JPH0215690A - 配線用ペーストおよびこれを用いたセラミック配線基板 - 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】 「産業上の利用分野］ 本発明は、配線用ペーストおよびこれを用いたセラミッ
ク配線基板に係り、特に、配線抵抗の低減に好適な配線
用ペーストおよびこれを用いたセラミック配線基板に関
する。

［従来の技術］ 電子回路装置等において、ＩＯや■、Ｓｒをチップの状
態で多数搭載する手段として、多Ｊ（クセラミック配置
線基板が用いられている。

この多層セラミック配線基板は、例えば、アルミナまた
はムライトをベースに、フラックス、バインダ、可塑剤
、溶剤等をｄ′Ｘ、合して調合した原１゛′Ｆを用いて
グリーンシー１−を成形し、これに所望のブランクや孔
を打ち抜き、導電性微粒子を分散した配線用ペーストを
用いて導体を印刷した後、複数枚のグリーンシートを所
定の順序で積層して、所定の温度で焼結し、メツキ等を
行なって形成される。

従来、」−２配線用ペーストは、焼結温度、比抵抗等を
考慮して、導電性微粒子としてＷ微粒子を分散したもの
が好ましく用いられている。このＷ微粒子としては　ｉ
ｐ均粒径が０．５〜５μｍのものを用いろことができる
。

ところで、多層セラミック配線基板用のＷペーストによ
る配線は、配線抵抗が小さいこと、および、焼成収縮率
が基板のそれと近似していること等の特性が要求される
。基板は、通常、焼成時に１５〜１６％収縮するので、
Ｗペーストもこれに適合するように選択される。−殻内
には５粒径が小さくなるほど、抵抗値が小さくなるとと
もに、収縮率が人きくなる。そこで、従来は、上記特性
」二の要求？−満たすべく、平均粒径が０．５〜２μｍ
のＷ徹位ｊ′・（粉末）を適当に粒度配合したＷペース
トを用いていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、多層セラミック配線Ｊ、（板にあっては、よ
り高密度の実装が望まれており、そのためには、導体配
線の線幅を細くする必要がある。この場合、線幅を細く
すると、配線抵抗が高＜　ｊｒ・ろので、比抵抗を小さ
くするか、膜厚をｒＩｔ　＜ずろことが望まれる。

同一の材料で比抵抗を小さくするには、」−述したよう
に導性微粒子の粒径を小さくすればよい。

しかし、粒径を小さくすることは、焼成収縮・にが大き
くなるため、好ましくない。

一方、膜厚を厚くすることは、微細な線幅の場合には、
印刷精度上困難である。

このように、従来の多層セラミック配線基板では、焼成
収縮率を変えることなく、配線抵抗を下げることが課題
となっていた。

本発明の第１の目的は、焼成収縮率を変えることなく、
比抵抗を小さくした配線用ペーストを提供することにあ
る。

また、本発明の第２の目的は、微細な線幅の配線を膜厚
を厚くすることなく、配線抵抗を小さくして形成した多
層配線基板を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ Ｊ−記目的は、導電性微粒子を分散した配線用ベースＩ
・において、 −［−２配線用ペースＩ・中に、−上記導電性微粒子と
同一・の材料からなり、粒径がこれより小さい導電性超
微粒子を添加することにより達成される。

導電性微粒子−としては、比抵抗、焼結温度等を４慮し
て適宜選択されるが、好ましくは、Ｗが用いられる。ま
た、導電性超微粒子としては、上記導電性微粒子と同様
に、Ｗが好ましい。

また、本発明は、配線用ペースト中に、０．０３μｍ〜
０．０７μｍの超微粒子からなるＷ粉末を。

０．１−ｔ％〜ｌ、（ｈＬ％添加するもので′あること
が好ましい。

さらに、本発明のセラミック配線基板は、上記した配線
ペーストにより配線パターンをグリーンシートに印刷後
、焼成することにより形成することができる。

［作用コ 本発明では、配線用ペースト中に、導電性を付与する主
成分たろ心電性微粒ｐと同一材料であって、粒径がこれ
より小さい導電性超微粒子を添加しである。このような
超微粒子は１．に径の大きいものに比べて活性であるた
め、粒径の大きい導電性微粒子表面に付着して、焼結時
に、焼結接点を作りやすい。このような焼結接点ができ
ろと、間接する導電性微粒子が該焼結接点を介して密接
するため、電気的接触が大幅に改淳される、す／」・、
１）ち、比抵抗が小さくなる。

