JPH04319202A - 厚膜導体形成用組成物 - Google Patents
厚膜導体形成用組成物Info
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- JPH04319202A JPH04319202A JP11097491A JP11097491A JPH04319202A JP H04319202 A JPH04319202 A JP H04319202A JP 11097491 A JP11097491 A JP 11097491A JP 11097491 A JP11097491 A JP 11097491A JP H04319202 A JPH04319202 A JP H04319202A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、低温焼成のセラミック
基板に、優れた接着強度と半田付け性を有する厚膜導体
を形成しうる厚膜導体形成用組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術】回路の高速化、高密度化の要求に応える
ためハイブリッドＩＣなどに代表されるセラミックス厚
膜回路基板において多層化が進んでいる。従来から行わ
れているアルミナ基板による多層化は、アルミナを主材
としたグリーンシート上に所定の導体回路を印刷形成し
、複数層重ねて１５００〜１６００℃の高温で焼成する
ものであり、導体材料としてはＭｏ、Ｗなどの高融点金
属の導電粉末が使用されている。しかしながらこれらの
導電粉末は比較的高抵抗であり、アルミナの誘電率が大
きいため、高速化の要望には十分応えられていなかった
。この高速化の問題を解決するために、近年ガラスとセ
ラミックスを主材とし９００℃以下の低温で焼成が可能
な低温焼成多層基板が種々開発されている。このような
低温焼成基板にはＡｕ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ｃｕ等の導
電粉末を含む低抵抗導体膜が使用出来、しかも基板自体
が低誘電率を有するため信号伝播の飛躍的な高速化が図
れる。 【０００３】低温焼成基板を用いて多層セラミックス回
路基板を作る場合には、まずガラスとセラミックスを主
材としたグリーンシート上にＡｕ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、
Ｃｕ等の導電粉末を含有するペーストを印刷し、積層、
焼成する。この多層基板の表面に必要な導体、抵抗体を
形成し、ガラスでオーバーコートし、各種部品を実装す
ればハイブリッドＩＣとすることができる。しかしなが
ら、一般に市販されているＡｕ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ｃ
ｕ等を導電粉末とするアルミナ基板用導体ペーストを、
表面用の導体として適用すると、半田濡れが著しく悪く
、リード端子の取付が出来ず、又基板との接着が高温環
境下での使用により著しく低下してしまい、使用出来な
かった。 【０００４】一般に厚膜導体の接着強度の環境信頼性試
験として１５０℃での長時間放置（以後熱エージングと
呼ぶ）と、高温（８０〜１５０℃）と低温（−２５〜−
４０℃）に交互に一定時間さらすサイクル試験（以後冷
熱サイクルと呼ぶ）がある。通常、銀系導体は熱エージ
ングを経ると半田付け部の強度が劣化する。原因は、半
田中の錫が導体膜中へ拡散することにより銀と錫の金属
間化合物が形成され、導体膜が膨張するため、基板と導
体膜との間に形成されているガラス接合層が破壊される
ことによると考えられている。又、冷熱サイクルでは、
以上の破壊に加えて急激な温度変化により、基板と半田
の熱膨張係数差から生ずる応力がかかるため、導体膜を
基板に接合するガラス接合層の破壊はより顕著になる。 【０００５】接着強度の劣化を防ぐにはガラス接合層の
基板との接着を強固にする必要がある。そのためにＺｎ
Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２等の結晶化ガラスやＳｉＯ２含有
量の高いホウケイ酸ガラス等を無機結合剤として用いる
のが効果的である。しかし、これらのガラスは低温焼成
基板上では基板側に沈みにくいため、銀の焼結前に基板
