JPS61245406A - Conducting paste - Google Patents

Conducting paste

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JPS61245406A
JPS61245406A JP8624185A JP8624185A JPS61245406A JP S61245406 A JPS61245406 A JP S61245406A JP 8624185 A JP8624185 A JP 8624185A JP 8624185 A JP8624185 A JP 8624185A JP S61245406 A JPS61245406 A JP S61245406A
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JP
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powder
copper
fine
silver
paste
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孝志 荘司
落合 健治
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/28Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process
    • H01L24/29Structure, shape, material or disposition of the layer connectors prior to the connecting process of an individual layer connector

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はサーディツプ基板用ペースト、特にドラディン
グペーストに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to pastes for cerdip substrates, in particular to drading pastes.

従来の技術 近年、電子機器の薄型化、コンパクト化は著しく、集積
度の増加と共に一段と信頼性が向上し、用途も拡大の一
途をたどっている。モノリシックICでは急速な密度の
増加、小型化がすすんできており、一方ハイブリッ)I
Cの分野でも特に自動車用制御回路や電源装置用などの
産業機器においては耐熱性、耐熱衝撃性にすぐれた大規
模ハイブリッ)IC化の傾向が強い、岐近のハイブリッ
)ICでは、セラミック基板上にダイオード、トランジ
スタ、半導体ICなどの能動部品のほかコイル、トラン
ス、コンデンサーなどほとんどの電気部品を搭載してい
る。集積度も一段と増加し信頼度も飛躍的に向上した混
成集積回路が開発されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years, electronic devices have become significantly thinner and more compact, and as the degree of integration has increased, reliability has further improved, and applications have continued to expand. Monolithic ICs are rapidly increasing in density and becoming smaller, while hybrid ICs
In the field of C, there is a strong trend toward large-scale hybrid ICs with excellent heat resistance and thermal shock resistance, especially in industrial equipment such as automotive control circuits and power supply devices. It is equipped with active components such as diodes, transistors, and semiconductor ICs, as well as most electrical components such as coils, transformers, and capacitors. Hybrid integrated circuits have been developed that have further increased the degree of integration and have dramatically improved reliability.

これらのハイブリットICはセラミック基板上に、個別
部品あるいはICエレメントを搭載したり、厚膜技術を
駆使して構成されている。サーディップエCは通常AQ
20392〜88%程度のアルミナ基板上にシリコンの
ICチップをボンディングペーストを使用して固着して
いるが、一層耐久力のある固着力が要求されている。
These hybrid ICs are constructed by mounting individual components or IC elements on a ceramic substrate, or by making full use of thick film technology. Sardipue C is usually AQ
A silicon IC chip is fixed onto a 20392-88% alumina substrate using a bonding paste, but a more durable bonding force is required.

通常サーディツプ用のボンディング方法としてはAu系
ペーストまたは半田、ガラスなどが使用されている。A
u系ペーストは導電性に優れ、化学的にもまったく安定
で、Auワイヤーとのポンダビリティがもっとも良く、
Siとも容易に合金化し、基板との接着もきわめて良好
で、特に信頼性に優れているが高価であるという難点が
ある。この難点を解消するためAuをAgに代えAgの
欠点であるマイグレーションを防止するためにPdを添
加したAg−Pd系のペーストが開発されてきた。
Usually, Au-based paste, solder, glass, etc. are used as a bonding method for the cerdip. A
U-based paste has excellent conductivity, is completely chemically stable, and has the best bondability with Au wire.
It easily alloys with Si, has very good adhesion to the substrate, and has particularly excellent reliability, but it has the drawback of being expensive. To solve this problem, an Ag-Pd paste has been developed in which Au is replaced with Ag and Pd is added to prevent migration, which is a disadvantage of Ag.

これら従来のペーストは金属粉末にガラス質金属酸化物
を混合し、ビヒクルを用いて混練したものであり、アル
ミナ基板との接着はもっばらガラスフリットの焼結結合
にたよるものであった。
These conventional pastes are made by mixing metal powder with a glassy metal oxide and kneading the mixture using a vehicle, and the adhesion to the alumina substrate relies mostly on sintered bonding of the glass frit.

しかしながらガラスフリットは熱衝撃に弱く、基板を焼
成してパッケージ化する工程や、あるいは使用中の環境
温度の変化によって接着強度が熱劣化する欠点を有する
。アルミナ基板との接着力を向上させるため、Cuなど
を微量添加しアルミナ基板と化学的に結合させる試みも
なされているが、ガラスフリットを使用する限り熱劣化
特性を飛躍的に向−ヒさせることは困難であった。
However, glass frit is susceptible to thermal shock, and has the disadvantage that its adhesive strength deteriorates due to heat during the process of baking and packaging the substrate, or due to changes in environmental temperature during use. In order to improve the adhesive strength with the alumina substrate, attempts have been made to chemically bond with the alumina substrate by adding a small amount of Cu, etc. However, as long as glass frit is used, the thermal deterioration characteristics are dramatically improved. was difficult.

