JP2000315421A - 銅導電性ペースト - Google Patents
銅導電性ペーストInfo
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- JP2000315421A JP2000315421A JP11126051A JP12605199A JP2000315421A JP 2000315421 A JP2000315421 A JP 2000315421A JP 11126051 A JP11126051 A JP 11126051A JP 12605199 A JP12605199 A JP 12605199A JP 2000315421 A JP2000315421 A JP 2000315421A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】導電体の比抵抗が低く、絶縁体に対して十分な
接着強度を確保することができる、７００℃以下で焼成
可能な、銅導電性ペーストを提供する。 【解決手段】銅粉末および酸化銅粉末から選ばれる少な
くとも１種と、有機ビヒクルとを含有する銅導電性ペー
ストにおいて、有機ビヒクル中の樹脂の窒素中における
熱分解温度が２００〜３５０℃である。
接着強度を確保することができる、７００℃以下で焼成
可能な、銅導電性ペーストを提供する。 【解決手段】銅粉末および酸化銅粉末から選ばれる少な
くとも１種と、有機ビヒクルとを含有する銅導電性ペー
ストにおいて、有機ビヒクル中の樹脂の窒素中における
熱分解温度が２００〜３５０℃である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックなどの
絶縁体に塗布・焼成して、銅導電体パターンを形成する
ために用いる、銅導電性ペーストに関する。
絶縁体に塗布・焼成して、銅導電体パターンを形成する
ために用いる、銅導電性ペーストに関する。
【０００２】
【従来の技術】セラミック、ガラスなどの絶縁性基板上
に、スクリーン印刷や直接描画法などでＡｇ−Ｐｄ系導
電性ペーストを所定のパターンで塗布し焼成すること
で、導電体パターンを形成する技術は、厚膜技術として
広く用いられている。最近、このような厚膜技術におい
て、従来のＡｇ−Ｐｄ系導電性ペーストに代わって銅導
電性ペーストが用いられる傾向にある。これは、銅導電
体は抵抗が低く耐マイグレーション性に優れており、微
細回路の配線パターンの形成が可能なためである。
に、スクリーン印刷や直接描画法などでＡｇ−Ｐｄ系導
電性ペーストを所定のパターンで塗布し焼成すること
で、導電体パターンを形成する技術は、厚膜技術として
広く用いられている。最近、このような厚膜技術におい
て、従来のＡｇ−Ｐｄ系導電性ペーストに代わって銅導
電性ペーストが用いられる傾向にある。これは、銅導電
体は抵抗が低く耐マイグレーション性に優れており、微
細回路の配線パターンの形成が可能なためである。
【０００３】一般に、この銅導電性ペーストは、銅粉末
または酸化銅粉末を、必要に応じてガラスフリットとと
もに、有機ビビクル中に分散させてなるものである。銅
粉末または酸化銅粉末は、非酸化性雰囲気中で焼成する
ことにより、焼結して厚膜の導電体を形成する。なお、
ガラスフリットは、この導電体の基板への接着強度を向
上させる作用がある。また、有機ビヒクルは、これら銅
または酸化銅の粉末を基板へ塗布可能とするための有機
液体媒体であり、溶剤中に樹脂を溶解させたものであ
る。
または酸化銅粉末を、必要に応じてガラスフリットとと
もに、有機ビビクル中に分散させてなるものである。銅
粉末または酸化銅粉末は、非酸化性雰囲気中で焼成する
ことにより、焼結して厚膜の導電体を形成する。なお、
ガラスフリットは、この導電体の基板への接着強度を向
上させる作用がある。また、有機ビヒクルは、これら銅
または酸化銅の粉末を基板へ塗布可能とするための有機
液体媒体であり、溶剤中に樹脂を溶解させたものであ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、銅導電
性ペーストは、その有機ビヒクル中に樹脂を含有する。
そして、銅導電性ペーストは、絶縁性基板などに塗布し
た後、窒素ガス中などの非酸化性雰囲気中で焼成される
ものである。この焼成温度が９００℃前後の比較的高温
の場合は、有機ビビクル中の樹脂は十分に分解・飛散
し、かつ、ペースト中の銅原子には十分な駆動力が与え
られるため、緻密な焼成膜が得られる。
性ペーストは、その有機ビヒクル中に樹脂を含有する。
そして、銅導電性ペーストは、絶縁性基板などに塗布し
た後、窒素ガス中などの非酸化性雰囲気中で焼成される
ものである。この焼成温度が９００℃前後の比較的高温
の場合は、有機ビビクル中の樹脂は十分に分解・飛散
し、かつ、ペースト中の銅原子には十分な駆動力が与え
られるため、緻密な焼成膜が得られる。
【０００５】しかしながら、熱により特性が影響を受け
やすい、たとえば抵抗体などが絶縁性基板上にある場合
は、銅導電性ペーストを、たとえば７００℃以下の低温
で焼成する必要がある。この場合、有機ビヒクル中の樹
