JPH0574164B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は厚膜ハイブリツドICの電極形成用ペ
ーストおよび厚膜ハイブリツドICに関する。

［従来の技術］ 厚膜ハイブリツドICの形成においては、基板
上に電極形成用のペーストを印刷し、焼成するこ
とによつて電極を形成し、この電極とICチツプ
とを金ワイヤーによりワイヤーボンデイングして
接続している。

このような厚膜ハイブリツドICにおいて電極
を形成するための材料として、有機金ペースト
（metal organic gold paste）が知られている。
これは、有機物の端部にAuが化合した物質であ
り、この有機金ペーストを基板にシルクスクリー
ン印刷することによりパターンを形成した後、焼
成すると、有機物が飛散し、Au原子が沈澱、堆
積して薄い平滑な膜となり、電極が形成される。
このように有機金ペーストによつて得られる電極
は、例えばサーマルヘツドの金電極として用いら
れる場合に、次のような利点がある。すなわち、
エツチングパターン精度が良いことにより抵抗値
のバラツキが少ないため、印画品質が良い。ま
た、薄い膜厚が得られるため、発熱抵抗体の熱が
逃げにくく、発熱効率が良い。さらに、薄い膜厚
により抵抗体の下地の凹凸がなくなる。

［発明が解決しようとする課題］ 有機金ペーストによつて得られる電極は、上記
のような利点がある反面、ボンデイング性が低
く、金ワイヤーをボンデイングした場合に十分な
ボンデイング強度が得られない欠点があつた。こ
の欠点を解決し、ボンデイング性を向上させるた
め、不純物を添加することが行われている。不純
物を添加すると、ペーストの印刷、焼成後に不純
物が表面に膜を形成し、ボンデイング性が向上す
る。しかし、不純物の添加によつてエツチング性
が低下するため、電極パターンを正確に形成する
ことができない。また、抵抗値が上昇するため、
電極としての品質が低下するという問題がある。

本発明はこのような従来技術の問題点を解消
し、十分なボンデイング強度を有し、しかもエツ
チング性の低下、抵抗値の上昇のない厚膜ハイブ
リツドIC用電極および電極形成用ペーストを提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、有機金を主成分とする厚膜ハ
イブリツドICの電極形成用ペーストは、酸化チ
タン粉体を有機金に混合した混合物をペースト化
したものである。

本発明の一つの特徴によれば、酸化チタン粉体
の混合物中に占める割合が0.1容積％以上0.3容積
％以下である。

また本発明によれば、基板と、基板の表面に配
置されたICチツプと、基板の表面に配置された
厚膜電極とを有し、ICチツプと厚膜電極とをワ
イヤーボンデイングにより接続した厚膜ハイブリ
ツドICにおいて、厚膜電極は、有機金を主成分
とし、酸化チタン粉体を混合した混合物をペース
ト化したペーストを、基板の表面に塗布、焼成す
ることによつて形成されている。

［作用］ 本発明によれば、厚膜ハイブリツドICの電極
形成用ペーストは、酸化チタン粉体を有機金に混
合した混合物をペースト化したものである。した
がつて、このペーストを用いて基板に電極のパタ
ーンを印刷し、焼成すると、形成された電極は有
機金中に酸化チタン粉体が含まれるため、酸化チ
タン粉体が有機金中のAuを引き寄せることによ
りAuの薄膜が密になり、これによりAuの薄膜に
は多数の小孔が形成される。この電極をICチツ
プとの間で金ワイヤーによつてワイヤーボンデイ
ングすると、前記小孔によつて電極表面に凹凸が
生じているから、金ワイヤーの食い付きが向上
し、大きなボンデイングの強度が得られる。しか
も、酸化チタン粉体の混合比が非常に小さいた
め、エツチング性が低下することがなく、また抵
抗値の上昇もない。

