JPH03228389A - 厚膜導体ペースト - 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〕 本発明は厚膜導体ペーストに関し、特にセラミック多層
基板のビアフィル導体に関する。

〔従来の技術〕

従来セラばツク多層基板のビアフィル導体は、パターン
形成用の厚膜導体ペーストを使用することが多く、セラ
ミ、り多層基板のメタルシステムに応じて使い分けが行
われている。

一般的な使用例としてはアルミナセラミアク系の多層基
板に於ては、アルミナセラミックの焼結温度より高融点
金属であるタングステン（Ｗ）。

モリブデン（ＭＯ）を主材とし、他に添加剤として焼結
助剤を添加し有機ビヒクルで混合したものが用いられて
いる。

厚膜多層基板に於ては、導体に銀（Ａｇ）ｗ銀パラジー
−ム（ＡｇＰｄ　）　、白金（Ｐｔ）金（Ａｕ）。

金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）を使用することによシ、ビアフ
ィル導体に於ても導体と同じ金属を使用するケースが多
く、これらの金属を主材とし他に添加剤として焼結助剤
、酸化金属、非晶質ニブラスフリット等を有機ビヒクル
で混練したペーストを使用している。又最近の低温焼結
多層基板に於ては、グリーンシートへの印刷導体に銀パ
ラジーーム。

金、銅の金属を主材とし他に添加剤として焼結助剤酸化
金属及び非晶質ガラスを添加し、グリーンシートの焼成
特性に応じて添加剤の添加量をコントロールしグリーン
シートの焼結時の収縮率に合ったビアフィル導体を得て
いる。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかし、上述した従来の技術に於ては、ビアフィル導体
は一般的に回路の導体抵抗を低くすることよシ前述の如
く導電性の高い金属が用いられている。Ａｇ、及びＡｇ
／Ｐｄ系導体を使用した例はよく知られている。しかし
良導電性金属の熱膨張率としては、Ａｇ＃１９０Ｘ１０
　／１？：、銅約１６５ＸＩＯ／℃でアルミナセラミッ
クの６０〜８０Ｘ１０／Ｃ，ガラスセラばツクの３０〜
ｓ　ｏ　ｘ　ｉ　ｏ−’／℃に対して大きく、このため
骨材であるセラミ、り及びガラスセラばツクとの接合に
於て問題を生じている。−例として厚膜多層基板のビア
フィル形成について紹介する。

先ずアルミナ基板上に厚膜誘電体ペーストを印刷しピア
ホールを形成し、次に厚膜誘電体を乾燥後このピアホー
ル内にＡｇ／Ｐｄ系導体ペーストを充填し乾燥しビアフ
ィルを形成する。この状態で厚膜誘電体とビアフィルを
同時に焼成する。この時誘電体とビアフィルの焼結時の
収縮率、膨張率の違いにより、ピアホールとビアフィル
の間に空隙を作ることがある。このことは低温焼結多層
基板でも同様に発生し、しばしば品質上の問題となって
いる。

これらを解決すべ〈従来技術に於ては、ペースト組成物
を調合し収縮率に関しては導体ペーストの無機／有機比
率の制御をしている。しかし無機比率を上げるとペース
トの粘度特性に問題を生じビアフィルの充填率が問題と
なる。又膨張率に関してはグリーンンート及び厚膜誘電
体の無機成分を導体ペースト内にフィラーとして添加し
、セラミック及びガラスセラミックと導体ペーストと合
せる努力がなされているがフィラーの熱膨張率が大きい
ことにより目的の熱膨張率を得るためにはフィラーの配
合が多くなカ、導電性が低下しビアフィルの導体抵抗が
上がってしまうという問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の厚膜導体ペーストは、導電性主材と低熱膨張率
フィラーと焼結助剤を有機ビヒクルで分散させたもので
ある。

特に熱膨張率に関しては、結晶化石英を添加することに
より実施し、焼結時の収縮率に関しては、低熱膨張フィ
ラーの粒度分布を制御することにより実施しており、導
体抵抗については導電性主材と低熱膨張率フィラーの粉
末粒度分布を制御することにより解決している。

〔実施例〕

次に本発明について詳細に説明する。

表１は本発明の第１の実施例を説明するための基本組成
配合割合である。

表１に於て、導電性主材としてのＡｕ粉末は球形粉末で
、平均粒径１μｍで結晶化している。低熱膨張率フィラ
ーとしての石英はボールミルにより粉砕され平均粒径２
．５μｍになっている。これらの無機粉末に焼結助剤を
添加し、エチルセルロースを主剤とし他にターピネオー
ル、脂肪酸を含んだ有機ビヒクルにて混練しペースト化
する。

