JPS628404A - 絶縁ペ−スト - 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】 産業上の利用分野 本発明は、非酸化性雰囲気中において比較的低温で焼成
し得る絶縁層形成用厚膜ガラスペースト、特に卑金属導
体を用いた厚膜多層回路の絶縁層を製造するのに有用な
絶縁性ガラスペーストに関する。

従来の技術 多層回路を製造する一つの方法に、焼成されたセラミッ
ク基板上に第一導体層として厚膜導体ペーストを印刷、
焼成し、次いで上下の導体を分離、絶縁するために絶縁
ペーストを印刷、焼成し、そ　　　□の上に第二の導体
層を形成する工程を順次繰返すことにより、厚膜方式で
導体層と絶縁層を交互に積層していく方法がある。この
ような厚膜多層回路に使用される絶縁ペーストとしては
、膜構造を強化するために酸化物フィラーを含有するガ
ラスペースト、又は部分結晶性のガラスペーストを用い
るのが一般的である。

近年エレクトロニクス業界において、高信頼性の卑金属
システムを採用することが強く要望されている。厚膜導
体についてもＡｇ／Ｐｄ　ＳＡｕ　１Ａｇ／Ｐｔなどの
負金属系からＣＯ，Ｎ＋などの卑金属系への移行の検討
がなされているが、これに伴ってこれら卑金属導体と適
合し、Ｎ２など卑金属を酸化させないような雰囲気中で
焼成できる絶縁ペーストも開発されている。

Ｎ２中で焼成できる絶縁ペーストは、例えば次のような
ものが知られている。特開昭４７−９６３３号公報は、
ｐｂ○を含まない部分結晶性ガラスが開示されており、
特公昭５９−３４１９号公報にはやはりＰｂＯを含まな
い硼珪酸ガラスとアルミニウム酸化物を主成分とし、銅
導体と適合する厚膜多層用絶縁ペーストが記載されてい
る。特公昭５９−１４２０３号公報にはガラスと結晶性
多成分酸化物又はその前駆体とからなる誘電体組成物が
、特開昭５５−１３０００９号公報には珪酸亜鉛とアル
カリ土類珪酸塩とからなるガラス質相と酸化亜鉛含有セ
ラミック相を主成分とするペーストが、特公昭５９−２
７１１９号公報には部分失透性硼珪酸バリウムマグネシ
ウムガラスとピンホール減少用成分とからなる絶縁ペー
ストがそれぞれ開示されている。更に特開昭５５−３８
８８２号公報には活性成分としての酸化アルミニウムと
、ガラス、及び酸化剤として焼成中低原子価に還元され
得る金属酸化物、例えばＣｅ酸化物、ｐｒ　６０＋＋　
、ｐｒ　０２　、希土類酸化物などから構成される絶縁
ペーストが示されている。これらの絶縁ペーストはいず
れも８００℃〜１０００℃程度の比較的高温で焼成する
必要がある。

ところで卑金属系厚膜多層回路は、導体層と絶縁層のみ
で構成される場合と、厚膜抵抗体や厚膜コンデンサを組
込んで多層化する場合があるが、後者において、特に抵
抗材料にＮ２中焼成が可能でかつ実用上満足いくような
優れた特性を有するものがないため、空気中焼成タイプ
で従来量も一般的に使用されている酸化ルテニウム系抵
抗ペーストが代用される。しかしこの抵抗体は、非酸化
性雰囲気中で７００℃以上の高温で再焼成を行うと還元
されて電気特性が変化するので、抵抗体を焼付形成した
後に導体ペーストや絶縁ペーストをＮ２中においてＫＦ
Ｍで焼付けして多層化を行うのが極めて困難であった。

抵抗体にダメージを与えない程度の低温で前述の絶縁ペ
ーストを焼付けすると、絶縁性が不充分であったり、接
着強度が劣るなど全く実用に耐えない。

特開昭５８−２０９３号公報には、活性成分としてのセ
ラミック充填材と、ＰｂＯ−３ｉ０２−ＡＩ２０３ガラ
ス及び酸化度２以上の酸化鉛を主成分とし、非酸化性雰
囲気中６００℃以下の温度で焼成される絶縁ペーストが
開示されている。しかしここに示されたガラスペースト
をアルミナ基板上に焼付けると、絶縁性が充分でなく、
又耐水性にも劣る欠点がある。

又ＣｄＯ高含有ガラスを使用した低温焼成タイプのガラ
スペーストも知られているが、空孔が多く、又絶縁抵抗
、耐湿性、耐水性ともに十分でなく、現在まで実用上満
足できる性能を有するＮ２中低温焼成用絶縁ペーストは
得られていない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、Ｎ２などの非酸化性雰囲気中において
、低温、例えば６５０℃以下の温度で焼成でき、従って
酸化ルテニウム抵抗の特性に影響を与えないですみ、し
かも絶縁性、機械的強度などの電気的・物理的特性の優
れた絶縁ペーストを得ることにある。