と導体界面まで移動出来ず膜中に取り込まれてしまい、
銀の焼結と共に膜表面に絞り出され、半田付け性を阻害
してしまう。半田付け性はガラス添加量を低減すること
で改良されるが、それではガラス接合層が不足し十分な
接着強度が保てなくなる。従って、半田付け性と接着強
度を両立させるためにはガラスを適当な添加量で尚且つ
銀の焼結前に基板側へ移動するようにしなくてはならな
い。ガラスの面から考えると、ＰｂＯやＢ２Ｏ３、Ｃａ
Ｏ等を添加若しくは増量することにより、軟化点を４０
０℃程度までに低下させ、銀の焼結前に基板側へガラス
を移動させる方法があるが、これではガラス接合層が脆
くなり、接着強度の低下を招く恐れがある。このように
接着強度と半田付け性を両立させる厚膜導体は未だ得ら
れておらず低温焼成基板の実用化が困難な一因となって
いた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガラスとセ
ラミックスを主材とする低温焼成基板に、接着強度を維
持しつつ半田付け性の良い厚膜導体を形成し得る厚膜導
体形成用組成物を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明による課題を解決
するための手段は、銀粉末又は少なくとも銀粉末を含む
導電粉末と、ガラス粉末又はガラス粉末を含む無機結合
剤粉末と、有機ビヒクルとからなり、前記の銀粉末の一
次粒子が、形状係数６〜６．５の球状であるガラスとセ
ラミックスを主材とする基板用の厚膜導体形成用組成物
、及び前記の無機結合剤粉末として、銅粉、亜鉛粉の一
方又は両方をＣｕＯ、ＺｎＯ換算で導電粉末１００重量
部に対して０．３〜５．０重量部を含有するものである
。 【０００８】粒子の直径をｄ１とし、単位重量の粉末中
における直径ｄ１の粒子がｎ１個、ｄ２がｎ２個、ｄｉ
がｎｉ個、‥‥よりなる粒子群の全表面をＳ、全体積を
Ｖ、平均表面積径をｄｓ、平均体積径をｄｖとすれば、
粉末の形状係数は以下のように定義される。（窯業工学
ハンドブック；社団法人窯業協会編集より） 表面積形状係数：φｓ＝Ｓ／Σｎｉｄｉ２＝Ｓ／ｄ
ｓ２・Σｎｉ 体積形状係数 ：φｖ＝Ｖ／Σｎｉ
ｄｉ３＝Ｖ／ｄｖ３・Σｎｉ 形状係数
：φ ＝φｓ／φｖ 形状係数の正確な決定は非常に難しいが、Ｈｅｙｗ
ｏｏｄの方法により以下のような手順で推定することが
出来る（粉体工学ハンドブック：井伊谷鋼一編集：朝倉
書店より）。１個の粒子が安定した位置で静止している
ときの短径ｂ、長径ｌ、厚みｔを測定し、長短度ｎ＝ｌ
／ｂ、偏平度ｍ＝ｂ／ｔを求める。次に以下の式により
φを算出する。 φｖ＝Ｋｅ／（ｍ√ｎ） φｓ＝１．５７＋Ｃφｖ４／３（（ｎ＋１）／ｎ１／３
）φ＝φｓ／φｖ ここでＫｅは均斉粒子についての体積形状係数でＣ
の値と共に幾何学的な形状の分類により与えられている
。 実際の推定では走査型電子顕微鏡によりｂ、ｌ、ｔを求
め、Ｈｅｙｗｏｏｄにより与えられたＫｅとＣによりφ
を算出した。又、１品種につき１００個のφを求め、そ
の平均値をその品種のφとした。理論的には球状粒子で
は形状係数は６となるが、６．５から下でほぼ球状を呈
する。不規則形状粒子では６．５を超え〜８位が普通で
ある。 【０００９】本発明に使用する銀粉は形状係数が６．５
から下であれば、直径０．１〜３．０μｍのいずれの銀
粉も使用できるが、緻密な膜を作るためには直径０．２
〜１．０μｍのものが望ましい。導電粒子としては銀の
みでも良いが耐半田食われ性や耐マイグレーションの為
にパラジウム又は白金のうち少なくとも一つを導電粉末
中に１〜３０重量％加えたほうが良い。パラジウム、白
金は平均粒径０．０１〜１．０μｍのものを用いるのが
良い。無機結合剤粉末としてのガラスはＺｎＯ−ＰｂＯ
−ＳｉＯ２等の結晶化ガラスやＳｉＯ２含有量の高い平
均粒径０．１〜５．０μｍのホウケイ酸ガラスが好まし
い。接着強度を向上させるために無機結合粉としてガラ
ス粉末以外に各種の添加剤を使用することが出来る。こ
れには特にＺｎ粉末とＣｕ粉末が効果的である。しかし
これらの酸化物であるＺｎＯ、ＣｕＯ若しくは亜鉛や銅
の有機金属化合物で良い。その他、Ｂｉ２Ｏ３を添加す
ると良い。これらは固体粉末では平均粒径０．１〜８．
０μｍのものを用いるのが良い。以上の原料のペースト