脂の分解温度が高いと、焼成後の膜中に樹脂分が残留し
焼結を阻害する。そして、焼成温度が低温であるため、
十分な拡散駆動力を与えることができず、緻密な焼成膜
を得ることができない。このため、セラミックなどの絶
縁体に、銅導電性ペーストを塗布・焼成して導電体を形
成した場合、導電体の比抵抗が高くなり、導電体の絶縁
体に対する十分な接着強度が得られず、特に熱エージン
グ後における接着強度の低下が起こる結果、得られる製
品の歩留りが低下し、信頼性に欠けるという問題点を有
していた。
やすい、たとえば抵抗体などが絶縁性基板上にある場合
は、銅導電性ペーストを、たとえば７００℃以下の低温
で焼成する必要がある。この場合、有機ビヒクル中の樹
脂の分解温度が高いと、焼成後の膜中に樹脂分が残留し
焼結を阻害する。そして、焼成温度が低温であるため、
十分な拡散駆動力を与えることができず、緻密な焼成膜
を得ることができない。このため、セラミックなどの絶
縁体に、銅導電性ペーストを塗布・焼成して導電体を形
成した場合、導電体の比抵抗が高くなり、導電体の絶縁
体に対する十分な接着強度が得られず、特に熱エージン
グ後における接着強度の低下が起こる結果、得られる製
品の歩留りが低下し、信頼性に欠けるという問題点を有
していた。
【０００６】そこで、本発明の目的は、上記問題点を解
決して、導電体の比抵抗が低く、絶縁体に対して十分な
接着強度を確保することができる、７００℃以下で焼成
可能な、銅導電性ペーストを提供することにある。
決して、導電体の比抵抗が低く、絶縁体に対して十分な
接着強度を確保することができる、７００℃以下で焼成
可能な、銅導電性ペーストを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の銅導電性ペーストは、銅粉末および酸化銅
粉末から選ばれる少なくとも１種と、有機ビヒクルとを
含有する銅導電性ペーストにおいて、該有機ビヒクル中
の樹脂の窒素中における熱分解温度が２００〜３５０℃
であることを特徴とする。
め、本発明の銅導電性ペーストは、銅粉末および酸化銅
粉末から選ばれる少なくとも１種と、有機ビヒクルとを
含有する銅導電性ペーストにおいて、該有機ビヒクル中
の樹脂の窒素中における熱分解温度が２００〜３５０℃
であることを特徴とする。
【０００８】また、前記銅導電性ペーストは、７００℃
以下で焼成されることを特徴とする。
以下で焼成されることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の銅導電性ペーストは、銅
粉末および／または酸化銅粉末が有機ビヒクルに分散さ
れたものであって、この有機ビヒクル中の樹脂の窒素中
での熱分解温度が２００〜３５０℃の範囲内にある。
粉末および／または酸化銅粉末が有機ビヒクルに分散さ
れたものであって、この有機ビヒクル中の樹脂の窒素中
での熱分解温度が２００〜３５０℃の範囲内にある。
【００１０】このように、銅導電性ペースト中に含まれ
る樹脂が、２００〜３５０℃と焼成時の早い段階で分解
するため、７００℃以下の温度で焼成したときに残留し
て焼結の阻害とならず、焼結密度が上昇することによっ
て、導電体の抵抗を下げ、熱エージング後の接着強度低
下を抑えることができる。
る樹脂が、２００〜３５０℃と焼成時の早い段階で分解
するため、７００℃以下の温度で焼成したときに残留し
て焼結の阻害とならず、焼結密度が上昇することによっ
て、導電体の抵抗を下げ、熱エージング後の接着強度低
下を抑えることができる。
【００１１】なお、導電性ペースト中の樹脂の分解温度
が２００℃より低いと、ペーストを塗布した後の乾燥中
に樹脂が分解し、乾燥塗膜の強度が十分に得られず、焼
成までの取り扱い時に、配線パターンが損傷する場合が
ある。一方、有機ビヒクル中の樹脂の分解温度が３５０
℃より高いと、樹脂分が残留し、７００℃以下の低温焼
成においては焼成膜が十分に緻密化できない。したがっ
て、有機ビヒクル中の樹脂の分解温度は２００〜３５０
℃の範囲が好ましい。
が２００℃より低いと、ペーストを塗布した後の乾燥中
に樹脂が分解し、乾燥塗膜の強度が十分に得られず、焼
成までの取り扱い時に、配線パターンが損傷する場合が
ある。一方、有機ビヒクル中の樹脂の分解温度が３５０
℃より高いと、樹脂分が残留し、７００℃以下の低温焼
成においては焼成膜が十分に緻密化できない。したがっ
て、有機ビヒクル中の樹脂の分解温度は２００〜３５０
℃の範囲が好ましい。
【００１２】そして、用いる樹脂としては、たとえばエ
チルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール、アクリル
系樹脂などが挙げられるが、樹脂の種類で特に限定され
るものではなく、その樹脂の窒素中における熱分解温度
が２００〜３５０℃の範囲内にあることが必要である。
チルセルロース樹脂、ポリビニルアルコール、アクリル
系樹脂などが挙げられるが、樹脂の種類で特に限定され
るものではなく、その樹脂の窒素中における熱分解温度
が２００〜３５０℃の範囲内にあることが必要である。
【００１３】また、溶剤としては、たとえば、テルピネ