問題点を解決するための手段 本発明者等はガラスの組成を検討することによって従来
の問題を解決し、６５０℃以下の低温で焼成しても優れ
た特性を有する絶縁層を形成し得るガラスペーストの開
発に成功した。

即ち本発明は、Ａ０重量基準で Ｓｉ　　０２　　　　２７〜３６％ Ａｌ２Ｏ３１〜　　３％ ８２　０３　　　　　５〜１５％ Ｐｂ　ｏ　　　　　４５〜５２％ Ｃａ　Ｆ２　　　　１〜　３％ Ｚｎ０　　　　　　１〜　３％ かうなるガラス粉末３５〜９０重量％と、Ｂ、酸化物フ
ィラー１０〜３５重量％と、Ｃ０酸化剤０゛〜３０重量
％とを有機ビヒクル中に分散させてなる絶縁ペーストで
ある。

作」し 本発明の絶縁ペーストは、ガラス成分として軟化点の低
いＰｂＯを多く含む硼珪酸鉛アルミニウムガラスを用い
、比較的多量にｓｔ　０２を配合することにより流動性
の制御を行って、焼成時の急激な粘度低下による導体層
からの導電成分の移動とそれによる絶縁不良を阻止し、
かつ５１０２を多量に含有することに起因する軟化点の
上昇及び耐水性の低下をＣａＦｚ及びＺｎＯを配合する
ことにより防止したことが特徴である。

ガラスの構成成分中、Ｓｉ　０２は２７重層％未満では
軟化点が下がりすぎ、適切な粘度特性が得られない。３
６重量％を越えると軟化温度が高くなりすぎ、低温焼成
では高い膜強度が得られなくなる。

Ａｌ２Ｏ３は失透防止及び耐候性の向上の目的で使用す
る。１重量％未満ではこの効果が現われず、３重量％を
越えると融点が高くなって好ましくない。

Ｂ２Ｏ３は５重量％より少ないと軟化点が高くなりすぎ
、１５重量％より多いと軟化点が低すぎる。

ＣａＦ２は融剤として軟化点上昇を抑える目的で用いら
れる。１重団％未満では効果がなく、３重量％より多い
と失透するので好ましくない。

ＺｎＯは化学的耐久性、特に耐水性向上の目的で配合す
る。配合量が１重量％より少ないとこの効果が弱く、３
重量％を越えると失透し易いので好ましくない。

ガラス粉末はペーストの全無機質成分中３５〜９０５〜
９０重量る。

酸化物フィラーは、焼成膜の流動性の制御及び有機ビヒ
クルの燃焼残渣であるカーボンを焼成中に膜からスムー
ズに除去するために、ペーストの全無機質成分中１０〜
３５重ω％の範囲で配合する。１０重重最未満では膜が
ガラス質になって再焼成時に流動し易いため、パターン
が拡がったり、電極成分と相互作用して電極のカーリン
グや半田付は性不良を起こしたり、絶縁層の絶縁不良な
どのトラブルを生じ、又脱カーボンも不充分となる。

３５重量％を越えると膜強度が弱く、脆くなるので好ま
しくない。酸化物としては例えば酸化アルミニウム、酸
化マグネシウム、酸化ランタン、酸化チタンなどこの種
の絶縁ペーストに一般的に用いられているものが使用で
きる。

酸化剤は非酸化性雰囲気中で焼成する際、有機ビヒクル
の完全燃焼を促進し、カーボン残渣を残さないために配
合されるもので、たとえば従来公知のＰｂ　０２　、Ｐ
Ｉ）ｓ　０４　、Ｃｅ　０２　、ｐｒ　０２、ｐｒ　６
ｏｎ、ＴａＯ２、Ｃｏ　３０４、Ｎｄ　２０３、Ｓ「０
２などがあげられる。とくにＰｂ０ｚの効果が大きい。

配合割合は全無機質成分中０〜３０重量％で、ガラスの
組成や焼成条件によっては全く配合しなくてもよいが、
通常５重量％以上用いることが望ましい。

無機成分の配合比は、好ましくはガラス粉末５５〜７０
重量％、酸化物フィラー１５〜３０重量％と、酸化剤１
０〜２５重量％である。

尚、各成分とも径１０Ａ１以下の微細粉末を用いること
が望ましい。

有機ビヒクルは通常の厚膜ペーストに使用されるもので
あればいかなるものでもよく、樹脂、溶剤、可塑剤、そ
の他の添加剤を適宜選択して用いる。樹脂分としては特
にエチルセルロース、エチルヒト０キシエチルセルロー
ス、ニトロセルロース、メタクリレート樹脂、ブチラー
ル樹脂など、低酸素分圧の雰囲気中において比較的低温
で完全燃焼しやすいものを用いるのがよい。

