JPS63298908A

JPS63298908A - 低温焼成多層基板の表面導体用ペ−スト

Info

Publication number: JPS63298908A
Application number: JP13166887A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Taniguchi; 義章谷口; Toshio Yoshihara; 俊雄吉原
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-06

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、低温焼成多層基板の表面導体用印刷ペースト
に関するものである。

（従来の技術とその問題点）低温焼成多層基板の製造方法は、例えばアルミナ粉末、
ガラスフリフト、バインダ、分散剤、可塑剤、溶剤等を
混合したスラリーからグリーンシートを作成し、ガイド
ホール、スルーホール等をパンチング、ドリリング等に
よって穿孔したグリーンシート上に導体ペーストをスク
リーン印刷して、配線パターンｌＮ分とし、回路パター
ン形成済のグリーンシートを所望の層数積層して加熱プ
レスして一体化した後、脱バインダー、８００〜９５０
℃程度の低温での焼成の工程を経て多層基板を得る。こ
こで使用する導体ペーストは、一般には厚膜Ｈ（ｌ用の
ペーストを使用し、Ａｕペースト、Ａｇ−Ｐｄペースト
、Ｃｕペースト等が代表的なものである。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、このような低温焼成多層基板の製造方法では、
表面層において一般の厚膜導体ペーストを使用し基板と
同時焼成した場合、基板との焼結時期の不一致により、
■ハガレ、メクレが発生し、■界面の接触が弱い為に密
着力が低い等の問題があった。

前記■の理由として、導体と基板の収縮時期の不一致が
挙げられ、基板が焼結を開始する前に導体が焼結を開始
してしまい、この為に脱バインダー後の焼結していない
粉末状態の基板から基板粉末がこわれて簡単に剥がれて
しまうものと考えられる。

又、前記■の理由として、従来のペーストは、焼結時期
が早く、導体膜が形成された後に基板が形成されること
になり、その為、導体密着機構の要因の一つである導体
膜の基板表面への食いつきによる強度の増加が見られな
い。これは、導体の界面形状がまず焼結により形成され
た後、基板が焼結し、導体と基板の界面形状が異なると
いう現象が起こる為である。導体密着機構には、さらに
ペースト中のガラス、酸化ビスマス、酸化アンチモン等
の無機接着剤も因子となるが、アルミナ基板の場合は、
焼結によりこれら接着剤が導体と基板間界面に充填され
ることにより、強度が増す。

しかし、この機構も低温焼成基板の場合は焼結時に、こ
れら接着剤が基板のガラス中に溶解し、又は焼結してい
ない基板中に導体中のガラスが毛細管現象で吸収されて
しまい、界面に残らない。その為に十分な密着力がでな
い原因となっている。

この様な理由の為に従来の低温焼成基板は、表面導体を
基板と同時焼成することができず、後工程による厚膜印
刷・焼成法にたよっていた。この為、工程が増加し、さ
らに焼結後の基板に印刷する為に収縮を見込んでのスク
リーンマスク設計が必要であり、また、収縮率の充分な
コントロールをしないと内部配線パターンとのずれが生
じる為に、高密度のパターンを形成できないという不利
な点があった。

本発明は、前記問題点を解決する為に、同時焼成可能な
表面層用導体ペースト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）本発明は、導電性金属粉体およびＴｉＯ□粉体を主成分
とする低温焼成多層基板の表面導体用ペーストを提供す
る。

本発明の主成分である金属粉体とＴｉＯ□粉体は９　：
　１〜６．５：３．５　　（Ｖ／Ｖ）　”ｉ’使用スル
コトが好ましい。この範囲内では、金属粒子の焼結時期
を遅延させ、基板の焼結時期に近くすることができると
共に、ＴｉＯ□の針状晶成長による立体網目構造による
焼結膜の強化効果と密着力強化が期待でき、この範囲外
では上記効果が小さくなる。

即ち、ＴｉＯ□粉末が金属粉体に対し９：１（Ｖ／Ｖ）
以下になると上述の金属粒子焼結時期の遅延効果と、Ｔ
ｉＯ□の針状結晶が結合した強固な立体網目構造の実現
が期待できない。

