TW200952569A

TW200952569A - Low-temperature fired ceramic circuit board

Info

Publication number: TW200952569A
Application number: TW098106804A
Authority: TW
Inventors: Kazuhiro Yamaguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-12-16
Also published as: JP4932035B2; WO2009122806A1; JPWO2009122806A1; EP2265100A1; KR101086804B1; US8298448B2; CN101983543B; US20100320425A1; CN101983543A; TWI380746B; KR20100122957A

Description

200952569 五、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：〇六、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明是關於低溫燒結陶瓷電路基板。詳細而言，是關於在資訊通信及汽車等領域中，用於各種裝置的低溫燒結陶瓷電路基板。【先前技術】低溫燒結陶瓷電路基板，由於具有優異的高頻特性及散熱性、可使用低損失導體並可適用於氣密封裝裝置的基底等的優點，而已是實用化的狀態而作為配偫電子元件的基底或電子I置封裝體的構成部件ϋ溫燒結陶甍電路基板，是使用導電糊而在由含有玻璃粉末與氧化紹粉末的 ⑩生胚片帛粉末所製作的生胚片形成電路圖形之後，層積複數個生胚片而-體化，再經低溫燒結而成為内建電路配線的多層基板。用於此生胚片的陶究材料，由於其可在 t或以下燒結，而稱之為「低溫燒結陶究」，作為與燒社温度為150(TC或以上的高溫之氧的表現。的陶材料作對比在使用氧化鋁生胚片等的高π 于的阿/皿燒結陶瓷電路由於是以W、M。等板中 .^ ^ ^ ^ Μ ^ 電阻金屬作為導體材料，而有導體電阻尚、作為基板的何卄电路知失大的問題。另外， 2031-10344-PF;Dwwang 200952569 由於在高溫燒結陶兗電路基板的製程中必須使用還原性氣氛，而使製程、設備也複雜化。、相對於此，在低溫燒結陶瓷電路基板中，由於是以—、 Ag等的低電阻金屬作為導體材料，作為基板的電路損= 小。在此處，製造低溫燒結陶曼電路基板之時的燒結溫度，由於低於Au、Ag的熔點是其必要條件，故使用含有在皿:滿 9〇〇t就軟化、緻密化的玻璃為主成分的玻璃粉末與氧化紹粉末=生胚片用粉末來製作生胚片。然而，由於km 在大氣中燒結而容易使用，特別是因為^是低電阻金屬中較便宜者’故常常使用以Ag為主成分的導電糊；但是“ 具有容易擴散至生胚片的玻璃成分中的性質。近年來，在資訊通信領域中，隨著資訊量的變大、通信方式的多樣化’所使用的電波的頻帶高頻化而逐漸轉變為使用微波、毫米波的頻帶。此-使用的電波的頻率愈高’則在電路中轉變成熱的作用、也就是傳輸損失就愈多，因此受到來自尋求通訊機器的高性能化•低耗電·高輸出化的使用者之減少高頻帶的傳輪損失的要求。關於在此高頻帶中對傳輸損失有重要影響的因子，例如有陶C基板的介電特性及導體的電阻，但U於導體^主要使用與cu

Ag_乎無改善空間，故陶曼基板的介電特性的改善較為重要。特別是介電特性對愈高頻率的貢獻度愈高’因此從減少高頻帶的傳輸損失的觀點，就一定要介電特性(也就是介電常數er及介電正接一。此一免基板的介電特性產生影響的因子是玻璃成分的介 2031-l〇344-PF；Dwwang 4 200952569 電特性’但是兼顧陶£基板的介電特性與低温燒結，—般而言是困難的問題。關於提供陶奢其# 尤基板之習知的生胚片，已知是使 12〜59.6重量％的氧化鋁虱化鋁、18〜69. 6重量％的硼矽酸鹽破卜4〇重量％的㉟長石（anorthite)結晶、卜5重量％的鋇長石 (CelSian)結晶所構成的生胚片用粉末（例如參考專利文獻 1 )。此生胜片可以石遁JOT LJL· ^ 不k擇燒結氣氖而以低溫燒結，且可以 ❹ 提供介電常數^低、機械強度優異的陶瓷基板。另外’介電常數er及介電正接㈤低的鋁矽酸鹽玻璃的組成亦為已知（例如參考專利文獻2)。專利文獻1 :特開平6-305770號公報專利文獻2 :特開平u_292567號公報【發明内容】【發明所欲解決的問題】 © 然而’在專利文獻1中，並未顯示詩在高頻帶（微波、毫米波帶）的傳輸損失的問題；另外亦未顯示兼顧介電特性與低溫燒結的方法。實際上，從使用專利文獻工的生胚片用粉末所製作的生胚片夾—士王胚月來70成的陶瓷基板，其在高頻帶的傳輸損失比習知材料之氧化銘基板還多’不能說是足以作為南頻帶用途的性能。一般而言，因為氧化紹在高頻帶的傳輸損失少於财酸鹽、銘石夕酸鹽玻璃’故在定性方面，公認在專利文獻！的生胚片用粉末中，藉由使氧化銘的配方量增加，可某種程度地減少在高頻帶的傳輸損失。 2031-l〇344-PF;Dwwang 5 200952569 但疋，&樣的生胚片用粉末，由於有可能發生吸水性強度不足的問題’而無法在低溫燒結陶曼電路基板使用’因此依然期望著開發在高頻帶的傳輸損失低的玻璃成分。另方面，在專利文獻2中，揭露了介電常數£『及介電正接ta“低的鋁矽酸鹽玻璃的組成，但是具有此組 f的玻璃經成物是作為玻璃纖維用途，因為其軟化温度高、軟化後亦為高黏度，故不適合作為用於生胚片用粉末的玻璃成分。本案諸位發明人在當初調製含有各種的配方比之專利文獻2的玻璃組成物與氧化銘粉末之生胚片用粉末並使用相關的生胚片用粉末來製造生胚片，評量由上述生胚片所完成的陶瓷基板中的氣孔率與在微波頻帶的介電特性。另外’使用專利文獻1的生胚片用粉末來製作生胚片，並由此生胚片來製作陶兗基板，來作為比較對象，並進行同樣的§平量。其結果’與專利文獻1的陶兗基板相比，以含專利文獻2的玻填組成物的生胚片用粉末所製作的生胚片來完成的陶变基板’是反映良好的介電特性、介電損失則大致變少。然而’破璃成分的配方比例在4G〜7()體積％的情況，相對於包3專利文獻i的一般情況的陶兗基板的氣孔率大致為冗’以含專利文獻2的玻璃組成物的生胚片用粉末所製作的生胚片來完成的㈣基板的氣孔率高達20%。也就是，以含專利文獻2的玻璃組成物的生胚片用粉末所製作的生胚片來完成的陶究基板，其吸濕性變高，而未滿足製品所 2031-l〇344-PF；Dwwang 6 200952569 需求的環境耐受性、氣密性。關於這一類的陶瓷基板的氣孔率變大的要因，公認是在專利文獻2的玻璃組成中，教化後的黏性高，而使軟化的玻璃成分在氧化鋁粉末間的間隙流動而緻密化的過程受到阻礙。因此，提供高頻用途的陶竟基板之生胚片所使用的生胚月用粉末的玻璃成分，必須是傳輸損失少、且具有適當的軟化點及黏性。

