JPS6255805A

JPS6255805A - 導体組成物

Info

Publication number: JPS6255805A
Application number: JP19543785A
Authority: JP
Inventors: 村山　清造; 謙一宇留賀
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1985-09-04
Filing date: 1985-09-04
Publication date: 1987-03-11
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: JPH0653594B2

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、基板に回路を形成するために用いられる導体
組成物に関し、特に結晶化ガラスからなるホーロ被覆基
板等に強固に接着した回路を形成し得る導体組成物に関
するものである。

「従来の技術とその問題点」近年、厚膜技術を利用して回路を形成するために、セラ
ミックス基板が広く用いられている。セラミックス基板
としては、従来アルミナ製のものが用いられていた。こ
のアルミナ製基板は、耐熱性に優れ、高品質の回路を焼
成できる利点があるものの、このアルミナ製基板はもろ
いため、実用的には寸法の小さいものしか作成できない
等の問題があった。

このような問題に対処し得るセラミックス基板として、
特開昭５７−１４０８７７号公報にて開示された方法で
製造されるホーロー被覆された基板がある。この基板は
、ホーロー被覆をなすガラスの５０〜９０ｖｏ１％が結
晶化されたものである。

このホーロー被覆された基板は、良好な靭性を有するの
で寸法の大きなものを作成できると共に、アルミナ製基
板に匹敵する耐熱性を有するので、高品質の回路を形成
できる可能性を有する優れたものである。

ところが、セラミックス基板に回路を形成するための導
体組成物として従来提供されているものは、主にアルミ
ナ製基板用に開発されたものであったので、従来の導体
組成物で上記ホーロー被覆された基板上に回路を形成し
た場合、形成された回路の基板に対する接着強度が不十
分である問題があった。

「発明の目的」本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、上記ホー
ロー被覆された基板にも接着強度の高い回路を形成し得
る新規な導体組成物を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」本発明の導体組成物は、金属粉末７０〜９８．５重量％
と、ガラス微粒子０．５〜１０重量％と、三酸化ビスマ
ス微粒子８重量％以下と、酸化銅微粒子０．２〜１５重
量％とからなるものである。

「作用　」本発明の導体組成物にあっては、基本的には組成物中の
ガラス成分が導体金属と基板とを結合させる働きをする
。酸化銅は基板とガラス成分との結合を強化する作用を
有するが、酸化第一銅は特にその作用が強く有効である
。酸化ビスマスは、フラックスとしての作用を有するの
で組成物中の各成分の濡れを促進し、特に酸化銅の反応
性を高め、導体金属微粒子の焼結を容易にする。

「実施例」以下、本発明の導体組成物を詳しく説明する。

本発明の導体組成物は、金属粉末とガラス微粒子と添加
物としての三酸化ビスマス微粒子および酸化銅微粒子と
からなるものである。そして、この導体組成物は、これ
ら粉末を粘性流体化して印刷可能にする有機媒体に分散
されて用いられる。

上記添加物は、導体組成物の接着強電を向上するもので
、本発明の導体組成物にあっては、三酸化ビスマス（Ｂ
　ｔｗｏ　ｓ’）および酸化銅（酸化第一銅ＣｕｔＯあ
るいは酸化第二銅Ｃｕｂ）の微粒子が添加される。Ｂｌ
ｔＯａ微粒子は、これを添加することにより次のような
効果が得られる。即ち、導体組成物が焼成される際に融
解して、基板の表面および導体組成物中の金属粉末、ガ
ラス微粒子を濡らし、フラックスとして作用する。その
うえ、本発明の導体組成物においてＢＬＯ：＋は、焼成
時、同時に添加された酸化銅（融点　Ｃｕ＊ｏ　＝　１
，２３０℃、Ｃｕｏ　＝　１，０２６℃）と反応してこ
の酸化銅の融点を低下させる。このため酸化銅は、一般
的な焼成温度である８５０℃程度で融解し、酸化銅は基
板表面、ガラス微粒子および金属粉末と良好に接触する
。そして、酸化銅は、焼成時、高い反応性を発揮し、金
属粉末等の導体組成物とホーロー被覆された基板表面と
の接着強度を著しく向上せしめる。