すなわち、たC単にCu微粉末を添加したのでは、ビヒ
クル中では比重差により他の金属微粉末と分離する現象
が起こり、ドラディングに際しては分散が悪く、均一な
メタライズ皮膜とならないばかりでなく、アルミナ基板
に充分拡散しないため皮膜の接着強度が不充分なものと
なる。また焼成過程でCuの偏析した箇所は局部的に酸
化されて着色し均一な平滑面を有する皮膜が得られない
などの欠点がある。
In other words, if Cu fine powder is simply added, a phenomenon will occur in which the fine Cu powder will be separated from other fine metal powders due to the difference in specific gravity in the vehicle, resulting in poor dispersion during drudging, and not only will a uniform metallized film not be obtained. Since it is not sufficiently diffused into the alumina substrate, the adhesive strength of the film becomes insufficient. In addition, there is a drawback that areas where Cu is segregated during the firing process are locally oxidized and colored, making it impossible to obtain a film with a uniform and smooth surface.

発明が解決しようとする問題点 、ヒ記のような欠点を解消するため銀と銅との複合粉末
を使用しフリットを使用しないペーストの提供を試みた
In order to solve the problems that the invention aims to solve, such as the drawbacks listed in (h), an attempt was made to provide a paste using a composite powder of silver and copper without using a frit.

しかしながら銅を金属のまま添加したのでは偏析を起こ
しやすく、このようなペーストを使用すると接着強度の
バラツキが大きく、安定した製品が得られない欠点があ
る。
However, if copper is added as a metal, it is likely to cause segregation, and if such a paste is used, there will be large variations in adhesive strength, making it difficult to obtain a stable product.

問題を解決するための手段および作用 本発明者らは先に銀(Ag)と銅(Cu)の複合微粉末
を使用し、酸化イツトリウムを添加することを特徴とす
る導電ペーストを提案した(特願昭59−207042
)、本発明は先の提案にさらに有機銅を添加することに
より、銅の分散性を改善し接着強度を安定して強めるこ
とを目的としたものである。第一の発明は銀微粉末と、
銀と銅との複合微粉末と銅有機物をペースト中の銅線物
の合計が0、lN10%となる範囲で含み、残部がビヒ
クルよりなることを要旨とする。第二の発明は銀微粉末
と、銀と銅との複合微粉末、および銀と白金との複合微
粉末または白金微粉末を含有し、さらに銅有機物をペー
スト中の銅線物の合計が0.1−10%となる範囲で含
み、残部がビヒクルよりなることを要旨とし、Agのマ
イグレーションを防止し。
Means and Effects for Solving the Problem The present inventors have previously proposed a conductive paste characterized by using a composite fine powder of silver (Ag) and copper (Cu) and adding yttrium oxide. Gansho 59-207042
), the present invention aims to improve the dispersibility of copper and stably strengthen the adhesive strength by further adding organic copper to the above proposal. The first invention is silver fine powder,
The gist is that the paste contains a composite fine powder of silver and copper and a copper organic substance in such a range that the total amount of copper wire in the paste is 0.10%, and the remainder is a vehicle. The second invention contains a silver fine powder, a composite fine powder of silver and copper, a composite fine powder of silver and platinum, or a fine platinum powder, and further contains a copper organic substance in which the total of copper wires in the paste is 0. .1 to 10%, with the remainder being vehicle to prevent Ag migration.

ワイヤー接着性、ハンダ特性を向上させる効果を有する
ものとなる。
This has the effect of improving wire adhesion and solder properties.

第三の発明は銀微粉末と、銀と銅との複合微粉末、およ
び銀とパラジウムとの複合微粉末又は、パラジウム微粉
末を含有し、さらに銅有機物をペースト中の銅線物の合
計が0.1〜10%となる範囲で含み、残部がビヒクル
よりなることを要旨とするもので、Agのマイグレーシ
ョン防止に特にすぐれ、ワイヤー接着性、ハンダ特性を
向上させる効果を有する。
The third invention contains a fine silver powder, a fine composite powder of silver and copper, a fine composite powder of silver and palladium, or a fine palladium powder, and further contains a copper organic substance in which the total amount of copper wire in the paste is The content is in the range of 0.1 to 10%, with the remainder being vehicle, and is particularly effective in preventing migration of Ag, and has the effect of improving wire adhesion and soldering properties.

次に本発明につき詳説する0本発明において銀微粉末は
粒径10pLI11以下のもの、好ましくは平均粒径(
Dso )が0.5〜5μ層のものを使用する。
Next, the present invention will be explained in detail. In the present invention, the fine silver powder has a particle size of 10 pLI11 or less, preferably an average particle size (
A layer with a Dso ) of 0.5 to 5μ is used.

1OIL11より大きくなるとビヒクル中での分散性が
悪くなり、ドツティングの時にニードルが閉塞する恐れ
がある。又、焼成仕上がり面の平滑性が得難くなる。銀
粉末は特殊なものである必要はなく、通常の還元法や電
解法で得られた銀粉末を使用することができる。
If it is larger than 1 OIL11, the dispersibility in the vehicle will be poor and there is a risk that the needle will be clogged during dotting. Furthermore, it becomes difficult to obtain a smooth finished fired surface. The silver powder does not need to be special, and silver powder obtained by a normal reduction method or electrolytic method can be used.

