JPH0282407A

JPH0282407A - 導電ペースト

Info

Publication number: JPH0282407A
Application number: JP23187488A
Authority: JP
Inventors: Teruyoshi Kubokawa; 久保川　輝芳
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1990-03-23

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、低温焼成多層セラミック基板などに用いられ
る導電ペーストに関するものである。

「従来の技術」低温焼成多層セラミック基板を製造するときには、まず
セラミック生シートの上に導電ペーストを用いて電極回
路を形成し、これらのセラミック生シートを積層して真
空加熱圧着を行なうことによりセラミック生基板を形成
し、つづいてこの圧着成形されたセラミック生基板を脱
脂後、９５０℃で１５〜３０分間焼成していた。この焼
成後のセラミック基板が、低温焼成多層セラミック基板
である。この低温焼成多層セラミック基板の表面にチッ
プ部品等の電子部品素子を半田付けすることにより、電
子部品、ユニット部品が得られる。

第１図は、この低温焼成多層セラミック基板の断面図で
ある。図中符号ｌはセラミック基板であり、２は表面電
極、３は内部電極で、４はバイア電極である。表面電極
２には、第２図に示すように、半田６によってチップ部
品等の端子７が半田付けされる。

この表面電極２のような低温焼成多層セラミック基板の
電極を形成するには、従来より一般に、アルミナ基１仮
に用いられる厚膜ハイブリットＩＣ用導電ペーストを転
用していた。

厚膜ハイブリットＩＣ用導電ペーストにおいては、現在
多くの種類のらのが市販されているが、一般に低温焼成
多層セラミック基板の表面電極用に転用されている導電
ペーストは、コスト等の関係から導電材料として銀−パ
ラジウムを用い、これにセラミック堰板との接着剤とし
て酸化ヒスマス、酸化銅、酸化マンガン等を添加した混
合金属粉を分散させてなる導電ペーストである。

「発明が解決しようとする課題」ところが、この一般に最も多く転用されている上記銀−
パラジウム系厚膜ハイブリットＩＣ用の導電ペーストは
、熱エージング特性に問題がある。

すなわち、従来の導電ペーストで作成された表面電極に
チップ部品等の電子部品索子を半田付けして電子部品と
した場合、これを熱雰囲気下に放置すると、セラミック
部と表面電極部との接着強度が時間と共に大きく低下し
てしまうので、信頼性の高い電子部品を得られない問題
があった。

この導電ペーストの熱エージング特性の低下の機構につ
いては明らかではないが、予想されろ機構を第２図を用
いて説明する。

電子部品が熱雰囲気中に放置された場合、図中矢印８て
示すように半田６中のスズが熱拡散して表面電極２中に
移行し、表面電極２内に存在する銀と銀−スズ金属間化
合物を形成する。ところがこの形成された銀−スズ金属
間化合物の体積膨張率が、導電ペーストに配合された接
着剤である酸化ヒスマスなどから焼成時に形成された接
合層５の膨張率と大きく異なっている。このため前記従
来の導伝性ベーストを用いて作成された電子部品が熱雰
囲気中におかれると、経時的に接合層５と表面電極２と
の間において接着力の低下らしくは剥離が起こる。これ
はつまり、表面電極とセラミック基板との接着力の低下
となる。

本発明は、熱エージング特性の良好な導電ペーストを提
供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」本発明では、銀（Ａｇ）が８２７〜８８．７重量％、パ
ラジウム（Ｐｄ）が３．９〜６．０宙吊％、酸化ビスマ
ス（ＢＬＯ３）が１８〜２．８重量％、酸化銅（Ｃｕｏ
　）が０．６〜０．９重量％、酸化マンガン（Ｍ１１０
２）が０．２〜０．３重量％、酸化鉄（ＦｅｔＯＪが３
．４〜８．１重量％からなる組成を有する混合金属粉体
を分散させた導電ペーストを用いることで、その解決手
段とした。

「作用　」銀、パラジウム、酸化ヒスマス、酸化銅、酸化マンガン
、酸化鉄を上記の組成で含む混合金属粉を分散した本発
明の導電ペーストで形成された表面電極には、一般に使
用されている銀−パラジウム系の導電ペーストを用いた
しのと比較して、下記■〜■の特徴がある。

