JP3150932B2 - セラミック多層回路基板用導電ペースト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセラミック多層回路
基板用導電ペーストに関し、さらに詳しくは、セラミッ
クグリーンシートと同時に焼成しても反りの少ない多層
回路基板を提供することのできる導電ペーストに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミック多層回路基板として
は、アルミナ多層回路基板が主に用いられていた。アル
ミナ多層回路基板を製造するためには、アルミナの焼結
を行うために１５００℃以上の高温を必要とし、またそ
の温度に耐えるための導体材料としてＭｏ−ＭｎやＷ系
の高温焼結用材料が使用されていた。

【０００３】一方、最近ではアルミナよりも低温で焼成
することのできる低温焼成基板が徐々に用いられ始めて
いる。この低温焼成基板では、８００〜１０００℃の焼
成温度で焼結が可能となり、そのため導体材料もＭｏ−
ＭｎやＷよりも低抵抗のＡｇやＣｕが使用できるように
なり、高密度実装基板としてのＣＳＰ（チップサイズパ
ッケージ）、あるいはＭＣＭ（マルチチップモジュー
ル）に応用展開が図られつつある。

【０００４】低温焼成基板は、一般にガラスフリット成
分とセラミック成分を混合したものであって、ガラスフ
リットの低融点を利用して低温度で焼結させて基板とす
るものである。

【０００５】このようなセラミック多層回路基板を製造
する方法は、セラミックの基板となるグリーンシート上
に導電ペーストを印刷し、またセラミック層間の電気的
接続をとるためにセラミックグリーンシートのバイアホ
ール部に導電ペーストを充填し、それらのグリーンシー
トを複数枚積層した後一括で焼成する方法である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して製造するセラミック多層回路基板には、焼成後に基
板に反りが発生するという問題がある。それは、焼成時
の収縮率の異なる材料であるセラミックグリーンシート
と導電ペーストを同時に焼成するために起こる現象であ
り、もしも反りが発生すると基板として使用できないこ
とは言うまもない。

【０００７】この反り現象は、導電ペーストの収縮がセ
ラミックグリーンシートの収縮よりも早く起こることに
起因している。

【０００８】本発明は従来の技術の有する上記のような
問題点に鑑みてなされたものであって、その目的はセラ
ミックグリーンシートと同時に焼成しても反りが非常に
少ない導体回路を形成できるセラミック多層回路基板用
導電ペーストを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、アトマイズ法により製造した平均粒径が３
〜１０μｍであって且つ最大粒径が４０μｍ以下である
Ａｇ粉末が５０重量％以上である導電性粉末を主成分と
する導電ペーストを用いて多層回路基板を形成すること
により、セラミックグリーンシートと同時に焼成しても
反りが非常に少ない導体回路を形成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明は、セラミック
グリーンシートを複数枚積層して焼成することによって
セラミック多層回路基板を製造するに際してセラミック
グリーンシート上に印刷する導電ペーストであって、ア
トマイズ法により製造した平均粒径が３〜１０μｍであ
って且つ最大粒径が４０μｍ以下であるＡｇ粉末を導電
性粉末とするセラミック多層回路基板用導電ペーストを
第一の発明とし、上記第一の発明において、Ａｇ粉末以
外の導電性粉末として、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉまたは
Ｃｕより選ばれる１種以上の金属の粉末を併用し、且つ
前記Ａｇ粉末が導電性粉末の５０重量％以上であること
を特徴とするセラミック多層回路基板用導電ペーストを
第二の発明とする。

【００１１】上記のようなアトマイズ法により製造した
特定粒径のＡｇ粉末を用いることにより、Ａｇ粉末の収
縮率をセラミックグリーンシートの収縮率と適応させる
ことが可能となり、従って、反りの無いセラミック多層
回路基板を作製することができる。

【００１２】一般に導電ペーストに用いられるＡｇ粉末
は、化学的還元法により製造され、その平均粒径は０．
１〜２μｍが多い。しかしながら、これらの粉末を本発
明の用途に用いると、Ａｇ粉末の焼結がセラミックグリ
ーンシートの焼結よりも格段に早く進むため、反りの発
生が抑制できない。

【００１３】また、特開平３−２８４８９６号公報に記
載されているように、通常の化学的還元法により製造さ
れたＡｇ粉末を仮焼して平均粒径を大きくしたものも本
発明の用途には有効であるが、仮焼したＡｇ粉末は元々
の粒子が寄り集まったような形態であって、仮焼した粒
子の中には空洞が多くなる。そのため仮焼した粒子は同
じ粒径の空洞の無い粒子に比べて焼結は早く進む。従っ
て、化学的還元の後に仮焼することによって得られる粒
径の大きなＡｇ粉末も本発明の用途には適さない。

【００１４】本発明でいうアトマイズ法とは、Ａｇを高
温度で溶融し、そのＡｇ液体をノズルから高速度で噴霧
することによって、球状微粉化する方法である。Ａｇ液
体をノズルから高速度で噴霧する際の媒体としてガスを
用いる場合はガスアトマイズ法、あるいは水を用いる場
合は水アトマイズ法と称されるが、本発明で用いること
のできるアトマイズ粉末はどちらの方法によっても得る
ことができる。

