JPS6231903A - 絶縁層用材料 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、特に銅系の導体ペーストを用いた厚膜多層
基体の絶縁層に使用して好適する絶縁層用材料の改良に
関する。

〔発明の技術的背景〕

周知のように、近時では、電子機器等の小形軽量化を図
るために、混成集積回路が多く使用されるようになって
きている。この混成集積回路は、例えばアルミナ等のセ
ラミック材料で表る絶縁基板上に導体材料及び抵抗材料
等を印刷・焼成して配線層を形成してなる厚膜基板に、
チ、′ｆタイプの受動素子や能動素子を牛田付けして構
成されるものである。そして、近時では電子機器の小形
軽量化のため、なお一層の高密度化が要求されてお夛、
厚膜基板としても上記配線層を絶縁層を介して多層に形
成することが行なわれている。

また、近時では、上記導体材料としても、従来一般に使
用されていた銀−パラジウム系の導一体ペーストに代え
て、銅系の導体ペーストを使用することにより、電気的
特性や信頼性を向上させ、かつ経済的にも有利と々るよ
うに配慮されてきている。

このような銅系の導体ペーストを使用した厚膜多層基板
は、次のようにして製造される。まず、セ９オ、り材料
で形成された絶縁基板に、酸化ルテニウム系の抵抗ペー
ストをスクリーン印刷法を用いて印刷し、空気中で約８
５０℃の温度で焼成して抵抗体層を形成する。その後、
銅系の導体ペースト及びガラス系の絶縁ペーストを交互
に積層するように印刷・焼成することにより製造される
ものである。

この場合、上記銅系の導体ペースト及びガラス系の絶縁
ペーストの焼成は、銅の酸化を防ぐために、例えばチ、
素ガス等の不活性ガス中で行なわれなければならず、さ
らに既に形成されている上記抵抗体層の抵抗値変動を抑
えるために、約６００℃程度の低温で行なう必要が生じ
る。

このため、上記のような低温焼成が可能な絶縁ペースト
用の材料（ガラス組成物）として、一般に、酸化鉛（ｐ
ｂｏ）を多量に含ませたものが開発されているが、これ
をチ、素ガス中で焼成すると、鉛が析出して絶縁性能が
著しく劣化してしまい、実用化に不向きとなるものであ
る。

そこで、従来よシ、約６００℃前後の低温で焼成するこ
とができる非鉛系の絶縁層用ガラス組成物が要求されて
おシ、例えば特開昭５９−１２９４５５号公報に示され
るように、５５０〜６５０℃の結晶化温度をもつ低温焼
成用の組成物を結晶化温度付近で焼成する方法が開発さ
れている。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上記のように完全に結晶化したガラスは
、比較的ピンホールが生じ易く、上層及び下層の配線層
間の絶縁不良を生じ易く、また上層の配線層が密着しに
くいという問題を有している。さらに、このような組成
のガラス組成物では、アルミナの絶縁基板に対する濡れ
性が良くなく、密着力も不十分であるという不都合を有
している。

〔発明の目的〕

この発明は上記事情を考慮してなされたもので、絶縁性
能及び密着性に優れ、しかも低温焼成可能で、形成済の
抵抗体層の抵抗値を大きく変動させることもない極めて
良好な絶縁層用材　　ｉ料を提供することを目的とする
。

〔発明の概要〕

すなわち、この発明に係る絶縁層用材料は、重量％で、
５ｔｏ２を５〜２０、ＺｎＯを４５〜６０、Ｂ２Ｏ３を
１Ｂ〜３０、　Ｒ２０（Ｌｉ２０＋Ｎａ２Ｏ＋に２０）
を０、１〜３、Ａｊ２０５を０．５〜５、Ｂ１２０ｓｔ
−０，５〜５、Ｆを０．５〜２．８　ｎｏ　２を０．５
〜２、ＣｏＯｔ０〜２、ＺｒＯ２、Ｐ２Ｏ５を０〜２、
Ｚ　ｒＯ２を０〜５、ｃｄｏ′ｆｒ：０〜５、ｐｂｏを
０〜３の割合で配合させ、６５０〜７５０℃の結晶化温
度を持たせるようにしたものである。

ここで、各組成分を、上記のような配合比にした限定理
由は、次の通シである。

８１０２：　５　優より少ないと溶融時の粘性が低く、
ガラス化しにくい。また、２０俤よシ 多いと軟化温度が上昇し、低温（６００Ｃ）での焼成が
できなくなる。

Ｚｎ０１４５％より少ないと結晶化ができなくな、Ｄ、
６０％を越えると結晶化温度が下が多すぎる。

ｎ２ｏ３＄　１５　％よシ少ないと軟化温度が高くなリ
、３０優よシ多いと十分に結晶化す ることができなくなる。

Ｒ２０！ガラスの溶融を促進するため、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ
２Ｏ、Ｒ２０のうち一種以上添加できるが、これらの総
量が３チを越えると絶縁抵 抗値を低下させる。