另一方面，在對已使用Ag系導電糊來形成電路圖形的複數個生胚片進行燒結之時，由於Ag具有容易擴散至生胚片的玻璃成分中的性質，而會發生Ag導體（電路）間的絕緣性的降低、微細電路圖形的消失、以及介電特性的下降。另外，在Ag已擴散的生胚片中，由於玻璃成分的軟化點降低，此部分的收縮行為發生變化，而會因為收縮不均勻而發生基板的翹曲。還有，由於玻璃成分的軟化點降低，在比既定的溫度還低的溫度就發生玻璃黏性降低，而在燒結開始前玻璃成分就侵入導體成分中。其結果，導體的體：因為侵入的玻璃成分而增加’而在燒結時無法得到導體所希望的收縮，而會發生導體皺痕、玻璃成分的浮出。還有，如上述-般之與Ag擴散關連的問題，是將低溫 L陶免電路基板用於電子裝置時也會造成不良影如，由於Ag導體若置於大氣中就會氧化·硫化而㈣组裝部件、輝線造成困難，而在Ag導體施作料，但是在浮出、於導體表面的玻璃成分較多的情況’會有鍵層不會附著此 :玻璃：分而造成缺陷而殘留鍍層處理液而發生斑點、軟、枓附者等的加熱步驟中由於殘留液體的沸騰而發生軟銲 2031-1〇34 4-pf；Dwwang 7 200952569 料的飛散、銲線接合的接合強度變低等問題。遇有，基板翹曲、導體皺痕等較大的情況，會不能達成作為基板的美本功能’而且若導體皺痕大於約8仁m，約8 』σ為以代表性的25仁me)的微細銲線作銲線接合所適用的 — J M取；大尚低差表示的表面粗糙度範圍的最大值，則無法進行銲線接合。而為了達成具有更穩定的接合強度的銲線接合，表面粗糙度較好為6#πι或以下。為了解決上述的問題，本發明的目的是提供一種低溫燒結陶瓷電路基板，其可在9〇(rc或以下燒結且在與^ 系導電糊同時燒結之時的基板翹曲、導體皺痕等較小並§ 伴隨著低吸濕性、優異的高頻帶(微波帶、毫米波帶)的介電特拄具有玻璃成分未浮出的平坦電路表面。【用以解決問題的手段】本案發明人等對於在低溫燒結陶曼電路基板中成為絕緣體層的生胚片及成為電路的導電糊之成分組成不斷進行精心研究的結果，發葙了目士 & a 贫現了具有特疋的成分的生胚片及具有特定組成的導電糊分为丨呈古刀別具有抑制Ag擴散至生胚片的玻璃成分中的效果’還發現藉由不百w呎用此一生胚片與導電糊的組合，則相乘性地提升τ钿也丨Λ tA 、开了抑制Ag擴散至生胚片的玻璃成分中的效果，而得以解決上述問題。士也就是本發明是由導電_與生胚片纟80(TC〜90(TC同時燒結而成的低溫燒έ士陥現、·、°陶是電路基板，其特徵在於：上述生胚片包含玻璃粉末與氣、乳化紹粉末，且上述玻璃粉末與上述氧化銘粉末的重量卜為4:6~6:4’上述玻璃粉末是由 2031-10344-PF;Dwwang 200952569 35〜39重量％的Si〇2、9〜17重重％的Al2〇3、21〜40重量％的 B2〇3、10〜20重量％的R’ 0(然而R，、疋選自Mg ' Ca及Ba所組成的族群中的至少一種）、以 u. Z〜2重量％的LizO、0. 5〜2 重量％的M〇2(然而Μ是選自Ti及Zr餅如>

