JPH03122083A - 窒化アルミニウム焼結体用導電ペースト - Google Patents

窒化アルミニウム焼結体用導電ペースト

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JPH03122083A
JPH03122083A JP1257766A JP25776689A JPH03122083A JP H03122083 A JPH03122083 A JP H03122083A JP 1257766 A JP1257766 A JP 1257766A JP 25776689 A JP25776689 A JP 25776689A JP H03122083 A JPH03122083 A JP H03122083A
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JP
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aluminum nitride
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conductive paste
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JP1257766A
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Rieko Saitou
西塔 利江子
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Nippon Chemi Con Corp
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Nippon Chemi Con Corp
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5183Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal inorganic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
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    • C04B41/5116Ag or Au
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/30Die-attach connectors

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  • Materials Engineering (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、窒化アルミニウム焼結体用導電ペーストに間
し、更に詳しくは、窒化アルミニウム基板等の窒化アル
ミニウム焼結体の表面に形成される電、臣や導体パター
ン等の導体層として使用し得る窒化アルミニウム焼結体
用導電ペーストに関する。
[従来の技術] 回FI?1基板としては、アルミナ(Al□03)等の
セラミック基板、樹脂基板、並びに金属基板等が従来か
ら用いられているが、これらの内、電気的絶縁性、撮械
的強度並びに熱的安定性の観点から、これらの緒特性の
バランスが樹脂基板や金属基板より良好であるアルミナ
セラミックスが最も汎用されている。
アルミナ基板は、前記した既存の基板と比較すると全体
として使い易い基板であり、使用量、利用形態共に大き
く発展し、今日では回路基板の主流を占めるに至ってい
るが、近年の電子機器の小型化の急速な進行に伴い、回
路の集頂度が大幅に増大し、単位面積当りの発熱型が増
大した結果、アルミナ基板では十分に対応できない事態
か生ずることとなった。
アルミナ基板の熱伝導率は20W/m、 K程度と比教
的低く、発熱量が大きい場合には十分な放熱をあまり期
待できない、このなめ、高発熱部分のみにベリリヤ(B
ed)やモリブデン(Mo)のような熱伝導率の大きい
材料を使用し、曲の部分にはアルミナを使用する複合構
成も提案されたが、価格、電気特性並びに熱特性の点で
十分満足し得るものではなく、高集積・高発熱回路用の
セラミック基板材料が求められていた。
窒化アルミニウム(AIN)は、天然には存在しない人
工鉱物の1つであり、前記した問題点を解決し得るもの
