JPH0443859B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミツク基体に導電性被膜を形成す
るための導電ペーストに関するものである。 〔従来の技術〕 セラミツク基体上に導電回路や電極等の導電性
被膜を形成するため、導電性粉末としてAg，
Pd，Pt，Au等の貴金属粉末を、単体、合金又は
混合物で80〜96重量％、軟化点400〜700℃の硼珪
酸鉛ガラス粉末２〜10重量％及び酸化ビスマスや
酸化銅粉末などの無機充填剤２〜10重量％の固形
分をビヒクルと混合したペースト状組成物が用い
られている。 このような組成物をセラミツク基体上にスクリ
ーン印刷法や転写法等により所望形状に塗布し、
600〜900℃で焼成すれば、基体上に所望形状の導
電性被膜を形成することができる。 上記の組成物において、ガラス粉末は導電性粉
末をセラミツク基体上に固着するための結合剤で
あつて、無機充填剤である酸化ビスマス粉末は導
電性粉末とガラス、ガラスとセラミツク基体との
濡れ性を改善するために添加され、酸化銅粉末は
基体中のアルミナと反応して接着強度を改善する
為に添加される。 このような従来の導電性被膜は、被膜上に部品
を半田付けした初期においては、接着強度に何等
問題がないが、半田付けした状態で150℃程度の
温度にさらしておくと導電性被膜とセラミツク基
体との接着力が著しく低下する欠点があつた。 このような高温放置後の強度をエージング強度
と呼ぶが、この特性の良否は製品の信頼性を直接
左右する。 このエージング強度の低下を防止するには、ガ
ラス粉末を多く含有せしめれば良いが、そうする
と、逆に半田濡れ性が低下する。半田濡れ性の低
下は、生産能率を低下させると共に製品歩留り悪
化の原因にもなる。 〔発明が解決しようとする課題〕 本発明は、半田濡れ性を維持しながら必要なエ
ージング強度を有する導電性被膜を得ることので
きる導電ペーストを提供することにある。 〔課題を解決するための手段〕 本発明による上記の課題を解決するための手段
は、 (1) 酸化銅と酸化マンガンをそれぞれ５重量％以
上と、これらの合計量より多い酸化ビスマスを
含有し、且つこれらの成分を合計で80重量％以
上含有してなる組成のガラス粉末を２〜10重量
％と、貴金属粉末を85〜98重量％とを、全固形
分100重量％中に含有している導電ペースト、 (2) 全固形分100重量部と、ビヒクル12〜25重量
部との混合物からなる上記(1)に記載の導電ペー
スト、 にある。 本発明のガラスは酸化銅、酸化マンガン、酸化
ビスマス及びガラス形成剤例えば二酸化珪素、酸
化鉛、酸化硼素、酸化亜鉛、酸化モリブデンなど
の酸化物粉末を配合して900〜1500℃で熔融した
後急冷してガラスとする。酸化銅、酸化マンガ
ン、酸化ビスマスだけでガラスを形成しても良い
が、ガラス形成剤を添加した方がガラス化が容易
である。 このガラス粉末は、導電性被膜に加工される加
工温度との関係から軟化点が400〜700℃の範囲に
あるように調製される。 貴金属粉末としてAg，Pd，Pt，Au等の粉末
を単体、合金又は混合物として用いることが出来
る。Ag粉末のみを用いた場合には、高い導電性
は得られるが、半田に溶け込んだり流動しやすい
ので、これを防止するためにPdやPtを混合して
用いると良い。導電性粉末としての貴金属粉末は
導電ペーストの全固形分中への配合割合が、導電
性や半田濡れ性、半田に対する耐食性等を考慮し
て定められるが、従来と同程度の85〜98重量％の
範囲で使用出来る。 導電ペーストの全固形分中には、熱膨張率の調
整等のために、酸化モリブデン、二酸化珪素、酸
化亜鉛、酸化鉛、酸化クロムなどの無機質充填剤
粉末を５重量％以下添加することが出来る。 ビヒクルは従来と同様にターピネオール、ブチ
ルカルビトール、トルエンなどの溶媒にエチルセ
ルロース、メタクリレート樹脂などを溶解したも
のが用いられる。ビヒクルの配合量は従来と同様
に全固形分100重量部に対して12〜25重量部であ
る。 固形分粉末は、ビヒクルと混練してペースト状
とし、150〜400メツシユスクリーンを通して基体
に塗布される。ペーストがスクリーンを円滑に通
過しうるようにするためには、固形分は10μｍ以
上の粒子が殆どない粉末として用いるのが良く、
