JPH07320534A

JPH07320534A - 厚膜導体およびその形成方法ならびにその使用方法

Info

Publication number: JPH07320534A
Application number: JP13647494A
Authority: JP
Inventors: 宏美 ▼おおて▲木; Hiromi Ootegi; Toshiyuki Nagase; 敏之長瀬; Yoshio Kanda; 義雄神田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】Ａｇリッチ厚膜での特性の向上、マイグレー
ション、はんだくわれの耐性を高めたＡｇ厚膜と製法を
提供する。【構成】セラミックス基板１１にＡｇリッチ厚膜１２
を印刷、形成し、その上の耐マイグレーション性を要す
る箇所にＰｄ膜１３を印刷、被着する。５００℃での焼
成時、ＡｇとＰｄとの境界層を合金化することにより、
厚膜導体を基板上に形成する。すなわち、Ａｇ厚膜形成
後、表面をＰｄコートして合金化することにより、Ａｇ
が緻密でＰｄが表面に限って多く含まれる構造とする。
よって、Ａｇによる低抵抗化、緻密な組織、Ｐｄによる
Ａｇマイグレーションの防止を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッドＩＣ等
で、セラミックス基板上に形成する厚膜導体の構造、例
えば銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金層を持つ導体厚
膜の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ａｇ厚膜は、Ａｇのマイグレーションが
起こったり、耐はんだくわれ性が悪い。このため、主成
分であるＡｇ粉末の他にＰｄ粉末を混合してペースト化
し、基板に印刷、焼成して、厚膜を作製している。とこ
ろが、このＡｇ−Ｐｄ合金厚膜は耐はんだくわれ性がよ
り悪い。これは、Ｐｄを多く入れると焼結性が悪くな
り、その結果、ポーラスな組織構造となり、一般に用い
られるはんだ（Ｐｂ−Ｓｎ合金）の侵入が容易となるか
らである。

【０００３】Ａｇ−Ｐｄ合金を含む厚膜では、Ａｇ粉末
とＰｄ粉末とに、ガラス成分を混合して、さらにビヒク
ルを混ぜ、ペーストを作製する。Ａｇ系の導体ペースト
は、耐マイグレーション性を得るため、これにＰｄを配
合している。Ｐｄは重量で約２０〜３０％添加すると、
耐マイグレーション効果を得ることができる。したがっ
て、このＡｇ−Ｐｄ導体ペーストをセラミックス基板上
に印刷して乾燥焼成する結果、Ａｇ−Ｐｄ合金の導体配
線が形成されることとなる。このＡｇ−Ｐｄ合金がＡｇ
のマイグレーションを抑止している。

【０００４】ところが、Ａｇ−Ｐｄ導体ペースト中にＰ
ｄを入れる量を多くすると、導体中のＡｇ−Ｐｄ合金量
は増えるが、Ｐｄを入れた分だけ導体全体としての抵抗
値が下がり、導体としての特性が悪くなる。近年、厚膜
回路においては、高周波対応化やファインライン化の親
展にともない、導体の低抵抗化が望まれている。よっ
て、Ａｇ−Ｐｄ導体にあってもＰｄの含有量を最小限に
とどめる必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
Ａｇ−Ｐｄ厚膜導体は、基板上にペーストを単に印刷、
焼成した構造に過ぎなかったため、耐マイグレーション
性を高めながら、耐はんだくわれ性を高め、かつ、抵抗
値を低くするということについては限界があった。例え
ば耐マイグレーション性を高めると、はんだくわれが進
行しやすいポーラスな構造となり、抵抗値が高くなる。
逆に、はんだくわれを押えるために緻密な構造とし、低
抵抗値化を得ようとすると、マイグレーションが進行し
てしまう。

【０００６】

【課題解決のための知見】そこで、本願の発明者は、Ａ
ｇマイグレーションは、Ａｇ−Ｐｄ導体中でも表面部の
Ａｇがイオン化してＡｇ⁺となり導体から外部に溶出し
て進行することに着目した。そして、Ａｇのイオン化を
防止するには表面部にのみＰｄ量を増やせばよいことを
知見した。