本発明によれば、厚膜ハイブリツドICは電極
が酸化チタン粉体を有機金に混合したペーストを
材料として形成されている。したがつて、酸化チ
タン粉体が有機金中のAuを引き寄せることによ
りAuの薄膜に小孔が形成され、電極の表面には
凹凸が生じているため、電極とICチツプとのワ
イヤボンデイングの強度が大きい。しかも、電極
は酸化チタン粉体の混合比が非常に小さいため、
正確にエツチングされ、抵抗値の上昇もない。

［実施例］ 次に本発明による厚膜ハイブリツドICの電極
形成用ペーストの実施例を説明する。

本発明による厚膜ハイブリツドICの電極形成
用ペーストは、酸化チタン（TiO₂）の粉体を有
機金に混合したものに、ビヒクルを加えることに
よりペースト化されたものである。混合される
TiO₂粉体は粒径0.2μｍ程度の大きさのものが好
ましい。また、TiO₂粉体の混合割合は、容積百
分率で0.1〜0.3％程度が好ましい。すなわち、有
機金およびTiO₂の粉体からなる混合物は、容積
において、0.1〜0.3％が前記のTiO₂粉体、99.7〜
99.9％が有機金により構成される。

以上のようなペーストを用いて例えば厚膜サー
マルヘツドの電極を形成する場合には、第３Ａ図
に示すように、上記のペーストをシルクスクリー
ンのメツシユの隙間から通過させてアルミナ基板
２４上に印刷することにより、例えば厚さ10μｍ
の電極２０のパターンを形成する。印刷された電
極２０のパターンは同図に示すように、TiO₂粉
体２０ａが有機金ペースト２０ｂ中に均一に分散
している。前記の粉体は、シルクスクリーンのメ
ツシユを通過できる大きさであることが望まし
い。また、粉体２０ａは有機金ペースト２０ｂ中
に均一に分散するようにするため、球形で前記の
ような大きさのものが好ましい。

以上のようにペーストを基板２４に印刷した
後、所定の温度で焼成すると、第３Ｂ図に示すよ
うに、有機金ペースト２０ｂに含まれる有機物が
飛散し、Au原子が沈澱して厚さ1μｍ未満の薄い
膜２０ｃが形成され、この膜２０ｃには第３Ｂ図
および膜２０ｃの表面を示す第３ｃ図に示すよう
に、粒径1μｍ程度の小孔２０ｄが形成される。
この小孔２０ｄは、TiO₂２０ａが有機金ペース
ト２０ｂの中のAuとのぬれ性が良いため、粉体
２０ａがAuを引き寄せることにより膜２０ｃが
密となることにより形成される。したがつて、第
３Ｂ図に示すように電極２０はその表面に、小孔
２０ｄによる凹凸が生じる。

このような厚膜サーマルヘツドの電極２０は表
面の小孔２０ｄによる凹凸によつてワイヤボンデ
イングにおけるワイヤの食い付きが向上されるた
め、ボンデイングの強度が大きい。また、不純物
を含まないため、エツチング性が低下することが
なく、また抵抗値の上昇もない。

次に添付図面を参照して本発明による厚膜ハイ
ブリツドICの実施例を詳細に説明する。

第１図には本発明を厚膜サーマルヘツドに適用
した一実施例が、第２図には第１図の−線断
面図が示されている。第２図に示されるように、
厚膜サーマルヘツドはアルミナ（AI₂O₃）の基板
２４を有する。基板２４の主表面には断熱性のア
ンダーグレーズ層２２が設けられ、アンダーグレ
ーズ層２２の上面には、前記の本発明による電極
形成用ペーストを印刷、焼成することにより形成
された電極２０が配置されている。電極２０の表
面には抵抗体１６が設けられ、抵抗体１６はオー
バーコート層１０によつて被覆されている。