特に、酸化第一銅（Ｃｕｔｅ）は結晶化ガラスとの反応
性が高い。上記特開昭５７−１４０８７７号公報記載の
方法で製造されたホーロー被覆基板（以下、ホーロー被
覆基板と略称する）に本発明の導体組成物で形成された
回路を調べると、ＣｕｔＯがホーロー被覆をなすガラス
の内部に浸入している状態が観察される。

本発明の導体組成物にはＢｉｘＯｓが、導体組成物中の
全固形物に対して８重量％以下、より好ましくは０．５
〜８重量％添加される。ＢｉｘＯｓの添加量が８重最％
を越えると、形成される回路の接着強度が著しく低下す
るうえ、半田付は性の低下を沼く場合があるので好まし
くない。また、Ｂ　ＬＯ！ｌの添加量が０．５重量％以
上になると、上記したＢｔｚＯ３の作用が十分発揮され
、ホーロー被覆基板に形成される回路の接着強度がより
向上されるので好ましい。

また、上記酸化銅は導体組成物中の全固形物に対して０
．２〜１５重量％、より好ましくは２〜７重量％添加さ
れる。この酸化銅の添加量が１５重量化を越えると、導
体組成物の焼結が阻害されるうえ、基板に形成された回
路が半田くわれを起こし易いものとなるので好ましくな
い。また、酸化銅の添加量が０．２重量％未満になると
、上記のような酸化銅の作用が十分発揮されず、ホーロ
ー被覆基板に形成される回路の接着強度が不十分となる
。酸化銅としては、ＣｕＯ１Ｃｕ、Ｏ共に利用できるが
、高い反応性を有する点でＣｕ、０の方がより好ましく
用いられる。

・上記ガラス微粒子は、導体組成物の金属粉末と基板と
を結合する結合剤として働くもので、導体組成物中の全
固形物に対して０．５〜１０重量％添加される。ガラス
微粒子の添加量が１０重量％を越えると、導体組成物中
の金属粉末の量が相対的に減少し導体組成物の導電性が
損なわれるので、好ましくない。また、ガラス微粒子の
添加量が０．５重量％未満になると、金属粉末と基板と
の結合が不十分となり、形成された回路から金属粉末が
脱落し易くなる不都合が生じる。

この導体組成物に添加されるガラス微粒子には、バリウ
ムガラス、鉛ガラス、カリ石灰ガラス、ケイ酸アルカリ
ガラス等種々のものを利用できるが、その中でも好適な
ものとして、まず第一にホウケイ酸鉛ガラスを挙げるこ
とができる。このホウケイ酸鉛ガラスは、金属粉末等と
基板とを強固に接着し得る点で好ましい。また、ホウケ
イ酸鉛ガラスの中でも、一酸化鉛（ＰｂＯ）５５〜８５
重量％、三酸化二ホウ素（８２０３）５〜２０重量％、
二酸化ケイ素（ＳｔＯｔ）５〜３０重量％、酸化アルミ
ニウム（Ａｌ２Ｏ２）５重量％以下、酸化カルシウム（
Ｃａｏ　）　５重量％以下、酸化マグネシウム（ＭｇＯ
）５重量％以下の組成のものが適しており、特に、Ｐｂ
０６５〜８２重量％、Ｂ２０３１０−１５重量％、５ｉ
Ｏｚ５〜１０重量％、Ａ＋、０３５重量％以下、ＣａＯ
３重景％以下、Ｍｇ０５重量％以下の組成のらのが好適
である。

また、この導体組成物に添加されるガラス微粒子として
好適に用いられるガラスとして、第２に酸化バリウム（
Ｂａｄ）４０〜５５重量％、酸化カルシウム（Ｃａｂ）
１０〜１５重量％、三酸化二ホウ素（Ｂ２０３）１４〜
２５重量％、二酸化ケイ素（Ｓ　ｉＯＪ　１３〜２３重
量％からなるガラスを挙げスーＪ−、ｈ＜１炙ス−７の
−Ｈ→スの巾でｔｌ、Ｒａ０４７〜５３重量％、ＣａＯ
１Ｏ〜１５重量％、ＢｔＯ，１５〜２０重量％、Ｓ＋０
ｔ１６〜２１重量％の組成のものが特に好適に用いられ
る。このような組成のガラスにあっても、本発明の導体
組成物を基板に対して強固に接着し得る。

