JPS62263894A - 銅導電ペ−スト - 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】 光皿Ω附Ｍ」よび１ユ技ｊ社 本発明は高温焼成によって銅導体を形成するためのペー
ストに関する。

従来、ハイブリッドＩＣ等の分野においては、貴金属例
えば銀とパラジウムとよりなる導電ペーストがアルミナ
基板のメタライズ用ペーストとして用いられて来た。し
かしながら青金属類は高価でかつ価格変動が大きく、性
能面においても例えば銀−パラジウムペーストは焼成後
高温高湿下においてはシルバーマイグレーションが発生
し易く、また半田付は時に半田による導体の食われが進
み易い欠点がある。

桐は銀に次いでその比抵抗が小さく、かつ導電ペースト
に使用した場合マイグレーションが起こりにくく、さら
に半田による食われが非常に少ないという特徴を有して
おり、加えて安価であるため銅を導体材料とした導電ペ
ーストが一部使用されている。

しかし、銅ペーストは通常多用されているアルミナ基板
に対して、例えば１５０°Ｃで熱エージングした時エー
ジング時間が３００時間以内と短い時は接着強度の低下
は少ないが、区時間（例えば７００時間）熱エージング
すると低下が著しくなる。このためバインダーとなる無
機酸化物の添加量を増すと接着強度の低下はある程度防
Ｉ卜されるものの半田つき性が極端に悪化する欠点を有
している。

本灸朋−例課釧 本発明は従来の銅導電ペーストの十記欠屯を改良し、熱
エージング後の接着強度の低下が少なく、かつ半田つき
性にずくれた高温焼成型！１→専電ペーストを提供する
ことを課題とする。

解伏必厭 本発明は、ＩＩ　微粉と無機バインダーとを含む銅導電
ペーストに亜酸化銅および／または酸化第二銅とアミン
化合物を配合することによって＋ｉｉｉ記の課題を解決
した。

亜酸化銅または酸化第二銅を配合することにより、アル
ミナ基板と銅ペーストの界面において焼成時いわゆるア
ルミン酸相の化学結合がη、し、初期接着強度が増し、
熱エージング後の接着強度の低下も少ない。

これらの効果はペースト中の前記銅の酸化物の比率が大
きくなるにつれて顕著であるが、他方それらの比率が一
定量をこえると半ｌＪ付き性が極端に悪化し、時には導
体上に全く半１１（が付着しないことが起こる。

本発明によれば、そのような場合亜酸化銅および／また
は酸化第二銅に加え、適量のアミン化合物を配合するこ
とによって半田付き性紙下の問題を解決することができ
た。

アミン化合物が半田付き性を向−１４させる理由は詳細
には解明されていないか、高ず益焼成時にそれらの銅酸
化物に対する還元作用にあるものと考えられる。

詳１じら筏笛 本発明の高温焼成型銅導電ペーストは、銅酸化物とアミ
ン化合物を配合したことを除き、従来既知の銅導電ペー
ストと同じ組成でよい。すなわち従来の銅導電ペースト
をベースとし、これに銅酸化物およびアミン化合物を配
合して調製することができる。

ベースとなるペーストは、通常銅微粉を主体とし、これ
に少量の無機バインダーを混合し、これら粉末を樹脂を
溶剤にとかした溶液（ビヒクル）で混練して得られる。

ｔｌ＝ｌ　ｉ＃ｉｌｃ粉としては］ｌ均粒径１０μｍ以
下、特に５μｍ以下である。

無機バインダーとしては、銀−パラジウム系等に用いら
れている無機バインダーを用いることができる。その例
としてはホウケイ酸系ガラスフリ７１−１酸化ビスマス
、酸化亜鉛、酸化カドミウム、ニッケル、酸化マンカン
等がある。

ビヒクルの樹脂および溶剤も従来このＩＩ的に用いられ
ているものでよく、樹脂としては例えばエチルセルロー
ス、ニトロセルロース等のセルロースａＪＩ体、ポリブ
チルアクリレート等のアクリル酸エステル重合体を、溶
剤としては樹脂を溶解しかつ沸点が２００　’ｃ以上で
ある溶剤、例えはツーエール力ルビトール、ターピネオ
ール、ジブチルフタレート等を用いることができる。

亜酸化銅および酸化第二銅は銅微粉と同程度の平均粒径
のもの、特に・Ｖ均粒１￥：２μｍ以ト′のちのが好ま
しい。

アミン化合物としては種々の１級、２級および３級アミ
ンを用い得るが、ペースト乾燥時に揮発せず、焼成時ま
で残留するアミン化合物が好ましい。その例にはトリブ
チルアミン、７ニリン、エタノールアミン類、プロパツ
ールアミン類、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、および１級または２級アミンとエチレンオキサイド
および／またはプロピレンオキ号イドとの付加物等があ
る。