銀と銅の複合微粉末はビヒクル中で銀粒子と銅粒子が結
合を保っていれば良く、メッキ粉、共沈粉、メカニカル
アロイ粉末等が利用できる。特にメカニカルアロイ粉末
は、銀と銅の粉末をボールミル中で高速回転させて混合
粉砕した結果書られるものであり、銀粒子と銅粒子が機
械的に噛合って結合しており、バインダーを何ら使用す
ることなく銀粒子と銅粒子の強固な結合を保つことが可
能である。メカニカルアロイ粉末による場合は広範囲の
Cu含有量の複合粉末を任意に選択使用できる利点を有
する。銀と銅との複合粉末の粒子径は10gn+以下、
好ましくは平均粒子径(Dy+)が0,5〜5pmのも
のが良い、銀と銅との複合粉末中の銅の含有量は20〜
85%が適当である。銅含有量が20%以下では皮膜強
度が充分でなく、95%を越えると複合粉末化の効果が
なくなる。さらに比重値がなるべく銀と銅との中間値に
近いものがビヒクル中での分散性を良くする上で望まし
い。
The composite fine powder of silver and copper only needs to maintain a bond between the silver particles and the copper particles in the vehicle, and plating powder, co-precipitated powder, mechanical alloy powder, etc. can be used. In particular, mechanical alloy powder is the result of mixing and pulverizing silver and copper powders by rotating them at high speed in a ball mill, and the silver particles and copper particles are mechanically interlocked and bonded, and no binder is used. It is possible to maintain a strong bond between silver particles and copper particles without causing any damage. When mechanical alloy powder is used, it has the advantage that composite powders having a wide range of Cu contents can be arbitrarily selected and used. The particle size of the composite powder of silver and copper is 10gn+ or less,
Preferably, the average particle size (Dy+) is 0.5 to 5 pm, and the copper content in the silver and copper composite powder is 20 to 5 pm.
85% is appropriate. If the copper content is less than 20%, the film strength will not be sufficient, and if it exceeds 95%, the effect of forming a composite powder will be lost. Further, it is desirable that the specific gravity value be as close as possible to an intermediate value between that of silver and copper in order to improve dispersibility in the vehicle.

導電ペースト中の金属粉末中に占める銅含有率は0.1
−10%、好ましくは2〜5%である。銅含有率が0.
1%以下ではアルミナ中への拡散が不充分で接着強度が
上がらない、また、銅含有量が10%を越えると銅の酸
化が著しくなり、かえって悪影響をおよぼす結果となる
The copper content in the metal powder in the conductive paste is 0.1
-10%, preferably 2-5%. Copper content is 0.
If the copper content is less than 1%, the diffusion into the alumina will be insufficient and the adhesive strength will not increase.If the copper content exceeds 10%, the oxidation of copper will become significant, which will even have an adverse effect.

導電ペースト中の金属粉末含有量は60〜90%とする
必要があり、これ以外では取扱い易いペースト粘度が得
られない。
The metal powder content in the conductive paste must be 60 to 90%; otherwise, a paste viscosity that is easy to handle cannot be obtained.

本発明で使用する銅有機物とは、 0           0     U(Rは飽和型
炭化水素)の一般式で示されるもので、環式テルペン系
誘導体またはR−9−Cu又はR−5−Cu−5−Rの
一般式で示されるものでもよい、銅の含有量は一般に3
〜10重量%である。具体的には。
The copper organic substance used in the present invention is represented by the general formula 0 0 U (R is a saturated hydrocarbon), and is a cyclic terpene derivative or R-9-Cu or R-5-Cu-5- It may be represented by the general formula R, and the copper content is generally 3
~10% by weight. in particular.

レジネート銅、銅アリールメルカプチド、銅エルペンメ
チドなどがある。これらの有機銅はペースト中で溶剤に
溶けた状態で存在する。有機銅は。
Examples include copper resinate, copper aryl mercaptide, and copper erpenmethide. These organic coppers exist in a state dissolved in a solvent in the paste. Organic copper.

IR法(Infra−Red Absorption 
Spectrum、赤外線吸収スペクトル)、NMR法
(Nuclear MagneticResonanc
e核磁気共鳴法)等で金属銅と区別して存在が判別でき
る。
IR method (Infra-Red Absorption)
Spectrum, infrared absorption spectrum), NMR method (Nuclear Magnetic Resonance)
Its presence can be determined by distinguishing it from metallic copper using methods such as e-nuclear magnetic resonance.

銅有機物を使用することによる効果は i)液体であるためビヒクルと良く混ざるため、分散性
に優れたペーストが可能である。
The effects of using a copper organic substance are as follows: i) Since it is a liquid, it mixes well with the vehicle, making it possible to form a paste with excellent dispersibility.

ii)基板にドツティングしても偏析が殆んどない。ii) There is almost no segregation even when dotted on a substrate.

