JPS624760A - 導電体ペ−スト - Google Patents
導電体ペ−ストInfo
- Publication number
- JPS624760A JPS624760A JP14508585A JP14508585A JPS624760A JP S624760 A JPS624760 A JP S624760A JP 14508585 A JP14508585 A JP 14508585A JP 14508585 A JP14508585 A JP 14508585A JP S624760 A JPS624760 A JP S624760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- powder
- electrically conductive
- metallic
- alloy powder
- conductive paste
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
導電体ペーストの主成分たる金属粉末が単体金属粉末と
その合金粉末とからなることを特徴とする導電体ペース
ト。
その合金粉末とからなることを特徴とする導電体ペース
ト。
〔産業上の利用分野〕 ゛
本発明は焼成後の材質が緻密で、且つ密着強度の経時変
化が少ない導電体ペーストの構成に関する。
化が少ない導電体ペーストの構成に関する。
大量の情報を高速に処理するために電子部品は小形化さ
れると共に集積化が行われており、各種の集積回路が実
用化されている。
れると共に集積化が行われており、各種の集積回路が実
用化されている。
この代表的なものが半導体集積回路（Ｍｏｎｏｌｉｔｈ
ｉｃ ＩＣ）であり、更に集積化が進んでＬＳＩ、ＶＬ
ＳＩが実用化されている。
ｉｃ ＩＣ）であり、更に集積化が進んでＬＳＩ、ＶＬ
ＳＩが実用化されている。
一方、セラミック基板を用い、これにスクリーン印刷技
術を使用して導電体ペースト、誘電体ペースト、抵抗体
ペーストなどを印刷材料として配線パターン、絶縁層、
抵抗器パターンなどを印刷し、これを焼成して集積回路
を形成する厚膜集積回路（厚膜ＩＣ）も実用化されてい
る。
術を使用して導電体ペースト、誘電体ペースト、抵抗体
ペーストなどを印刷材料として配線パターン、絶縁層、
抵抗器パターンなどを印刷し、これを焼成して集積回路
を形成する厚膜集積回路（厚膜ＩＣ）も実用化されてい
る。
そして一般的には厚膜ＩＧに半導体ＩＣを搭載して使用
する場合が多い。
する場合が多い。
はセラミック基板に対する接着剤として硼硅酸ガラス粉
末などを、有機バインダとしてエチルセルローズやアク
リル樹脂などを、また溶剤としてセロソルブやテレピン
油などを用い、これに主成分として導電体ペーストの場
合は金属粉を、誘電体ペーストの場合はアルミナ（α−
Ａ１２０３）などの酸化物粉末を、また抵抗体ペースト
の場合は金属合金粉末或いは酸化物半導体粉末を加えて
構成されている。
末などを、有機バインダとしてエチルセルローズやアク
リル樹脂などを、また溶剤としてセロソルブやテレピン
油などを用い、これに主成分として導電体ペーストの場
合は金属粉を、誘電体ペーストの場合はアルミナ（α−
Ａ１２０３）などの酸化物粉末を、また抵抗体ペースト
の場合は金属合金粉末或いは酸化物半導体粉末を加えて
構成されている。
そしてかかる厚膜ＩＧの必要条件は基板との密着性が良
く、密着強度の経時変化がないこと、高密度であって気
泡やクラックなどを含まぬことである。
く、密着強度の経時変化がないこと、高密度であって気
泡やクラックなどを含まぬことである。
導電体ペーストは先に記したように金属粉末を主成分と
し、基板との接着剤、バインダ、溶剤。
し、基板との接着剤、バインダ、溶剤。
分散剤などを加えて形成されている。
ここで従来の導電体ペーストに使用されている金属粉末
は金（Ａｕ） 、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）などの貴金属の単体或いはこの組合せであり
、大気中で焼成されるものが殆どであった。
は金（Ａｕ） 、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、パラジウ
ム（Ｐｄ）などの貴金属の単体或いはこの組合せであり
、大気中で焼成されるものが殆どであった。
すなわちアルミナ（α−Ａ１２０．）基板上にスクリー
ン印刷し、９００℃を越える高温で焼成することにより