ペーストは通常６５〜９０市量％の銅粉末と、０．５〜
２０重量％の亜酸化銅および／または酸化第二銅を含む
。一般にこれら銅酸化物の配合量が１０市量％をこえる
時はアミン化合物を加えることにより半田付き性の低下
を防止することができ、’ｃ　（７）　配合量は一般に
２重量％以下でよい。無機バインターおよびビヒクルは
それらの機能を発揮し得る適量でよい。

以下実施例によって本発明をさらに詳しく説明する。

実施例 本発明に用いた銅微粉の特性を表１に、またビヒクルの
組成を表２に、亜酸比重１−１および酸化第二銅粉の特
性を表３に示した。

表１　銅微粉の特性 表２　ビヒクルの組成 表３　亜酸化銅粉および酸化第二銅粉の特性表１〜３に
示した銅微粉、ビヒクル、亜酸化銅、酸化第二銅および
ホウケイ酸系のガラスフリットを用いて銅ペーストを製
造し、このペーストをスクリーン印刷にてアルミナ基板
上に印刷した。乾燥後、酸素濃度５０ｐｐｍ以下の窒素
雰囲気中にて焼成した。焼成した導体を以下の測定方法
によって評価した。

半田付き性二焼成された導体部をまず不活性ロジンフラ
ックスに浸漬し、次いで２３ ０℃の６３Ｓｎ／３７Ｐｂ半［１１浴中に２秒浸漬した
。回路パターン上に付着 した半田の導体に対する占釘面積を 求めパーセントにより表示した。

接着強度：　　２　＠＠　Ｘ　２１１＠パッド部を上記
半Ｆｉｌ浴中に１０秒間浸漬したのち、フラック スを取り除き、０．６５　ａｍφのスズ被覆銅線を引っ
張り方向に対し９０゜ に接続して１０ｍｍ／ｍｉｎの引っ張り速度にて接着強
度を求めた。

熱エージング：接着強度測定の場合と同一方法で作られ
たワイヤー接続導体を１５０ °Ｃの恒温槽中に所定時間放置したの ち、取り出して２〜２４時間室温に 放置し、しかる後に接着強度を求め た。

実施例１−１１ 表４に示す組成にてペーストを製造し、評価を行った。

評価結果も同様に記載した。

（以下余白） 上記の結果より、亜酸化銅粉の添加量を増していくと、
膜＃、　ｉ　ｏμｍの時の抵抗値はほぼ比例的に大きく
なり、また１０％以上加えると半田付き性が著しく悪く
なるが、一方熱エージング後の接着強度はむしろ亜酸化
銅粉含有９の多いペーストはど特に７００１＋ｒｓ後で
大きな値を保っていることがわかる。これは亜酸化銅粉
を酸化銅粉に変えても同様の傾向を示している。

実施例１２〜１７ 銅ペースト中にアミン化合物を配合してその結果を表５
にまとめた。表５では表４で示した亜酸化銅粉の配合割
合が多い場合およびアミン化合物として４種類のものを
用いた場合の実ｈト例を示した。

（以下余白） 亜酸化銅粉が多くなると、表４の結果では導体の抵抗値
が大きくなり、半田付き性が著しく悪くなるにもかかわ
らず、アミン化合物を配合することによって大幅にこれ
らは改善され、かつ熱エージング後の接着強度もさほど
変化しない結果となった。さらに、アミン化合物として
代表的な４種を用いた場合でも全てのアミン化合物が上
記改良に役立つことが確認された。

実施例１８〜２１ これら実施例では銅ペースト中に表５で示したＡのアミ
ン化合物と酸化第二銅粉を配合した場合を示した。

（以下余白） 亜酸化ＳＰＩ粉のかわりに酸化第二銅粉を用いた場合に
も実施例１２〜１７と同様に良好な結果を示すことが確
認された。

実施例２２〜２６ 本実施例では、亜酸化銅粉と酸化第二銅粉とアミン化合
物の併用による場合を調べその結果を表７に示した。

（以下余白） 本実施例より、亜酸化銅と酸化第二銅とアミン化合物を
配合することにより、半田付けが良好でかつ熱エージン
グ後の接着強度の劣化が少ないことが明らかである。

特許用１ｔｆｆ人　　　第−工業製薬株式会社同　　　
　　同和鉱業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅微粉と無機バインダーとを含む銅導電ペースト
   に亜酸化銅および／または酸化第二銅と、アミン化合物
   とを配合したことを特徴とする高温焼成型銅導電ペース
   ト。
2. （２）アミン化合物の配合量がペースト中の無機成分の
   ２重量％以下である第１項の高温焼成型銅導電ペースト
   。
3. （３）亜酸化銅および／または酸化第二銅の配合量がペ
   ースト中の無機成分の１ないし２０重量％である第１項
   または第２項の高温焼成型銅導電ペースト。