1ii)焼成過程に於て、Ag/Cu複合粉は、主に基
板との接着強度に寄与し、銅有機物は均一に分散するた
め、メタライズ層間の焼結を促二住−モC誹ス茄ffi
礒(弧ス 従って接着強度のばらつきが小さくなり、安定した強度
の製品を得られる点にある。
1ii) In the firing process, the Ag/Cu composite powder mainly contributes to the adhesive strength with the substrate, and the copper organic matter is uniformly dispersed, which promotes sintering between the metallized layers. ffi
Therefore, variations in adhesive strength are reduced, and a product with stable strength can be obtained.

ビヒクルは帰属微粉末を均一に分散させ、使用に際して
は適度の粘性と表面張力を有し、塗布面に滑らかに拡散
させる機能を有する0本発明で使用するビヒクルは通常
使用されているエチルセルロースをバインダーとして、
溶剤としてテレピネオール、ブチルカルピトール、ブチ
ルカルピトールアセテート、テキサノール等の有機質溶
媒が使用できる。また、金属粉末との濡れ性を良くする
ため界面活性剤を0.5〜10%添加すると分散性が良
くなる。又、分散剤としてロジン系樹脂を0.1〜2%
添加する場合もある。ペースト状態では金属微粉末粒子
の分離偏析を避けるため、粘度は高く調整しておくが、
使用に際しては溶剤を用いて希釈し、40〜450 c
psの粘度に調整する。
The vehicle has the function of uniformly dispersing the fine powder, has appropriate viscosity and surface tension when used, and has the function of smoothly dispersing it on the applied surface.The vehicle used in the present invention is made of commonly used ethyl cellulose as a binder. As,
Organic solvents such as terpineol, butylcarpitol, butylcarpitol acetate, and texanol can be used as the solvent. Further, in order to improve wettability with metal powder, adding 0.5 to 10% of a surfactant improves dispersibility. In addition, 0.1 to 2% of rosin resin is used as a dispersant.
It may also be added. In the paste state, the viscosity should be adjusted high to avoid separation and segregation of fine metal powder particles.
When using, dilute with a solvent and 40 to 450 c.
Adjust the viscosity to ps.

第一の発明では銀微粉末および銀と銅との複合微粉末を
含み、これらの金属微粉末粒子の合計が60〜90%で
、かつ金属微粉末中の銅の含有量が0.1−10%であ
り、さらに銅有機物をペースト中の銅純物の合計が0.
1〜10%となる範囲で含み1、残部がビヒクルからな
る導電ペーストである。
The first invention includes a fine silver powder and a composite fine powder of silver and copper, the total of these fine metal powder particles is 60 to 90%, and the content of copper in the fine metal powder is 0.1- 10%, and furthermore, the total amount of pure copper in the paste with copper organic matter is 0.
It is a conductive paste consisting of 1 to 10% of 1 and the remainder of the vehicle.

ペーストを上記のように構成することにより熱衝撃に酎
え、熱劣化性が著しく改善された強固な結合力を有する
ものとなる。さらに本発明によるペーストはドツティン
グの際の分散性も良くなり、平滑で均一な焼土がり特性
を有するすぐれた表面皮膜となる。
By configuring the paste as described above, it can withstand thermal shock and has strong bonding strength with significantly improved thermal deterioration resistance. Furthermore, the paste according to the present invention has good dispersibility during dotting, resulting in an excellent surface film having smooth and uniform baked clay properties.

第二の発明は第一の発明に白金を添加したものであり、
銀微粉末と、銀と銅との複合微粉末と、銀と白金との複
合微粉末または白金微粉末とを含み、これらの金属微粉
末粒子の合計が60〜90%で、かつ金属微粉末中の銅
の含有量が0.1〜10%であり、銀との複合粉末であ
る場合白金の含有量が0.2〜30%であり、さらに銅
有機物をペースト中の銅純物の合計が0.1−1o%と
なる範囲で含み、残部がビヒクルからなる導電ペースト
である。上記のごとくペーストを構成することにより、
熱衝撃に耐え、熱劣化性が著しく改善された強固な結合
力を有するほかに、銀のマイグレーションを防止し、ワ
イヤーポンディング性、ファインライン性、ハンダ特性
、導電性を改善する効果を有する。又、キャビティ一部
にワイヤーを接続する場合、Al線が使用できる大きな
利点をもつ。
The second invention is the first invention with platinum added,
Contains fine silver powder, fine composite powder of silver and copper, fine composite powder of silver and platinum or fine platinum powder, the total of these fine metal powder particles is 60 to 90%, and fine metal powder The content of copper in the paste is 0.1 to 10%, and if it is a composite powder with silver, the content of platinum is 0.2 to 30%, and the total amount of pure copper in the paste is 0.2 to 30%. It is a conductive paste containing 0.1 to 1o% of 0.1% to 10%, with the remainder being vehicle. By configuring the paste as above,
In addition to having strong bonding strength that can withstand thermal shock and significantly improved thermal deterioration resistance, it also has the effect of preventing silver migration and improving wire bonding properties, fine line properties, solder properties, and electrical conductivity. Furthermore, when connecting a wire to a part of the cavity, an Al wire has the great advantage of being usable.