化に際しては、ペーストに適当な印刷性を与えるように
、導電粉末１００重量部に対し有機ビヒクル１２〜５０
重量部を用いれば良い。有機ビヒクルとしては通常この
種の組成物に用いられているエチルセルロースのターピ
ネオール溶液などを用いる。 【００１０】 【作用】球状の銀粉は、従来の銀粉に比べ表面積が小さ
いので、表面の活性が小さく、焼結開始温度が高温側へ
シフトするため、銀の焼結前にガラスを基板側へ移動さ
せることが出来る。無機結合剤粉末としてのガラス粉末
の含有量は導電粉末１００重量部に対して０．３〜１０
．０重量部が適当である。０．３重量部未満では基板と
の十分な強度が得られず、１０．０重量部を超えると導
電粉末の焼結を阻害するため抵抗値が著しく増大したり
、過剰なガラスが導体表面に絞り出されるため導体の半
田付け性を悪化させる。 【００１１】接着強度を向上させるために添加するガラ
ス粉末以外の無機結合剤粉末として添加する亜鉛や銅は
、基板と反応してスピネル化合物を形成し強固な接合層
を形成する。含有量はＺｎとＣｕの一方若しくは両方を
それぞれＺｎＯ、ＣｕＯとして計算して合計で導電粉末
１００重量部に対して０．３〜５重量部が適当である。 ０．３重量部未満では基板との結合が不十分であり、５
重量部を超えると基板との反応に寄与しない過剰な分が
膜中及び膜表面に残存し、半田付け性を劣化させる。 【００１２】Ｂｉ２Ｏ３は導電粉末１００重量部に対し
て０．５〜１０重量部の範囲で含有せしめることができ
る。導体表面に浮き出た極微量のＢｉ２Ｏ３は半田と導
体の濡れを良くするフラックスの働きをする。０．５重
量部未満では半田付け性が十分でなく、１０重量部を超
えると導体表面に過剰なＢｉ２Ｏ３が残存して逆に半田
付け性を阻害する。 【００１３】 【実施例】 （１） 使用基板 ＳｉＯ２ ２０重量部、ＰｂＯ ３０重量部、Ｂ２Ｏ３
５重量部、ＣａＯ １０重量部、ＢａＯ ２０重量部
、Ａｌ２Ｏ３ １５重量部からなる平均粒径０．８μｍ
のガラス粉末５０重量部と、平均粒径１．０μｍのアル
ミナ粉末５０重量部とを混合して調製した粉末１００重
量部を、ブチラール樹脂１０重量部及び９０重量部のタ
ーピネオールからなる有機ビヒクル３０重量部にボール
ミルにより分散せしめ、スラリーとした。このスラリー
をドクターブレード法によりグリーンシートとし、３枚
重ねてプレスし、一辺が約３ｃｍの正方形に裁断した後
９００℃で３０分間焼成し低温焼成基板を得た。 【００１４】（２） 導体ペーストの調製表１に示す
組成で導電粉末、平均粒径０．８μｍのガラス粉末、平
均粒径５．０μｍのＢｉ２Ｏ３粉末、平均粒径１．０μ
ｍの亜鉛粉末、平均粒径０．８μｍの銅粉末を１２重量
部のエチルセルロースを、８８重量部のターピネオール
に溶解させて調製した有機ビヒクルと混合し、３本ロー
ルにより十分混練して表１に示す組成の導体ペーストを
得た。パラジウム粉末としては平均粒径０．０４μｍの
ものを、白金粉末としては平均粒径０．０５μｍのもの
を用いた。 【００１５】 【表１】 （重量部）導体 Ａｇ 導電金属
成分量 添加物成分量
ビヒクル名 粉 Ａｇ
Ｐｄ Ｐｔ ガラス種 ガラス Ｂ
ｉ２Ｏ３ Ｚｎ Ｃｕ 量────────────
────────────────────────Ａ
Ａ１ １００ − −
Ｇ２ ０．５ １．０
− ０．５ ２８Ｂ Ａ１
９９ − １ Ｇ１
１．５ ２．０ １ １ ２
５Ｃ Ａ２ ８５ １５ −
Ｇ１ ３．５ ９．
５ ２ １ ２５Ｄ Ａ３
１００ − − Ｇ２
１ ２ − １
２５ Ｅ Ａ２ ８０ ２０
− Ｇ２ ３．０
１０ ３ ２ ２５ Ｆ
Ａ１ ８５ １０ ５
Ｇ１ １０ ５．０
０．３ − ２８─────────────
───────────────────────
ａ Ｂ１ ８５ １５ −
Ｇ１ ３．５ １０
２ １ ２７ ｂ Ｂ１
９９ − １
Ｇ２ １．５ ２．０ １
１ ３０ ｃ Ｂ２ １００
− − Ｇ２
１ ２ − １ ３０
ｄ Ｂ２ ８５ １５ −
Ｇ１ ３．５ １
０ ３ − ２５Ａ１：直径約０．２
μｍの球状Ａｇ粉（球状係数６．３）Ａ２：直径約０．
５μｍの球状Ａｇ粉（球状係数６．２）Ａ３：直径約０
．９μｍの球状Ａｇ粉（球状係数６．３）Ｂ１：直径約
０．２μｍの不定形Ａｇ粉（球状係数７．９）Ｂ２：直
径約０．５μｍの不定形Ａｇ粉（球状係数６．６）Ｇ１