【０００７】

【発明の目的】そこで、本発明は、耐マイグレーション
性を高めるとともに、耐はんだくわれ性を高め、かつ、
低抵抗値化を達成した厚膜導体を得ることおよびその形
成方法、使用方法を得ることを、その目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、絶縁基板に被着される銀を主成分とする導体層と、
この導体層を被覆する、銀と耐マイグレーション性金属
との合金からなる被覆層とを有する厚膜導体である。耐
マイグレーション金属としては、例えばパラジウム、白
金、ニッケル等を用いることができる。なお、絶縁基板
としてはセラミックス基板、例えばＡｌＮ基板、Ａｌ2
Ｏ3基板等を用いる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、上記合金は銀−
パラジウム合金である請求項１に記載の厚膜導体であ
る。この合金中のパラジウムは例えば２０〜３０重量％
の割合で添加すると好適である。

【００１０】請求項３に記載の発明は、絶縁基板上に銀
を主成分とする導体層を被着し、この導体層を耐マイグ
レーション性金属層で被覆し、焼成し、銀と耐マイグレ
ーション性金属との合金層を形成した厚膜導体の形成方
法である。

【００１１】請求項４に記載した発明は、絶縁基板上に
銀ペーストを印刷し、この銀ペーストを耐マイグレーシ
ョン性金属ペーストで印刷して被覆した請求項３に記載
の厚膜導体の形成方法である。

【００１２】請求項５に記載の発明は、絶縁基板上に配
設された回路配線にあって、この配線同士が接近した部
分に上記請求項１または請求項２に記載の厚膜導体を使
用する厚膜導体の使用方法である。

【００１３】

【作用】請求項１に記載の発明では、銀を主成分とする
導体層により抵抗値が低く、導体としての機能を損なう
ことはない。また、この導体層を合金で被覆しているた
め、銀のマイグレーションを抑止することができる。と
ともに、厚膜導体としてはんだくわれ性を損なうことは
ない。

【００１４】請求項２に記載の発明では、銀−パラジウ
ム合金で銀を主成分とする導体層を被覆している結果、
耐Ａｇマイグレーション性に優れ、かつ、低抵抗値の、
耐はんだくわれ性に優れた厚膜導体を得ることができ
る。パラジウムによりＡｇによるマイグレーションを抑
止するものである。

【００１５】請求項３に記載の発明では、焼成により、
銀を主成分とする導体層を銀と耐マイグレーション性金
属との合金層で被覆することとなる。この結果、導体層
で低抵抗値化、耐はんだくわれ性に優れた特性を持たせ
るとともに、合金被覆層で耐マイグレーション効果を発
揮することとなる。

【００１６】請求項４に記載した発明では、絶縁基板上
に銀ペースト、および、耐マイグレーション性金属ペー
ストを順番に印刷して厚膜導体を形成する。よって他の
スパッタ工程、蒸着工程で金属ペーストを被覆する場合
に比較して、その工程をより簡略化することができる。
また、銀ペーストはその組織が緻密なもので、耐はんだ
くわれ性を損なうことはない。

【００１７】請求項６に記載の発明では、絶縁基板上に
配設された回路配線のマイグレーションが生じ易い部分
にこの導体厚膜を使用すると耐マイグレーション効果を
十分に発揮することができる。配線同士が接近した部分
にのみパラジウムの有機金属ペーストをスクリーン印刷
するだけでよく、全体として安価で耐マイグレーション
性に優れた回路配線構造を得ることができる。

【００１８】

【実施例】以下に本発明に係るＡｇ系厚膜導体の実施例
を説明する。図１は第１の実施例に係る厚膜導体構造を
示している。この図に示すように、１１はセラミックス
基板、例えばＡｌ2Ｏ3基板であって、この基板１１上に
厚さ１０μｍのＡｇ厚膜１２が被着されており、さら
に、このＡｇ厚膜１２をＡｇ−Ｐｄ合金化厚膜１３が被
覆している。Ａｇ−Ｐｄ合金化厚膜の厚さは１〜２μｍ
である。

【００１９】この厚膜導体の製造方法について詳しく説
明する。まず、Ａｇペーストを作製する。Ａｇペースト
は、粒径０．５〜５μｍのＡｇ粉末を、ビヒクルとして
のテレピネオールに１０％エチルセルロースを加えたも
のに、混合して作製した。作製したＡｇペーストを表１
に示す。このＡｇ粉末に代えてＡｇ−Ｐｔ合金粉末を用
いてもよい。また、パラジウムペーストについても同様
にＰｄ粉末を有機溶剤、有機ビヒクルに混合して作製す
る。