白金は化学的に安定であるから単独で混合しても上記特
性を改善するのに有効であるが、銀との複合粉末を使用
するとビヒクル中で均一に分散するので、一層効果的で
ある。銀と白金との複合粉末はメッキ粉、共沈粉、メカ
ニカルアロイ粉等が使用できる。複合粉末中の白金の含
有率は5〜60%が適する。メカニカルアロイ粉では白
金含有率の高いものを容易に得ることができる。複合粉
末の粉末粒子径は1OIL11以下、平均粒子径(Ds
o )は5gm以下程度のものが良い、白金の含有量は
ペースト中の金属粒子に対し0.2〜10%、好ましく
は0.5〜3.0%である。白金含有量が0.2%以下
では添加効果が認められず、10%以ヒではコスト削減
の効果が現われない。
Since platinum is chemically stable, it is effective to improve the above properties even when mixed alone, but using a composite powder with silver is even more effective because it is uniformly dispersed in the vehicle. As the composite powder of silver and platinum, plating powder, co-precipitated powder, mechanical alloy powder, etc. can be used. A suitable platinum content in the composite powder is 5 to 60%. Mechanical alloy powders with high platinum content can be easily obtained. The powder particle size of the composite powder is 1 OIL11 or less, the average particle size (Ds
o) is preferably about 5 gm or less, and the platinum content is 0.2 to 10%, preferably 0.5 to 3.0%, based on the metal particles in the paste. If the platinum content is 0.2% or less, no effect of addition is observed, and if the platinum content is 10% or more, no cost reduction effect appears.

第三の発明は第一の発明にパラジウムを添加したもので
あり、銀微粉末と、銀と銅との複合粉末と、銀とパラジ
ウムとの複合微粉末又はパラジウム微粉末とを含み、こ
れらの金属微粉末粒子の合計が60〜60%で、かつ金
属微粉末中の銅の含有量が0.1−10%であり、パラ
ジウムの含有量が0.2〜30%であり、さらに銅有機
物をペースト中の銅純物の合計が0.1〜10%となる
範囲で含み、残部がビヒクルからなる導電ペーストであ
る。上記のごとくペーストを構成することにより、熱衝
撃に酎え、熱劣化性が著しく改善された強固な結合力を
有するほかに、特に銀のマイグレーション防止に著しい
効果を発揮し、ワイヤーポンディング性、ハンダ特性を
改善し、表面の滑らかな均質皮膜が得られる効果を有す
る。
The third invention is the first invention with the addition of palladium, and includes a fine silver powder, a composite powder of silver and copper, a fine composite powder of silver and palladium, or a fine palladium powder. The total amount of fine metal powder particles is 60 to 60%, and the content of copper in the fine metal powder is 0.1 to 10%, the content of palladium is 0.2 to 30%, and the content of copper organic matter is 0.1 to 10%. It is a conductive paste containing a total of 0.1 to 10% of pure copper in the paste, with the remainder being a vehicle. By configuring the paste as described above, it not only has a strong bonding strength that can withstand thermal shock and has significantly improved thermal deterioration resistance, but also has a remarkable effect on preventing silver migration, and has wire bonding properties. It has the effect of improving solder properties and producing a smooth, homogeneous film on the surface.

パラジウムを添加したペーストは銀のマイグレーション
を防止する効果を有することは広く知られた事実である
が、パラジウムを単独で添加したペーストは、焼成過程
でパラジウムが容易に酸化され、表面粗さが極端に粗く
なる欠点がある。そのためパラジウムを単独で添加する
場合、粒径(Dso )を2gta以下の微粉末を使用
しなければならない0本発明ではパラジウムを銀と複合
化した粉末を使用することにより、パラジウムの酸化を
防止しつつ平面状態のきわめて良好な皮膜が得られるこ
とを見出した。
It is a widely known fact that pastes containing palladium have the effect of preventing silver migration, but in pastes containing only palladium, the palladium is easily oxidized during the firing process, resulting in extreme surface roughness. It has the disadvantage of becoming rough. Therefore, when palladium is added alone, it is necessary to use a fine powder with a particle size (Dso) of 2 gta or less. In the present invention, by using a powder that is a composite of palladium and silver, oxidation of palladium can be prevented. It has been found that a film with an extremely good planar state can be obtained.

銀とパラジウムとの複合化粉末としては共沈粉末、メカ
ニカルアロイ粉末、メッキ粉末が利用できる。複合粉末
中のパラジウムの含有率は10〜40%、好ましくは2
0〜30%のものが使い易い。
Co-precipitation powder, mechanical alloy powder, and plating powder can be used as the composite powder of silver and palladium. The palladium content in the composite powder is 10-40%, preferably 2
0 to 30% is easy to use.