：６０％ＺｎＯ−２０％ＰｂＯ−１５％ＳｉＯ２−５％
Ｂ２Ｏ３ Ｇ２：４５％ＰｂＯ−４５％ＳｉＯ２−１
０％Ｂ２Ｏ３【００１６】（３） 評価方法 表１に示す導体ペーストを用いて、前記低温焼成セラミ
ックス基板上に厚さ４０μｍに印刷し個別焼成にて厚さ
約１０μｍの導体膜を形成し以下に示す方法にて下記の
各評価を行った。 ■熱エージング後の接着強度 基板上に２ｍｍ×２ｍｍの大きさで形成された膜厚約１
０μｍの導体部を約２３０℃の２Ａｇ／６２Ｓｎ／３６
Ｐｂ半田中に５秒間浸漬して半田を付与し、続いて同組
成の半田を用いて直径０．６５ｍｍのＳｎメッキ銅線を
導体部に半田付けし、１５０℃の恒温槽中に放置し、１
０００時間経過後取り出して銅線を８０ｍｍ／分の速度
で引っ張り、基板から銅線が剥離したときの強度を測定
した。 ■冷熱サイクル後の接着強度 上記と同様の方法で銅線を付与した試料片を−４０℃と
１５０℃の恒温槽にそれぞれ３０分ずつ交互にさらし、
これを１サイクルとして１０００サイクル経過後上記と
同様の方法で接着強度を測定した。 ■半田広がり率 １０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで膜厚約１０μｍの導体膜
を形成した基板をホットプレート上で約２３０℃に加熱
し、温度が一定となったら導体膜上に直径１ｍｍの２Ａ
ｇ／６２Ｓｎ／３６Ｐｂ半田ボールを乗せ、ボール溶融
時から１０秒間保持し放冷した後、溶融して広がった半
田ボールの直径を測定し以下の計算により広がり率を求
めた。半田広がり率＝（溶融後の半田ボールの直径−１
）×１００ 【００１７】（４） 比較例 表１のａｂｃｄの組成で（２）により調製されたペース
トを用いて（１）により得られた基板上に印刷焼成にて
導体を形成し、（３）の方法により比較評価を行った。 その結果を実施例のＡＢＣＤＥＦと共に表２に示した。 表２から、本発明の組成により調製された導体膜は、市
販導体組成物を用いた場合に比べて熱エージング後の接
着強度を維持しつつ半田付け性の向上に非常に効果的で
あることが判る。 【００１８】 【表２】 実験 使用 接着強度（
ｋｇ／２ｍｍ□） 半田広がり 備
番号 導体 冷熱サイクル 熱エ
ージング 率（％） 考 ─────
─────────────────────────
── １ Ａ
１．７ ２．１
１０１
２ Ｂ １．５
２．３ ８９
本 ３ Ｃ
１．９ ２．１
９２ 発
４ Ｄ １．
０ １．３ １１
０ 明 ５
Ｅ １．８
２．０ １０５ 例
６ Ｆ
２．０ ２．２
９８ ─────────────
──────────────────
７ ａ ０．９
１．１ ７５
８ ｂ
１．３ １．６
６５ 比
９ ｃ １．０
１．２ ７８
較 １０ ｄ
１．４ １．９
５９ 例
【００１９】 【発明の効果】本発明によれば、ガラスとセラミックス
を主材とする低温焼成基板上に、接着強度を維持しつつ
半田付け性の良い厚膜導体を形成し得る厚膜導体形成用
組成物を提供出来る。
基板に、優れた接着強度と半田付け性を有する厚膜導体
を形成しうる厚膜導体形成用組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術】回路の高速化、高密度化の要求に応える
ためハイブリッドＩＣなどに代表されるセラミックス厚
膜回路基板において多層化が進んでいる。従来から行わ
れているアルミナ基板による多層化は、アルミナを主材
としたグリーンシート上に所定の導体回路を印刷形成し
、複数層重ねて１５００〜１６００℃の高温で焼成する
ものであり、導体材料としてはＭｏ、Ｗなどの高融点金
属の導電粉末が使用されている。しかしながらこれらの
導電粉末は比較的高抵抗であり、アルミナの誘電率が大
きいため、高速化の要望には十分応えられていなかった
。この高速化の問題を解決するために、近年ガラスとセ
ラミックスを主材とし９００℃以下の低温で焼成が可能
な低温焼成多層基板が種々開発されている。このような
低温焼成基板にはＡｕ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ｃｕ等の導
電粉末を含む低抵抗導体膜が使用出来、しかも基板自体
が低誘電率を有するため信号伝播の飛躍的な高速化が図
れる。 【０００３】低温焼成基板を用いて多層セラミックス回