【００２０】

【表１】

【００２１】次に、回路基板への導体厚膜の形成方法に
ついて説明する。セラミックス基板１１上にＡｇペース
トを用いて所定パターンにスクリーン印刷し、１５０℃
×１０分間で乾燥する。このＡｇ厚膜上にＰｄペースト
を同じくスクリーン印刷し、乾燥させる。すなわち、Ａ
ｇ厚膜をＰｄ厚膜で被覆するものである。そして、５０
０℃〜７００℃で焼成する。この結果、Ａｇ厚膜上にＡ
ｇ−Ｐｄ合金膜が形成された。ＡｇとＰｄとの界面にお
いて合金化が進行するものである。焼成条件を制御する
ことにより、好適な合金化層を得ることができる。よっ
て、最小量のＰｄによりマイグレーションを抑止するこ
とも可能である。このとき、内部のＡｇ層は抵抗値が高
くなることはない。また、Ｐｄペーストとして有機金属
ペーストや独立分散超微粒子ペーストを用いることによ
り、４００℃程度の加熱焼成でも合金化は可能である。
なお、Ｐｄは、ペーストを用いてのスクリーン印刷の他
にも、めっき法、スパッタ法、蒸着法等の方法によっ
て、成膜することもできる。また、ＡｇをコートするＰ
ｄ膜の代わりにＰｔ、Ｎｉ等でもよい。

【００２２】表２には、本発明により形成したＡｇ−Ｐ
ｄ合金膜で被覆したＡｇ厚膜のマイグレーション試験の
結果を示す。比較するために、従来のＡｇ−Ｐｄ厚膜、
Ａｇ厚膜についてのマイグレーション試験結果を同時に
表２に示す。ここで、耐マイグレーション試験は、図２
に示すように、セラミックス基板１１上に１対の導体配
線１２を所定距離だけ離して対向して形成し、それぞれ
を正負両極に接続し、所定の電圧を印加する。この場
合、導体１２の対向部分に水滴を垂らして行う。正極側
の導体からＡｇが溶出し、負極側に移動する。これを電
流計等で検出、測定する。この溶出までの時間をマイグ
レーション時間としている。

【００２３】

【表２】

【００２４】また、表２中に示すはんだくわれ性試験
は、２５０℃のＳｎ−Ｐｂ共晶はんだ浴中に厚膜を浸漬
し、回路抵抗が２倍になるまでの浸漬の回数を測定した
ものである。表面シート抵抗値も同時に表２に示してい
る。

【００２５】この表２に示すように、本発明に係る２層
の膜より形成される導体層は、マイグレーション時間に
かなり大きな影響を及ぼしている。すなわち、本発明に
よれば、マイグレーション時間の延長が望めることが明
らかである。また、はんだくわれ性も優れている。さら
に、抵抗値はＡｇ厚膜のそれと同じである。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、抵抗値が低く、導体としての
特性を損なうことがない厚膜導体を得ることができる。
また、Ａｇのマイグレーション、その結果としての回路
のショートも防ぐことができる。このことは、導体厚膜
上にカバーガラスを被覆する場合にも、これに容易に対
応することができ、複雑な回路への適用が可能である。
さらに、耐はんだくわれ性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る厚膜導体の構造を示す
断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係るマイグレーション試験
を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１１セラミックス基板１２導体層（Ａｇ厚膜）１３被覆層（Ａｇ−Ｐｄ合金厚膜）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基板に被着される銀を主成分とする
導体層と、この導体層を被覆する、銀と耐マイグレーション性金属
との合金からなる被覆層とを有する厚膜導体。
【請求項２】上記合金は銀−パラジウム合金である請
求項１に記載の厚膜導体。
【請求項３】絶縁基板上に銀を主成分とする導体層を
被着し、この導体層を耐マイグレーション性金属層で被
覆し、焼成し、銀と耐マイグレーション性金属との合金
層を形成した厚膜導体の形成方法。
【請求項４】絶縁基板上に銀ペーストを印刷し、この
銀ペーストを耐マイグレーション性金属ペーストで印刷
して被覆した請求項３に記載の厚膜導体の形成方法。
【請求項５】絶縁基板上に配設された回路配線にあっ
て、この配線同士が接近した部分に上記請求項１または
請求項２に記載の厚膜導体を使用する厚膜導体の使用方
法。