として注目された新しいセラミック基板である。
窒化アルミニウムは半導体に分類されるが、エネルギー
ギャップか広<(6,2eV) 、絶縁耐性、電気抵抗
、並びに誘電率の電気特性面からは実質的に絶縁体と考
えることができる。
また、圧電特性を有し、表面波デバイスとしても研究さ
れている。
窒化アルミニウムが回路基板材料として注目されるのは
熱伝導率が高い点にあり、実際には単結晶で約250 
W/m、Hの熱伝導率を有する。更に理論的には室温で
320 W#n、Kに達することが示されており、高放
熱基板としての可能性は非常に高いと考えられる。また
、窒化アルミニウムは、熱膨張係数がSiに近いこと、
絶縁特性が1憂れていること等、基板材料として優れた
面が多い。
窒化アルミニウムを回路基板として使用する場合、従来
はセラミック基板用の厚膜ペーストとして最も多く使用
されたアルミナ基板用の厚膜ペーストがそのまま用いら
れる場合が多かった。しかし、アルミナ基板と窒化アル
ミニウム基板とは熱膨張係数に差があり、これらのペー
ストをそのまま窒化アルミニウムに用いても十分な接着
力は得−られないのが実状であった。窒化アルミニウム
は、金属との濡れ性が悪く、そのメタライズは容易では
なく、特に厚膜ペーストによるメタライズは接着性が悪
く、使用に値する回路基板を提供するのは困難であった
。また、窒化アルミニウム焼結体基板は、純度が高いた
め液相反応を起し、接着強度向上に寄与するシリカ等の
不純物を含まないことと相俟って、導電ペーストとの強
固な結合が得られないという欠点があった。
窒化アルミニウム焼結体基板の表面に導電体を形成する
手段としては、例えば、Cu−○共晶液相を利用してC
u箔を直接基板上に張り付けるDBC法と呼ばれる方法
、ペースト状のW、Mo等の高融点金属を焼結させる方
法、窒化アルミニウムと金属との間にTiを添加したA
g−Cu系のろう材を挿入して張り付ける方法等が試み
られている。しかし、いずれの方法ら、焼結に高い温度
を必要としたり、工程が複雑である等の問題点があり、
現状の要求に十分答えられる状態ではなかった。
一方、従来から、アルミナ基板用として用いられている
導電ペーストに、接着強度向上のために各種の化合物を
添加することが試みられている。このようなものとして
は、例えば、酸化錫の添加や酸化バナジウムの添加が検
討されている。これらは導電パターンの接着強度向上に
効果はあるが、総合的な観点からは満足し得るものでは
なく、より接着強度の高い導電ペーストが求められてい
る。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は、ペーストへの添加物を改良して金属との濡れ
性を改良しメタライズの容易化を図ることにより、十分
な接着強度を与える窒化アルミニウム焼結体用導電ペー
ストを提供することを目自勺とする。
[課題を解決するための手段] 本発明によれば、Ag粉末70〜95重量部、Pd粉粉
末5〜3垂 ト0,5〜10重1部からなる基礎組成物に対し、Sn
O2+ZnO+LiF、 Sn  ○ 2   +  Z  n  O  +  
K  F  、SnO2+ZnO+CuF並びに S not  +Z no+c s  Fよりなる群か
ら選択される添加物を0.1〜10重量部添加したこと
を特徴とする窒化アルミニウム焼結体用導電ペーストが
提供される。
前記した組成の基礎組成物について、Ag粉末が多すぎ
るとマイグレーションやハンダ浸漬性か悪くなり、Pd
が多すぎると導体の抵抗値の増加やハンダの濡れ性が悪
くなり、ガラスフリットの量が多くなると窒化アルミニ
ウム焼結体との反応が激しくなりペーストの特性が不安
定になる0本発明が開示した範囲の組成とすることによ
り、バランスのとれた良好な特性を得ることができる。
この基礎組成物に対し、前記した添加物を所定の範囲で
添加して用いることにより、接着強度の向上を図ること
ができる。
本発明による導電ペーストく厚膜ペースト)は、Ag粉
末70〜95重量部、Pd粉末5〜30重量部、並びに
ガラスフリット0.5〜10重量部からなる基礎組成物
に対し、 SnO2÷ZnO+Li F SnOt  −1−ZnO+KF Sn02+ZnO+CuF並びに S noz  +Z nO+Cs F よりなる群から泗択される添加物を0.1〜40重量部
配合し、バインダと混練して作成することかできる。こ
のようにして作成したペーストを、例えばスクリーン印
刷により窒化アルミニウム基板に印刷し、レベリング後
、例えは120℃で乾燥し、800〜950”Cで焼成