【００１５】本発明のアトマイズＡｇ粉末の粒径とし
て、平均粒径を３〜１０μｍと規定したのは、粒径が３
μｍより小さくなると、セラミックグリーンシートと同
時に焼成した場合に反りを無くすことは困難であり、ま
た、粒径を１０μｍ以下としたのは、それより大きいＡ
ｇ粉末では反りは少なくなるもののＡｇ粉末をペースト
化する際にＡｇ粉末がつぶれて箔状になり、印刷時のス
クリーンの目詰まりを起こすからである。

【００１６】同様に、Ａｇ粉末の最大粒径を４０μｍ以
下としたのは、４０μｍよりも大きなＡｇ粉末を用いる
と、ペースト化する際に粉末がつぶれて箔状になり、印
刷時のスクリーンの目詰まりを起こすからである。

【００１７】本発明の導電ペーストは、セラミックグリ
ーンシートの内層用の導電ペーストとして、また、ビア
の充填用のペーストとして、あるいは表層用のペースト
として適用が可能である。

【００１８】本発明の導電ペーストでは、アトマイズ法
により製造した、平均粒径が３〜１０μｍであって且つ
最大粒径が４０μｍ以下であるＡｇ粉末が導電性粉末の
５０重量％以上であることが好ましい。Ａｇ粉末が５０
重量％未満では、セラミックグリーンシートと同時に焼
成した場合に、反りを無くすことができないからであ
る。

【００１９】Ａｇ以外の導電性粉末を加えることも可能
であり、例えば、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ、ＮｉまたはＣｕを
併用することもできる。さらに、これら１種以上の金属
の粉末とＡｇ粉末を併用することも可能である。

【００２０】また、導電性粉末以外に種々の添加物、例
えば、無機化合物、ガラスフリット、有機金属化合物等
を導電ペーストとしての特性を低下させない範囲で一定
量加えることも可能である。

【００２１】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。実施例で使用したＡｇ粉末の詳細は次の表１に示
すとおりである。

【００２２】

【表１】

【００２３】また、使用したグリーンシートは、酸化珪
素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素を主成分とするガラ
スフリット５０重量部と酸化アルミニウム５０重量部を
混合したものを用いた。グリーンシートの厚みは２００
μｍである。

【００２４】一方、導電ペーストは以下の表２に示す組
成のものをプラネタリーミキサーで予備混練後、３本ロ
ールで混練することによって得た。

【００２５】そして、グリーンシートの上に表２に示す
各組成の導電ペーストを１０ｍｍ□の大きさでスクリー
ン印刷し、それらを５枚重ねて熱プレスした後、最高温
度９００℃で１時間焼成することによって多層回路基板
を作製し、その基板の反りを測定した。

【００２６】なお、反りの測定は、反りゲージを用いて
基板全体の反り量を求め、基板の厚みをその反り量から
差し引いたものを反り量とし、その値を表２に示す。な
お、表２に示す反り量は、２０μｍ以下のものが良好で
ある。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から以下の点が明らかである。 （１）実施例１、２は本発明のアトマイズ法により製造
した平均粒径３〜１０μｍのＡｇ粉末であるから、基板
の反りは良好である。

【００２９】（２）実施例３、４は、アトマイズ法によ
り製造した平均粒径３．６μｍのＡｇ粉末にＰｔ粉末ま
たはＰｄ粉末とガラス粉末をさらに添加したものである
が、ともに反り量は少なく良好である。

【００３０】（３）しかし、平均粒径２．７μｍのＡｇ
粉末を用いた比較例１は、反り量が大きい。

【００３１】（４）また、比較例２は、Ａｇ粉末の平均
粒径が１０．５μｍと大きすぎるので、ペーストを作製
した後スクリーン印刷する際に、スクリーン版への目詰
まりが生じて良好に印刷できなかった。

【００３２】（５）また、比較例３は、Ａｇ粉末の平均
粒径が１．６μｍと小さすぎるので、反り量が非常に大
きい。

【００３３】（６）さらに、平均粒径が１．６μｍのＡ
ｇ粉末を仮焼して平均粒径を大きくした比較例４や５は
比較例３に比べて反り量は改善されるものの、まだ良好
なレベルとは言えない。

【００３４】以上の結果は、グリーンシート材料とし
て、酸化珪素、酸化アルミニウムおよび酸化ホウ素を主
成分とするガラスフリット成分と酸化アルミニウムをセ
ラミック成分として用いたものであるが、それ以外の一
般に８００〜１０００℃で焼成される低温焼成基板用ガ
ラスセラミックグリーンシートにも本発明は適用可能で
ある。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、セラミックグリーンシ
ートと同時に焼成しても反りが非常に少ない導体回路を
形成できるセラミック多層回路基板用導電ペーストを提
供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 晋一 京都府京都市下京区西七条東久保町19− 19 (56)参考文献 特開 平６−349315（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−70243（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−114328（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 1/09 H01B 1/16

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックグリーンシートを複数枚積層
   して焼成することによってセラミック多層回路基板を製
   造するに際してセラミックグリーンシート上に印刷する
   導電ペーストであって、アトマイズ法により製造した平
   均粒径が３〜１０μｍであって且つ最大粒径が４０μｍ
   以下であるＡｇ粉末を導電性粉末とするセラミック多層
   回路基板用導電ペースト。
2. 【請求項２】 Ａｇ粉末以外の導電性粉末として、Ｐ
   ｄ、Ｐｔ、Ａｕ、ＮｉまたはＣｕより選ばれる１種以上
   の金属の粉末を併用し、且つ前記Ａｇ粉末が導電性粉末
   の５０重量％以上であることを特徴とする請求項１記載
   のセラミック多層回路基板用導電ペースト。