JPS63226093A - 金伝導体組成物 - 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】 本発明は、薄いフィルムが必要である表面を金属化する
ための、厚いフィルム又は薄いフィルムのいずれかの技
術に対する代替として使用しうる薄いプリントのエツチ
ングしうる金伝導体組成物に関する。本組成物は縮小化
した高密度回路を作るために使用される金属化された表
面の製造に特別な用途を有する。

通常の厚いフィルムの技術の場合、基材又は他の表面上
に金属化される付着物の厚さは主にふるい及び乳化液の
寸法によって、また程度はそれより小さいがプリント装
置の因子によって決定される。す〜メットの貴金属伝導
体を焼いたフィルムの多くは厚さ１２．５ミクロンに調
節され或いは基準化されており、いくつかの卑金属伝導
体及び硬化されたＰＴＦフィルムは普通それより厚く作
られる。ある特別な用途、例えば多層用の埋め込まれた
電極全伝導体の場合には、表面の平滑さを調節して続く
プリントを容易にするために、約７ミクロンにすぎない
付着物が必要とされる。

高解像性エツチングを可能にし且つプリントに用いる金
の量を減じて価格を低下させるｔ；めには、更に薄いフ
ィルムが望ましい。しかし通常のプリントの因子を制御
しても必要な厚さを達成することができず、また通常の
ペーストの単なる希釈は必要な結果をもたらさない。厚
いフィルムのプリント技術を用いることによれば、ｌＯ
ミルの線及び１０ミルの間隔が製造工程において通常で
ある。

但しこの寸法は線の巾に関するものである。更に注意を
払えば、製造環境において５ミルの線をプリントするこ
とが可能である。更なる線巾の減少は今日の厚いフィル
ムのプリント技術では可能でない。更に厚いフィルムの
プリント技術を用いて線を約７ミクロン以下の厚さにプ
リントすることは可能でない。例えいくつかの改変され
た厚いフィルムのプリント技術を用いてかなり薄い線が
プリントできたとしても、厚いフィルムのプリントに用
いるペーストの粘度及び密度のために、金属化された層
中に空隙が存在し、許容できない伝導性をもたらすかも
知れない。

、即ち通常の厚いフィルムのプリント技術はｌ又は２ミ
ルの線を得るために使用できないから、薄いプリントの
エツチングしうる全組成物が唯一の代替物である。それ
は比較的細かい線を厚さ約７ミクロン以下までプリント
し、統いて薄いフィルムのリトグラフ模様（ｐａｔｈｅ
ｒｎ　ｉｎｇ）技術によって金のフィルムを２ミル以下
の線までエツチングするために使用することができる。

この主な欠点は、薄いフィルムの加工が装置の最初の価
格と操作費のために非常に高くつくということである。

本発明の薄いプリントのエツチングしうる全組成物は、
薄いフィルムの加工技術と薄いフィルムの加工に使用さ
れる写真リトグラフ模様技術の双方を組合せている。

本発明の組成物は一般に金の球形粉末及びフレーク（ｆ
ｌａｋｅ）の混合物を含んでなる金物質、結合剤例えば
ガラスフリット遷移金属酸化物及び有機賦形剤を含んで
なる。金物質の７レークは組成物の伝導性を高め且つそ
れをより高密度化する作用をする。結果として、組成物
は約３〜６ミクロンの薄い層で基材の表面にプリントさ
れた時非常に空隙が少なく、従って優秀な伝導性と線の
接合性を示す。

更に本発明の組成物は、プリントした時、エツチングに
よって線の間隔が１ミルの縁巾約２ミルの細かい線を形
成しうる。通常の厚いフィルムも特別なエツチング技術
を用いるとそのような狭い線までエツチングすることが
できるが、深刻な下のえぐり（ｕｎｄｅｒｃｕｔｔｉｎ
ｇ）や付着の消失が観察される。通常の濃密なフィルム
材料を希釈してより薄いフィルムを製造するならば、大
きい空隙が生じ、このために非常に細い線へのエツチン
グができなくなる。斯くして本発明の組成物は非常に速
いエツチング、最小の下のえぐりと付着の消失、そして
大きい空隙のないことを可能にし、優秀な伝導性と線の
接合性をもたらす。

本発明によれば、薄いフィルムのエツチングしうる金の
組成物は、球形の金の粉末及び金のフレークの混合物を
含む金物質、結合剤例えばガラスフリットの遷移金属酸
化物及び有機賦形剤を含んでなる。