オール、各種グリコール類、各種セロソルブ類、酢酸エ
ステル類などが挙げられるが、特に限定されるものでは
ない。樹脂の種類、塗布方法などとの兼ね合いで、適宜
選択して用いることができる。
オール、各種グリコール類、各種セロソルブ類、酢酸エ
ステル類などが挙げられるが、特に限定されるものでは
ない。樹脂の種類、塗布方法などとの兼ね合いで、適宜
選択して用いることができる。
【００１４】また、銅粉末または酸化銅粉末としては、
公知の各種銅粉が使用可能である。粉末の製造方法、形
状などに制限はないが、粒径はペースト化の容易性また
は印刷適性の点から、１〜１０μｍの銅または酸化銅の
粉末を用いるのが好ましい。
公知の各種銅粉が使用可能である。粉末の製造方法、形
状などに制限はないが、粒径はペースト化の容易性また
は印刷適性の点から、１〜１０μｍの銅または酸化銅の
粉末を用いるのが好ましい。
【００１５】さらに、本発明の銅導電性ペーストは、塗
布・焼成後の基板への接着強度を上げるために、ガラス
フリットを加えた銅導電性ペーストとすることができ
る。この場合のガラスフリットとしては、特に限定され
るのもではなく、例えば、ホウケイ酸塩系や、ホウケイ
酸亜鉛系のガラスなどを適宜用いることができる。
布・焼成後の基板への接着強度を上げるために、ガラス
フリットを加えた銅導電性ペーストとすることができ
る。この場合のガラスフリットとしては、特に限定され
るのもではなく、例えば、ホウケイ酸塩系や、ホウケイ
酸亜鉛系のガラスなどを適宜用いることができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明に係る銅導電性ペーストの実施
例を説明する。まず、導電性ペーストの有機ビヒクルの
１成分を構成する樹脂として、窒素中における熱分解温
度が異なる表１に示す５種類の樹脂を用意した。表１に
おいて、＊印を付したものは、本発明の範囲外のもので
ある。
例を説明する。まず、導電性ペーストの有機ビヒクルの
１成分を構成する樹脂として、窒素中における熱分解温
度が異なる表１に示す５種類の樹脂を用意した。表１に
おいて、＊印を付したものは、本発明の範囲外のもので
ある。
【００１７】
【表１】 次に、ペースト組成として、銅粉末７６重量％、酸化銅
粉末３重量％、ガラスフリット７重量％、有機ビヒクル
１４重量％になるように秤量し、混練して銅導電性ペー
ストを作製した。なお、銅粉末としては平均粒径２μｍ
のものを、酸化銅粉末としては平均粒径１μｍのものを
用いた。ガラスフリットとしては平均粒径３μｍのホウ
ケイ酸鉛系のものを用いた。また、有機ビヒクルは表１
に示それぞれの樹脂をテルピネオール系溶剤またはアル
コール系溶剤で溶解したものを用いた。
粉末３重量％、ガラスフリット７重量％、有機ビヒクル
１４重量％になるように秤量し、混練して銅導電性ペー
ストを作製した。なお、銅粉末としては平均粒径２μｍ
のものを、酸化銅粉末としては平均粒径１μｍのものを
用いた。ガラスフリットとしては平均粒径３μｍのホウ
ケイ酸鉛系のものを用いた。また、有機ビヒクルは表１
に示それぞれの樹脂をテルピネオール系溶剤またはアル
コール系溶剤で溶解したものを用いた。
【００１８】その後、これら銅導電性ペーストをアルミ
ナ基板上にスクリーン印刷法によって塗布し１５０℃で
１０分間乾燥させた。さらに、窒素雰囲気中で最高温度
６００℃で１時間焼成することにより、膜厚１２μｍの
銅導電体を形成した。
ナ基板上にスクリーン印刷法によって塗布し１５０℃で
１０分間乾燥させた。さらに、窒素雰囲気中で最高温度
６００℃で１時間焼成することにより、膜厚１２μｍの
銅導電体を形成した。
【００１９】次に、得られた導電体について、導体抵
抗、基板に対する初期および熱エージング後の接着強度
を測定した。その結果を表２に示す。なお、表２の試料
番号は表１の試料番号と対応しており、＊印を付したも
のは、本発明の範囲外のものである。
抗、基板に対する初期および熱エージング後の接着強度
を測定した。その結果を表２に示す。なお、表２の試料
番号は表１の試料番号と対応しており、＊印を付したも
のは、本発明の範囲外のものである。
【００２０】なお、導体抵抗（ｍΩ／□）は、長さ
（Ｌ）及び幅（Ｗ）が１００：１の寸法関係（Ｌ／Ｗ＝
１００／１）を有する導電体パターンの２点間の抵抗値
を４端子法により測定し求めたものである。また、接着
強度（Ｋｇｆ）は、銅導電性ペーストの焼成により形成
された導電体にリード線をはんだ付けして接続した後、
このリード線を引張ることによって求めた値である。す
なわち、２３５℃に温度調整されたＡｇ入りのＳｎ−Ｐ
ｂ共晶はんだ中に２ｍｍ×２ｍｍの大きさを有する導電
体を５秒間浸漬し、その後この導電体に直径０．８ｍｍ
の錫めっき銅線をはんだ付けした後、この錫めっき銅線
を引張り試験機によって２０ｃｍ／分の速度で引張るこ
とによって、接着強度を測定した。
（Ｌ）及び幅（Ｗ）が１００：１の寸法関係（Ｌ／Ｗ＝
１００／１）を有する導電体パターンの２点間の抵抗値
を４端子法により測定し求めたものである。また、接着
強度（Ｋｇｆ）は、銅導電性ペーストの焼成により形成