■半田付は後の熱エージング時において、半田に含まれ
るスズの表面電極内べの拡散速度が低く、表面電極内で
の銀−スズ金属間化合物の形成をおさえることができる
。これは銀−スズ金属間化合物の形成に起因する表面電
極の熱膨張率の増加を防ぎ、表面電極と接合層との熱膨
張率の差を少なくする。■半田付は後の熱エージング時
において、導電ペースト内の接着剤により形成される接
合層の熱膨張率が、表面電極において形成される銀スズ
金属間化合物の熱膨張率に近くなる。■導電ペースト内
の接着剤により形成される接合層が強固である。

そして、このような本発明の導電ペーストを表面電極に
用いることにより、表面電極の熱膨張率と接合層の熱膨
張率が近くなり、かつ接合層の強度ら大きくなるので、
熱エージング特性つまり半田付は後の熱エージング時に
おける表面電極と接合層と接着力の低下が防止される。

以下、本発明の導電ペーストについて詳しく説明する。

本発明の導電ペーストは、！１１（Ａｇ）が８２．７〜
８８．７重量％、パラジウム（Ｐｄ）が３．９〜６０重
量％、酸化ビスマス（ＢｉｚＯ３）が１．８〜２８型組
％、酸化銅（Ｃｕｏ　）が０．６〜０゜９重量％、酸化
マンガン（ＭｎＯｔ）が０．２〜０゜３市川％、酸化鉄
（ｒ；’　ｅｔｏ　３）が３４〜８．１重！Ｕ％からな
る組成を有する混合金属粉体を分散させたしのである。

ごこて本発明の導電ペーストが従来の導電ぺ一ストと異
なる点は、接着剤として酸化鉄を添加したこと、および
銀、パラジウム、酸化ビスマス、酸化銅、酸化マンガン
、酸化鉄の各組成を上記範囲に限定したことである。

酸化鉄を添加すると、表面電極の膨張率の値と接合層の
膨張率の値が近接し、また接合層の強度が向上する。こ
の酸化鉄の組成が３．４重量％未満であると上記効果が
発現せず、８１重量％を越えると半田の濡れが悪くなる
という不都合がある。

また酸化ビスマスの配合量が１．８重量％未満であると
接着強度が低下するという問題があり、２．８重量％を
越えるとセラミック基板を溶解するという問題がある。

酸化銅の配合量が０．６重量％未満であると接着強度が
低下するという問題があり２Ｏ．９重ｉ？ｔ％を越える
と基板へ、拡散し、絶縁抵抗値か低下するという問題が
ある。

酸化マンガンの配合量が０．２重量％未満であると接着
強度が低下するという問題があり２Ｏ３重量％を越える
と基板へ拡散し、絶縁抵抗値が低下するという問題があ
る。

また導電材料である銀の配合量が８２．７重量％未満で
あると焼結性が悪くなるという問題があり、８８．７重
量％を越えると印刷性が悪くなるという問題がある。

パラジウムの配合量が３．９重量％未満であると電極が
９５０℃で溶解してしまうという問題があり、６，０重
量％を越えるとコスト高となり不都合である。

上記混合金属粉には、粒径が０５〜２．０μｍ程度のも
のが好適に使用される。

本発明の導電ペーストは、エチルセルロースなどを高沸
点溶剤に溶解してなるビヒクルに前記混合金属粉を分散
させて使用される。

ビヒクルには、樹脂粘結体としてエチルセルロース、ニ
トロセルロース、アクリル樹脂、ブチラール樹脂の内少
なくとも１種類以上の樹脂を、溶剤としてブチルカルピ
トール、ターピネオール、ブチルカルピトールアセテー
ト等の内少なくとらＩｌｌ類以上の高沸点溶剤を用いる
のが好適である。

さらにこのビヒクルには、必要に応じてパラフィンワッ
クス、マイクロワックス等のワックス類、ジオクチルフ
タレート等の可塑剤、ソルビタン酸モノステアレート等
の界面活性剤などを適宜添加してらよい。面記樹脂粘結
体の配合量は、混合金属粉１００重量部に対して０５〜
３．０重量部用いるのが好適であり、溶剤の配合量は、
混合金属粉１００重量部に対して９〜２９重徹部用いる
のか好適である。

次に、本発明の導電ペーストの作製方法の一例を以下に
示す。

まず、銀、パラジウム、酸化ビスマス、酸化銅、酸化マ
ンガン、酸化鉄の各々の粉体の重量が上記範囲になるよ
うに各粉体を配合する。次にこの混合金属粉を、Ｖ型混
合機等の粉体混合装置にて十分に混合する。そして、こ
の混合金属粉を上記ビヒクルに分散させて本発明の導電
ペーストとする。