金物質は約０．１〜０．９ミクロン、更に好ましくは約
０．２〜０．９ミクロン、最も好ましくは約０．３〜０
．８ミクロンの平均粒子寸法を有する一般に球形のミク
ロン以下の粒子から実質的になる金の粉末を含んでなる
。そのような平均粒子寸法を有するいずれか適当な金の
粉末が使用できる。

金物質の他の成分は金のフレークである。この金のフレ
ークは長さが高々３ミクロン、好ましくは約１〜２ミク
ロンの粒子寸法を有する。ここに、これより大きい又は
小さい粒子が存在していてもよいことを理解すべきであ
る。一般に金物質は５０〜９５％の金の粉末と５０〜５
％の金のフレーク、更に好ましくは７５〜９０％の金の
粉末と２５〜ｌＯ％の金のフレークを含んでなる。金物
質は金の粉末と金のフレークを一緒に混合することによ
り或いは金の粉末とフレークの双方を含むように金を共
沈澱させることにより製造することができる。共沈澱し
た物質は目下好適である。また粒子の９５％が直径約２
〜４ミクロン以下であり、９０％が直径約１．８〜３．
０ミクロン以下であり、５０％が直径約１．２〜２．１
　ミクロン以下であり、そして１０％が直径約０．７〜
１．４ミクロン以下である金物質を用いることは目下好
適である。粒子の平均表面積は一般に約０．４〜０．８
が７ｇ、更に好ましくは約０．５４〜０　、７　ｍ”／
ｙである。金物質のタップ（ｔａｐ）密度は約４．０〜
８．０ｇ７ｃｍ’、更に好ましくは約５．０〜７　、２
９／ｃｍ’である。金物質は一般に約７０〜９５重量％
、更に好ましくは７５〜９０重量％、最も好ましくは８
０〜９０重量％の量で組成物中に存在する。

結合剤は、実質的に濃密な金相を形成する限り一般に厚
いフィルムの全組成物で使用される結合剤のいずれか１
つである。結合剤組成物は一般に少くとも１種の金属酸
化物粉末例えば微粉砕した酸化銅、酸化カドミウム、酸
化亜鉛、酸化ニッケル及び酸化ビスマス及びガラス７リ
ツト結合剤を含む。しかしながら、痕跡量の酸化亜鉛、
酸化ビスマス、酸化カドミウム及び酸化鋼を含有する珪
酸ホウ素ナトリウムを含んでなるガラス７リツトを用い
ることは好適である。また粒子の９５％が直径約１．７
〜３．０ミクロン以下、９０％が直径約１．５〜２．５
ミクロン以下、５０％が直径約０゜７〜１．２ミクロン
以下、そして１０％が直径約０．２〜０．４５ミクロン
以下のフリットを用いることが好適である。一般にフリ
ットにおけるそのような粒子の表面積は約２〜５　ｍ”
７ｇ、更に好ましくは３〜４　ｍ”／ｙのものである。

フリットはフリット粉末の改変剤及び全組成物に用いる
媒体と適合しうる適当な有機媒体の双方を含有するペー
ストの形で用いることが好適である。

本発明に有用な有機賦形剤は、比較的濃密なペーストを
生成する限りにおいて通常使用されるいずれか適当な有
機賦形剤を含んでなる。例えば有機賦形剤は樹脂例えば
酢酸エチル樹脂、バーキュレス（Ｈｓｒｃｕｌｅｓ）製
のステイベライト（Ｓｔａｙｂｅｌｌ　１ｔｅ）樹脂及
びポリメタクリル酸ブチルの溶液又は懸濁液を含みうる
。適当な溶媒又は分散液媒体は樹脂と物理的に親和性が
なければならず、得られる溶液又は分散液は金伝導体組
成物の他の成分に関して化学的に不活性でなければなら
ない。適当な有機液体は脂肪族アルコール、そのような
アルコールのエステル、グリコールエーテル、テルピン
、及びジアルキル７タレートを含む。有機賦形剤は一般
に約２．５〜３０重量％及び最も好ましくは約１０〜２
０重量％の量で存在する。