Zr所組成的族群中的至少一種）所構成；以及上述導電鞠含有含“的金屬粒子、黏結劑成分、與熱分解性的驗金族金屬化合物，且上述熱分解性的鹼金族金屬化合物的含量县置疋相對於100個上述金屬粒子的金屬原子’含有〇· 13或以 ❹ 又u上、7. 8或以下的鹼金族金屬原子的相當量。【發明效果】若根據本發明’可提供一種低溫燒結陶竟電路基板，其能夠在隱或以下燒結，且在與^系導電糊同時燒結之時的基板翹曲、導體皺痕等較小，並伴隨著低吸濕性、優異的高頻帶（微波帶、毫米波帶）的介電特性、具有玻璃成分未浮出的平坦電路表面。【實施方式】【用以實施發明的最佳形態】實施形態1 本發明之低溫燒結陶吏電路基板，是由導電构盘生胳片在800°C〜900°C同時燒結而成。以下，針對導電糊、胚片、以及使用二者所製作的低溫燒結陶£電路基板進= 詳細說明。 (生胚片） 2031-10344-PF;Dwwang 〇 200952569 本實施形態中的生胚片，是含有由玻璃粉末與氧化鋁粉末所構成的生胚片用粉末。在本實施形態所使用的玻璃粉末，是含有以Si〇2、 △ ^、^、（然而厂是選自以^及“所組成的族群中的至少-種)、與M〇2(然而M是選自Ti及Zr所組成的族群中的至少一種）作為作為構成成分的玻璃的粉末。在此玻璃的構成成分中，SiCh是本身會玻璃化的玻璃物質。但是，純Si〇2的軟化點遠超過1〇〇〇〇c，在含有多量的Si〇2的玻璃的情況，其軟化點會變高。因此，Si〇2的含量為35〜39重量％、較好為37〜39重量 %。若Si(h的含量不滿35重量％，就無法穩定地從原料的熔融物得到玻璃、或無法得到具有化學安定性的玻璃。另方面，若SiCh的含量超過39重量％，則軟化點會變高而變得難以低溫燒結。 B2〇3也是另一種本身會玻璃化的玻璃物質。此一 B2〇3 在混合於含Si 〇2的玻璃之下，可使軟化點降低。另外，Li 疋在玻璃骨架中形成蝴-氧的結合。此一結合舆梦_氧的結合比較，其共價鍵性較強、電偶極矩（electric dip〇Ie moment)較小’因此具有對於電磁波的鈍性，而可減少傳輸損失。然而’右玻璃中的B2Ch的量變多，由於會產生類似领酸的氧配位，而使玻璃的化學性質變得不安定。若是如此，在同時燒結使用此玻璃的生胚片與Ag系導電糊時，Ag會顯著地擴散於生胚片的玻璃成分中。 2031-1〇344-PF;Dwwang 10 200952569 因此，B2O3的含91 /(1在·_^η/ 重為21〜41重量％、較好為 %。若扒〇3的含量不隹91去旦η/ ^重量〜量不滿21重量％’則無法得到所需性。另-方面，若㈣的含量超過3。重量％，隨著其含晋的變多而使破璃的化學性質變、量 ^ 買變件不女疋，而降低耐水性' 而才酸性及耐驗性。因斗 1…：部件的製造中之-般所進订的鍍上金屬等的步驟必「 R 八經而各，必須作山使鐘浴為中性、以顧技|日匕發❹立从Rn认人濕效果等的改良。然而， ❹ 右B麵含量超過4G重量％，由於玻璃的化學安定降低，即使作了上述改良也盔法得部件。也…、沄仵到具有所需特性的高頻身為驗土族金屬氧化物的R，〇(然而R，是選自I Ca& Ba所組成的族群中的至少—種）、及身為驗金族金屬氧化物的Li2〇’其本身不會玻璃化、但為料各種性質的玻璃修飾物質。此—R，G〗Li2〇的存在模式，是以化學性活潑的驗金族金屬與驗土族金屬在玻財所存在的分子

級的網目中為近似於離子的狀態，的骨架’因此可使玻璃的黏度降低而修飾玻璃並切斷玻璃。另外’因為身為驗金族金屬化合物的LhO具有抑制Ag擴散的功能，而可以減少基板翹曲、基板皺痕等。然而’在此-網目巾’驗金族金屬及驗土族金屬的鍵結能的位能曲線與玻璃骨架相比要來得平穩，因此若鹼土族金屬氧化物及鹼金族金屬氧化物變多介電鬆弛 (dielectric relaxati〇n)則變大，傳輸損失亦變多。但是，由於鋰是鹼金族金屬中最輕的元素、鍵距亦短，而使 2031-10344-PF;Dwwang 11 200952569 電偶極矩的固有頻 > ^ s 須率间’而極矩的值亦小。因此，若蔣祕金族金屬限定4L· 右將鹼 p) nr^ 2 ，仍可以抑制傳輪損失的增加。 K 0 (然而 R ’ H .ge A „ 至少-種)的含量為：9 ^ hi h所組成的族群中的的含量若不滿it重量I較好…重量… 的含量若超過2。重” 的勒度會變高。另外，R，0 到玻璃、或無法4=學無法穩定地糊^ 侍到具有化學安定性的玻璃。