された導電体にリード線をはんだ付けして接続した後、
このリード線を引張ることによって求めた値である。す
なわち、２３５℃に温度調整されたＡｇ入りのＳｎ−Ｐ
ｂ共晶はんだ中に２ｍｍ×２ｍｍの大きさを有する導電
体を５秒間浸漬し、その後この導電体に直径０．８ｍｍ
の錫めっき銅線をはんだ付けした後、この錫めっき銅線
を引張り試験機によって２０ｃｍ／分の速度で引張るこ
とによって、接着強度を測定した。
【００２１】また、はんだ付け直後の接着強度を初期接
着強度として測定する一方、１５０℃の温度で１０００
時間放置の熱エージング処理を施した後の接着強度を、
熱エージング後の接着強度として測定した。
着強度として測定する一方、１５０℃の温度で１０００
時間放置の熱エージング処理を施した後の接着強度を、
熱エージング後の接着強度として測定した。
【００２２】そして、得られた各特性値の良否判定は、
導体抵抗については３．５ｍΩ／□以下を良とし、３．
５ｍΩ／□を超える場合を否とした。また、接着強度に
ついては、初期は３．０Ｋgf以上を良とし、３．０Ｋgf
未満を否とした。熱エージング後は１．０Ｋｇｆ以上を
良とし、１．０Ｋｇｆ未満を否とした。
導体抵抗については３．５ｍΩ／□以下を良とし、３．
５ｍΩ／□を超える場合を否とした。また、接着強度に
ついては、初期は３．０Ｋgf以上を良とし、３．０Ｋgf
未満を否とした。熱エージング後は１．０Ｋｇｆ以上を
良とし、１．０Ｋｇｆ未満を否とした。
【００２３】
【表２】 表２から明らかなように、試料番号１〜３の本発明の範
囲内の銅導電性ペーストからなる導電体は、本発明の範
囲外と比較して、導体抵抗が２．５ｍΩ／□以下と低
く、焼結密度が向上していることがわかる。また、接着
強度については、本発明の範囲内の銅導電性ペーストか
らなる厚膜導電体は、初期で３．５Ｋｇｆ以上と、本発
明の範囲外と比較して強く、熱エージング後も１．５Ｋ
ｇｆを保ち、接着強度の低下による信頼性の低下も抑え
られている。
囲内の銅導電性ペーストからなる導電体は、本発明の範
囲外と比較して、導体抵抗が２．５ｍΩ／□以下と低
く、焼結密度が向上していることがわかる。また、接着
強度については、本発明の範囲内の銅導電性ペーストか
らなる厚膜導電体は、初期で３．５Ｋｇｆ以上と、本発
明の範囲外と比較して強く、熱エージング後も１．５Ｋ
ｇｆを保ち、接着強度の低下による信頼性の低下も抑え
られている。
【００２４】以上、実施例の説明においては、アルミナ
基板上に銅導電性ペーストを塗布し焼成した場合を示し
たが、本発明はこれのみに限定されるものではない。す
なわち、その他の絶縁性基板、たとえば低温焼結ガラス
セラミックス基板用に用いても同様の効果を得ることが
できる。また、銅導電性ペースト中にガラスフリットを
含有しない場合においても、基板に対する接着強度はガ
ラスフリットを含有した場合と比較して劣るものの、同
様に焼結密度が向上し導体抵抗を下げるという効果を得
ることができる。
基板上に銅導電性ペーストを塗布し焼成した場合を示し
たが、本発明はこれのみに限定されるものではない。す
なわち、その他の絶縁性基板、たとえば低温焼結ガラス
セラミックス基板用に用いても同様の効果を得ることが
できる。また、銅導電性ペースト中にガラスフリットを
含有しない場合においても、基板に対する接着強度はガ
ラスフリットを含有した場合と比較して劣るものの、同
様に焼結密度が向上し導体抵抗を下げるという効果を得
ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
銅導電性ペーストにおいては、有機ビヒクル中に含まれ
る樹脂の窒素中における熱分解温度が２００〜３５０℃
であることとしている。その結果、７００℃以下の焼成
においても焼結密度が向上し、熱エージング後における
十分な接着強度を確保することが可能となり、製品の歩
留り率の向上のみならず、信頼性の大幅な向上を図るこ
とができるという優れた効果を得ることができる。
銅導電性ペーストにおいては、有機ビヒクル中に含まれ
る樹脂の窒素中における熱分解温度が２００〜３５０℃
であることとしている。その結果、７００℃以下の焼成
においても焼結密度が向上し、熱エージング後における
十分な接着強度を確保することが可能となり、製品の歩
留り率の向上のみならず、信頼性の大幅な向上を図るこ
とができるという優れた効果を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項１】 銅粉末および酸化銅粉末から選ばれる少
なくとも１種と、有機ビヒクルとを含有する銅導電性ペ
ーストにおいて、該有機ビヒクル中の樹脂の窒素中にお
ける熱分解温度が２００〜３５０℃であることを特徴と
する、銅導電性ペースト。 - 【請求項２】 前記銅導電性ペーストは、７００℃以下
で焼成されることを特徴とする、請求項１に記載の銅導