当初の段階でバインダを完全燃焼させ翼と共にガラスを
溶融させてアルミナ基板と密着させ、また貴金属粒子の
焼結を進行させることによりアルミナ基板上に導体パタ
ーンを形成している。
ン印刷し、９００℃を越える高温で焼成することにより
当初の段階でバインダを完全燃焼させ翼と共にガラスを
溶融させてアルミナ基板と密着させ、また貴金属粒子の
焼結を進行させることによりアルミナ基板上に導体パタ
ーンを形成している。
然し回路の集積化が進んで多層基板が必要となるとアル
ミナ基板の焼成温度は約１６００℃と高いため、これよ
りも融点の低い金属を主成分とする導電体ペーストをグ
リンシートに印刷し、かかるグリンシートを積層して１
６００℃のような高温で焼成しても、微細パターンを形
成することは不可能である。
ミナ基板の焼成温度は約１６００℃と高いため、これよ
りも融点の低い金属を主成分とする導電体ペーストをグ
リンシートに印刷し、かかるグリンシートを積層して１
６００℃のような高温で焼成しても、微細パターンを形
成することは不可能である。
そこで多層基板の構成材としては焼成温度が９００℃程
度と低く、また誘電率が４〜５と低いガラスセラミック
スが使用されるようになった。
度と低く、また誘電率が４〜５と低いガラスセラミック
スが使用されるようになった。
また微少な線幅の導体パターンを形成するには１ｉ１（
Ｃｕ）やＡｕのような導電率の優れた金属を使用する必
要があり、コストの点からＣｕの導体ペーストが使用さ
れることが多い。
Ｃｕ）やＡｕのような導電率の優れた金属を使用する必
要があり、コストの点からＣｕの導体ペーストが使用さ
れることが多い。
なおＣｕのように酸化され易い金属を用いる場合はパタ
ーン印刷後の焼成は窒素（Ｎ２）などの還元性雰囲気で
行う必要がある。
ーン印刷後の焼成は窒素（Ｎ２）などの還元性雰囲気で
行う必要がある。
さて以上記したように多層基板が用いられ、グリンシー
トの焼成温度が低くなると、この焼成温度が同時に導体
ペーストの焼成温度でもあるために、金属粉体相互間の
焼結は充分には行われない傾向にある。
トの焼成温度が低くなると、この焼成温度が同時に導体
ペーストの焼成温度でもあるために、金属粉体相互間の
焼結は充分には行われない傾向にある。
すなわち焼結の過程を考えると互いに接触している金属
粒子は温度上昇と共に接触点から構成元素の相互拡散が
起こり、反応は各粒子の表面エネルギーを減少させる方
向に進む結果として微小粒子は大きな粒子に吸収されて
粒成長が起こり、更に温度が上昇すると溶融して傘−の
粒塊となる。
粒子は温度上昇と共に接触点から構成元素の相互拡散が
起こり、反応は各粒子の表面エネルギーを減少させる方
向に進む結果として微小粒子は大きな粒子に吸収されて
粒成長が起こり、更に温度が上昇すると溶融して傘−の
粒塊となる。
然し焼成温度は金属の融点より蟲か下であり、また粒成
長が進行中に焼成が終わると、多孔質な焼結体が生じ易
い。
長が進行中に焼成が終わると、多孔質な焼結体が生じ易
い。
次にこのような多孔質な導体パターンに通常の半田付け
を行うと半田が多孔質な導体パターン中を拡散して基板
にまで達し、密着強度を低下させると云う傾向がある。
を行うと半田が多孔質な導体パターン中を拡散して基板
にまで達し、密着強度を低下させると云う傾向がある。
また密着強度の低下が約１５０℃で行われるエージング
中に起こるので対策が必要であった。
中に起こるので対策が必要であった。
以上記したように回路の高集積化が進行して多層基板が
用いられるようになり、導電体ペーストの焼成温度が低
下すると、多孔質な導体パターンが生じ易くなり、この
上に半田付けを行うと、半田が導体パターンの中を拡散
して基板にまで達し、密着強度の低下を生ずることが問
題である。
用いられるようになり、導電体ペーストの焼成温度が低
下すると、多孔質な導体パターンが生じ易くなり、この
上に半田付けを行うと、半田が導体パターンの中を拡散
して基板にまで達し、密着強度の低下を生ずることが問
題である。
上記の問題は金属粉末、ガラス粉末および有機バインダ
を主構成材とし、これを溶剤により分散してなる導電体
ペーストにおいて、前記金属粉末が単体金属粉末と該金
属の合金粉末からなることを特徴とする導電体ペースト
を使用することにより解決することができる。
を主構成材とし、これを溶剤により分散してなる導電体
ペーストにおいて、前記金属粉末が単体金属粉末と該金
属の合金粉末からなることを特徴とする導電体ペースト