路基板を作る場合には、まずガラスとセラミックスを主
材としたグリーンシート上にＡｕ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、
Ｃｕ等の導電粉末を含有するペーストを印刷し、積層、
焼成する。この多層基板の表面に必要な導体、抵抗体を
形成し、ガラスでオーバーコートし、各種部品を実装す
ればハイブリッドＩＣとすることができる。しかしなが
ら、一般に市販されているＡｕ、Ａｇ、Ａｇ／Ｐｄ、Ｃ
ｕ等を導電粉末とするアルミナ基板用導体ペーストを、
表面用の導体として適用すると、半田濡れが著しく悪く
、リード端子の取付が出来ず、又基板との接着が高温環
境下での使用により著しく低下してしまい、使用出来な
かった。 【０００４】一般に厚膜導体の接着強度の環境信頼性試
験として１５０℃での長時間放置（以後熱エージングと
呼ぶ）と、高温（８０〜１５０℃）と低温（−２５〜−
４０℃）に交互に一定時間さらすサイクル試験（以後冷
熱サイクルと呼ぶ）がある。通常、銀系導体は熱エージ
ングを経ると半田付け部の強度が劣化する。原因は、半
田中の錫が導体膜中へ拡散することにより銀と錫の金属
間化合物が形成され、導体膜が膨張するため、基板と導
体膜との間に形成されているガラス接合層が破壊される
ことによると考えられている。又、冷熱サイクルでは、
以上の破壊に加えて急激な温度変化により、基板と半田
の熱膨張係数差から生ずる応力がかかるため、導体膜を
基板に接合するガラス接合層の破壊はより顕著になる。 【０００５】接着強度の劣化を防ぐにはガラス接合層の
基板との接着を強固にする必要がある。そのためにＺｎ
Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２等の結晶化ガラスやＳｉＯ２含有
量の高いホウケイ酸ガラス等を無機結合剤として用いる
のが効果的である。しかし、これらのガラスは低温焼成
基板上では基板側に沈みにくいため、銀の焼結前に基板
と導体界面まで移動出来ず膜中に取り込まれてしまい、
銀の焼結と共に膜表面に絞り出され、半田付け性を阻害
してしまう。半田付け性はガラス添加量を低減すること
で改良されるが、それではガラス接合層が不足し十分な
接着強度が保てなくなる。従って、半田付け性と接着強
度を両立させるためにはガラスを適当な添加量で尚且つ
銀の焼結前に基板側へ移動するようにしなくてはならな
い。ガラスの面から考えると、ＰｂＯやＢ２Ｏ３、Ｃａ
Ｏ等を添加若しくは増量することにより、軟化点を４０
０℃程度までに低下させ、銀の焼結前に基板側へガラス
を移動させる方法があるが、これではガラス接合層が脆
くなり、接着強度の低下を招く恐れがある。このように
接着強度と半田付け性を両立させる厚膜導体は未だ得ら
れておらず低温焼成基板の実用化が困難な一因となって
いた。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、ガラスとセ
ラミックスを主材とする低温焼成基板に、接着強度を維
持しつつ半田付け性の良い厚膜導体を形成し得る厚膜導
体形成用組成物を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本発明による課題を解決
するための手段は、銀粉末又は少なくとも銀粉末を含む
導電粉末と、ガラス粉末又はガラス粉末を含む無機結合
剤粉末と、有機ビヒクルとからなり、前記の銀粉末の一
次粒子が、形状係数６〜６．５の球状であるガラスとセ
ラミックスを主材とする基板用の厚膜導体形成用組成物
、及び前記の無機結合剤粉末として、銅粉、亜鉛粉の一
方又は両方をＣｕＯ、ＺｎＯ換算で導電粉末１００重量
部に対して０．３〜５．０重量部を含有するものである
。 【０００８】粒子の直径をｄ１とし、単位重量の粉末中
における直径ｄ１の粒子がｎ１個、ｄ２がｎ２個、ｄｉ
がｎｉ個、‥‥よりなる粒子群の全表面をＳ、全体積を
Ｖ、平均表面積径をｄｓ、平均体積径をｄｖとすれば、
粉末の形状係数は以下のように定義される。（窯業工学
ハンドブック；社団法人窯業協会編集より） 表面積形状係数：φｓ＝Ｓ／Σｎｉｄｉ２＝Ｓ／ｄ
ｓ２・Σｎｉ 体積形状係数 ：φｖ＝Ｖ／Σｎｉ
ｄｉ３＝Ｖ／ｄｖ３・Σｎｉ 形状係数
：φ ＝φｓ／φｖ 形状係数の正確な決定は非常に難しいが、Ｈｅｙｗ