Li2〇的含量a 〇 0 ….2〜2重量％、較好為〇 5〜丨重量。的含量若不滿〇.2, . 量PLi2〇法右八如& 量^玻璃的黏度會變高，並伴隨著盡法充刀抑制Ag擴散。另 …、徑I法得ii丨所+ 右Ll2〇的含量超過2重量％，铋無去侍到所需的介電特性。 ΑΙΑ也是另-種本身不會破的玻璃修御物質。此仁為賦予各種性質 ή1 Λ 1 203疋可以提升化學安定性。 Α12〇3的含量為番的含量若不滿12重”心較好為12,重量%βΑΐ2〇3 學性質變得不安定隨著其含量的變多而使玻璃的化而降低耐水性、耐酸性及耐驗性。因此在向頻部件的製造 ^ —般所進行的鍍上金屬等的步驟必須作改良。具體而言屬寺的步須作出使鍍浴為中性、以氟樹月曰#賦予防濕效果等亂〇番番。/ a A 文良。然而’若Ai2〇3的含量不滿 9重由於玻璃的化學安定性顯著降低，即使作了上：改良也無法得到具有所卩Μ 了上述 Α1 π . 需特性的高頻部件。另一方面，若 Λ12〇3的含量超過17重量右得到玻璃。 Dn法穩定地從原料的熔融物 Μ〇2(然而Μ是選自Τΐ Β 9 及Zr所組成的族群中的至少一 2031-10344-Pf； Dwwang 200952569 種）也是另一種本身不會玻璃化、但為賦予各種性質的坡璃修飾物質。此一 MCh可對玻璃賦予所需的黏度、流動性等。玻璃中的MCh(然而Μ是選自Π及訏所組成的族群中的至少一種）的含量為〇·5~2重量％、較好為Oli重量 M〇2的含量若不滿〇·5重量％，就難以得到所需的黏度、流動性等。另外，若Μ〇2的含量超過2重量％，則難以得L 需的介電特性。 ❹ 還有’從賦予玻璃更佳的黏度、流動性等的觀點，亦可以ΖηΟ肖CuO作為構成成分的配#。此一情況破續中的ZnO的含量較好為超過〇重量％而在1〇重量％或以下、更好為4〜6重量pZn0的含量若超過1〇重量％，會因為复他的玻璃成分的比例變少而無法得到所需的介電特性。另外玻璃中的Cu0的含量較好為超過〇重量％而在〇 %或以下。CuO的含吾芒招、a Λ Γ 土 · 的含量右超5§ 0. 5 *量％，則難以得到所需的介電特性。 ;，萬 2實施形態中的麵，其最終的玻㈣成 ^ =可，例如亦可以是組合複數個落於上述範圍外的璃、成’而調製成上述範圍的玻璃組成。本實施例中的玻璃粉末，可依照已知的合上述構成成分再熔融之上藉由〜 u一嘁之後再經粉碎而調製。另外，熔融，皿度可配合玻璃組成的溫度而適當地設定。關於氧化鋁粉末，並盔特氧化銘粉末。本實施形·離二制，而可以使用市售的均粒徑均未特別限定，:好^粉末及氧化銘粉末的平較好為超過而不滿3/zm、 2〇31-l〇344-PF；Dwwanq 13 200952569 更好為1.5“〜2.5⑽若為此範圍的平均粒徑燒砝後的陶竟基板的收縮量會變小而減少翹曲，並給予燒結=的陶瓷基板適當的緻密度、氣密性及耐吸濕性而可具有良好的電性。玻璃粉末與氧化銘粉末的重量比例，是從玻璃粉末的比例較少的4:6至玻璃粉末的比例較多的6:4，較好為 1: 。氧化鋁粉末的重量比例若過多，燒結後的玻璃美敏密度會變低（不滿98%)而會殘留開放式氣孔，會$為濕度而使電性變差（特別是增加傳輸損失另一方面，若玻璃粉末的重量比例過多，則燒結後的陶瓷基板的收縮量變大而未與Ag系導電糊的收縮量整合，陶究基板的翹曲會變大到無法作為實用，且玻璃成分的浮出亦變得顯著。玻璃粉末及氧化鋁粉末，可依據習知的方法，以既定的比例混合而作為生胚片用粉末。關於混合方法，並無特別限定，若使用球磨機等進行使用即可。另一方面，磨球則從防止混入不純物的觀點，較好為使用純度高的硬質氧化鋁磨球或氧化鍅磨球。本實施形態中的生胚片的製作，可藉由將含上述生胚片用粉末的漿料成形為片狀再使其乾燥。在此處，含生胚片用叙末的漿料’可藉由將黏結劑成分、可塑劑' 分散劑及有機溶劑添加於生胚片用粉末十來進行調製。在此處，關於黏結劑成分並無特別限定，可使用聚乙烯縮丁醛 (polyvmylbutyral)、壓克力系樹脂等的習知材料。關於可塑劑，並無特別限定，可以使用鄰苯二甲酸二辛酯 2031-1034 4-PF;Dwwana 14 200952569 (dioctyl phthalate)、η-鄰苯二甲酸二丁酯（n-dibutyi phthalate)及聚乙二醇（polyethylene giyC〇i)等的習知材料。關於分散劑，並無特別限定，可以使用三油酸甘油酯（trioleιη)等的習知材料。關於有機溶劑，並無特別限定，可使用曱笨、乙醇等的習知材料。黏結劑成分、可塑劑、分散劑及有機溶劑的量，只要能形成漿狀則無特別限定’可配合生胚片用粉末的種類等作適當地設定。關於將含生胚片用粉末的漿料成行為片狀的方法，敌 ©無特別限定’可因應所製作的生胚片的厚度，使用刮刀 (doctor blade)法、擠製法、輥塗抹機（r〇11 c〇ate幻法、印刷法等。 ' 如此而完成的生胚片，可提供一種低溫燒結陶曼電路基板’、其能夠纟900。。或以下燒結，並伴隨著優異的高頻帶（微波帶、毫米波帶）的介電特性、低吸濕性，且在與Ag 系導電糊同時燒結之時的翹曲、皺痕等較小。、