一方１粒怪の大きい導電性微粒子は、その表面が隣接す
る他の導電性微粒子と接触して焼結されるが、その本来
の形態をあまり変えないので、焼結前からあった空隙を
埋めることが少ない。すなわち、超微粒子を添加しても
、緻密化は実質的には促進されない。従って、全体とし
て焼成収縮、？、（は変わらない。

このように、本発明では、焼成収縮率を変えることなく
、低比抵抗化が実現できる。従って、線幅が微細な配線
についても、配線抵抗を大きくすることなく形成できろ
。

［実施例コ 以下、本発明の実施例について説明する。

以上の実施例および比較例では、導電性微粒子どして平
均粒径２μｍｎのＷ微粒子を９０ｗｔ％と、−ｇ電性超
微粒子として）１１均粒径０．０５μｍのＷ超微粉を０
〜２ｗｔ％と、残ビヒクルとを混練して形成したペース
トを用いた。

本実施例では、Ｗ微粒子は、高純度化学社製を用い、Ｗ
超微粉は、住人金属鉱山社製を用いた。

Ｗ微粒子およびＷ超微粉の粒径は、沈降法により測定し
た。

また１本実施例で用いたビヒクルは１次の成分からなる
ものを用いた。すなわち、エチルセルロース５ｔｉｔ％
、ｎＢＣＡ９５すｔ％からなる。

本実施例では、Ｗ超微粉の添加量を０．１〜１　、　Ｏ
ｕｔ％の範囲で変えて、試料２〜７を得た。すなわち、
試料２は０，１ｗｔ％、３は０．３ｗｔ％、４は０，５
ｖｔ％、５は０．７ｗｔ％、６はＯ，！ｈｔ％、７は１
．０ｗｔ％の添加量とした。

また、比較例は、Ｗ超微粉の添加量を上記実施例の範囲
外で変えて、試料１，８および９を得た。

すなわち、試料１は０ｗｔ％、試料８は１．ｈｔ％。

９は１．５ｔｍｔ％の添加量とした。

ペーストは、まず、Ｗ微粒子とＷ超微粉とを。

例えば、容器中で２０分はど撹拌して、混合し。

さらに、この混合物をらいかい機により７３０分程度撹
拌して予備的に混合し、さらに、ビヒクルを加えて、３
０分はど混合し、ついで、三木ロールにより３０分はど
混合することにより製作した。

次に、上記のようにして得ら７（シた試料１・〜１〕の
各ペーストを、アルミナおよびムライトグリーンシート
」二に各々同一配線パターンで印刷して、１５２０〜１
５５０℃で焼成し、得られたものについて、比抵抗およ
び焼成収縮率を測定した。得られたｉ１Ｍ定結果を第１
図に示す。第１図では、超微粉の添加量を横軸とし、比
抵抗および焼成収縮率を縦軸として表わし、試料１〜９
について、それぞれの値をプロットした。

第１図に示す結果によれば、比抵抗は、超微粉Ｗ０．１
ｗｔ％の添加において、約６ＸＩＯ−’Ω”ｃｍ低下す
るが、それ以上は徐々に低下するだけである。

一方、焼成収縮率は、無添加で１５％、Ｌｔｌｌｔ％添
加で１６％となり、さらに、添加量を増加すると徐々に
大きくなる。従って、以上の結果より、焼成収縮率をほ
とんど変えずに低比抵抗化を達成できる最適な超微粉Ｗ
添加量は０．ｌ”１．０ｗｔ％であることが分かる。

第２図に超微粉Ｗ粉末無添加および添加した場合の焼成
前後の微構造を走査形電子顕微鏡により観察したものを
示す。

同図（ａ）、（ｂ）は、超微粉Ｗ無添加のものを示して
いる。焼成前のＷ微粒子１の各粒界の接触状態は、各粒
界が機械的に接している。これを焼結させると、粒界の
一部が接触している微粉相互で焼結して、境界がなくな
り相互に連結された焼結接点３を形成する。しかし、こ
の無添加のものは、活性度が低いため、（ｂ）に示すよ
うに、焼結接点３が形成されに＜＜、数が少ないので、
比抵抗が高くなる。