を行う。作成したメタライズの接着強度には、本発明が
開示したペースト材の添加物が大きく関与する。
混練に用いるバインダについては、既知のものを用いる
ことができるが、具体例を例示すると、α−ターピノー
ル、ジブチルフタレート、ブチルカルピトールアセテー
ト等の有機溶媒中に、エチルセルロース、アルキッドv
f1脂等の有機ビヒクルを分散させたもの等を挙げるこ
とができる。
[作用コ 窒化アルミニウム焼結体用導電ペーストへの添加物を改
良して金属との濡れ性を改良しメタライズの容易化を図
ることにより、十分な接着強度を与えるペーストを提供
するためには、基板表面の酸化促進による濡れ性の向上
、および低融点を有する添加物成分による反応促進を図
る必要があると考えられる。
このような観点から、SnO□、ZnOは、基板表面を
酸化する成分として作用し、更にLi F、KF、Cu
F並びにCsF等のフッ化物は容易に分解し、活性な成
分であるLi、K、Cu並びにCsを生成し、これらの
活性な成分により基板および金属分との反応が促進され
、接着力が向上するものと推定される。
また、酸化錫は、導電ペーストへのハング付けの際、ハ
ンダとの濡れ性を向上させると共に、ハングがらの錫の
拡散を防止し得るため、この作用によりハング付は強度
を向上させることらできる。
[発明の効果コ 本発明によれば、ペーストへの添加物を改良して金属と
の濡れ性を改良しメタライズの容易化を図ることにより
、十分な接着強度を与える窒化アルミニウム焼結体用導
電ペーストが提供される。
本発明が開示しな添加物を用いることにより、3 KQ
/ 4 ml1l”以上の接@強度を得ることかできる
。これは、アルミナ基板用ペーストを用いたときの2倍
以上であり、LiF、KF、CuFiたはCsFを単独
で用いた場合よりも強い強度を得ることができる。
[実施例] 以下に実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
まず、導電ペーストの基礎組成物として、Ag粉末70
〜95重量部、Pd粉末5〜30重量部、並びにガラス
フリット0.5〜10重量部からなる混合物を調製した
これに共通の接着助材として、酸化錫および酸化亜鉛を
添加量を変えて配合すると共に、更に添加量を変えてフ
ッ化リチウムを添加し、バインダー20〜30重量部と
共に混練してペーストを作成した〈実施例1〜4)。
この各種ペーストをスクリーン印刷によって窒化アルミ
ニウム焼結体基板上に2IDI’n角のパターンを印刷
し、レベリング後、120°Cで乾燥させ、その後焼結
炉で、900℃で10分間焼結させた。
接着強度の測定は、いわゆるビール(引っ張り)強度測
定法に従い、焼結した2mIn角の導電ペーストパター
ン上に線径0.8III11のネイルヘッドビンをハン
ダ付けし、これを基板に対して垂直方向に引っ張り、剥
がれる強さを測定した。この実験結果を以下の第1表に
示す、なお、表中の添加量の単位は重量%゛であり、接
着強度の単位はK(J/41m+112である。
第1表 添加1勿添カロ量      全1加量  11’1度
5nOt   2nOL+F 比Lll    O,0060,0030,0010,
011,023実!]1   0.07  0.01 
 0.02   0.10  3.536実1湾2  
0.75 0.20 0.15  1.0(14,34
9実!3   2.50  1.10  1.40  
 5.00  4.032夷:!fi14  5.56
 2.24 2.20 10.00 4.031比較1
i12  13.25  3.85  2.90  2
0.00  1.723比f2i13   0.00 
 0.00  0.80   0.80  2.078
この結果から分るように、本発明が開示した範囲で添加
物を添加することにより、接着強度の向上を実現するこ
とができる。
次に、添加物の内、フッ化リチウムに変えてフッ化カリ
ウムを用いて同様の実験を行った(実施例5〜8)。
ペーストの基礎組成、酸化錫、酸化亜鉛の添加について
は最初の実験とほぼ同様であり、ペーストの焼成、接着
強度の測定等についても同じ条件で行った。この結果を
第2表に示す。
第2表 添加物添加量   全01111度 SnO□2nOKF 比!2914   0゜002 0.005 0.00
3  0.01  1.554実膓′A5   0.0
3  0.04  0.03   0.10  3.3
16実!lR60,600,240,161,003,
281実1スフ    2.15  1.20  1.