上記金属粉末は、導体組成物の主成分で、この導体組成
物で形成される回路に導電性を付与するものである。こ
の金属粉末は、導体組成物中に７０〜９８．５重量％加
えられる。この金属粉末の添加量が７００重量％未満な
ると、得られる導体組成物の抵抗が増大する不都合を生
じる。また、金属粉末の添加量が９８．５重量％を越え
ると、他の成分を必要量添加できない不都合を生じる。

この金属粉末には、銅、ニッケル等の卑金属、銀、金等
の貴金属など種々の金属を利用できるが、耐酸化性に優
れている点で、貴金属からなる粉末が好適に用いられる
。また、貴金属からなる粉末の中でも、銀粉末、銀−パ
ラジウム合金の粉末、銀粉末とパラジウム粉末の混合物
、銀−白金合金の粉末、銀粉末と白金粉末の混合物等が
好適に用いられる。これらの金属粉末は混合して爾いる
こともできる。銀（Ａ　ｇ）粉末は、金属の中で最も導
電率が高い点で好適である。また、Ａｇにパラジウム（
Ｐｄ）あるいは白金（Ｐ　ｔ）を加えたものは、高湿雰
囲気下でのマイグレーションや半田くわれの現象を改善
し得る点で好ましい。

このような本発明の導体組成物は、有機媒質に分散せし
められ、基板の表面にスクリーン印刷された後、焼成さ
れて回路とされる。

この導体組成物を分散せしめる有機媒体としては、乾燥
、焼成により蒸発、分解あるいは酸化されて除去される
ものが好適に用いられる。このような有機媒体としては
、例えば、エチルセルロース等の有機結合剤がテルピネ
オール、ブチルカルピトールアセテート等の溶剤に溶解
されたものを挙げることができる。また、この有機媒体
には、厚膜ペースト用ビヒクルとして一般に市販されて
いるものも利用できる。

「実験例１　」゛　　　　本発明の導体組成物を試作して、その接着強
度を調べた。

試作した導体組成物の組成を第１表に示す。

第１表（単位：重量％）＊１・・・ＣｕｔＯの代わりにＣｕＯを添加した。

＊２・・・ガラスの組成は次の通り。

（単位：重量％）＊３・・・ガラスの組成は次の通り。

（単位：重量％）導体組成物の製造は次のように行った。まず、上記＊１
および＊２に示した組成のガラスを作成し、これらを粉
砕して粒径３μｌ以下のガラス微粒子とした。このガラ
ス微粒子に、平均粒径０．５μｌのＡｇ粉末、平均粒径
１．５μｌのＣｕｔＯ微粒子および粒径３μｌ以下のＢ
ｆ＊Ｏｓ微粒子を加え、上記第１表に示す組成の導体組
成物を作成した。尚、ｓａｍｐ、５として、ＣｕｔＯの
代わりにＣｕＯを加えたものを作成した。

次いで、作成された導体組成物をスクリーン印刷用ペー
ストとするために、各導体組成物１００重量部に対して
約２０重量部の有機媒体を加え、混練した。有機媒体に
はエレクトロ・サイエンス・ラボラトリ−社製＃４０６
を用いた。

接着強度の試験は次のように行った。

まず、試験用にホーロー被覆基板を作成した。

この基板は、Ｍｇ０５８．０モル％、Ｂａ０７．０モル
％、Ｂ１０．２１．０モル％、ＳｉＯ＊１４．０モル％
め組成を有する結晶化ガラスをホーロー用鋼板上にコー
ティングすることにより作成した。

次いで、この基板に上記スクリーン印刷用ペーストを、
２ＲＩＩ×２１１１１でそれぞれ２０箇所ずつスクリー
ン印刷した。この後これを！５０℃×２０分で乾燥し、
更にピーク温度８５０℃ｘｌＯ分で焼成して導体パッド
とした。