ｏｏｄの方法により以下のような手順で推定することが
出来る（粉体工学ハンドブック：井伊谷鋼一編集：朝倉
書店より）。１個の粒子が安定した位置で静止している
ときの短径ｂ、長径ｌ、厚みｔを測定し、長短度ｎ＝ｌ
／ｂ、偏平度ｍ＝ｂ／ｔを求める。次に以下の式により
φを算出する。 φｖ＝Ｋｅ／（ｍ√ｎ） φｓ＝１．５７＋Ｃφｖ４／３（（ｎ＋１）／ｎ１／３
）φ＝φｓ／φｖ ここでＫｅは均斉粒子についての体積形状係数でＣ
の値と共に幾何学的な形状の分類により与えられている
。 実際の推定では走査型電子顕微鏡によりｂ、ｌ、ｔを求
め、Ｈｅｙｗｏｏｄにより与えられたＫｅとＣによりφ
を算出した。又、１品種につき１００個のφを求め、そ
の平均値をその品種のφとした。理論的には球状粒子で
は形状係数は６となるが、６．５から下でほぼ球状を呈
する。不規則形状粒子では６．５を超え〜８位が普通で
ある。 【０００９】本発明に使用する銀粉は形状係数が６．５
から下であれば、直径０．１〜３．０μｍのいずれの銀
粉も使用できるが、緻密な膜を作るためには直径０．２
〜１．０μｍのものが望ましい。導電粒子としては銀の
みでも良いが耐半田食われ性や耐マイグレーションの為
にパラジウム又は白金のうち少なくとも一つを導電粉末
中に１〜３０重量％加えたほうが良い。パラジウム、白
金は平均粒径０．０１〜１．０μｍのものを用いるのが
良い。無機結合剤粉末としてのガラスはＺｎＯ−ＰｂＯ
−ＳｉＯ２等の結晶化ガラスやＳｉＯ２含有量の高い平
均粒径０．１〜５．０μｍのホウケイ酸ガラスが好まし
い。接着強度を向上させるために無機結合粉としてガラ
ス粉末以外に各種の添加剤を使用することが出来る。こ
れには特にＺｎ粉末とＣｕ粉末が効果的である。しかし
これらの酸化物であるＺｎＯ、ＣｕＯ若しくは亜鉛や銅
の有機金属化合物で良い。その他、Ｂｉ２Ｏ３を添加す
ると良い。これらは固体粉末では平均粒径０．１〜８．
０μｍのものを用いるのが良い。以上の原料のペースト
化に際しては、ペーストに適当な印刷性を与えるように
、導電粉末１００重量部に対し有機ビヒクル１２〜５０
重量部を用いれば良い。有機ビヒクルとしては通常この
種の組成物に用いられているエチルセルロースのターピ
ネオール溶液などを用いる。 【００１０】 【作用】球状の銀粉は、従来の銀粉に比べ表面積が小さ
いので、表面の活性が小さく、焼結開始温度が高温側へ
シフトするため、銀の焼結前にガラスを基板側へ移動さ
せることが出来る。無機結合剤粉末としてのガラス粉末
の含有量は導電粉末１００重量部に対して０．３〜１０
．０重量部が適当である。０．３重量部未満では基板と
の十分な強度が得られず、１０．０重量部を超えると導
電粉末の焼結を阻害するため抵抗値が著しく増大したり
、過剰なガラスが導体表面に絞り出されるため導体の半
田付け性を悪化させる。 【００１１】接着強度を向上させるために添加するガラ
ス粉末以外の無機結合剤粉末として添加する亜鉛や銅は
、基板と反応してスピネル化合物を形成し強固な接合層
を形成する。含有量はＺｎとＣｕの一方若しくは両方を
それぞれＺｎＯ、ＣｕＯとして計算して合計で導電粉末
１００重量部に対して０．３〜５重量部が適当である。 ０．３重量部未満では基板との結合が不十分であり、５
重量部を超えると基板との反応に寄与しない過剰な分が
膜中及び膜表面に残存し、半田付け性を劣化させる。 【００１２】Ｂｉ２Ｏ３は導電粉末１００重量部に対し
て０．５〜１０重量部の範囲で含有せしめることができ
る。導体表面に浮き出た極微量のＢｉ２Ｏ３は半田と導
体の濡れを良くするフラックスの働きをする。０．５重
量部未満では半田付け性が十分でなく、１０重量部を超
えると導体表面に過剰なＢｉ２Ｏ３が残存して逆に半田
付け性を阻害する。 【００１３】 【実施例】 （１） 使用基板 ＳｉＯ２ ２０重量部、ＰｂＯ ３０重量部、Ｂ２Ｏ３
５重量部、ＣａＯ １０重量部、ＢａＯ ２０重量部
、Ａｌ２Ｏ３ １５重量部からなる平均粒径０．８μｍ
のガラス粉末５０重量部と、平均粒径１．０μｍのアル
ミナ粉末５０重量部とを混合して調製した粉末１００重
量部を、ブチラール樹脂１０重量部及び９０重量部のタ
ーピネオールからなる有機ビヒクル３０重量部にボール
ミルにより分散せしめ、スラリーとした。このスラリー
をドクターブレード法によりグリーンシートとし、３枚
