JPH0349108A - 銅導体組成物 - 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、厚膜における銅導体組成物に関し。

特に高タップ密度の銅粉を用いることにより、良好な導
電性、半田付は性およびセラミックス基材への良好な密
着性を有する銅導体組成物に係る。

〔従来の技術〕

一般に、セラミックス基材上に厚膜形成し。

焼き付けることにより導電性皮膜を形成するための銅導
体組成物として、特公昭４３−１２８５８号公報、特公
昭５９−２３９８号公報等の発明が公知である。特公昭
４３−１２８５８号公報には、磁器基体表面に適用する
銅微粉末、低融点ガラス質フリットおよび金属酸化物か
らなる組成物が開示され。

さらに特公昭５９−２３９８号公報には、銅、酸化銅お
よび酸化鉛粉末と酸化ビスマス粉末との一方または両方
の混合物とビヒクルおよび溶媒混合物より構成される厚
膜導体組成物が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、特公昭４３−１２８５８号公報記載の発
明では低融点ガラス質フリットを使用するものであり、
銅粉の焼結性を考慮しない場合、酸化銅またはガラスフ
リットの組成量をかなり多量にしなければならず、従っ
て形成される厚膜はフリット結合導体となり、焼結後に
導体とセラミックス基質との間の発現される中間層は導
体と基質との間の熱の伝達を害し、、ｍ＜熱サイクルの
間にひび割れを生じ、同時に密着性を失いやすく、低電
気伝導度の領域を作りやすい問題点を有するものであっ
た。

また、特公昭５９−２３９８号公報記載の発明の厚膜導
体組成物は、アルミナ基質上にスクリーン印刷し、そし
て乾燥させた後、９００〜１０６０℃の間で窒素雰囲気
中で焼成させるものであり、得られる導体は、マイクロ
ウェーブ回路に有用な導体となり、低い抵抗率、良好な
半田付は性および良好なセラミックス基質接着性を示す
ものではあるが、酸化鉛粉末と酸化ビスマス粉末を用い
ているため、これらは非酸化雰囲気中にて高温の状態で
は蒸気圧も高くなり、酸素欠損を生じやすくなるため、
雰囲気中に拡散しやすくなり、使用時には注意を要する
という問題点を有するものであった。

本発明は銅粉、酸化銅、ガラスフリットおよび有機物か
らなるが、前記の如きガラスフリットを多量に用いるこ
との問題点を生じることなく、良好な導電性、半田付は
性および熱サイクルに対しても良好なセラミックス基材
密着性を有する銅導体組成物を提供することを目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の銅導体組成物は、銅粉、酸化銅粉、ガラスフリ
ットおよび有機物を含む組成物における銅粉として、平
均粒径が１〜１０μ重、タップ密度が４．８〜５．６ｇ
／ｃｃのものを全組成物中８０〜９０重景％含重量せる
ことにより前記課題を達成したものである。

〔作　　用〕

以上のような本発明では、銅粉として特定の下均粒径お
よびタップ密度を有するものを特定量含有せしめるため
、導体組成物中における銅粉は高充填され、焼結性も向
上し、しかもこれら銅粉含量が従来の同成分組成物に比
べて多いため、発現される中間層中のガラスフリットが
少なくてすみ熱伝達性が良好となり、熱サイクルにも強
く、良好な密着性、半田付は性等の銅導体組成物として
要求される諸性質が著しく向上することになる。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明で使用される銅粉は、最大粒子径が２０μｍ以下
で、平均粒子径が１〜１０μ−の範囲のものとする。平
均粒子径が１μ麿未満では銅粉を全組成物中において８
０重量％以上含有することが困難となり、導電性および
半田付は性が不良となり、逆に１０μ膳を越えると導体
組成物中の銅粉が沈降し、スクリーン印刷が不可能とな
る。

好ましい平均粒子径は１〜５μｍである。また、この銅
粉のタップ密度は４．８〜５．６ｇ／ｃｃの範囲である
。タップ密度が４．８ｇ／ｃｃ未満であると。

焼結性が悪いため、密着強度が不良となり、逆に５．６
ｇ／ｃｃを越えると銅粉の粒子径が大きくなるため、導
体組成物中の銅粉が沈降し、スクリーン印刷が不可能と
なる。このような銅粉を全組成物中８０〜９０重景％と
重量ように含有せしめる。銅粉の割合が８０重重景未満
では導電性および半田付は性が不良となり、逆に９０重
量％を越えると有機物の割合が小さくなるため、スクリ
ーン印刷に適する導体組成物を得ることが不可能となる
。