又、ＴｉＯ□粉末が金属粉体に対し６．５　：　３．５
（Ｖ／Ｖ）以上になると、導体としての導電率の低下が
問題となる。又、ＴｉＯ□が多すぎると、必然的にＴｉ
ｅ、ネットワーク間を補填する金属が少な（なって空孔
が発生し易いことが確認された。さらに又、定かではな
いが、ＴｉＯ□針状晶の基板への喰い込みと、これより
も軟らかで靭性に冨む金属が基板の凹凸に接触するとい
う効果とが相俟って焼成膜の密着力強化が図れていると
も考えられ、上述の如＜　Ｔ　ｉ　Ｏｚが一定割合を超
えると、物理的接着力強化作用の一翼を担う金属による
基板に対する接触・喰い付きが減って、密着力が著しく
低下することが実験で確認された。

本発明の低温焼成多層基板の表面導体用ペーストは、こ
の主成分にバインダー樹脂（例えばアクリル酸系、セル
ロース系ポリマー等）及び粉体を分散させる界面活性剤
および溶媒（例えばα−テルピネオール、トリデカノー
ル、フタル酸エステル、ブチルカルピトールアセテート
等）およびガラス、酸化ビスマス、酸化銅等の無機接着
剤を適宜混合し、三本ロール等で充分混合分散させて得
られる。

主成分粉体の粒度については、金属粉体は、スクリーン
マスクメツシュ通過に十分な細かさを持つものでよい。

ペースト化及びペーストの適当なチクソトロピー性付与
およびペースト中の主成分粉体の含量をなるべく多くす
るという観点からすると、粒径は、２μ付近が望ましい
。

ＴｉＯ□粉体もスクリーンマスクメソシュ通過に十分な
細かさがあればよいが本ペーストの効果を奏する為には
、その粒径は金属粒子の１／４以下が好ましく、さらに
好ましくは金属粒子間への分散性を考慮すると１／８〜
１／２０が適当である。

金属の成分については、低温焼成基板において通常使用
される導電体、例えばＡｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、Ａｕｓ　
Ｃｕおよびこれらを主成分とする合金等が挙げられる。

ＴｉＯ！粉体は、ルチル型、アナターゼ型いずれも使用
できるが、アナターゼ型のものは、例えば０．１５ＩＭ
のものが焼成後は１０Ｉｌｒｎ程度の針状結晶となって
、換言するなら金属粒子よりも相当に大きなものとなっ
て、金属粒子がＴｉｅ、結晶ネットワーク間に充分に分
散・補填されずに空孔を生じることが多いので、ルチル
型の方が好ましい。

本発明は、ＴｉＯ□が主成分粉体のうち１０〜３５％を
占めるようにすると、金属粒子の焼結時期を遅延させ、
基板の焼結時期に近くなることにより、従来ペーストの
問題点のハガレ、メクレを無くすことができる。又１、
ＴｉＯ２粉体の粒径を金属粉体の粒径より十分小さく　
（望ましくは、１／４以下に）することにより、焼成時
ＴｉＯ７粒子は針状に成長し且つ相互に結合した立体網
目構造をとって、焼結膜強度を向上させる。また、焼成
後ＴｉＯ□結晶の針状晶への成長による基板への喰い込
みによる密着力が増加し、従来ペーストの問題点の低密
着力を解決できる。さらに又、基板とＴｉＯ□間で化合
物が生成されることもＸ線回折法により確認された。又
、導体シート抵抗値の上昇は５割程度であり問題ない。

第１図は、焼成後に導体膜の金属をエツチングし、Ｔｉ
Ｏ□のみにした構造を示す拡大写真である。この写真か
ら、適度の大きさの針状結晶が強固に焼結・結合した立
体網目状のネットワークが形成され、且つ、網目間に金
属が充分に補填され得るものであることがわかる。

以上のように作成した導体膜の基板への密着ビール強度
は３ｋｇ／２．ｕＦ’以上である。

（発明の効果）本発明の導体ペーストを使用することにより、表面導体
を基板と同時焼成することが可能となり、後工程による
厚膜性印刷焼成の工程を必要としないので、コストを安
くすることができる。さらに本ペーストによれば、焼結
時間の不一致による表面導体と基板との収縮率の差異を
生じないので、密着率を上げることができハガレ・メク
レ等の問題を解決する裔密度のパターンを形成すること
ができる。

（実施例）以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例１グリーンシート用の原料として、平均粒径が約２〜３−
のアルミナ粉末を５０重量部、Ｓｉｎ、−ＰｂＯ−Ｃａ
Ｏ系のガラスフリットを３９重量部、バインダとしてア
クリル酸系樹脂（第一工業製薬■、Ｇ−７０３５）を１
０重量部、溶剤としてキシレンを５０重量部、分散剤（
界面活性剤）（第一工業製薬■、Ｇ−７５１７）を１重
量部用意し混合し、ボールミルにて十分に分散・混練し
、スラリーを作製した。