ｆ１ 次に実施例をあげて本発明を具体的に説明する。

尚実施例中％及び部はすべて重量基準である。

実施例１〜５ ガラス原料粉末を表１の組成になるよう秤ｍ、混合して
ルツボに入れ、電気炉中１３００〜１４５０℃で１８８
間加熱溶融した。溶融物を水中に投入して急冷、粉砕し
、平均粒径３肩のガラス粉末を製造した。

次にこの粉末と平均粒径０．５４のＡｌ２Ｏ３粉−末及
びＰｂＯ２粉末とを表１に示した割合で混合し、有機ビ
ヒクルとしてエチルセル０−スの２０％ブチルカルピト
ール溶液をガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＰｂＯ２の合計１００
部に対して１０部加え、更に粘度調整のためブチルカル
ピトールとジブチルフタレートを適当量添加して混練し
、それぞれ絶縁ペーストを製造した。

１インチｘ１インチの９６％アルミナ基板上に、下部導
体として銅ペーストを幅０．５ｎ間隔、２ｍｍ（５本）
の櫛状パターンにスクリーン中欄し、Ｎ２雰囲気中６０
０℃で焼成した。この上に上記絶縁ペーストを印刷し、
１５０℃で乾燥後、Ｎ２中最高温度６００℃で焼成を行
って膜厚４０４の絶縁層を形成した。次いでその上に銅
ペーストを下部電極パターンと直交するように同様な櫛
状パターンに印刷し、下部電極と同様に焼成してテスト
サンプルを作成した。

それぞれのテストサンプルに対して次の試験を行い、結
果を表１に併せて示した。

■絶縁抵抗の測定： 上部・下部導体間に５０Ｖの直流電圧を印加し、絶縁抵
抗を測定した。

■耐湿負荷寿命試験： ６０℃相対湿度９５％の高温高湿槽中で５０Ｖの直流電
圧を１００時間連続的に印加した後サンプルを取出して
室温で１時間放置し、絶縁抵抗を測定した。

（以下余白） 表１ 比較例１〜４ 表２に示す組成のガラス粉末、酸化物フィラー、Ｐｂ　
Ｏｚ粉末を所定の割合で混合し、有機ビヒクル中に均一
に分散させて得た絶縁ペーストを用い、実施例と同様に
性能試験を行った。各成分の配合色及び試験結果を併せ
て表２に示す。

（以下余白） 表２ 表１と表２を比較すると、本発明の絶縁ペーストはいず
れも比較例に示したものより絶縁性、耐湿性ともにはる
かに優れていることがわかる。尚比較例１及び２は膜強
度が弱く、脆いので多層回路用には不適であった。

効果 本発明の絶縁ペーストはＮ２などの非酸化性雰囲気中、
６５０℃以下の低温で焼成しても、カーボンの残留のな
い高絶縁性の連続膜を形成することができる。又耐湿性
、耐水性に優れており、多層回路の層間絶縁膜として極
めて良好な特性を示す。従って卑金属導体を使用する厚
膜多層回路の絶縁層形成に極めて有用である。しかも６
５０℃以下の低温で焼成できるので、酸化ルテニウム系
抵抗体を形成した後に絶縁層を非酸化性雰囲気中で焼付
ける場合でも、抵抗特性を悪化させることがない。

更に本発明のペーストは導体間の絶縁の他、回路保護被
覆用やアンダーグレーズとしても使用することができる
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　Ａ、重量基準で ＳｉＯ＿２　２７〜３６％ Ａｌ＿２Ｏ＿３　１〜３％ Ｂ＿２Ｏ＿３　５〜１５％ ＰｂＯ　４５〜５２％ ＣａＦ＿２　１〜３％ ＺｎＯ　１〜％ からなるガラス粉末３５〜９０重量％と、 Ｂ、酸化物フィラー１０〜３５重量％と、 Ｃ、酸化剤０〜３０重量％と を有機ビヒクル中に分散させてなる絶縁ペースト。 ２　酸化物フィラーが酸化アルミニウム、酸化マグネシ
   ウム、酸化ランタン、酸化チタンからなる群から選ばれ
   た１種又は２種以上である特許請求の範囲第１項記載の
   絶縁ペースト。 ３　酸化剤がＰｂＯ＿２、Ｐｂ＿３Ｏ＿４、ＣｅＯ＿２
   、ＰｒＯ＿２、Ｐｒ＿６Ｏ＿１＿１、ＴｅＯ＿３、Ｃｏ
   ＿３Ｏ＿４、Ｎｄ＿２Ｏ＿３、ＳｒＯ＿２からなる群か
   ら選ばれた１種又は２種以上の粉末である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載の絶縁ペースト。 ４　Ａ、ガラス粉末が５５〜７０重量％、Ｂ、酸化物フ
   ィラーが１５〜３０重量％、Ｃ、酸化剤が１０〜２５重
   量％である特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載の絶縁ペースト。