組成物の付着性を改良するために、フラックス（ｆｌｕ
ｘ）組成物も添加しうる。このフラックス組成物は種々
の卑金属レジネート例えばビスマス、カドミウム、バナ
ジウム、銅のレジネート、及びロジウムのようなフィル
ム形成レジネートを含んでいてよい。そのようなレジネ
ートの特別な例は銅エチルヘキサノエート、カドミウム
２−エチルヘキサノエート、ビスマスネオデカノエート
、バナジウム２−エチルヘキサノエート及びロジウム２
−エチルヘキサノエートである。樹脂又は溶媒のような
有機材料も含有せしめうる。フラックス組成物は一般に
約０．５〜５．０重量％、更に好ましくは約１．０〜３
．０重量％の量で存在する。

次の実施例は本発明を更に例示する。

実施例１ 次の成分を一緒に混合することによって薄いプリントの
エツチングしうる金伝導体組成物を製造した：金の粉末
／フレーク物質エンゲルハルトＡ４９５３、珪酸ホウ素
鉛ガラスを痕跡量の三酸化アルミニウム、三酸化ビスマ
ス、酸化カドミウム、酸化銅及び酸化亜鉛と共に含んで
なる７リツトペースト。このフリットペーストは、バー
キュレス族のターピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ）３
１８　４０重量％、酢酸ブチルカルピトール３０重量％
、セチルアルコール５重量％、バーキュレス族のステイ
ベライト樹脂ｌＯ重量％及びバーキュレス族のエチルセ
ルロースＮ２２　１５重量％も含有した。この金物質及
び７リツトペーストに、２−エチルヘキサン酸カドミウ
ム３６．５％、ネオデカン酸ビスマス４５．５％、２−
エチルヘキサン酸ロジウム３．０重量％、フタル酸ジブ
チル５重量％及びＮＬケミカルズ（Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ
）製のチフスシン（Ｔｈｉｘｃｉｎ）Ｒ１０重量％を含
有するレジネートフラックスを添加した。この混合物に
、ステイベライト樹脂１５．４重量％、ブチルカルピト
ール３５．１％、テルピネオール３１８　３５．１％及
びエチルセルロース１４．４％を含んでなる有機賦形剤
（賦形剤Ａ）を添加した。次いで同一の成分を、上述の
フリットペースト材料に記述したものと同一の割合で含
んでなる異なる有機賦形剤（賦形剤Ｂ）を７．６６重量
％の量で添加した。最後にこの組成物にネオデカン酸ビ
スマスに添加した。添加した成分の各の百分率は次の通
りであった：金物質８１％、フリットペースト１．１５
％、レジネートフラックス１．８４％、賦形剤Ａ７．２
％、賦形剤８７．６６％、及びネオデカン酸ビスマス１
．１５％。次いで得られた混合物をスリー・ロール・ミ
ル（ｔｈｒｅｅ　ｒｏｌｌ　ｍ１ｌｌ）に供し、表面上
にプリントするのに適当なペーストにした。

次いで実施例１の組成物をその金線の結合性に対して試
験した。即ち組成物を、９６％アルミナ基材（京セラ）
及びＮＴＫ光沢アルミナ基材［ＮＧＫスパーク・プラグ
社（Ｎ　Ｇ　Ｋ　５ｐａｒｋ　Ｐｌｕｇ　Ｃｏ。

Ｌｔｄ、）のＮＴＫテクニカル・セラミック部門（ＮＴ
Ｋ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｄｉｖｉｓ
ｉｏｎ）、５ＢＧ−０６２ＷＢ−２］の両方の上にプリ
ントした。

４００メツシユのステンレス鋼製のふるいを有する５′
×５“の枠上に乳化液の厚さ０．５ミルで１　’Ｘ　ｌ
　’の試験模様を形成させた。ペーストをプリントし、
室温で１０分間水平にし、１２５°Ｃの炉中で１０分間
乾燥した。次いでこの部分を１０分間８３０℃で焼いた
。全サイクル時間は３６分間であった。試料をすべても
う１囲焼いて典型的な製造工程を模倣し、そして金のフ
ィルムと基材の適合性を保証した。

