JPS622405A - 厚膜導体組成物 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ＩＣ、Ｉ、３１　、　　チップ部品などを搭
載し、かつこれらを相互配線したセラミック配線基板に
適用する厚膜導体組成物に関するものである。

従来の技術 従来よシ、セラミック配線基板の導体ペースト用金属と
しては、ムＵ、ムｕ−Ｐｔ、ムｇ、ムｇ−Ｐｄなどの貴
金属系と、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｍｎなどの高融点卑金属を
利用する方法がある。前者の貴金属ペーストは、空気中
で焼付は処理ができる反面、コストが高いという欠点を
有している。また後者の高融点金属ペーストは、基板材
料（主にアルミナ）の焼成温度（１６００〜１６００′
Ｃ）で同時に処理できるので、グリーンシート法による
多層化が容易であシ、高密度の実装化には適している。

しかし、電気抵抗が高く、水素などの還元雰囲気で焼成
する必要があるので危険度が高い。また、ハンダが付か
ないため導体表面にＮｉなどによるメッキ処理を施す必
要があるなどの問題点を有している。そこで、安価で電
気抵抗が低く、ハンダ付は性の良好なＣｕペーストが用
いられる様になって来た。米国特許第４０７２７７１号
には、Ｃｕペーストの組成、同じく特開昭５６−９３３
９６号公報等に開示されている。前者は、Ｃｕ粉にガラ
スフリットを含有する組成物、後者は、ガラスフリット
の無い組成物での構成が記載されている。

ここで、Ｃｕペーストを用いたセラミック配線基板の製
造方法の一列を述べる。従来の方法は、アルミナ等の基
板上に前記のＣｕペーストヲスクリーン印刷し配線パタ
ーンを形成し、乾燥の後、８００°Ｃから９００°Ｃ前
後の温度で焼付けを行う。

この時、雰囲気はＣｕが酸化しないように、窒素などの
中性雰囲気で行うものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら一般にＣｕペーストは、以下のような問題
点を有する。第１に所望の絶縁基板上にＣｕをメタライ
ズする場合、Ｃｕの特徴であるハンダ付は性、シート抵
抗の低さをうまく現出できない点にある。それは、上記
したようにＣｕ粉のみでは、接着強度が得られないため
、ガラスフリットやＰｂＯ、Ｂｉ　２０３といりた酸化
物を添加するため、ガラスフリットで結合した導体では
、良好なハンダ付は性や、低いシート抵抗のものが得ら
れないなどの問題点を有している。またＰｂＯやＢｉ　
２０５　を添加したものは、−面では良好なものも得ら
れるが、電気炉中で飛散し、ＳｉＯ２マツフルと反応し
て、電気炉の寿命を著しく短縮するという新しい問題を
生みだした。第２に同じくガラスフＩＪ　り）を含む系
では、その導体と絶縁基板との界面にガラス結合中間層
が形成されるため高周波用途には向かない。などの問題
点を有している。

問題点を解決するための手段 上記のような問題点を解決するために本発明の厚膜導体
組成物はＣｕ粉に加えて新たな添加物を見出し、かつ少
量の添加量で、良好な接着強度が得られるものである。

添加物とは、マンガンの酸化物で、主にＭｎＯ２を用い
、さらに酸化銅、必要に応じてガラスフリットを用いる
ものである。

作用 本発明は、前述のように添加物としてＭｎＯ２を用いる
ことで、シート抵抗が低く、ハンダ付は性や接着強度の
良好なＯｕメタライズが得られるものである。つまシ、
ＭｎＯ２は、他の酸化物と異なシ少量でその効果が得ら
れるため、シート抵抗を上げたシ、・・ンダ付は性を悪
くさせることは無く、特にマイクロウェーブ等の高周波
用途に向くものである。さらに酸化鋼、ガラスフリット
を添加した場合、それぞれの添加量をＭｎＯ２を含まな
いものに比べ少量で良いので一般の厚膜用としても有用
である。さらに加えるガラスフリットも、ＢａＯ。

Ｂ２Ｏ５、ＧｉＬｏ　、　Ａｌ２Ｏ３＋　５ｉ０２（１
’）　ウチヨ’）選ハｈ−ｆｃガラスを利用するので不
用な飛散が無く、絶縁基板との接着性も良好である。

本発明の組成物は前述のような無機組成物にビヒクルを
加えて得られるペースト状のもので、アルミナなどの絶
縁基板上にスクリーン印刷され乾燥した後、窒素雰囲気
中で８５０〜１０５０’Ｃの間で焼成されるものであシ
、さらに用途に応じてすでに公知の絶縁ペーストを印刷
焼成し、また、前記Ｃｕペーストを印刷焼成し多層する
こともできる。本発明の組成物は、銅粉末と酸化マンガ
ン粉末で構成され、望ましくは０．１μｍ〜１０．０μ
ｍ以内の粒径のものが良く、酸化マンガンＭｎＯ２は１
．０重量％〜１０．０重量％の間で選択し得るが、望ま
しくは２．０〜６重量％である。また、酸化銅。

ガラスフリットは、一般的用途として有用で、それぞれ
０〜３０重量％、０〜１０重量％であシ、好ましくは、
それぞれ１５〜２０重量％　、　２．６〜５重量％であ
る。また、ビヒクル組成としては、一般に使用されるも
ので良く、有機バインダとしては、エチルセルロースや
アクリルなど、溶剤としてテルピネオールなどが一般的
である。前記無機固形物とビヒクル組成物との混合比は
、無機固形物に対してビヒクルは１０〜４０重量部の範
囲が望ましい。