本実施例に於てはペースト焼結時の収縮率を、有機ビヒ
クルと無機成分のＡｕ粉末と結晶化石英粉末の配合比率
と結晶化石英の粉末粒度に実施しており、表１の基本構
成に於ては無機９１５ｗｔ％に対し有機６．５Ｗｔ’１
６の比率に於てペースト焼成時の体積収縮は３５％程度
（乾燥状態と焼結状態との比較）であり、結晶化石英の
粉末粒度を変化させることにより結晶化石英の比表面積
が変化し収縮率をコントロール出来る。つまり結晶化石
英を微細化することにより容積が増加する。結晶化石英
は本厚膜導体ペーストの焼結温度的９００℃に於ては軟
化しないため体積収縮が少なく、本発明者の実験では結
晶化石英の粉末粒度を５μｍ〜０．５μｍまで微粉化す
ることにより収縮率を４０％〜２８％まで変化すること
が出来た。

次にＡｕ粉末粒度を変化させることによりＡｕ粉末の凝
集力を変えることが出来、焼結時の粒成長が可変に出来
る。このことにより厚膜導体ペーストの焼結時の導体抵
抗が可変に出来る。つまりＡｕ粉末を微粉末化すること
によりＡｕの凝集力が増大し焼結過程に於てＡｕの結晶
化が進み粒成長し電気抵抗が下る。

熱膨張率に関しては低温焼結グリーン７−トヘのビアフ
ィル形成を例に取って説明する。

第１図に於てグリーンシートｌはガラスセラミック系の
低温焼結形であり、主之る組成はＢ、　０３−ＰｂＯ−
８ｉ０鵞系ガラスと入ｌｘ’ｓで他にアルカリ金属酸化
物を小量添加した無機物を有機バインダーで混練しシー
ト化したものである。ビアフィル導体２は前述の表１の
組成により構成されている。

今グリーンシートｌにはピアホール３が形成されビアフ
ィル導体がスクリーン印刷技術により充填されている。

これらの７−トを複数枚積層し加圧抜脱バインダー工程
を経て焼結される。本実施例に於てはグリーンシートの
収縮率が約３５チであり厚膜導体ペーストも前述の説明
の如く約３５チに設計されており合っている。

この状態で焼結されると、先ず焼結の前半はグリーンシ
ート及びビアフィル導体の有機成分が分解し、脱バイン
ダーが行なわれる。この時の温度はグリーンシートの材
質により異なるが、約４００〜４８０℃の範囲である。

次にグリーンシートのガラスの軟化が開始され、次にビ
アフィル導体のＡｕの結晶化が進み粒成長が開始する。

この時の温度はガラスのアルカリ金属酸物の添加量によ
り異なるが６５０〜７５０℃であり、Ａｕの結晶化開始
温度はＡｕ粉末の粒度によシ異なるが７００℃〜８００
℃である。このＡｕ結晶化が開始されることによりＡｕ
とガラス・セラミ、りの膨張率の差によりピアホールに
対しＡｕの膨張による加圧が加わる。この時ガラスセラ
ミックのガラスは軟化しており、この加圧力はガラスセ
ラミックで吸収される。

一般的にＡｕはガラスセラミックと比較し熱膨張率が大
きく、ガラスセラミック６０×ｌＯ７℃に対しＡｕは１
７０ＸｌＯ７℃８００にである。このためＡｕとガラス
セラきツクの熱膨張率の差による不具合は冷却工程に於
て発生する。従来のＡｕ系厚膜導体ペーストの場合、ガ
ラスフリットに非晶質ガラスを使用するケースが多く、
熱膨張率としては約１４８ＸＩＯ／’Ｃ８００にであり
、冷却時点でガラスセラミ、りとビアフィル導体間で約
９μｍ（片側４．５μｍ）の空隙が発生する計算になる
。又フリットが非晶質ガラスであるために焼結時に熔融
するため、ガラスの比表面積が少なくなり充填密度が向
上する反面、ガラスセラミックとビアフィル導体の空隙
は先程の計算値より大きなものとな９、発明者の評価で
は約３０〜５０μｍの空隙が発生する。

本実施例に於てはフィラーに結晶化石英を使用している
ため、低熱膨張であることとガラスセラミ、り焼結温度
に於て熔融しないことにより、ガラスセラミ、りとビア
フィル導体との空隙は計算値では約８μｍ（片側４μｍ
）であり、フィラーの収縮がないためほぼこの数値にな
ることが確認出来た。

〔発明の効果〕

以上説明した通シ本発明は、厚膜導体ペーストに低熱膨
張率フィラーを添加することにより、ガラスセラｉ７り
とビアフィル導体との空隙が小さく出来、品質の良好な
ビアフィル導体が形成出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の厚膜導体ペーストの特性を説明するた
めの低温焼結多層基板の断面図である。 ｌ・・・・・・グリーンシート、２・・・・・・ビアフ
ィル導体、３・・・・・・ピアホール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　導電性取材と低熱膨張率フィラーと焼結助剤を有機ビ
   ヒクルで分散させたことを特徴とした厚膜導体ペースト
   。