(導電糊）本實施形態中的導電_，是含有含Ag的金屬粒子、黏結劑成分、與熱分解性的鹼金族金屬化合物。關於含Ag的金屬粒子，例如為·★粒子；含有竑孙 Ag-Pt等之類的以Ag為主成分的粒子等。金屬粒子的平均粒徑並盔特 …、符别限疋，但是若考慮到由於電子裝置的高頻化•小型化蓉沾承中 A 等的需求而要求薄而微細的線路的這一點，則是愈小愈好。金屬粒子的平均粒徑小，則表面粗糙度小、可以得到見右有適用於銲線作業的表面的 2031-10344-PF;Dwwang 15 200952569 電路’並可以得到燒結翹曲小、平坦的低溫燒結陶曼電路基板，但是由於其反面是Ag容易擴散’而有必要充分地抑制Ag擴散。右考慮以上各點，金屬粒子的平均粒徑較好為〇. 5 " m〜3仁m。平均粒徑若超過3 # m，則難以形成微細的電路。另一方面，若平均粒徑不滿〇 · 5 # m，則金屬粒子間的凝集會顯著變高’會有難以使個別的金屬粒子平均地分散於導電糊中的情況發生。熱分解性的鹼金族金屬化合物，是具有抑制燒結時Ag 擴散至生胚片的玻璃成分中的效果的成分。此一熱分解性的鹼金族金屬化合物，是在與生胚片同時燒結之時分解，藉由其分解物擴散至生胚片的玻璃成分中，而抑制A擴散至生胚片的玻璃成分中。其原因被認為是鹼金族金屬的價數與Ag相同，因而鹼金族金屬取代人莒而擴散至生胚片的玻璃成分中。而熱分解性的鹼金族金屬化合物，是在與生胚片同時 :結之時分解，其分解物的一部分移動至生胚片的玻璃成分中’其他部分則殘留於導體（電路）中，但是幾乎不會對導體（電路）的電阻等的特性造成影響。關7熱分解性的鹼金族金屬化合物，只要是會在與生片同時燒結之時（具體而言，100(TC或以下的溫度）分解的物質’則無特別限定’可以使用由石炭、氫及氧所構成的土與鹼金族金屬結合的化合物。具體而言關於此一熱分解性的驗金族金厲J卜人& 金屬化。物’例如為：碳酸鉀、碳酸鈉及碳酸鐘等的鹼金族金屈磁矢金屬厌馱鹽’草酸鉀、草酸鈉及草酸鋰等 2〇3l-l〇344-PF;Dwwang 16 200952569 的鹼金族金屬草酸鹽；笨甲酸鉀等的鹼金族金屬苯甲酸鹽，檸檬酸鉀等的鹼金族金屬碳酸鹽；甲酸鉀等的鹼金族金屬甲酸鹽；醋酸鈉及醋酸鋰等的鹼金族金屬醋酸鹽；碳酸氫鈉等的鹼金族金屬碳酸氫鹽；以及氫氧化鋰等的鹼金族金屬氫氧化物等等。 ❹ ❹ 在上述化合物之中，熱分解性的鹼金族金屬化合物較好為鹼金族金屬碳酸鹽、鹼金族金屬草酸鹽或上述之混合物。若為此化合物，由於其會在與生胚片同時燒結之時分解為驗金族金屬與二氧化碳，而不會使不需要的化合物殘留於導體（電路）’並可僅僅使驗金族金屬擴散至生胚片的玻璃成分中。另外’若在導體(電路)未殘留不需要的化合物，由於燒結時導電糊中所含得熱分解性的驗金族金屬化合物本S的體積會減少，而亦可增加導電_收縮率。另外’上述化合物中，驗金族金屬較好為鉀、鈉或上述之混合物。若為此-鹼金族金屬，可以得到更良好的上述效果。 β在導電糊中的熱分解性的驗金族金屬化合物的含量，是相對於10(Μ固金屬粒子的金屬原子，含有〇驗金族金屬原子的相#量。另外，此 ·8個的 ^ Μ- ^ Η ^ ^ '、子比，從製程上的穩疋!·生的觀點’鹼金族金屬原子較好為" 驗金族金屬的原子比若不滿〇13 ’就無法· 擴散的抑制效果。另一方面，若此一驗金族的Ag 超過7.8,則在導電糊中的體積比例變大導= 時無法得到均-的混練狀態，再加氣作導電糊在與生肢片同時燒結 2031-l〇344-PF；Dwwang ^ 200952569 之時，會在導體（電路）產生斑塊，而無法得到穩定的導體電阻。關於黏結劑成分，只要是可用於導電糊的物質就無特別限定。關於此一黏結劑成分，例如可使用乙基纖維素 (ethyl cellulose)、曱基纖維素（methyl cellulose)等的纖維素系樹脂；甲基丙稀酸甲醋（methyl methacrylate>、曱基丙烯酸乙酯（ethyl methacrylate)等的壓克力系樹月t 等等。另外’導電糊中的黏.結劑成分的含量並無特別限定可配合金屬粒子及熱分解性的鹼金族金屬化合物的種類量等作適當地調整。本實施形態中的導電糊可以還含有分散劑、溶劑、可塑齊卜這些成分只要是可用於導電糊的物質就無特別限定，可以使用已知的各種成分。另外，本實施形態的導電糊中的上述成分的含量，亦盔特别^ …、将別限疋，可配合金屬粒子及熱分解性的鹼金族金屬化合物的裡頰量專作適當地調登0 另外’本發明中的導電鞠，可以藉由將上述成分以 :製造…混練的方法並無特別限定，而可以使用、法’例如可使用自動研缽混練至成為襞狀為止。如上述所得到的導電糊，可攸胚片的玻璃成分中、形成良好:：結時抑制仏擴散η 板造成麵曲、變形等。的電路圖形’並且不會㈣ (低溫燒結陶瓷電路基板） 2031-10344-PF;Dwwang 18 200952569 上述的生胚片及導電糊都具有Ag擴散的抑制效果，但將其組合使用，可以相乘性地提升此效果。本實施形態中的低溫燒結陶瓷電路基板，是在8〇〇~9〇〇 C將上述的生胚片及導電糊同時燒結而成。同時燒結後，生胚片就成為絕緣體層，導電糊就成為電路（導體）。 ❹