複合粉末の粒子径は10ILffi以下、平均粒子径(
D!lo)は54m以下程度のものが良い。
The particle size of the composite powder is 10 ILffi or less, the average particle size (
D! lo) should be approximately 54 m or less.

パラジウムの含有量はペースト中の金属粒子に対して0
.2〜30%、好ましくは0.5〜10%である。パラ
ジウム含有量が0.2%以下では添加の効果が認められ
ず、30%以上添加しても著しい特性向上は期待できな
くなるからである。
The palladium content is 0 relative to the metal particles in the paste.
.. It is 2-30%, preferably 0.5-10%. This is because if the palladium content is less than 0.2%, the effect of addition is not recognized, and even if it is added in an amount of 30% or more, no significant improvement in properties can be expected.

これらの発明において、銅有機物を配合する利点は、液
体であるためビヒクルに非常に良く混合できる利点と、
ドツティングの際も分離・偏析しない利点があり、焼成
後の強度を高くかつ安定的に保つ利点がある。
In these inventions, the advantages of blending the copper organic substance are that it is liquid and can be mixed very well with the vehicle;
It has the advantage of not separating or segregation during dotting, and has the advantage of maintaining high and stable strength after firing.

実施例 次に実施例をあげて本発明を説明する。Example Next, the present invention will be explained with reference to Examples.

表1に示す金属粉末を使用しビヒクルとして有機銅を配
合したテルピネオール、エチルセルロース及び界面活性
剤を使用して三本ロールミルで混練してペーストを作っ
た。
A paste was prepared by using the metal powder shown in Table 1 and kneading it in a three-roll mill using terpineol containing organic copper as a vehicle, ethyl cellulose, and a surfactant.

銀粉末は市販の還元粉を使用し、純度は99.9%、粒
度は1〜4ル■であった。
A commercially available reduced silver powder was used, with a purity of 99.9% and a particle size of 1 to 4 square meters.

銀と銅との複合粉末として銀粉90%と銅粉lθ%をボ
ールミル中で高速混合粉砕したメカニカルアロイ粉を使
用した。複合粉末の粒度は10ILm以下に分級したも
のを使用した。
A mechanical alloy powder obtained by mixing and pulverizing 90% silver powder and lθ% copper powder in a ball mill at high speed was used as a composite powder of silver and copper. The particle size of the composite powder was classified to 10 ILm or less.

白金は市販の0.5〜0.8 p、taの微粉末、およ
び銀と白金の割合が85:15の共沈粉末を5給膳以下
に分散して使用した。
As platinum, a commercially available fine powder of 0.5 to 0.8 p, ta and a coprecipitated powder with a ratio of silver and platinum of 85:15 were used by dispersing them into 5 servings or less.

パラジウムは市販の粒度0.8〜l。8JL膳の微粉末
、および銀とパラジウムの重量比が7:3である共沈粉
末を5濤■以下に分散したものを使用した。
Palladium is commercially available with a particle size of 0.8 to 1. A fine powder of 8JL powder and a co-precipitated powder having a weight ratio of silver and palladium of 7:3 were dispersed in an amount of 5 kg or less.

ビヒクル成分はテルピネオールに対して12%のエチル
セルロース及びノニオン系界面活性剤2.5%及び銅有
機物としてレジネート銅をあらかじめ添加したものを用
いた。
The vehicle components used were 12% ethyl cellulose based on terpineol, 2.5% nonionic surfactant, and resinate copper added in advance as a copper organic substance.

ビヒクル成分およびレジネート銅の配合割合は、ペース
ト全体に対し上記ビヒクル成分が11重量部、レジネー
ト銅4重量部になるように配合した。
The vehicle component and resinate copper were blended in proportions such that the vehicle component was 11 parts by weight and the resinate copper was 4 parts by weight based on the entire paste.

レジネート鋼中のCu含有量は8.4%であるので、レ
ジネート銅から入るC u純分は0.2513重量部と
なる。
Since the Cu content in the resinate steel is 8.4%, the pure Cu content from the resinate copper is 0.2513 parts by weight.

これらの金属粉末とビヒクルおよびレジネート銅とを表
1に示す配合条件で三木ロールミルを使用して充分混練
し、ペーストを得た。その時の粘度はBrookf 1
eld粘度計HBTで、14番スピンドルを使用して測
定したところ、200±50 Kcpsであった。
These metal powders, vehicle and resinate copper were sufficiently kneaded using a Miki roll mill under the compounding conditions shown in Table 1 to obtain a paste. The viscosity at that time is Brookf 1
When measured using an eld viscometer HBT using spindle No. 14, it was 200±50 Kcps.

次に該ペーストを、ブチルカルピトールとテルピネオー
ルを1=1に混合した溶液をシンナーとして使用し、最
終粘度が約100cpsになるように調整してドラディ
ングに使用した。
Next, the paste was adjusted to a final viscosity of about 100 cps using a solution of butyl calpitol and terpineol mixed in a ratio of 1=1 as a thinner, and used for drudging.