実施例 以下本発明の実施例を詳細に述べる。

（実施例１） 平均粒径２．０８μｍの銅粉末（セラック社製）９８重
量％に平均粒子径６μｍのＭｎＯ２粉末２重量％を加え
たものを無機成分とし、ビヒクルとして、パイン油６９
重量％、ブチルカルピトール１３重量％、　　−ｎ−ブ
チルフタレート９重量％。

エチルセルロース９重量％を混練したものを用いた。次
に無機成分に対してビヒクルを２０重量％加えて、アル
ミナセラミック製の三段ロールにて混練する。以上のよ
うにして得られたペーストを所望のパターンで、アルミ
ナ基板上にスクリーン印刷した。１２０°Ｃ−１０分間
の乾燥の後、ＢＴＵエンジニアリング社製ベルト炉で焼
成する。その条件は、ヒーク温度が８５０℃、９５０’
Ｃ。

１０５０’Ｃで１６分間キープするもので投入から搬出
までが約６０分の時間を有する。また雰囲気は、昇温前
に酸素濃度計（東し社製）で確認したところ、０２がｓ
　ｐｐｍ以下であった。このようにして得られた基板の
Ｏｕ　　メタライズ性を評価した結果第１表の通シであ
った。

（以下余白） 第１表 シート抵抗は、線幅が２５０μｍ、長さが１ｏＯＨ（比
率ｘ４００）のパターンの電気抵抗を測定し、計算によ
シ求めたものであり、接着強度は２１１ｒｊｒＸ２１１
ｆｌパターンに０．８Ｈφのシード線を基板と垂直な方
向に立て、６２％Ｓｎ、３６％Ｐｂ。

２％ムｇのハンダを使用してハンダ付けし、垂直方向に
引張りその強度を測定したものである。第１表からＭｎ
Ｏ２を添加したものは、８５ｏ：Ｃでは不充分な性能で
あるが９５０’Ｃ以上の焼成温度では、そのメタライズ
性能は良好である。

以上の構成によるＣｕペーストは、１ＧＨ２以上の高周
波用でして有用である。

（実施列２） 実施例１と同じ銅粉末を７８重量％　＋”０２粉末を２
重量％、Ｃｕ　２０粉末（平均粒子径３μｍ）を２０重
量％を含む無機組成物に前述のビヒクルを２０重量％加
えたものをペースト状にしたものを用いた。以下にその
結果を示す。

第２表 以上のように９６０°Ｃ以上では、満足する結果が得ら
れた。実施例１に比ベシート抵抗は若干高いが良好な接
着が得られることがわかる。

（実施列３） 実施列２の無機組成物にさらにガラスフリットを２．５
重量％添加したものを用いた。本実施例におけるガラス
フリットは、ＢａＯ、Ｂ２Ｏ３、５ｉ０２゜ｋｌ　２０
５　、　（ａｏ　、ＭｇＯをそれぞれＢａＣ０５、Ｈ３
ＢＯ４。

Ｓｉｏ　２　、　ｋｌ　２０５　、　ＣａＣ０５、Ｍｇ
０（７）形ｆ、ソレソれ３０，５Ｑ、３、１０，２，６
，２．５の重量比で混合したものを１３００°Ｃの温度
で溶解し、水中に落下急冷させ、乾燥の後、前記ガラス
粉をメチルアルコールを溶媒として湿式粉砕した。粉砕
にはアルミナ玉石を用い７２　ｈｒ！！粉砕し、２．０
３ｍ平均粒径のガラスフリットとしたものである。

以上のＣｕペーストを試験した結果を第３表に示す。

以上のように半田付は性、シート抵抗は、前記の０１１
ペーストに劣るが接着強度は良好であり、電気炉内を汚
すことは無い。

発明の効果 以上のべたように、本発明は絶縁体セラミック基質に適
用する高性能な厚膜Ｃｕペーストに関するものである。

すなわち、本発明のＣｕ厚膜導電ペーストは、 １）添加物としてＭｎＯ２を用いることで、シート抵抗
、接着強度、ハンダ付性にすぐれたものであシ、特に高
周波用として有効である ２）ガラスフリットにＢａＯ、Ｂ２Ｏ３，ＣａＯ，Ｍｇ
Ｏ。

ムｌｌ　２０ｓ　、　ＳｉＯ２のうちよシ選択される組
成物のみで構成されるので、不用な基板への反応及び、
電気炉内への飛散がない。

以上のように本発明は、鋼の特徴である導体抵抗の低さ
、ハンダ付は性の良さ、耐マイグレーシ目ン性の良さ、
低コストを充分に生かせるものであシ、工業上極めて効
果的なものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機固形分として、６０重量％〜９９重量％の銅
   粉とマンガンを酸化物粉の形で１．０重量％〜１０．０
   重量％、酸化銅粉を０重量％〜３０．０重量％、ガラス
   粉を０重量％〜１０．０重量％で構成され、さらに、少
   くとも有機バインダ、可塑剤、有機溶剤を含むビヒクル
   組成物を加えてなることを特徴とする厚膜導体組成物。
2. （２）ガラス粉が、酸化物換算表記に従ったとき、Ｂａ
   Ｏ、Ｂ＿２Ｏ＿３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、
   ＳｉＯ＿２のうちより選ばれた成分によって構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の厚膜
   導体組成物。