得られたスラリーをドクターブレードによって、ポリエ
ステルフィルム上に塗布しく３龍／秒）、−昼夜風乾し
た後、フィルムから剥離し、グリーンシートを作製した
。グリーンシートの厚みは、焼結後に一枚の厚みが０．
２鶴となるように設定した。この後、各グリーンシート
にガイドホールとスルーホールをパンチングによって穿
孔した。

次に、表面用導体ペーストとして、次に示した原料を用
意した。

混合比Ａｇ粉体：　　　粒径２〜３−６４Ｐｄ粉体：　　　粒径０．１ｍ　　　　　　　１６Ｔｉ
Ｏ□粉体：　粒径０．２−７．４バインダー樹脂ニアクリル酸系ポリマー　１０分散剤：
　　　　界面活性剤　　　　　　１？容媒：　　　　　
ジエチルフタレート４０及び　　　ガラス粉体　　　　
　　２．５これらの原料をここに示した混合比（重量比
）で混合し、さらに粘度を適宜溶媒にて調節したペース
トを表面導体用ペーストに、Ａｇペーストを内部導体用
に、Ａｕワイヤーのセカンドボンディングパッド部にＡ
ｕペースト、表面半田付部分用にＡｇ／Ｐｄ　（＝８／
２（Ｗ／Ｗ））ペーストを使用し、先に作製したグリー
ンシートに各導体ペーストを印刷し、加熱プレス後、脱
バインダーし、ベルト炉８５０℃−６０分のプロファイ
ルで焼成し、基板を作成した。

表面層の導体の構成は、第２図に示すように、配ｖＡ１
は本発明のペーストを使用し、チップ部品２の半田付部
分３はＡｇ／Ｐｄペーストを積層印刷し、Ａｕワイヤー
４のセカンドボンディング部分５はＡｕペーストを積層
印刷したものとした。

このようにして高密度ＨＴＣを作成した。

この際の半田付ビール強度は３ｋｇ／２ｍ＃以上であっ
た。

実施例２混合比Ｃｕ粉体：　　　粒径２〜３ｍ　　　　　　６４ＴｉＯ
□粉体：　粒径０　、２　ｔｍ　　　　　　　７　、２
バインダー樹脂ニアクリル酸系ポリマー　３分散剤：　
　　　界面活性剤　　　　　　１？容媒：　　　　　α
−テルピネオール及び　　　ガラス粉体　　　　　　２
．５これらの原料をここに示した混合比（重量比）で混
合し、さらに粘度を適宜溶媒にて調節したペーストを表
面導体用ペーストに、Ｔｉｅ．を含まないＣｕペースト
を内部導体用及び表面半田付部分用に使用し、（半田付
部分は、Ｔ　ｉ　Ｏ２入りのＣｕペーストを下層、Ｔｉ
Ｏ□なしのＣｕペーストを上層に積層）、実施例１と同
様に作製したグリーンシートに各導体ペーストを印刷し
、加熱プレス後、脱バインダーし、ベルト炉９００℃−
６０分のプロファイルでＮＺ雰囲気中で焼成し、基板を
作成した。表面層の導体の構成は、実施例１と同様にし
て高密度ＨＩＣを作成した。

この際の半田付ビール強度は３ｋｇ／２＋ｊ’以上であ
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、焼成後に導体膜の金属をエツチングし、Ｔｉ
ｅ．のみにした構造を示す拡大写真図、第２図は本発明
の実施例による高密度ＨＩＣの表面層の構成を示す図で
ある。１・・・配線　　　　　　　　２・・・チップ部品３・
・・半田付部分　　　　　４・・・Ａｕワイヤー５・・
・セカンドボンディング部分第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、導電性金属粉体およびＴｉＯ＿２粉体を主成分
とする低温焼成多層基板の表面導体用ペースト。
（２）、導電性金属粉体およびＴｉＯ＿２粉体を９：１
〜６．５：３．５（Ｖ／Ｖ）で使用する特許請求の範囲
第１項記載のペースト。
（３）、導電性金属がＡｇ、Ａｇ／Ｐｄ合金、Ａｕ、Ｃ
ｕおよびこれらを主成分とする合金から選ばれる特許請
求の範囲第１項または第２項記載のペースト。