JPH0521931A - ガラスセラミツク基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、市販のアルミナ基板用導体ペース
トをガラス基板に用い、しかも半田濡れ性の良好な電極
を形成し得る方法を提供することにある。 【構成】 ガラスセラミックグリーンシート上にアルミ
ナペーストを塗布し、該アルミナ膜上に導体ペーストを
塗布して一括焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスセラミック基板
の製造方法であって、特に市販のアルミナ基板用厚膜ペ
ーストを用いて半田濡れ性に優れた電極を形成する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、低温焼成用のセラミック多層基板
として、ガラスセラミック基板が開発されている。この
基板は、非晶質ガラスあるいは結晶化ガラスの粉末とア
ルミナ等のセラミック粉末の混合物に有機質のバインダ
と溶剤を加えてスラリー状とし、ドクターブレード法で
グリーンシートに成形して絶縁層とし、金、銀、銅等の
粉末を有機質ビヒクルに分散させたペースト状組成物を
該絶縁層上にスクリーン印刷等の手法で塗布して内層配
線パターンを形成し、所望の各層を積層して８００〜９
３０℃で焼成して得られる。また、外層配線の場合は、
内層配線と同様にグリーンシートに印刷して一括して焼
成する方法と、グリーンシートを焼成した後に導体ペー
ストを印刷して別途焼成する方法が取られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内層配線は半田濡れ性
が不要であるのに対して、外層配線は部品を半田で接続
するために半田濡れ性が重要品質であるが、ガラスセラ
ミック基板の外層配線に市販の導体ペーストを適用した
場合にはほとんど半田が付かないという問題があった。
これは、導体ペーストに含まれるガラス成分が焼成中に
ガラスセラミック基板方向へ移行せずに導体膜表面に残
留すること、およびガラスセラミック基板のガラスが焼
成中に導体膜中に移行して導体膜がガラスリッチになる
ことによる。

【０００４】本発明の目的は、市販のアルミナ基板用導
体ペーストをガラスセラミック基板に適用し、しかも半
田濡れ性の良好な電極を形成し得る方法を提供するにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の方法は、ガラス粉末とセラミック粉末とから成
るグリーンシート上に電極と同一パターンでアルミナペ
ーストを印刷後乾燥して３〜１５μｍのアルミナ膜を形
成する工程、該アルミナ膜上に電極パターンで導体ペー
ストを印刷して乾燥する工程、導体膜とアルミナ膜とグ
リーンシートをそのままで、必要により所望の他の層上
に重ね、一括して８００〜９３０℃で焼成する工程とを
有する点に特徴がある。

【０００６】

【作用】本発明において、導体ペーストは市販の各種厚
膜導電ペースト、即ち銀ペースト、銀−パラジウムペー
スト、銀−白金ペーストが利用できる。

【０００７】一方、アルミナペーストは、アルミナ粉末
と有機質ビヒクルとを混練してペースト状組成物とした
もので、この組成物は１５０〜４００メッシュのスクリ
ーンによってグリーンシートまたは焼成基板上に塗布さ
れる。従って用いる粉末はこのスクリーンを円滑に通過
し得る粒径のものとすればよく、１０ミクロン以上の粒
子が殆どない平均粒径２ミクロン以下のものが適してい
る。ビヒクルとしてターピネオール、ブチルカルビトー
ル、トルエンなどの溶剤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を使用できる。スクリー
ン印刷に好適なペーストとするためには、ビヒクルは固
形分１００重量部に対し１０〜３０重量部とするのが良
い。

【０００８】本発明において、ガラスセラミック基板は
９３０℃以下で十分に焼結するものであれば良く、例え
ば硼珪酸ガラスをベースに酸化鉛、酸化亜鉛、アルカリ
土類金属の酸化物などを含有する軟化点６００〜８００
℃の非晶質ガラス粉末とアルミナ等のセラミックフィラ
ーとの混合物、あるいは６００〜９００℃で結晶化する
結晶化ガラスなどを原料とし、次の工程で基板に加工す
れば良い。すなわち、上述した粉末原料を有機質のバイ
ンダー、可塑剤、溶剤とともにボールミル中で混合し、
得られたスラリーを脱泡処理後、ドクターブレード法で
グリーンシートに成形し、該グリーンシートを適当な大
きさに切断して、最上部となるべき層にはアルミナペー
ストを電極と同一のパターンで印刷して乾燥し、続いて
電極パターンで導体ペーストをアルミナ層の上に印刷し
て乾燥するのである。