サーモン二ツク（ｔｈｅｒｍｏｓｏｎｉｃ）接合試験を
行なうために、クリフケ・アンド・ソッファ・ウェッジ
・ボンダー（Ｋｕｌｌｉｃｋａ　ａｎｄ　５ｏｆｆａ　
Ｗｅｄｇｅ　Ｂｏｎｄｅｒ）の４２３型を使用した。試
験中、台の温度を１５０°Ｃに維持し、そしてゴールド
・ワイヤ・ポンディング・ウェッジ（Ｇｏｌｄ　Ｗｉｒ
ｅ　Ｂｏｎｄｉｎｇ　ＷｅｄｇｅＸ４２８−７−ＴｉＣ
型）及び２５ミクロンの金線（ドーズしたもの）を用い
た。引張り試験はユニチク・ミクロプル（Ｕｎｉｔｅｋ
　Ｍｉｃｒｏｐｕｌｌ）ＩＩｌ型引張り試験機を用いて
行なった。下表Ｉの各データ点に対して３５本の線を引
張った。

異なる力の設定値のもとでの線の接合性の試験は、９６
％アルミナ基材上での金の結合強度がある程度までウェ
ッジ（Ｗｅｄｇｅ）での静的力に依存することを示した
。２５ｇ又はそれ以上の力における力の設定に対する依
存性は非常に重要である。

力が２０ｇ以下に減少するにつれて、結合力は力の設定
値に敏感となる。結果を第１図に示す。

ＮＴＫ光沢基材の場合、結合力は２０ｇ及びそれ以上の
力に対して敏感である。１５ｇ付近において、結合強度
は力の設定値に敏感でなくなった。

結果を第２図にプロットする。

上述の試験に加えて、熱的老化試験を１５０°Ｃで行な
い、最初の５００時間及び１０００時間で値を読み、そ
して金線の結合強度を第１表に報告する。

第１表 金線の結合データ（ｇ） １０００時間　　７．９　　　　　　　７．９セバスチ
アン（Ｓｅｂａｓｔｉａｎ）法（セバスチアンＩ型引張
り試験機）を用いる引張り試験により、全伝導体の基材
への接着試験も行なった。９６％アルミナ基材上への接
着は５６６０ｐｓｉを越え、そしてすべての降伏は金と
基材の界面の代りにエポキシ接合内で起こった。この試
験結果に基づけば、金の基材への接着は優秀と考えられ
る。

通常の方法でフィルムの厚さを１０ミクロンに規格化し
た場合、４．５ミリオーム／平方以下のシートの抵抗が
終始観察された。

本発明の組成物は直接プリントして５ミルの線と間隔を
与えることができた。しかしながらリトグラフ模様技術
、続くエツチング法を用いると２ミルの線及び１ミルの
間隔までの更なる低下を容易に達成することができた。

薄いプリントの全仏導体組成物は約３〜６ミクロンの厚
さまでプリントできた。フィルムがより薄くなるにつれ
て基材の表面の粗さが益々要因となった。結果として金
属フィルムの表面は粗くなり、金線の結合の品質はある
程度影響を受けた。光沢アルミナ基材の表面は非常に滑
らかであるから、付着された金のフィルムは９６％アル
ミナ基材上の対照部分よりも非常に滑らかであった。斯
くして本発明の薄いプリントのエツチングしうる全組成
物を用いて厚さの比較的薄い細い線を作る時には光沢ア
ルミナ基材又は磨いたアルミナ基材のような非常に平滑
な基材を用いることが好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ力の設定値と引張り強度と
の関係を表わすグラフである。 特許出願人　　エンゲルハード・コーポレーション図面
のｌ公１↑（内室に変更なし） ＦＩＧ　／ 力Ｑ設カーイ」［ 力の設定イエ 手続補正書彷式） ％式％ １、事件の表示 昭和６２年特許願第２５００４３号 ２、発明の名称 全仏導体組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 名称　　エンゲルハード・コーポレーション５、補正命
令の日付　昭和６２年１２月２２日（発送日）６、補正
の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粒子寸法が約０．１〜０．９ミクロンの金の粉末及
   び粒子寸法が高々約３．０ミクロンの金のフレークを含
   む金物質、結合剤及び有機賦形剤を含んでなる基材上に
   非常に薄いフィルムをプリントする際に用いるための金
   伝導体組成物。 ２、金物質が組成物の５０〜９５重量％をなす特許請求
   の範囲第１項記載の金伝導体組成物。 ３、特許請求の範囲第１項記載の金伝導体組成物を高々
   約６ミクロンの厚さまで基材上にプリントすることを含
   んでなる金物質の基材上へのプリント法。 ４、結合剤が酸化カドミウム、酸化ビスマス及び酸化ロ
   ジウムの少なくとも１つを含有する特許請求の範囲第１
   項記載の組成物。