本實施形態中的低溫燒結陶瓷電路基板，如第1圖所不，疋可以在含氧化鋁粉末及玻璃粉末的生胚片1上使用含Ag 3及熱分解性的鹼金族金屬化合物4的導電糊2來形成電路圖形之後，進行脫黏結劑處理，接下來藉由在 8〇〇〜900t同時燒結來製造。在此處’形成導電糊2的生胚片1，亦可以在使其層積、一體化之後，進行脫黏結劑處理及同時燒結，來進行多層化。關於電路圖形的形成方法，並無特別限定，可使用模版印刷等的習知的方法。關於將已形成電路圖形的生胚片1層積、一體化的方法，並無特別限定，例如可藉由熱壓合的加壓處理。脫黏結劑處理的方法並無特別限定，例如可加熱、維持在300〜60(TC。若加熱、維持在此一溫度，則可使生胚片1中所含的黏結劑成分分解'汽化而除去，並可使導電糊2中所含的熱分解性的驗金族金屬化合物4分解，可使其分解物擴散至生胚片i的玻璃成分中。藉此，可以抑制 Ag 3擴散於生胚片的玻璃成分中。另外，加熱、維持的時間並無特別限定，可配合生胚片1的種類、大小、等作適當設定。 2〇3l-l〇344-PF;Dwwang 19 200952569 而在熱分解性的驗金族金屬化合物4在上述的溫度未分解的情況中，亦可以在另一個溫度範圍使熱分解性的鹼金族金屬化合物4分解，使其分解物擴散於生胚片1的玻璃成分中。脫黏結劑處理之後’進行在800〜9001：的同時燒結而使生胚片1緻密化。燒結時間並無特別限定，可配合生胚片1的種類、大小、層積數等作適當設定。如此而製造的低溫燒結陶瓷電路基板，在已形成電路 6的陶瓷基板5的表面附近，藉由熱分解性的鹼金族金屬化合物4的分解物的擴散（也就是形成擴散部7)，而可以抑制Ag 3的擴散，因此成為具有良好的電路圖形、且無趣曲、變形等的低温燒結陶瓷電路基板。相對於此，在使用習知的導電糊來製造低溫燒結陶竟電路基板的情況中’如第2圖所示，在脫黏結劑步驟、燒結等之時’會發生Ag 12從導電糊11擴散至生胚片1〇的玻璃成分中。其結果，已發生Ag 12的擴散的生胚片中，由於玻璃成分的軟化點降低，此部分的收縮行為發生變化，而會因為收縮不均勻而發生基板的勉曲、導體皺痕等。還有’由於玻璃成分的軟化點降低，在比既定的溫度還低的溫度就發生玻璃黏性降低，而在燒結開始前玻璃成分就侵入導體中，而會發生導體皺痕，並一併發生玻璃成分的浮出。實施例以下，顯示實施例來具體地說明本發明，但是本發明 2031-1034 4-PF;Dwwang 20 200952569 並未受限於下列的實施例。 (實施例1〜3及比較例卜2) 依據表1的玻璃組成，混合各玻璃成分而在1400〜1600 C溶融之後，藉由使用搗碎機（stampingmill)或球磨機來進行粉碎，調製平均粒徑2//ID的玻璃粉末。表1 玻璃組成C重量％) Si〇2 B2〇3 Al2〇3 BaO CaO MgO R2O M〇2 ZnO CuO 實施例1 38.5 22.0 17.0 10.0 4.0 2.0 0. 5(Li2〇) 0. 5(Zr〇2) 5.5 no 實施例2 3 35. 0 3〇· 30.0 2Γ〇· 12.0 ΓΓο 2.5 To 10.0 TF 4.0 T〇~ 0. 2(Li2〇) 0. 5(Li2〇) 〇. 5(Zr〇2) 〇· 5(Zr〇2) 5.5 To 0.3 1ΠΓ 比較例1 ^8. U 28.0 10.0 11.5 3.0 2.0 0.0 1. 5(Zr〇2) R 0 Ό 0 比較例2 56. 0 20.0 15.0 0.0 6.0 1.0 0.0 2. 0(Zr〇2) 0.0 0.0— 接下來，使用球磨機將50g的上述玻璃粉末與平均粒徑2# m的氧化鋁粉末（純度99%或以上）混合，而調製生胚