重ねてプレスし、一辺が約３ｃｍの正方形に裁断した後
９００℃で３０分間焼成し低温焼成基板を得た。 【００１４】（２） 導体ペーストの調製表１に示す
組成で導電粉末、平均粒径０．８μｍのガラス粉末、平
均粒径５．０μｍのＢｉ２Ｏ３粉末、平均粒径１．０μ
ｍの亜鉛粉末、平均粒径０．８μｍの銅粉末を１２重量
部のエチルセルロースを、８８重量部のターピネオール
に溶解させて調製した有機ビヒクルと混合し、３本ロー
ルにより十分混練して表１に示す組成の導体ペーストを
得た。パラジウム粉末としては平均粒径０．０４μｍの
ものを、白金粉末としては平均粒径０．０５μｍのもの
を用いた。 【００１５】 【表１】 （重量部）導体 Ａｇ 導電金属
成分量 添加物成分量
ビヒクル名 粉 Ａｇ
Ｐｄ Ｐｔ ガラス種 ガラス Ｂ
ｉ２Ｏ３ Ｚｎ Ｃｕ 量────────────
────────────────────────Ａ
Ａ１ １００ − −
Ｇ２ ０．５ １．０
− ０．５ ２８Ｂ Ａ１
９９ − １ Ｇ１
１．５ ２．０ １ １ ２
５Ｃ Ａ２ ８５ １５ −
Ｇ１ ３．５ ９．
５ ２ １ ２５Ｄ Ａ３
１００ − − Ｇ２
１ ２ − １
２５ Ｅ Ａ２ ８０ ２０
− Ｇ２ ３．０
１０ ３ ２ ２５ Ｆ
Ａ１ ８５ １０ ５
Ｇ１ １０ ５．０
０．３ − ２８─────────────
───────────────────────
ａ Ｂ１ ８５ １５ −
Ｇ１ ３．５ １０
２ １ ２７ ｂ Ｂ１
９９ − １
Ｇ２ １．５ ２．０ １
１ ３０ ｃ Ｂ２ １００
− − Ｇ２
１ ２ − １ ３０
ｄ Ｂ２ ８５ １５ −
Ｇ１ ３．５ １
０ ３ − ２５Ａ１：直径約０．２
μｍの球状Ａｇ粉（球状係数６．３）Ａ２：直径約０．
５μｍの球状Ａｇ粉（球状係数６．２）Ａ３：直径約０
．９μｍの球状Ａｇ粉（球状係数６．３）Ｂ１：直径約
０．２μｍの不定形Ａｇ粉（球状係数７．９）Ｂ２：直
径約０．５μｍの不定形Ａｇ粉（球状係数６．６）Ｇ１
：６０％ＺｎＯ−２０％ＰｂＯ−１５％ＳｉＯ２−５％
Ｂ２Ｏ３ Ｇ２：４５％ＰｂＯ−４５％ＳｉＯ２−１
０％Ｂ２Ｏ３【００１６】（３） 評価方法 表１に示す導体ペーストを用いて、前記低温焼成セラミ
ックス基板上に厚さ４０μｍに印刷し個別焼成にて厚さ
約１０μｍの導体膜を形成し以下に示す方法にて下記の
各評価を行った。 ■熱エージング後の接着強度 基板上に２ｍｍ×２ｍｍの大きさで形成された膜厚約１
０μｍの導体部を約２３０℃の２Ａｇ／６２Ｓｎ／３６
Ｐｂ半田中に５秒間浸漬して半田を付与し、続いて同組
成の半田を用いて直径０．６５ｍｍのＳｎメッキ銅線を
導体部に半田付けし、１５０℃の恒温槽中に放置し、１
０００時間経過後取り出して銅線を８０ｍｍ／分の速度
で引っ張り、基板から銅線が剥離したときの強度を測定
した。 ■冷熱サイクル後の接着強度 上記と同様の方法で銅線を付与した試料片を−４０℃と
１５０℃の恒温槽にそれぞれ３０分ずつ交互にさらし、
これを１サイクルとして１０００サイクル経過後上記と
同様の方法で接着強度を測定した。 ■半田広がり率 １０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで膜厚約１０μｍの導体膜
を形成した基板をホットプレート上で約２３０℃に加熱
し、温度が一定となったら導体膜上に直径１ｍｍの２Ａ
ｇ／６２Ｓｎ／３６Ｐｂ半田ボールを乗せ、ボール溶融
時から１０秒間保持し放冷した後、溶融して広がった半
田ボールの直径を測定し以下の計算により広がり率を求
めた。半田広がり率＝（溶融後の半田ボールの直径−１
）×１００ 【００１７】（４） 比較例 表１のａｂｃｄの組成で（２）により調製されたペース
トを用いて（１）により得られた基板上に印刷焼成にて
導体を形成し、（３）の方法により比較評価を行った。 その結果を実施例のＡＢＣＤＥＦと共に表２に示した。 表２から、本発明の組成により調製された導体膜は、市
販導体組成物を用いた場合に比べて熱エージング後の接
着強度を維持しつつ半田付け性の向上に非常に効果的で
あることが判る。 【００１８】 【表２】 実験 使用 接着強度（
ｋｇ／２ｍｍ□） 半田広がり 備
番号 導体 冷熱サイクル 熱エ
ージング 率（％） 考 ─────
─────────────────────────
── １ Ａ
