーラス
となってしまう。そこで、銅粉末の表面酸素濃度は3重
量%以下とするのが好ましい。
〜20重量%であるのが好ましい。
ではペースト化するのが困難となるからであり、一方、
有機ビヒクルが20重量%超になると、焼成後の銅被膜
がポーラスとなるからである。
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。銅粉
末については以下の表1に示すもの、亜酸化銅粉末と酸
化銅粉末については以下の表2に示すもの、パラジウム
化合物については以下の表3に示すもの、ガラスフリッ
トについては以下の表4に示すものを用いた。
を走査型電子顕微鏡(SEM)にて倍率3000倍以上
で観察し、1視野中の粉末50個について各々の平均直
径を測定し、その平均直径から求めた平均値をいう。
的な方法としては、上記各無機物の粉末と有機ビヒクル
をあらかじめ混合した上で、3本ロールによって粉末が
均一に分散した形態とした。なお、有機ビヒクルは、エ
チルセルロース樹脂をターピネオール溶媒に適量溶解し
たものを使用した。そして、作成した銅ペーストをSi
O2 によりアルカリ溶出防止コートを施したアルカリガ
ラス基板上にスクリーン印刷機を用いてパターンニング
し、120℃で5分間乾燥後、530℃で10分間窒素
気流中にて焼き付けを行った。このようにして得た銅被
膜の評価方法としては、焼き付けた銅被膜の外観を目視
観察する方法と、シャープペンシルの先で銅被膜を削
り、簡単に剥離する場合(×)と剥離しない場合(○)
とに分けてガラス基板との密着強度の良否を判断すると
いう方法とを行った。
合わせと配合比率を変えた場合の銅被膜の外観と密着性
に及ぼす影響について調査した結果を順次説明する。
径とその表面酸素濃度の影響を調べるものである。その
配合比率(重量部)と調査結果を次の表5に示す。
例のように、銅粉末の粒径が大きいものでは(銅粉
C、2μm)、銅被膜の外観は良好でも、密着性が劣っ
ている。また、比較例のように、銅粉末の酸素濃度が
高すぎると(銅粉E、4重量%)、銅被膜は黒っぽくな
り、密着性が悪くなる。しかし、実施例〜のよう
に、銅粉末の粒径とその酸素濃度が適正値であれば、銅
被膜の外観は良好であり、密着性も優れている。
化銅粉末の配合量の影響を調べるものである。その配合
比率(重量部)と調査結果を次の表6に示す。
例または比較例のように、亜酸化銅粉末または酸化
銅粉末が多すぎると、銅被膜が黒っぽくなり、密着性が
悪くなる。また、比較例のように、亜酸化銅粉末およ
び酸化銅粉末を全くペースト中に配合しないと、銅被膜
の外観は良好でも密着性が悪くなる。しかし、実施例
〜のように、亜酸化銅粉末および酸化銅粉末の配合量
が適正値であれば、銅被膜の外観は良好であり、密着性
も優れている。
の添加の影響を調べるものである。その配合比率(重量
部)と調査結果を次の表7に示す。
例のように、パラジウム化合物が多くなると、銅被膜
は黒っぽくなり、密着性が悪くなる。パラジウム化合物
を全く配合していない比較例は、銅被膜の外観および
密着性は良好であるが、後記するように、メッキ付き性
が悪かった。しかし、実施例(10)〜(12)のように、パラ
ジウム化合物を適正量配合したものは、銅被膜の外観は
良好であり、密着性も優れている。
変えたとき(軟化点)の影響を調べるものである。その
配合比率(重量部)と調査結果を次の表8に示す。
スフリットの軟化点が583℃である実施例(13)と同軟
化点が593℃である実施例(14)では、銅被膜の外観と
密着性は良好であるが、同軟化点が623℃である比較
例は、密着性が劣っている。
(%)と有機ビヒクル重量(%)の比率を変えたときの
影響を調べるものである。その配合比率(重量部)と調
査結果を次の表9に示す。
ビヒクル量が20重量%より多い比較例のものは、密
着性が不良であり、一方、有機ビヒクル量が7重量%よ
り少ない比較例(10)では、ペースト化できなかった。
、、、(14)、(15)および比較例のものを選択
し、上記方法で得た各焼成基板を過酸化アルカリ液中に
浸漬した後純水で洗浄し、無電解ニッケルメッキ液(上
村工業株式会社製BEL801)中に30分間浸漬して
ニッケルメッキを行い、その後、無電解金メッキ液(奥
野製薬株式会社製OPCムデンメッキ)中に20分間浸
漬して金メッキを施した。そのメッキ付け性とメッキ後
の密着性の調査結果を次の表10に示す。なお、密着性
の試験方法は上記した銅被膜の密着性試験方法と同じで
あり、メッキ付け性の評価方法としては、メッキを施し
た各焼成基板の外観を目視観察し、金メッキが均一に付
着している場合(○)と部分的に付着している場合
(×)とに分けてメッキ付け性の良否を判断するという
方法を行った。
較例はパラジウム化合物が全く配合されていないの
で、メッキ付け性が不良であり、密着性を試験できなか
った。
はメッキ付け性および密着性とも良好である。
けても銅被膜が緻密であるとともに密着性が良好な厚膜
銅導体ペースト組成物を提供することができる。
Claims (7)
- 【請求項1】 平均粒子径が2μm未満の微細な銅粉末
100重量部に対し、15重量部以下の亜酸化銅粉末と
6重量部以下の酸化銅粉末との合計量が1〜20重量部
であるものと、0.5重量部以下のパラジウム化合物
と、軟化点が600℃以下のガラスフリットと、有機ビ
ヒクルとを配合した厚膜銅導体ペースト組成物。 - 【請求項2】 銅粉末の表面酸素濃度が3重量%以下で
あることを特徴とする請求項1記載の厚膜銅導体ペース
ト組成物。 - 【請求項3】 全重量に対する有機ビヒクルの重量比が
7〜20重量%であることを特徴とする請求項1または
2記載の厚膜銅導体ペースト組成物。 - 【請求項4】 請求項1記載の厚膜銅導体ペースト組成
物をガラス基板上に塗工し、乾燥後焼き付けることによ
って電気回路を形成する回路基板の製造方法。 - 【請求項5】 ガラス基板上への塗工方法がスクリーン
印刷法であることを特徴とする請求項4記載の回路基板
の製造方法。 - 【請求項6】 請求項4記載の方法で電気回路を形成し
た後、その上に無電解ニッケルメッキを施すことを特徴
とする回路基板の製造方法。 - 【請求項7】 請求項6記載の方法で無電解ニッケルメ
ッキを施した後、その上に無電解金メッキを施すことを
特徴とする回路基板の製造方法。
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JP17707794A JP3701038B2 (ja) | 1994-07-28 | 1994-07-28 | 厚膜銅導体ペースト組成物及びそれを用いた回路基板の製造方法 |
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JP2015187977A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-29 | 三ツ星ベルト株式会社 | 導電性積層体及びその製造方法 |
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JP2015187977A (ja) * | 2014-03-13 | 2015-10-29 | 三ツ星ベルト株式会社 | 導電性積層体及びその製造方法 |
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