平均粒径2μｍ以下のものとして用いるのが良い。 この導電ペーストを適用する基体としては、ア
ルミナ、シリカ−アルミナ等の耐火性酸化物が挙
げられる。 〔作用〕 本発明のガラスには、酸化銅、酸化マンガン、
酸化ビスマスが必須成分であり、これら何れが欠
けてもエージング強度と、半田濡れ性の両方を満
足することが出来ない。酸化銅と酸化マンガンが
５重量％未満の場合や何れが欠けても、エージン
グ強度が小さくなる。又、酸化ビスマスが酸化銅
と酸化マンガンの合計量より少ないと、半田濡れ
性が悪くなりガラスの軟化点が上昇する。 ガラス中でこれら三成分が80重量％未満では半
田濡れ性が悪くなるか、エージング強度が悪くな
る。 導電ペースト中の全固形分中でガラス粉末の量
が２重量％未満では、導電性被膜と基体とのエー
ジング強度が著しく小さくなり、10重量％を超え
ると、半田濡れ性が悪くなる。 本発明ガラス成分は80重量％以上がガラス化さ
れた酸化銅、酸化マンガン、酸化ビスマスからな
るので、これらが単独で添加されている場合と異
なり、焼成により軟化し流動して導電性被膜と基
体との界面に容易に移動し、酸化銅、酸化マンガ
ン、酸化ビスマスが基体と反応して接着するの
で、従来の硼珪酸鉛ガラスに比べて強固に基体に
接着し、半田濡れ性を保ちつつエージング強度の
低下が小さくなるものと考えられる。 〔実施例〕 第１表にガラスフリツトの組成を示す。このガ
ラスフリツトを用いて以下のペーストを調整し
た。 導電粉末として粒径が1.2μｍのAg粉末、及び
粒径が0.1μｍのPd粉末、第１表のガラスフリツ
トを第２表の割合に配合し、この固形分100重量
部と液体ビヒクル20重量部を混練した。有機質ビ
ヒクルにはエチルセルロースを８重量部含有する
ターピネオール溶液を用いた。 上記ペースト状組成物をアルミナ基体上にテス
ト用パターンでスクリーン印刷し、ピーク温度
850℃、ピーク時間８分、全焼成サイクル60分の
ベルト式焼成炉で空気雰囲気焼成し、テストパタ
ーンの焼成被膜について次のような試験を行なつ
た。 (イ) 半田濡れ性……10mm角のパターン上にフラツ
クス（タムラ化研製、XA−100）を塗布して
該パターンを37Pb／63Sn半田浴（230℃）に５
秒間浸漬し、冷却後パターン上の半田の濡れ面
積比率を求める。 (ロ) 接着強度……２mm角のパターン上に直径0.65
mmのSnメツキ銅線を37Pb／63Snの半田を用い
て半田付けし、垂直方向に引張つて剥離し、剥
離時の引張力を求める。 (ハ) エージング強度……上記と同様にしてSnメ
ツキ銅線を半田付けした基板を150℃の恒温槽
中に300時間放置した後、上記と同様の剥離試
験に供する。 (イ)〜(ハ)の方法で測定された結果は、半田濡れ80
％以上、接着強度4.0Kg以上、エージング強度2.0
Kg以上の値が要求される。 第３表によれば、試験No.１〜４，13〜16で半田
濡れ性が80％以上であり、エージング強度も要求
される2.0Kgの1.5倍以上であり、本発明が半田濡
れ性を阻害せずにエージング強度を増大できるこ
とを示している。 これに対してNo.５〜12では、半田濡れが不充分
であつたり、又エージング強度も特に大きくない
ことから、ガラス組成が限定される。 又、No.17と18によれば、ガラスが多すぎると半
田濡れに悪影響を与えることを示し、ガラスが少
なすぎるとエージング強度が弱くなることを示し
ている。

【表】

【表】

【表】

【表】

〔発明の効果〕

本発明によれば、半田濡れ性及びエージング強
度に優れた導電被膜を形成できること上述の通り
であり、半田濡れ性向上により不良率を低減する
ことが出来る。又、接着強度、エージング強度は
増大するので製品の信頼性が向上する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化銅と、酸化マンガンをそれぞれ５重量％
   以上と、これらの合計量より多い酸化ビスマスを
   含有し、且つこれらの成分を合計で80重量％以上
   含有してなる組成のガラス粉末を２〜10重量％
   と、貴金属粉末を85〜98重量％とを、全固形分
   100重量％中に含有している導電ペースト。 ２ 全固形分100重量部と、ビヒクル12〜25重量
   部との混合物からなる請求項１に記載の導電ペー
   スト。