65   5.00  3.913実!b18   5
.20  2.62  2.18  10.00  3
.470比H512,883,573,5520,00
1,020比f2i16   0.00  0.00 
  ’0.95   0.95  2.870この実験
結果からも明らかなように、本発明か開示した範囲で添
加物を添加することにより、接着強度の向上を実現する
ことができる。
次に、添加物の内、フッ化リチウムに変えてフッ化銅を
用いて同様の実験を行った(実方市 3219〜12 
)  。
ペーストの基礎組成、酸化錫、酸化亜鉛の添加について
は最明の実験とほぼ同様であり、ペーストの焼成、接着
強度の測定等についても同じ条件で行った。この結果を
第3表に示す。
第3表 添加物添加量   全添加量 接着強度5n02 2n
OCuF 比f2ii!7   0.005 0.002 0.0
01  0.01  1.325実望f19 0.06
 0.03 0.01 0.10 4.275実1i1
10  0.74  0.18  0.18   1.
00  4.229実1itlll  2.00 1.
59 1.41 5.00 4.368実l調12  
5.58  2.22  2.20  10.00  
4.028比12例8  15.14  2.13  
2.73  20.00  1.662此較習9 0.
00 0.00 0.75 0.75 3.625この
実験結果からも明らかなように、本発明が開示した範囲
で添加物を添加することにより、接着強度の向上を実現
することができる。
次に、添加物の内、フッ化リチウムに変えてフッ化セシ
ウムを用いて同様の実験を行った(実施例13〜16)
ペーストの基礎組成、酸化錫、酸化亜鉛の添加について
は最初の実験とほぼ同様であり、ペーストの焼成、接着
強度の測定等についても同じ条件で行った。この結果を
第4表に示す。
第4表 添加物添加量   全添加量 ji9ffiSnOz 
 2nOCsF 比1110  0.005 0.004 0゜001 
 0.01  1.726実玉itl!3  0.05
  0.03  0.02   0.10  3.81
4実IN+4  0.55  0.25  0.20 
  1.00  4.035実H153,141,22
0,645,004,396実1n16  6.00 
 2.83  1.17  10.00  4.118
比ri例 1 14.12  3.05  2.83 
 20.00  3.725比較91+2  0.00
  0.00  0.83   0.83  2.69
7この実験結果からも明らかなように、本発明が開示し
た範囲で添加物を添加することにより、接着強度の向上
を実現することができる。
以上説明したように本発明によれば、従来濡れ性が悪く
、導電パターンの十分な接着強度が得られなかった窒化
アルミニウム焼結体基板用の導電ペーストとして、高い
接着強度のものを得ることができる。
また、基礎組成の導電ペーストは、アルミナ基板への流
用も可能であり、添加剤の配合のみによって各種の絶縁
基板への適用が可能なため、製造現場においてペースト
の種類を少くすることができ、生産効率の向上を図るこ
とができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ag粉末70〜95重量部、Pd粉末5〜30重
    量部、並びにガラスフリット0.5〜10重量部からな
    る基礎組成物に対し、 SnO_2+ZnO+LiF、 SnO_2+ZnO+KF、 SnO_2+ZnO+CuF並びに SnO_2+ZnO+CsF よりなる群から選択される添加物を0.1〜10重量部
    添加したことを特徴とする窒化アルミニウム焼結体用導
    電ペースト。
JP1257766A 1989-10-04 1989-10-04 窒化アルミニウム焼結体用導電ペースト Pending JPH03122083A (ja)

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JP1257766A JPH03122083A (ja) 1989-10-04 1989-10-04 窒化アルミニウム焼結体用導電ペースト

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112480869A (zh) * 2020-12-01 2021-03-12 佛山市东鹏陶瓷有限公司 一种防静电粉料及制备方法和防静电的瓷砖及制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112480869A (zh) * 2020-12-01 2021-03-12 佛山市东鹏陶瓷有限公司 一种防静电粉料及制备方法和防静电的瓷砖及制备方法
CN112480869B (zh) * 2020-12-01 2023-05-02 佛山市东鹏陶瓷有限公司 一种防静电粉料及制备方法和防静电的瓷砖及制备方法

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