【０００９】アルミナ層の厚さは、３〜１５μｍとする
必要がある。３μｍ以下になると電極の半田濡れ性が不
十分で、また１５μｍ以上になるとアルミナ膜の強度が
不十分で電極の密着性に問題が発生するからである。上
記グリーンシートはそのまま焼成しても良いが、多層基
板を製造する場合は、内層導体を形成したグリーンシー
トを積み重ね、さらに最上部に上記のグリーンシートを
重ねて圧力５０〜３００ｋｇ／ｃｍ² 、温度６０〜９０
℃の条件でホットプレス機を用いて一体化すると良い。
このようにして得られた積層体を３５０〜６００℃で予
備焼成して有機物を除去した後、８００〜９３０℃で焼
成すればガラスセラミック多層基板が得られる。

【００１０】本発明法によれば、導体ペースト中のガラ
ス成分はアルミナと親和性が強いのでアルミナ層へ移行
し、また、ガラスセラミック中のガラスもアルミナ層で
固定されて導体層へ移行しないので、半田濡れ性が良好
となる。また、アルミナ層は移行してきたガラスによっ
て強化されるので十分な強度を保持することができる。

【００１１】なお、上記説明はガラスセラミックグリー
ンシート、アルミナペースト、導体ペーストを一括して
焼成する場合であるが、ガラスセラミックグリーンシー
トを先に焼成し、次いでアルミナ印刷工程以後を続けて
も同様の効果が得られる。

【００１２】

【実施例】平均粒径０．５４μｍのアルミナ粉末１００
重量部を有機質ビヒクル２５重量部とともに混練してペ
ースト状組成物とした。ビヒクルにはエチルセルロース
濃度２２重量％のターピネオール溶液を用いた。

【００１３】一方、ガラスセラミック基板として、Ｐｂ
Ｏ３．０７、ＳｉＯ₂ ５１．７、Ａｌ₂ Ｏ₃ ８．４、Ｂ
₂ Ｏ₃ ７．３、ＣａＯ１．９各重量％の組成のガラス粉
末（平均粒径２．２μｍ）とアルミナ粉末（平均粒径
０．５４μｍ）を５０／５０の比率で混合し、この粉末
１００重量部にポリビニルブチラール９重量部、フタル
酸ジイソブチル７重量部、オレイン酸１重量部、イソプ
ロピルアルコール４０重量部、トリクロロエタン２０重
量部を加えてボールミルで２４時間混合してスラリーと
し、脱泡処理後にドクターブレード法で０．７ｍｍ厚さ
のグリーンシートを成形した。

【００１４】該グリーンシートから１インチ角の小片を
切り出し、この小片上に、種々の電極パターンで先ずア
ルミナペーストをスクリーン印刷により０〜１８．９μ
ｍの膜厚で塗布し、さらに、市販の銀−パラジウムペー
スト（Ｃ−４１６０、Ｃ−４９１０ 住友金属鉱山
（株）製）をこのアルミナ膜上に印刷して乾燥した。グ
リーンシート小片は次いで５２０℃で３時間予備焼成し
て有機物を除去し、引き続いて９００℃、１時間で焼成
し、電極膜について次の様な試験に供した。

【００１５】（イ）半田濡れ性−１０ミリ角の電極パタ
ーン上にフラックス（タムラ化研製、ＸＡ−１００）を
塗布して、該パターンを３７Ｐｂ／６３Ｓｎ半田浴（２
３０℃）に５秒間浸漬し、冷却後パターン上の濡れ面積
比率を求めた。結果を表１に示す。

【００１６】（ロ）接着強度−２ミリ角のパターン上に
０．６５ｍｍφのメッキ銅線を３７Ｐｂ／６３Ｓｎの半
田を用いて半田付けし、垂直方向に引っ張って剥離し、
剥離時の引張力を求めた。

【００１７】（ハ）エージング強度−上記と同様にして
錫メッキ銅線を半田付けした基板を１５０℃の恒温槽中
に１０００時間放置した後、上記と同様の剥離試験に供
した。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１において、半田濡れ８０％以上、接着
強度４．０ｋｇ以上、エージング強度２．０ｋｇ以上は
合格の○印を、それ以下に×印を付けて示している。

【００２０】表１の結果は、実験Ｎｏ．１〜７で上記の
３特性が全て合格しているが、実験Ｎｏ．８〜１３から
アルミナ膜が薄過ぎても、又厚過ぎても何れかの特性が
不合格になることを示している。

【００２１】

【発明の効果】本発明法により、市販の導体ペーストを
用いてガラスセラミック基板上に、半田濡れ性が良好で
しかも接着強度も優れた電極を形成できるようになっ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ガラス粉末とセラミック粉末とから成る
   グリーンシート上に電極と同一パターンでアルミナペー
   ストを印刷後乾燥して３〜１５μｍのアルミナ膜を形成
   する工程、該アルミナ膜上に電極パターンで導体ペース
   トを印刷して乾燥する工程、導体膜とマルミナ膜とグリ
   ーンシートをそのままで、必要により所望の他の層上に
   重ね、一括して８００〜９３０℃で焼成する工程とを有
   するガラスセラミック基板の製造方法。