電極２０は、第１図に示されるように、複数の
共通電極２０１，２０３、……が互いに接続さ
れ、くし型の電極を構成し、これらの共通電極の
各々の間にその一部が配置されるように複数の信
号電極２０２，２０４、……が配置されている。
基板２４上にはICチツプ１２が設けられ、信号
電極２０２，２０４、……はそれぞれボンデイン
グワイヤ２６によつてICチツプ１２に接続され、
また図示しないが共通電極もボンデイングワイヤ
によつてICチツプ１２に接続されている。

基板２４の端部には外部端子１４が設けられ、
ICチツプ１２と外部端子１４との間は同様にボ
ンデイングワイヤ２８によつて接続されている。

信号電極２０２，２０４、……はICチツプ１
２から送られる印字記録の制御信号に応じて通電
され、共通電極２０１，２０３、……は同様に
ICチツプ１２から送られる制御信号によつて印
字時に通電される。抵抗体１６は共通電極２０
１，２０３、……および信号電極２０２，２０
４、……の先端部の一部にそれぞれ接触してい
る。したがつて例えば第１図に示すように信号電
極２０４に通電されると、同図に矢印で示すよう
に電流が抵抗体１６の一部、電極２０４および２
０３，２０５を通して流れ、抵抗体１６の通電部
が発熱する。抵抗体１６の通電部からの熱はオー
バーコート層１０を通して図示しない感熱記録紙
に伝達され、感熱記録が行われる。または熱転写
用のリボンを加熱し、記録紙への転写を行う。

本実施例の厚膜ハイブリツドICによれば、電
極２０は有機金ペースト２０ｂに、TiO₂粉体２
０ａを混合した電極形成用ペーストを印刷、焼成
することによつて形成される。したがつて前述の
ように、電極２０の表面には小孔２０ｄによる凹
凸が生じており、表面粗度が増加しているから、
これによりボンデイングの食い付きが良く、ボン
デイング強度が大きい。しかも電極形成用のペー
ストは酸化チタン粉体の混合比が非常に小さいた
め、抵抗値の上昇がなく、電極として良好な特性
を有する。また酸化チタン粉体の混合比が非常に
小さいことにより加工時のエツチング精度もよく
抵抗値のバラツキが少ないため、抵抗体に流れる
電流量を正確に制御でき、印字された画像の品質
が高い。

さらに、電極２０は有機金を主成分とするペー
ストにより形成されているため、薄膜となり、抵
抗体１６からの熱が電極２０を通して逃げるのを
少なくすることができ、抵抗体１６の発熱効率を
高めることができる。したがつて、発熱のために
過度の電流を流すことがなく、省エネルギーを図
ることができる。また、焼成された電極２０の膜
厚が薄いため、抵抗体１６の下地に凹凸がなく、
抵抗体１６表面にも凹凸が発生しないから、これ
により感熱記録紙または転写リボンを正確に加熱
することができ、印字品質を向上させることがで
きる。

次に本発明による厚膜ハイブリツドICの電極
形成用ペーストを用いて形成した電極のボンデイ
ング強度の具体例を従来のものと比較して説明す
る。

本発明の具体例として、ペーストを次の成分に
より作成した。

具体例 Engelhard社製有機金ペースト（低不純物タイ
プ） 140重量部 TiO₂粉体（粒径0.2μｍ） 0.4重量部 上記の割合で分散混合（TiO₂粉体を有機金ペ
ーストに対して0.1容積％の割合で混合）し、試
料ペーストとした。

このペーストを、グレーズドアルミナ基板に印
刷、焼成して電極を形成した。電極は基板への印
刷、焼成を１回のみ行つたもの（１層のもの）
と、印刷、焼成を２回行つたもの（２層のもの）
の２種類を作成した。

一方、従来例として上記Engelhard社製有機金
ペーストのみをグレーズドアルミナ基板に印刷、
焼成して電極を形成した。この従来例の電極も、
１層および２層の２種類を作成した。