基板はブラックアルミナ(92%AJ1203、寸法3
1.7X 13X 2 am)を使用し、キャビティー
の寸法は8,25X 8.25X O,18m+sであ
った。
The substrate is black alumina (92% AJ1203, size 3
1.7X 13X 2 am) and the cavity dimensions were 8.25X 8.25X O, 18 m+s.

アルミナ基板はトリクロレンで洗浄後使用した。このキ
ャビティー上に粘度調整された希釈ペーストをドラディ
ングにより滴下塗布した。
The alumina substrate was used after cleaning with trichlorolene. A diluted paste whose viscosity was adjusted was applied dropwise onto this cavity by drudging.

ドラディング装置は右下エンジニアリング製のものを使
用した。該導電ペーストをドラディング後、レベリング
を1時間おこなった後120℃で20分間乾燥し、さら
にワトキンス・ジョンソン社製4MC型厚膜焼成炉によ
り、大気雰囲気中で焼成した。焼成条件は60分間プロ
ファイルでピーク温度810℃及び920℃で10分間
とした。
The dorading device used was the one manufactured by Engineering Corporation in the lower right corner. After the conductive paste was dredged and leveled for 1 hour, it was dried at 120° C. for 20 minutes, and then fired in an atmospheric atmosphere using a 4MC type thick film firing furnace manufactured by Watkins Johnson. The firing conditions were a 60 minute profile with peak temperatures of 810°C and 920°C for 10 minutes.

このようにして得られたペースト皮膜表面を観察し、表
面粗さを東京精密製表面粗さ計により測定した。サンプ
ルは各水準毎暎50個を使用した。
The surface of the paste film thus obtained was observed, and the surface roughness was measured using a surface roughness meter manufactured by Tokyo Seimitsu. Fifty samples were used for each level.

さらに2.5X 2.5+ua口X25pmのAuプレ
フォームを使用し、ウェストポンド社製ダイアタッチ装
置により 450℃でシリコンチップを接着した。この
ようにして得られたサーディツプICにつき特性試験を
実施した。これらの結果を表2に示す。
Further, using an Au preform of 2.5×2.5+ua opening×25 pm, a silicon chip was bonded at 450° C. using a die attach device manufactured by West Pond. Characteristic tests were conducted on the thus obtained cerdip IC. These results are shown in Table 2.

接着強度はダイアタッチ性とグイブツシュ試験で判定し
た。ダイアタッチ性とは接着時のスクライビングの時間
により判断し1表2中Q印は短時間に接着できたもので
ある。グイブツシュ試験はsa試験終了後のテストピー
スについてエンジニアド・テクニカル・プロダクト社製
のバーチカルポンドテスターを使用して測定した0表2
中○印は20個全部のテストピースがグイ破壊を示した
場合、Δ印は20個のサンプルのうち1個でも膜剥離が
あった場合を示す、X印は20個のテストピース全部が
膜剥離をしたことを示している。
Adhesive strength was determined by die attachability and Guibtsch test. Die attachability is determined by the scribing time during adhesion, and the mark Q in Table 1 and Table 2 indicates that the bonding was possible in a short time. The Guibutsch test was performed using a vertical pound tester manufactured by Engineered Technical Products Co., Ltd. on the test piece after the SA test was completed.Table 2
A middle ○ mark indicates that all 20 test pieces have broken, a Δ mark indicates that even one of the 20 samples has peeled off the film, and an X mark indicates that all 20 test pieces have peeled off the film. This indicates that it has been peeled off.

上記の耐熱試験は熱サイクルテストと熱衝撃テストを実
施した。試験条件は熱サイクルテストはにILL−ST
D 883B 1010・2に基づきC0NDITIO
N  Cでおこなった。熱衝撃テストは同じ< MIL
L−9TD883B 1011  @2 、 C0ND
ITION Cでおこなった。
For the above heat resistance test, a thermal cycle test and a thermal shock test were conducted. The test conditions are ILL-ST for thermal cycle test.
C0NDITIO pursuant to D 883B 1010.2
It was done in NC. Thermal shock test is the same < MIL
L-9TD883B 1011 @2, C0ND
This was done with ITION C.

メタライズ焼成膜の垂直引張強度は、次の方法で行った
。まず、先端2.85腸層中の銅スタッードに104m
の厚さで銀メッキしたものを金−けい素合。
The vertical tensile strength of the fired metallized film was measured using the following method. First, add 104 m to the tip 2.85 copper studs in the intestinal layer.
Gold-silicon composite is silver-plated to a thickness of .

金箔(2,2m膳X 2.2mmX 50μ、+)をプ
レフォームとして使用し、450℃でスクライブさせな
がら銀メツキスタッドを接着させた0次いで銀メツキス
タッドを引張速度11m*/分の一定速度で、今日製作
所製ブツシュ・プル・テスターにより垂直方向の引きな
がし強度を測定した。
Using gold foil (2.2m x 2.2mm x 50μ, +) as a preform, adhere silver plating studs while scribing at 450°C.Then, pull the silver plating studs at a constant speed of 11m*/min. The vertical pull strength was measured using a Bush Pull Tester manufactured by Today Seisakusho.