を使用することにより解決することができる。
〔作用〕
本発明はアルミナ基板上に形成された多孔質状態のＣｕ
配線パターンに鉛・錫（Ｐｂ−Ｓｎ）半田を半田付けし
て１５０℃の高温エージングを行った場合にエージング
の進行と共にＣｕ配線パターンの基板との密着強度が減
少してゆ（過程を観察した結果なされたものである。
配線パターンに鉛・錫（Ｐｂ−Ｓｎ）半田を半田付けし
て１５０℃の高温エージングを行った場合にエージング
の進行と共にＣｕ配線パターンの基板との密着強度が減
少してゆ（過程を観察した結果なされたものである。
すなわち機器分析により研究した結果、Ｃｕ配線パター
ンを拡散する金属は半田を構成するＳｎ原子であり、こ
れがＣｕ原子と相互に拡散すると共に多孔質状の穴に沿
って拡散して基板に達し、Ｃｕ原子とＣｕ６ Ｓｎｓ
ＩｃＬＩ ３ Ｓｎなどの金属間化合物を作り、このた
めに基板との密着強度を低下させていることが判った。
ンを拡散する金属は半田を構成するＳｎ原子であり、こ
れがＣｕ原子と相互に拡散すると共に多孔質状の穴に沿
って拡散して基板に達し、Ｃｕ原子とＣｕ６ Ｓｎｓ
ＩｃＬＩ ３ Ｓｎなどの金属間化合物を作り、このた
めに基板との密着強度を低下させていることが判った。
そこで、基板との接着強度の低下を防ぐためには多孔質
状の穴を塞いでＳｎ原子の拡散を最小限度に留めればよ
く、その方法として導電金属（この場合Ｃｕ）金属粉末
と合わせて導電金属の合金粉末を用いるものである。
状の穴を塞いでＳｎ原子の拡散を最小限度に留めればよ
く、その方法として導電金属（この場合Ｃｕ）金属粉末
と合わせて導電金属の合金粉末を用いるものである。
すなわちこの例の場合、高温焼成によってＣｕの粒成長
を行う場合にカドミウム（Ｃｄ）や八ｇを添加したＣｕ
粉末を用いると粒成長が抑制されることから、Ｃｕ粉末
とＣｕ合金粉末とを一様に混合したものを金属粉として
使用して導電体ペーストを作って使用すると、Ｃｕ粉末
相互間は粒成長するが、Ｃｕ合金粉末相互間は粒成長が
僅かなためＣｕ粒界の隙間を塞ぐように働き、その結果
としてＳｎ原子の拡散が抑制される。
を行う場合にカドミウム（Ｃｄ）や八ｇを添加したＣｕ
粉末を用いると粒成長が抑制されることから、Ｃｕ粉末
とＣｕ合金粉末とを一様に混合したものを金属粉として
使用して導電体ペーストを作って使用すると、Ｃｕ粉末
相互間は粒成長するが、Ｃｕ合金粉末相互間は粒成長が
僅かなためＣｕ粒界の隙間を塞ぐように働き、その結果
としてＳｎ原子の拡散が抑制される。
純度９９％１粒子径１．５μｍの粒状Ｃｕ粉末を６８を
量％と粒子径１．５ ｐｍのＣｕ−Ｃｄ合金（９０：１
０）粉末を１０重量％、接着剤として鉛硼硅酸ガラスを
８重量％、有機バインダとしてエチルセルローズをまた
溶剤としてジブチルフタレートとテルピネオールの混合
ビヒクルを１４％添加したものを構成剤とし、三本ロー
ルミルで混練してＣｕペーストを作った・ このペーストを純度９６％のアルミナ基板に３２５メツ
シユのスクリーンを用いて大きさが２Ｉｍ平方のパッド
を形成し、Ｎ２気流中で９００℃の温度で１０分間に互
って焼成した。
量％と粒子径１．５ ｐｍのＣｕ−Ｃｄ合金（９０：１
０）粉末を１０重量％、接着剤として鉛硼硅酸ガラスを
８重量％、有機バインダとしてエチルセルローズをまた
溶剤としてジブチルフタレートとテルピネオールの混合
ビヒクルを１４％添加したものを構成剤とし、三本ロー
ルミルで混練してＣｕペーストを作った・ このペーストを純度９６％のアルミナ基板に３２５メツ
シユのスクリーンを用いて大きさが２Ｉｍ平方のパッド
を形成し、Ｎ２気流中で９００℃の温度で１０分間に互
って焼成した。
この導体の表面を表面粗さ計で測定して緻密性を評価し
た後、この導体に６７４半田を半田付けし１５０℃で１
５０時間に互ってエージングを行い、この前後における
接着強度とシート抵抗の変化を測定した。
た後、この導体に６７４半田を半田付けし１５０℃で１
５０時間に互ってエージングを行い、この前後における
接着強度とシート抵抗の変化を測定した。
表はこの結果である。
第１表
→
第２表
本発明を適用した導体パターンの表面を顕微鏡観察する
と二種類の粒子径が見られ、一方は粒径が約１０μｍで
従来品と同様であり、他方は約１．５μｍであり、Ｘ線
マイクロアナライザを用いて成分分析すると大きい方は
Ｃｕのみ、また小さい粒径のものからはＣｕとＣｄが検
出された。
と二種類の粒子径が見られ、一方は粒径が約１０μｍで