第５Ａ〜５Ｄ図には、本発明の上記具体例によ
るペーストを用いて作成した電極の表面の顕微鏡
写真が、それぞれ400倍、5000倍、20000倍、
50000倍の倍率で示されている。また、第５Ｅ図
には、本発明の具体例によるペーストを用いてア
ルミナ基板上に電極を形成し、切断した断面を斜
めから見た顕微鏡写真が倍率1000倍で示されてい
る。同図において、上方の部分は電極の表面を斜
めから見たものであり、下方の部分は基板断面で
ある。

一方、第６Ａ〜６Ｄ図には、従来例の電極の表
面の顕微鏡写真が、それぞれ400倍、5000倍、
20000倍、50000倍の倍率で示されている。また、
第６Ｅ図には、従来例の電極をアルミナ基板上に
形成し、切断した断面を斜めから見た顕微鏡写真
が倍率1000倍で示されている。第５Ｅ図と同様
に、上方の部分は電極の表面を斜めから見たもの
であり、下方の部分は基板断面である。

第５Ａ〜５Ｅ図および第６Ａ〜６Ｅ図をそれぞ
れ比較するとわかるように、第５Ａ〜５Ｅ図に示
される本発明の具体例のペーストによる電極は、
第６Ａ〜６Ｅ図に示される従来例の電極に比べて
表面に凹凸が発生している。したがつて、これに
より後述するように大きなボンデイングの強度が
得られる。

具体例のペーストによる電極および従来例の電
極に、直径25μｍおよび30μｍの金ワイヤーをそ
れぞれ所定の条件でボンデイングした。第５Ｆ図
には、具体例のペーストによる電極に金ワイヤー
をボンデイングした状態が示されている。また、
第６Ｆ図には、従来例の電極に金ワイヤーをボン
デイングした状態が示されている。

さらにこれらのボンデイングされた金ワイヤー
を第４図に示すように鈎状の引張部材３０によつ
て引つ張り、金ワイヤー２６を電極２０から引き
はがした後の電極２０の表面を第５Ｇ図および第
６Ｇ図にそれぞれ示す。第５Ｇ図に示す具体例の
ペーストによる電極は、第６Ｇ図に示す従来例の
電極に比較して、引きはがした後の電極表面が荒
れており、ボンデイングの強度が強いことを示し
ている。

第７図には、本発明による具体例のペーストに
よる電極および従来例の電極のボンデイングの引
つ張り強度の測定結果が示されている。同図に示
すものは、具体例のペーストによる電極および従
来例の電極のそれぞれの１層および２層のものに
ついて、直径25μｍの金ワイヤーを同一の出力の
超音波により同一の時間振動を加え、同一のボン
デイング力によつてボンデイングしたものについ
て、金ワイヤーを引きはがすために必要な力をそ
れぞれ測定したものである。同図からわかるよう
に、１層および２層のいずれの場合にも、本発明
の具体例による電極は従来例の電極に比べてボン
デイングの引つ張り強度が大きい。

第８Ａ図〜第８Ｄ図には、本発明の具体例のペ
ーストによる電極および従来例の電極について、
ボンデイングの引つ張り強度を多数回測定した結
果が示されている。これらの図において黒丸部は
測定されたボンデイングの引つ張り強度の平均
値、黒丸部と重なる棒状部は測定されたボンデイ
ングの引つ張り強度の最大値および最小値、他の
棒状部はボンデイングの引つ張り強度の3σ（σは
標準偏差）の範囲を示す。これらの図には電極が
１層および２層の場合、ボンデイングされたワイ
ヤを引つ張る方向が縦および横の場合のそれぞれ
について示されている。