Ａノ。ｏ３ｔｏ、５＊よシ少ないと結晶化温度が下がジ
すぎ、５％より多いとガラスの軟化 温度が上が９すぎる。

Ｂ１２Ｏ３！　０．５％よし少ないとガラスのアルミナ
基板に対する濡れ性が悪く、５チよｐ 多いと膨張係数が大きくなシすぎる。

Ｐｇガラスの溶融を促進するために添加するが、２チを
越えると膨張係数が大き くなる。

５ｎＯｚ　富ガラスの耐水性を向上させるために添加す
る。０．５チよシ少ないと効果がなく、２ｔｓより多く
ても効果は向上しない。

ＣｏＯｅ　Ｐ２（）５　＊　Ｚｒ０２ｓ　ＣｄＯ＊　ｐ
ｂｏについては、必須成分ではないが、いずれか一種ま
たは二種以上を０１％含有させると、絶縁抵抗を劣化さ
せず、ガラスとしての安定性保持に寄与するが、それぞ
れ２，２，５，５．３％を越えると、ガラスが不均質に
カフたり、絶縁抵抗を劣化させたシ、あるいは効果の増
大が期待できなくなる。

なお、一般的にガラスの溶融を促進するためにＲＯ（Ｍ
ｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、５ｒＯ）成分を添加することが
多いが、この発明ではＲＯ酸成分加えると、ガラス絶縁
層上の導体の密着力が低下するので、添加しないように
している。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例について説明する。

すなわち、表１に示すような組成になるように原料を調
合する。なお、表１において、試料番号（１）〜（３）
までが、この発明に係る絶縁層用材料を示しておシ、試
料番号（４）　Ｉ　（５）はそれぞれ従来の絶縁層用材
料を示している。

そして、表１に示すように調合したものを、１３００〜
１４００℃の温度で白金るつは中で溶融し、ガラス化す
る。次に、このガラスを粉砕し篩分した後、湿式法にて
粉砕を行ない、平均粒径５μｍの粉末とする。そして、
この粉末と適当量のビヒクル（例えばエチルセルロース
とテルピネオール等）とを混練し、ガラスペーストを形
成する。

その彼、予めアルミナ基板上に印刷・焼成により形成さ
れた、第１層目となる、銅系導体及び酸化ルテニウム（
Ｒｕ０２　）系抵抗体よシなる配線層を請うように上記
ガラスペーストを印刷し、チッ素ガス雰囲気中で６００
℃で１０分間焼成することにより、膜厚約４０μｍの絶
縁層を形成する。そして、この絶縁層上に第２層目の配
線層となる銅系導体を同様に形成する。

このように上記した絶縁層用のガラス組成分は、６００
℃の低温で焼成されるので、絶縁層を完全に結晶化させ
ないで形成することができ、従来のようにピンホールが
生じることなく、絶縁性を向上させることができるもの
である。　　声上記のようにして製造されたガラス組成
物の物性及び形成された絶縁層の絶縁抵抗値、アルミナ
基板面に対する絶縁層の密着性及び絶縁層上の銅系導体
の半田濡れ性等を、表２に示す。

この場合、絶縁抵抗は、６０℃９５俤の恒温恒湿槽中に
１０００時間放置した後、第１層目の配線層と第２層目
の配線層との各導体間に直流５０Ｖを印加したときの室
温における抵抗値である。

また、密着性は、第２層目の導体にリード線を半田付け
し、これを垂直に引張り１アルミナ基板面と絶縁層との
間、または絶縁層と第２層目の導体との間の剥離強度を
測定したとき、１ゆ／−以上を良とした。

さらに、半田濡れ性は、Ａｇを２チ含有するＰｂ−８ｎ
共晶半田を用い、２３０℃で３秒間浸漬した後引き上げ
、第２層目の導体面積の９０チ以上が半田に濡れている
ものを良とした。

ここで、上記実施例では、銅系導体を不活性ガス雰囲気
中で焼成することについて説明したが、この発明に係る
絶縁層用材料は、例えは銀−パラジウム系導体を空気中
で焼成する厚膜多９一 層基板にも適用できることはもちろんである。

表　１ なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。

〔発明の効果〕

したがって、以上詳述したようにこの発明によれば、絶
縁性能及び密着性に優れ、しかも低温焼成可能で、形成
済の抵抗体層の抵抗値を大きく変動させることもない極
めて良好な絶縁層用材料を提供することができる。

出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　重量％で、ＳｉＯ＿２を５〜２０、ＺｎＯを４５〜６
   ０、Ｂ＿２Ｏ＿３を１５〜３０、Ｒ＿２Ｏ（Ｌｉ＿２Ｏ
   ＋Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ）を０．１〜３、Ａｌ＿２Ｏ＿
   ３を０．５〜５、Ｂｉ＿２Ｏ＿３を０．５〜５、Ｆを０
   ．５〜２、ＳｎＯ＿２を０．５〜２、ＣｏＯを０〜２、
   Ｐ＿２Ｏ＿５を０〜２、ＺｒＯ＿２を０〜５、ＣｄＯを
   ０〜５、ＰｂＯを０〜３の割合で配合させるようにして
   なることを特徴とする絶縁層用材料。