第2表の結果から明らかなように1本発明による銅有機
物を添加した導電ペーストは、焼成後の表面がきわめて
滑らかであり、シリコンチップとメタライズ焼成膜との
接着力が強固でバラツキが少なく安定しており、しかも
熱履歴を受けても接着力が劣化しないというきわめてす
ぐれた効果を発揮している。また、ペーストの使用にあ
たっては銅分の分散性が良く均質で取扱が容易である利
点を有する。
As is clear from the results in Table 2, the conductive paste according to the present invention added with organic copper has an extremely smooth surface after firing, and the adhesive strength between the silicon chip and the fired metallized film is strong and stable with little variation. Moreover, it exhibits an extremely excellent effect in that the adhesive strength does not deteriorate even when subjected to thermal history. Further, when using the paste, it has the advantage that the copper content is well dispersed, homogeneous, and easy to handle.

これに対して銅宥機物単体又は、銀あるいは銅の単体添
加では接着強度が充分でなく、かつ強度のバラツキが多
い。
On the other hand, when using a copper softener alone or adding silver or copper alone, the adhesive strength is not sufficient and the strength varies widely.

白金粉末または銀白全複合粉末を使用した導電ペースト
は皮膜の焼き上がり状態が良く、接着強度が一段と向上
し熱履歴によっても接着強度が劣化しないことが判明し
た。
It was found that conductive pastes using platinum powder or silver-platinum composite powder have a good baked-on film, further improve adhesive strength, and do not deteriorate due to thermal history.

本発明品のボンディング抵抗値は非常に低く、かつ経時
的に安定しており、かつボンディング特性も良いので、
アルミニウムワイヤーの使用が可能となることも、本発
明の大きな利点である。
The bonding resistance value of the product of the present invention is extremely low, stable over time, and has good bonding characteristics.
The ability to use aluminum wire is also a major advantage of the present invention.

本発明による銀とパラジウムの混合粉末を使用した場合
は、これらの欠点が解消され、接着強度が一段とすぐれ
たものとなる。
When the mixed powder of silver and palladium according to the present invention is used, these drawbacks are eliminated and the adhesive strength becomes even better.

(以下余白) 手続補正書(自発) 昭和81年3り/7日(Margin below) Procedural amendment (voluntary) March 7, 1981

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)銀微粉末と、銀と銅との複合微粉末を含みこれら金
属微粉末の合計が60〜90%(重量%、以下同じ)で
あり、かつ金属微粉末中の銅の含有量が0.1〜10%
であり、さらに銅有機物をペースト中の銅純物の合計が
0.1〜10%となる範囲で含み、残部がビヒクル成分
よりなることを特徴とする導電ペースト。 2)銀微粉末と、銀と銅との複合微粉末と、銀と白金と
の複合微粉末または白金微粉末とを含み、これら金属微
粉末の合計が60〜90%であり、かつ金属微粉末中の
銅の含有量が0.1〜10%で白金の含有量が0.2〜
10%であり、さらに銅有機物をペースト中の銅純物の
合計が0.1〜10%となる範囲で含み、残部がビヒク
ル成分よりなることを特徴とする導電ペースト。 3)銀微粉末と、銀と銅との複合微粉末と、銀とパラジ
ウムとの複合微粉末またはパラジウム微粉末を含み、こ
れら金属微粉末の合計が60〜90%であり、かつ金属
微粉末中の銅の含有量が0.1〜10%で、パラジウム
の含有量が0.2〜30%であり、さらに銅有機物をペ
ースト中の銅純物の合計が0.1〜10%となる範囲で
含み、残部がビヒクル成分よりなることを特徴とする導
電ペースト。
[Scope of Claims] 1) The total amount of these metal fine powders is 60 to 90% (weight %, the same shall apply hereinafter), including fine silver powder and composite fine powder of silver and copper, and Copper content is 0.1-10%
A conductive paste, further comprising a copper organic substance in an amount such that the total amount of pure copper in the paste is 0.1 to 10%, and the remainder is a vehicle component. 2) Contains a fine silver powder, a fine composite powder of silver and copper, a fine composite powder of silver and platinum, or a fine platinum powder, the total of these fine metal powders being 60 to 90%, and a fine metal powder. The copper content in the powder is 0.1-10% and the platinum content is 0.2-10%.
10%, and further contains an organic copper substance in a range such that the total amount of pure copper in the paste is 0.1 to 10%, and the remainder is a vehicle component. 3) Contains fine silver powder, fine composite powder of silver and copper, fine composite powder of silver and palladium, or fine palladium powder, the total of these fine metal powders is 60 to 90%, and fine metal powder The content of copper in the paste is 0.1 to 10%, the content of palladium is 0.2 to 30%, and the total amount of pure copper in the paste is 0.1 to 10%. 1. A conductive paste comprising a vehicle component, with the remainder being a vehicle component.
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