１．７ ２．１
１０１
２ Ｂ １．５
２．３ ８９
本 ３ Ｃ
１．９ ２．１
９２ 発
４ Ｄ １．
０ １．３ １１
０ 明 ５
Ｅ １．８
２．０ １０５ 例
６ Ｆ
２．０ ２．２
９８ ─────────────
──────────────────
７ ａ ０．９
１．１ ７５
８ ｂ
１．３ １．６
６５ 比
９ ｃ １．０
１．２ ７８
較 １０ ｄ
１．４ １．９
５９ 例
【００１９】 【発明の効果】本発明によれば、ガラスとセラミックス
を主材とする低温焼成基板上に、接着強度を維持しつつ
半田付け性の良い厚膜導体を形成し得る厚膜導体形成用
組成物を提供出来る。
Claims (2)
- 【請求項１】 銀粉末又は少なくとも銀粉末を含む導
電粉末と、ガラス粉末又はガラス粉末を含む無機結合剤
粉末と、有機ビヒクルとからなり、前記の銀粉末の一次
粒子が、形状係数６〜６．５の球状であるガラスとセラ
ミックスを主材とする基板用の厚膜導体形成用組成物。 - 【請求項２】 無機結合剤粉末として、銅粉、亜鉛粉
の一方又は両方をＣｕＯ、ＺｎＯ換算で導電粉末１００
重量部に対して０．３〜５．０重量部を含有する請求項
１に記載の厚膜導体形成用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097491A JPH04319202A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 厚膜導体形成用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097491A JPH04319202A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 厚膜導体形成用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04319202A true JPH04319202A (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=14549215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11097491A Pending JPH04319202A (ja) | 1991-04-16 | 1991-04-16 | 厚膜導体形成用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04319202A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278160A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 導電性ペースト |
| JP2011114170A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Kyocera Corp | 配線基板および電子部品実装基板 |
| JP2012221765A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Tdk Corp | 導体用ペースト、ガラスセラミックス基板および電子部品モジュール |
-
1991
- 1991-04-16 JP JP11097491A patent/JPH04319202A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006278160A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 導電性ペースト |
| JP2011114170A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Kyocera Corp | 配線基板および電子部品実装基板 |
| JP2012221765A (ja) * | 2011-04-11 | 2012-11-12 | Tdk Corp | 導体用ペースト、ガラスセラミックス基板および電子部品モジュール |
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