一方、第２図（Ｃ）、（ｄ）には、超微粉Ｗを０．ｈｔ
：％添加したものを示している。このものは、力′Ｌ粘
結前は１粒径の大きいＷ微粒子１の表面に超微粉２が付
着した状態となっている。これを焼結すると、超微粉２
が活性であるため、これを介して隨接しているＷ微粒子
１を相互に焼結させる。従って、各Ｗ微粒子１の界面で
多くの焼結接点；３が形成され、それが発達して、より
大きな接点３となる。従って、各Ｗ微粒子の接触大態が
よく、比抵抗が小さくなる。

このように、超微粉Ｗ粉末無添加では、焼成後にＷ粉末
どうしの良好な接触状態が得られない。

一方、超微粉Ｗを０．１ｔｖｔ％添加した場合には、焼
成後、良好な焼結接点が得られる。これは、大きなＷ粉
末の周囲に分布した超微粉Ｗ粉末が極めて活性なため、
焼結接点の発達を促進することに起因する。

以上述べた実施例では、平均゛粒径が０．０５μＩＴＩ
のＷ超微粉を使用したが、０．０３μｍ〜０．０７μｍ
の範囲でこれ以外のｉＶ−均粒径のＷ超微粉を使用して
も、」−記実施例と同様の結果が得られる。しかし、平
均；ｒ・７径が０　、０３μｍμｍ末的１的微粉を使用
すると、活性化しすぎて、焼成収縮率が大きくなる傾向
があり、精密なｆｔ１．！線パターンには不適である。

一方、０．０７μｍ１１より粒径が人きいものは、活性
化度が低く、従って、焼結接点を形成しにくいため、比
抵抗がぞ、１シはど小さくならない。

また、に記実施例では、１１１Ｉ′−Ｊ粒径２μｍのＷ
微粒！′を用いているか、これに限定さＪしるものでは
ろ゛い１例えば、・１ｕ勺ＪＰＮ径１μｒ１１のものを
使用することもてきる。

さらに、Ｌ記実施例では、導電性徴ｊ拉子として、＼■
を用いたが、他の金スづＬであってもよい。例えば、Ｍ
　Ｏが挙げられる。

なお、本実施例では、多層セラミック配線基板を例とし
ているが、本発明は、単層のセラミックＪ＋！−仮にも
！通用されるものであることはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、焼成収縮率を変
えることなく比抵抗を小さくすることができ、また、こ
れによって、セラミック配線ノ１ζ阪において、微肺１
な線幅の配線を、１１ダｉ　Ｉｌｌを厚くずろことなく
、配線抵抗を小さく　Ｌ−Ｃ形成することかできる。

このように、微、１１１１なパターンであっても１１１
己線１氏抗が小さくできれば、高密度で実装された多層
鳩坂内での信号遅れ時間を大幅に短縮することがｉ＋）
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は比抵抗と焼成収縮率におよぼす超微粉Ｗ添加量
の影響を示すグラフ、第２図は超微粉Ｗ添加、無添加の
焼成前後の微構造を示す図である。 １・・・Ｗ微粒子　　　　　２・超微粉３・・・焼結接
点　　　　　４・・非焼結接点出願人　株式会社　１１
　　立　製　作　所代理人　弁理上　富　１ｕ　　和　
子 弟１図 第２図 （Ｃ）焼成前 （ｄ）焼成後 ０．５　　　　　１．０　　　　　１．５超微粉Ｗ添加
屋（ｗｔ　’／、） ２．０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．導電性微粒子を分散させた配線用ペーストにおいて
   、 上記配線用ペースト中に、上記導電性微粒子と同一の材
   料からなり、粒径がこれより小さい導電性超微粒子を添
   加したことを特徴とする配線用ペースト。
2. ２．上記導電性微粒子および導電性超微粒子は、Ｗから
   なる粒子および微粒子である請求項１記載の配線用ペー
   スト。
3. ３．配線用ペースト中に、０．０３μｍ〜０．０７μｍ
   の超微粒子からなるＷ微粉末を、配線用ペースト全重量
   に対して、０．１ｗｔ％〜１．０ｗｔ％添加した請求項
   ２記載の配線用ペースト。
4. ４．グリーンシートに配線用ペーストによりパターンを
   印刷後、焼成して形成するセラミック配線基板において
   、 上記請求項１、２または３項記載の配線用 ペーストを用いて、グリーンシートに配線パターンを印
   刷したセラミック配線基板。
5. ５．グリーンシートがアルミナまたはムライトである請
   求項４記載のセラミック配線基板。