次に、各導体パッドに直径０　、８　ｘｍの錫メッキ軟
銅線を半田付けした。そして、プッシュプルスケールを
用いてこの軟鋼線をパッド面と垂直方向に引っ張り、印
刷された導体パッドと基板との接着部が破壊されたとき
の荷重を測定した。測定値を相加平均して平均接着強度
を求めた。結果を第２表に示す。

第２表一般に、厚膜導体回路の接着強度は２　ｍｍＸ　２ｍｍ
の導体パッドで５ボンド（約２．３＆９）以上あれば、
余裕をもって実用に供し得ると考えられている。

この実験の結果、本発明の導体組成物で形成された導体
パッドはいずれも５ボンド以上の強度を示し、本発明の
導体組成物を用いることによりホーロー被覆基板上に十
分実用に供し得る接着強度を有する回路を形成できるこ
とが判明した。

「実験例２　」実験例１において試作した導体組成物と金属粉末の種類
のみ異なる導体組成物を試作して、同様の試験方法で接
着強度を測定した。

金属粉末として実験例１で用いたＡｇ粉末の代わりに、
Ａｇ−１０重量％Ｐｄ合金粉末、Ａｇ−１５％Ｐｄ混合
粉末、Ａｇ−１０重量％Ｐｔ合金粉末およびＡｇ−８重
量％Ｐｔ混合粉末を用いた。

試作した導体組成物を用いてスクリーン印刷ペーストを
作成し、これらを印刷して導体パッドとした。

これらの導体パッドの接着強度を測定したところ、いず
れも５ボンド以上の平均接着強度を示し、Ａｇ−１ｏ重
量％Ｐｄ合金粉末等からなる導体組成物によっても、十
分実用に供し得る接着強度の回路を形成できることが判
明した。

「発明の効果」以上説明したように、本発明の導体組成物は、金属粉末
７０〜９８．５重量％と、ガラス微粒子０．５〜１０重
量％と、三酸化ビスマス微粒子８重量％以下と、酸化第
一銅微粒子０．２〜！５重量％とからなるものなので、
本発明の導体組成物により形成された回路は、基板、特
に特開昭５７−１４０８７７号公報で開示された方法で
製造された結晶化ガラスからなるホーロー被覆基板に対
して強固に接着したものとなる。従って、本発明の導体
組成物によれば、上記結晶化ガラスからなるホーロー被
覆基板上にも高品質の回路を形成することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属粉末７０〜９８．５重量％と、ガラス微粒子
０．５〜１０重量％と、三酸化ビスマス微粒子８重量％
以下と、酸化銅微粒子０．２〜１５重量％とからなる導
体組成物。
（２）上記金属粉末が、貴金属からなる粉末であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導体組成物。
（３）上記貴金属からなる粉末が銀粉末、銀−パラジウ
ム合金の粉末、銀粉末とパラジウム粉末の混合物、銀−
白金合金の粉末、銀粉末と白金粉末の混合物からなる群
より選択される一種以上からなるものであることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の導体組成物。
（４）上記ガラス微粒子がホウケイ酸鉛ガラスからなる
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の導体組成物。
（５）上記ガラス微粒子が、一酸化鉛５５〜８５重量％
、三酸化二ホウ素５〜２０重量％、二酸化ケイ素５〜３
０重量％、酸化アルミニウム５重量％以下、酸化カルシ
ウム５重量％以下、酸化マグネシウム５重量％以下の組
成からなるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の導体組成物。
（６）上記ガラス微粒子が、酸化バリウム４０〜５５重
量％、酸化カルシウム１０〜１５重量％、三酸化二ホウ
素１４〜２５重量％、二酸化ケイ素１３〜２３重量％の
組成からなるものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の導体組成物。
（７）上記三酸化ビスマス微粒子の含有量が０．５〜８
重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の導体組成物。
（８）上記酸化銅微粒子が酸化第一銅からなるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の導体組
成物。