従来品と同様であり、他方は約１．５μｍであり、Ｘ線
マイクロアナライザを用いて成分分析すると大きい方は
Ｃｕのみ、また小さい粒径のものからはＣｕとＣｄが検
出された。
そして表面粗さは第１表から判るように、多孔質状の孔
が小粒径の粒子によって埋もれているために農夫表面粗
さは１μｍと少なく、またＳｎ原子の拡散が抑制される
ために密着強度の変化も微小である。
が小粒径の粒子によって埋もれているために農夫表面粗
さは１μｍと少なく、またＳｎ原子の拡散が抑制される
ために密着強度の変化も微小である。
またシート抵抗についてはＣｕ−Ｃｄ合金の含有量が１
０重量％と低いために１．５罹Ωと少なく、また変化し
ない。
０重量％と低いために１．５罹Ωと少なく、また変化し
ない。
なお、以上の実施例はＣｕ−Ｃｄ合金を添加した場合に
ついて述べたが、Ｃｕ−Ａｇ合金を添加する場合も同様
であり、同様な結果が得られたがシート抵抗は１．３罹
Ωと従来よりも低い値を得ることができた。
ついて述べたが、Ｃｕ−Ａｇ合金を添加する場合も同様
であり、同様な結果が得られたがシート抵抗は１．３罹
Ωと従来よりも低い値を得ることができた。
以上記したように本発明の実施により、緻密な導体パタ
ーンが形成できると共に半田付けした後、高温エージン
グを行っても従来と殆ど変わらない密着強度を維持する
ことが可能となる。
ーンが形成できると共に半田付けした後、高温エージン
グを行っても従来と殆ど変わらない密着強度を維持する
ことが可能となる。
Claims (1)
- 金属粉末、ガラス粉末および有機バインダを主構成材
とし、これを溶剤により分散してなる導電体ペーストに
おいて、前記金属粉末が単体金属粉末と該金属の合金粉
末からなることを特徴とする導電体ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14508585A JPS624760A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 導電体ペ−スト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14508585A JPS624760A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 導電体ペ−スト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS624760A true JPS624760A (ja) | 1987-01-10 |
| JPS6246588B2 JPS6246588B2 (ja) | 1987-10-02 |
Family
ID=15377033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14508585A Granted JPS624760A (ja) | 1985-07-02 | 1985-07-02 | 導電体ペ−スト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS624760A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7910026B2 (en) | 2006-12-20 | 2011-03-22 | Kyle Brian K | Electrical contact enhancing coating |
-
1985
- 1985-07-02 JP JP14508585A patent/JPS624760A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7910026B2 (en) | 2006-12-20 | 2011-03-22 | Kyle Brian K | Electrical contact enhancing coating |
| US8435426B2 (en) | 2006-12-20 | 2013-05-07 | Brian K. Kyle | Electrical contact enhancing coating |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6246588B2 (ja) | 1987-10-02 |
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