ビヒクルと上記混合金属粉との混合は、少量ならば乳鉢
等、多量ならば万能混合撹拌機あるいはライカイ機等の
混合機で良く祖練りをし、さらに三本ロールで良く混練
し粉体の粒径を整えた後、導電ペーストとして使用に供
される。

［実施例」銀、パラジウム、酸化ビスマス、酸化銅、酸化マンガン
、酸化鉄を、第１表に示す割合で配合してビヒクル中に
分散し実施例１〜１７の導電ペース１−を作成した。

ビヒクルには、樹脂粘結体としてのニトロセルロース樹
脂を混合金属粉１００重量部に対して２８重里部、溶剤
としてのブチルカルピトール、ターピネオールを混合金
属粉１００重量部に対してそれぞれ！２重量部配合した
ものを用いた。この池にこのビヒクルには、ソルビタン
酸モノステアレートを０，２重量部を配合した。

また比較例１として酸化鉄を含まない導電ペーストを作
成した。さらにその他の比較例として、市販の銀〜パラ
ジウム系導電ペースト２種類を準備した。

本発明の実施例、比較例を第１表に示す。

これらの導電ペーストを用いて、２　ｍｍＸ　２　ｍｍ
の電極をセラミック生シートに印刷し、脱脂の後９５０
°Ｃにて焼成を行なった。このように形成されたＴｉ極
にさらにスズ６２重里％、鉛３６重量％、銀２重量％か
らなる半田にて半田付けを行ない、これを１５０℃の恒
温層にて熱エージングを行なった後、それぞれセラミッ
ク基板との接着強度を測定した。結県を第３図に示す。

第３図中符号Δにて示す曲線は、実施例１５の混合金属
粉を用いた導電ペーストによる表面電極と接合層との熱
エージング後の接着強度の変化を示す曲線である。池の
実施例についてもほぼ同じ曲線を示すので図中において
は省略する。曲線Ｂは比較例１の混合金属粉を用いた導
電ペーストによろ表面電極のらのである。曲線Ｃは市販
の導電ペーストである比較例２（商品名　Ｄ−４６８９
製造メーカー：昭栄化学）のらので、曲線りも同様に比
較例３（商品名・＃１７０２．製造メーカー　ＤＥ　Ｍ
　Ｅ　Ｔ　ＲＯＮ　）のしのである。

第３図より明らかであるように、実施例は比較例と比べ
て熱エージング中の接着強度の低下率が小さい。

「発明の効果」以」二説明したように、本発明の導電ペーストは、銀（
Ａｇ）が８２７〜８８．７重量％、パラジウム（Ｐｄ）
が３．９〜６．０重量％、酸化ビスマス（ＢＬＯ：＋）
が１．８〜２．８重量％、酸化銅（Ｃｕｏ　）が０６〜
０９重量％、酸化マンガン（ＭｎＯ７）か０．２〜０．
３重ｆｆｌ　９／、酸化鉄（ＦｅｔＯｉ）が３４〜８．
１重量％からなる組成を何するｉ’［Ｚ合金属粉体を分
散させたしのであるので、この導電ペーストをセラミッ
ク基板等の表面電極に用いると、半田付けされた状態で
の熱エージング時において、表面電極の膨張率の値と接
合層の熱膨張率の値が近接し、さらに表面電極とセラミ
ック基板との接合層自体ら強化できる。その結果、接合
層と表面電極との接着強度の低下が抑制され、熱エージ
ング特性が改良される。従って、本発明の導電ペースト
を表面電極に用いろことにより、電子；１−品の熱雰囲
気下における信頼性が向」ニし、さらには溶融樹脂によ
る実装樹脂封止時などにおける実装部品の信頼性、歩ど
まりが向上する。また本発明の導電ペーストを用いるこ
とにより、自動車用基板部品等の高温にて使用される基
板部品への低温焼成セラミック基板の応用が可能になる
などの効果ら打る。

【図面の簡単な説明】

第１図は低温焼成多層セラミック基板を示す概略断面図
、第２図は表面電極での半田付けの状態を示す概略断面
図、第３図は実施例における表面電極と接着層との熱エ
ージング時間に対する接着強度の変化を示すグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】Ａｇ８２．７〜８８．７重量％Ｐｄ３．９〜６．０重量％Ｂｉ＿２Ｏ＿３１．８〜２．８重量％ＣｕＯ０．６〜０．９重量％ＭｎＯ＿２０．２〜０．３重量％Ｆｅ＿２Ｏ＿３３．４〜８．１重量％からなる組成を有する混合金属粉体を分散させたことを
特徴とする導電ペースト。