片用粉末之後，再於此一粉末適量添加pVD、n_鄰苯二甲酸二丁酯、三油酸甘油酯及乙醇而調製漿料。接下來，使用此一漿料’藉由刮刀法製作具有約_ 的厚度的生胚片。 (hydr〇statlc pressi邱）而种—皿个丫選打液均屢 > ' g)而一體化之後’藉由在850t谁 :1小時的燒結而製作低溫燒結陶究電路基板。使用2 為冷卻劑，對此基板試片進行切削加作 L長度約4_。接著：加工為直禮約的^共振器之擾勒法⑻ 吏用厂振頻率約的介電特性進行評量。另 1〇n)’針對處於微波帶仗生胚面用粉末的比重舆基 2031~l〇344~PF；Dvmang 21 200952569 結果如表板此片的差’來計算基板試片中的氣孔率。其所示。另外’使用市售的Ag導雷‘ 幻Ag等電糊製作已在上述生胚電路圖形的電路基板試片，重興Ag導電糊的收縮整合性，作為參考。電路美板 β 路基板忒片疋在生胚片印刷電路圖形之後，重疊6片的上祕& Βχ μ , 边生胚#，在溫水中進行液均壓而使其一體化之後’將藉由電路基 ' 电峪丞扳e式片加工為i英吋（2.54cm) 平方、在㈣t；進行i小時的燒結，而製作電路基板試片。 ^在此電路基板試片巾，是否得到無㈣而具實用性的路基板1於此評量中的實用性_基準，是以趣曲的程度為每英吋5〇…以下者判斷為具有實用性、每英吋超出50/zm者判斷兔|_ 』蚵马無實用性。其結果示於表2。表2

如表2所不’實施例卜3的基板試片每一個的介電常數與介電正接的乘積小、介電特性優異、且氣孔率亦低。另外’在其與市售的Ag導電糊的關係t，亦具有作為電路基板的實用性。另一方面，比較例〗的基板試片也是介電特性優異、 -率低然而，在其與市售的仏導電掏的關係中，並 22 2031-l〇344-PF;Dwwang 200952569 無作為電路基板的實用性。另外，比較例2的基板試片的 W電特性良好，但其氣孔率高，而使吸濕性高。另外，在其與市售的Ag導電糊的關係中，並無作為電路基板的實用性。 (實施例4~5) 生胚片是使用在實施例1所製作者。導體糊是藉由將98.5重量％的Ag粒子（平均粒徑：約 1 # m)及1. 5重置％的pd粒子（平均粒徑：約im)所構成 © 的金屬粒子、熱分解性的鹼金族金屬化合物、^重量％的乙基纖維素之萜品醇（terpineo丨）溶液與分散劑及可塑劑所構成的有機成分置入自動研缽，再進行3〜4小時的混練而得。在此處，Ag粒子與有機成分的重量比則配合導電糊的黏度變動，而在77:23〜82:18的範圍作調整。另外，關於所使用的熱分解性的鹼金族金屬化合物的種類與配方量，則是示於表3。 ❹ #下來’使用上述導電糊而在上述纽片上印刷電路圖形之後，堆積、重垄9片的生胚片，藉由在8〇t、⑴分鐘、30MPa的壓力下進行熱壓合而使其層積。接下來在 500°C燒結此層積物2小時後，在78〇〜85〇t；進行3〇分鎊的燒結，藉此得到低溫燒結陶瓷電路基板。 (實施例6〜7) 在實施例6中，除了使用實施例2所製作的生胚片以外，以與實施例4相同的步驟而得到低溫燒結陶究電路基板。土 2031-10344-PF;Dwwang 23 200952569 在實施例7中，除了使用實施例2所製作的生胚片以外，以與實施你"相同的步驟而得到低溫燒結陶变電路基板。 (實施例8〜9) 在實施例8中，除了使用實施例3所製作的生胚片以外，以與實㈣4相同的步驟而得到低溫燒結陶竟電路基板。在實施例9中，除了使用實施例3所製作的生胚片以外，以與實施彳列5㈣的㈣而得到低溫燒結陶曼電路基板。 (比較例3〜5) 除了使用比較例1所製作的生胚片、與以表3所記載的既定量混合熱分解性的鹼金族金屬化合物的導電糊或是未混入熱分解性的鹼金族金屬化合物的導電糊以外，以與實施例4相同的步驟而得到低溫燒結陶瓷電路基板。表3 化合物的種類相對於金屬粒子100重量份之化合物的配方量（重晋伦）相對於金屬粒子的金屬原子的100 個原子之化合物的金屬盾早童ί· 實施例4 碳酸鉀 1.0 1.6 ' 實施例5 碳酸鉀 0.5 _ 0.78 -Ο~~-—— 比較例3 碳酸鉀 Γο 比較例4 碳酸鉀 0.5 .. Γ78 比較例5 — ~— — - 對於在上述的實施例4〜9及比較例3~5所得到的低溫燒結陶瓷電路基板，進行以下的評量。 (1)低溫燒結陶瓷電路基板的輕曲量（變形量）關於翹曲量’是以基板的中央部分的高度與基板的中 2031-10344-PF;Dwwang 200952569 而測定此差值。在此評用上可使用的範圍，其央部分以外的高度差作為翹曲量，量中，右起曲量在2〇〇#iu，則為實值是愈小愈好。 (2) 低溫燒結陶瓷電路基板的導體面粗糙度導體表面粗糙度，是測定導體面的凹凸的最大高低差在此評量中，由於關於低溫燒結陶究電路基板的電路圖形與配備於此一基板的部件的連接，是常使用託請的微細銲線，故導體表面粗糙度較好為8//m或以下，其值為〇可以與25 βπΐ0的銲線進行接合的上限。 (3) 導體表面中的玻璃成分的面積比導體表面中的玻璃成分的面積比，是利用SEM(掃描式電子顯微鏡）的C0MP0影像（反射電子影像）中將玻璃部^ 顯示為黑色、將Ag導體部分顯示為白色之情況，藉由將I 白照片數據作二元化處理而計算黑色部分的面積而求得了在此處’導體表面中的玻璃成分由於會造成鍍膜的缺陷而 ❹會導致銲線接合性的降低、軟銲料飛散等而不希望其存在’但是由於此玻璃成分還有作為與導體的黏結劑的公用，故某種程度的玻璃成分侵入至導體是有必要的。因此，玻璃成分侵入至導體的程度，只要不會造成基板翹曲、導體皺痕等即可，另外，由於在鍍膜步驟中可施以用以除去導體表面的玻璃成分的表面處理’只要是在此鍍膜步驟中不會產生缺陷的玻璃成分的面積比即可。考慮到以上各點，導體表面中的玻璃成分的面積比若在30%或以下，則為實用上可使用的範圍。 2031-l〇344-PF;Dwwang 25 200952569 (4)導體的片電阻值是使用接觸型導體的片電阻值，測定。四端點表面電阻計來 (5)導體部分中的鹼金族金屬原子的含有率導體部分中的鹼金族金屬原子的含有散型X光光譜分析裝置來測定。吏用波長分上述（1)〜（5)的評量結果示於表4 表4