本発明でいう酸化銅とはＣｕｂ、Ｃｕ、Ｏをいい、好ま
しくはＣｕ、Ｏとする。これら酸化銅粉は平均粒子径が
１〜１０μ園、より好ましくは１〜５μ慣のものとし、
全組成物中０．５〜２．０重量％含有せしめることが好
ましい。

本発明で使用するガラスフリットは軟化点が３００〜７
００℃のもの１例えばホウケイ酸鉛ガラス、ホウ酸鉛ガ
ラスのフリットであり、これらガラスフリットは全組成
物中０．５〜２．０重量％含有せしめることが好ましい
。

なお、酸化鋼およびガラスフリットの重量和が全無機物
に対し、０．５〜３．０重量％とすることが好ましく、
より好ましくは０．５〜２．０重量％である。

さらに、有機物中の樹脂としては、ニトロセルロース、
エチルセルロース、ブチラールおよびアクリル樹脂等が
挙げられる。これら樹脂を溶解するための有機溶剤は１
例えば多価アルコール類におけるブチルカルピトール、
プチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等、およびタ
ーピネオール等であり、可塑剤としてはジブチルフタレ
ート等による組成が好ましく、有機系の分散剤を含有さ
せてもよい、これら有機物は全組成物中８〜１９．５重
量％とじ、この中樹脂量は５〜３０重量％、有機溶剤量
は７０〜９５重量％とすることが好ましいつ 上記の如き各成分は厚膜における導体組成物として混合
され、スクリーン印刷等によりセラミックス基材上茎、
二塗布し、これをセラミックス基材とともに２００−１
５０℃の空気中にて１０分間程度乾燥させた後、８００
〜１０００℃の窒素雰囲気中にて焼成させることにより
、銅導体をセラミックス基材（通常は９６重量％のアル
ミナ）ｆ：に形成する。

以下９本発明の実施例を示す９ （実施例〕 第１表に示すような組成からなる組成物を調製し５次い
でこれを９６重量％アルミナ基材上にスクリーン印刷し
、窒素雰囲気中にてｑｏｏ℃、ピーク温度１０分間保持
、昇温および降温時間の合計１時間の焼成を施し、＠導
体厚膜を形成した。これにつき、導電性、半田付は性、
密着強度、熱サイクル試験につきテストした。各試験は
次のようにして行った。

（１）導電性 セラミックス基材上の銅導体の形状を長さｆｌｅａ、幅
ＷＣ脂および厚さｔｃｍとし、抵抗値がＲΩの場合の導
体の導電性は、比抵抗ρ＝Ｒｘ（Ｗｘｔ）／１１　Ω・
ｃｌで表される。金属銅のみの導体の場合の比抵抗は１
．７μΩ・ｃｍ（μΩ・ｃｍ＝　Ｉ　Ｘ　１０−’Ω・
Ｃ烏）であり、セラミックス基材上の銅導体は金ｍ銅の
比抵抗に近い程良好な導電性を有する。

（２）半田付は性 セラミックス基材上の銅導体を、活性の小さなロジンフ
ラククス１例えばアルファ５００２（アルファメタルズ
社製）に基材とともに浸漬し、１分径室温乾燥した後、
溶融半田中に２〜４秒浸漬し、半田付けを行った。半田
はＳ　ｎ６３重量％およびＰ　ｂ３７重量％の組成であ
り、２２５〜２３５℃の塩度範囲で溶融している。

半田付は性は、基材上の銅導体上の半田の被覆状態を視
覚による測定で行った。

（３）密着強度 基材上の２ｍｍＸ２ｍｇ＊パッドの銅導体上に直径ＯＪ
ｍｍの錫めっき銅線を半田付けした後、−５５℃中に３
０分および１００℃中に３０分間停留する操作を交互に
行い、これを４０サイクル行った後に密着強度を測定し
た。

これらの試験結果を第１表に併せて示す。

（以下余白） ここで、本実施例にて使用した銅粉の性質を第２表に、
ガラスフリットの組成と性質を第３表に、有機物の組成
を第４表にそれぞれ示す。

の焼結性の良い銅粉を用いることにより、導電性、半田
付は性を劣化させる酸化銅およびガラスフリットを低減
し、良好な導電性、半田付は性および良好な密着性を有
する導体組成物が得られる。

〔発明の効果〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．銅粉、酸化銅粉、ガラスフリットおよび有機物を含
   有する銅導体組成物において、前記銅粉が平均粒子径１
   〜１０μｍ、タップ密度４．８〜５．６ｇ／ｃｃであり
   、これら銅粉を全組成物中８０〜９０重量％含有するこ
   とを特徴とする銅導体組成物。