第８Ａ図〜第８Ｄ図からわかるように、いずれ
の場合においても、本発明のペーストによる電極
は従来例の電極に比較してボンデイングの引つ張
り強度が大きい。

［発明の効果］ 本発明によれば、厚膜ハイブリツドICの電極
形成用ペーストは酸化チタン粉体を有機金に混合
しているから、これを用いて形成された電極は前
記粉体が有機金中のAuを引き寄せることにより
小孔が発生し、電極の表面には小孔による凹凸が
生じる。したがつて、この凹凸によつて金ワイヤ
ーの食い付きが向上し、大きなボンデイングの強
度が得られる。しかも、酸化チタン粉体の混合比
が非常に小さいため、エツチング性が低下するこ
とがなく、また抵抗値の上昇もない。

また、本発明によれば、厚膜ハイブリツドIC
は電極が酸化チタン粉体を有機金に混合したペー
ストを材料として形成されているから、電極の表
面に凹凸が生じているため、電極とICチツプと
のワイヤボンデイングの強度が大きい。しかも、
電極は酸化チタン粉体の混合比が非常に小さいた
め、正確にエツチングされ、抵抗値の上昇もな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を厚膜サーマルヘツドに適用し
た一実施例を示す一部切り欠き正面図、第２図は
第１図の−線断面図、第３Ａ図は本発明によ
るペーストを基板に印刷した電極パターンの断面
図、第３Ｂ図は第３Ａ図に示す電極パターンを焼
成して形成した電極の断面図、第３Ｃ図は第３Ｂ
図の電極の表面図、第４図はボンデイングの強度
測定方法の一例を示す図、第５Ａ図〜第５Ｅ図
は、本発明によるペーストの具体例を用いて作成
した電極の表面の顕微鏡写真、第５Ｆ図は本発明
のペーストの具体例による電極に金ワイヤーをボ
ンデイングした状態を示す顕微鏡写真、第５Ｇ図
は第５Ｆ図の金ワイヤーを電極から引きはがした
後の電極の表面を示す顕微鏡写真、第６Ａ図〜第
６Ｅ図は、従来例の電極の表面の顕微鏡写真、第
６Ｆ図は従来例の電極に金ワイヤーをボンデイン
グした状態を示す顕微鏡写真、第６Ｇ図は第６Ｆ
図の金ワイヤーを電極から引きはがした後の電極
の表面を示す顕微鏡写真、第７図は本発明のペー
ストの具体例による電極および従来例の電極のボ
ンデイングの引つ張り強度の測定結果を示す図、
第８Ａ図〜第８Ｄ図は本発明のペーストの具体例
による電極および従来例の電極について、ボンデ
イングの引つ張り強度を多数回測定した比較デー
タを示す図である。 主要部分の符号の説明、１２……ICチツプ、
１６……抵抗体、２０……電極、２０ａ……
TiO₂粉体、２０ｂ……有機金ペースト、２４…
…基板、２６，２８……ワイヤー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機金を主成分とする厚膜ハイブリツドIC
   の電極形成用ペーストにおいて、該ペーストは、 粒径が0.2μｍ程度の酸化チタン粉体を前記有機
   金に混合した混合物をペースト化したものであ
   り、 該酸化チタン粉体の該混合物中に占める割合は
   0.1容積％以上0.3容積％以下であることを特徴と
   する厚膜ハイブリツドICの電極形成用ペースト。 ２ 基板と、 該基板の表面に配置されたICチツプと、 前記基板の表面に配置された厚膜電極とを有
   し、 前記ICチツプと前記厚膜電極とをワイヤーボ
   ンデイングにより接続した厚膜ハイブリツドIC
   において、 前記厚膜電極は、有機金を主成分とし粒径が
   0.2μｍ程度の酸化チタン粉体を混合した混合物を
   ペースト化したペーストを、前記基板の表面に塗
   布、焼成することによつて形成され、 前記酸化チタン粉体の前記混合物中に占める割
   合は0.1容積％以上0.3容積％以下であることを特
   徴とする厚膜ハイブリツドIC。 ３ 前記厚膜電極が抵抗体に接続され、該抵抗体
   を選択的に通電するものであることを特徴とする
   請求項２に記載の厚膜ハイブリツドIC。