如表4所示，使用在比較例丨所製作的生胚片與既定的導電糊而製作的比較例3及4的低溫燒結陶瓷電路基板，比起使用在比較例1所製作的生胚片與未混合熱分解性的驗金族金屬化合物的導電糊而製作的比較例5的低溫燒結陶瓷電路基板’其基板的麵曲量、導體面粗鍵度及導體表面中的玻璃成分的面積比都是較小的。根據此結果是瞭解到，藉由使用既定的導電糊，可得到使基板的翹曲量、導體面粗糙度及導體表面中的玻璃成分的面積比減低的效 2031-10344-PF;Dwwana 26 200952569 果。另外，在比較例3及4的低溫燒結陶瓷電路基板中的片電阻值亦較低。 …、'而，關於比較例3的低溫燒結陶瓷電路基板，其破璃成刀的面積比較大，在其與在比較例1所製作的生胚片的、、σ中疋無法充分地得到既定的導電糊的效果。相對於此，以既定的生胚片與既定的導電糊的各式各樣的組合所製作的實施例Η的低溫燒結陶变電路基板，其基板的翹曲量、導體面粗糙度及導體表面中的破璃成分的積匕都十刀地小，且其片電阻值亦低。特別是在實施例Η的低溫燒結陶㈣路基板中可瞭解到，纟導體面粗糙度為5“至不滿—，而為相當程度地小於上限值之 8"的結果，而可以更穩定地進行銲線接合。也就是，藉由使用既定的生胚片與既定的導電糊的、组合，可更進一步地提昇抑制Ag擴散的效果，並可充分減少基板的_曲量、導體面粗糖度及導體表面中的破璃成分的面積比。 ❹ 從以上的結果可以瞭解，本贫巧之低皿燒結陶究電路基板，其能夠在9〇〇0C或该下燒社 ± 1 r現、-，且在與Ag系導電糊同 %燒，，·。之時的基板赵曲、導體皺 m敬痕等較小，並伴隨著低吸濕性、優異的在高頻帶（微波帶、 ^毫未波帶）的介電特性、具有玻璃成分未浮出的平坦電路表面【圖式簡單說明】第1 的製程。圖是說明本實施形態中的低溫燒結陶瓷電路基板 2031-10344-PF;Dwwang 27 200952569 第2圖是說明習知的低溫燒結陶瓷電路基板的製程。【主要元件符號說明】卜生胚片； 2〜導電糊； 3~Ag ； 4〜熱分解性的驗金族金屬化合物； 5〜陶瓷基板； 6〜電路； 7〜擴散部； 10〜生胚片； 11〜導電糊； 12〜Ag 。 2031-10344-PF;Dwwang 28

Claims

200952569 七、申請專利範圍： 1·。-種低溫燒結陶变電路基板，是由導電糊與在800 C〜9001：同時燒結而成，其特徵在於： ❹ 該生胚片包含玻璃粉末與氧化銘粉末，且該麵與該氧化鋁粉末的重量比為4:6〜6:4，該破璃粉末J 35〜39重量％的Si〇2、9〜17重量％的Αΐ2〇3、η,重^由 B糾。〜2。重量町0(然而R’是選自Mg、ca及二組成的族群中的至少一種）、以及〇.2〜2重量^^Li2〇、〇 5 2 重量％的M〇2(然而Μ是選自Ti及Zr所組成的族群中的至L 一種）所構成；以及 ; 該導電糊含有含Ag的金屬粒子、黏結劑成分、與熱分解性的驗金族金屬化合物’且該熱分解性的鹼金族金屬化合物的含量是相對於100個該金屬粒子的金屬原子，含有 0. 13或以上、7. 8或以下的鹼金族金屬原子的相當量。 ❹ 2031-1034 4-PF;Dwwang 29