電性ペースト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11126051A JP2000315421A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 銅導電性ペースト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11126051A JP2000315421A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 銅導電性ペースト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000315421A true JP2000315421A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14925439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11126051A Pending JP2000315421A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 銅導電性ペースト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000315421A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367427A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Murata Mfg Co Ltd | 導電性ぺースト、電子部品 |
| US8253011B2 (en) * | 2006-08-31 | 2012-08-28 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor substrate, electrode forming method, and solar cell fabricating method |
| WO2015005178A1 (ja) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜形成用組成物およびこれを用いる導電膜の製造方法 |
| WO2015005046A1 (ja) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜形成用組成物、導電膜の製造方法、および、導電膜 |
| JP2015026567A (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜形成用組成物及び導電膜の製造方法 |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP11126051A patent/JP2000315421A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367427A (ja) * | 2001-06-12 | 2002-12-20 | Murata Mfg Co Ltd | 導電性ぺースト、電子部品 |
| US8253011B2 (en) * | 2006-08-31 | 2012-08-28 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor substrate, electrode forming method, and solar cell fabricating method |
| KR101388200B1 (ko) * | 2006-08-31 | 2014-04-24 | 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 | 반도체 기판과 전극의 형성방법 및 태양 전지의 제조방법 |
| US8766089B2 (en) | 2006-08-31 | 2014-07-01 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. | Semiconductor substrate, electrode forming method, and solar cell fabricating method |
| WO2015005178A1 (ja) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜形成用組成物およびこれを用いる導電膜の製造方法 |
| WO2015005046A1 (ja) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜形成用組成物、導電膜の製造方法、および、導電膜 |
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| WO2015015918A1 (ja) * | 2013-07-29 | 2015-02-05 | 富士フイルム株式会社 | 導電膜形成用組成物及び導電膜の製造方法 |
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