JPS63271995A - セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents
セラミックス回路基板の製造方法Info
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- JPS63271995A JPS63271995A JP62316088A JP31608887A JPS63271995A JP S63271995 A JPS63271995 A JP S63271995A JP 62316088 A JP62316088 A JP 62316088A JP 31608887 A JP31608887 A JP 31608887A JP S63271995 A JPS63271995 A JP S63271995A
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
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- H—ELECTRICITY
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- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
- H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
- H01B1/16—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising metals or alloys
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
棚二」更
本発明は、セラミックス回路基板の製造方法、特に銅導
体ペースト組成物を用いて、スルーホールの状態に悪影
響を及ぼすことなく、改良された印刷性及び接着性を有
する、ガラス−セラミックス複合系多層回路基板を製造
するに際して、洞導体とガラス−セラミックス系基板と
の密着強度が不足し、かつパターン配線厚膜印刷時のパ
ターン幅精度とレベリング性が低いという従来技術の欠
点を解決するため、銅粉末同士のぬれ性を高め、焼成に
よりルチル型構造の二酸化チタンなどの無機チタン化合
物や無機アルミニウム化合物などの無機化合物に転化す
るチタネート系有機カンプリング剤、例えばイソプロピ
ルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネートや有機ア
ルミネートカップリング剤などの有機金属化合物を導電
性ペースト中に添加することにより、ガラス−セラミッ
クス複合系基板の印刷性を高くし、かつ基板と導体との
密着性を増大させたものである。また2種類のチタン系
カップリング剤を適当量添加することにより、焼成後の
基板との密着性を改良し、かつ基板に設けられているス
ルーホールへの穴埋め性を高めたものである。
体ペースト組成物を用いて、スルーホールの状態に悪影
響を及ぼすことなく、改良された印刷性及び接着性を有
する、ガラス−セラミックス複合系多層回路基板を製造
するに際して、洞導体とガラス−セラミックス系基板と
の密着強度が不足し、かつパターン配線厚膜印刷時のパ
ターン幅精度とレベリング性が低いという従来技術の欠
点を解決するため、銅粉末同士のぬれ性を高め、焼成に
よりルチル型構造の二酸化チタンなどの無機チタン化合
物や無機アルミニウム化合物などの無機化合物に転化す
るチタネート系有機カンプリング剤、例えばイソプロピ
ルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネートや有機ア
ルミネートカップリング剤などの有機金属化合物を導電
性ペースト中に添加することにより、ガラス−セラミッ
クス複合系基板の印刷性を高くし、かつ基板と導体との
密着性を増大させたものである。また2種類のチタン系
カップリング剤を適当量添加することにより、焼成後の
基板との密着性を改良し、かつ基板に設けられているス
ルーホールへの穴埋め性を高めたものである。
庄栗上皇■貝公国
本発明はセラミックス回路基板、特に銅導体ペースト組
成物を用いてスルーホールの状態に悪影古を及ぼすこと
な(、改良された印刷性と接着性を有するガラス−セラ
ミックス複合系多層回路基板を製造する方法に関する。
成物を用いてスルーホールの状態に悪影古を及ぼすこと
な(、改良された印刷性と接着性を有するガラス−セラ
ミックス複合系多層回路基板を製造する方法に関する。
ガラス−セラミックス複合系多層回路基板は基板として
の電気特性が優れるうえに、低温度(例えば1000°
C以下)で焼成できるため、基板用導体としての特性に
優れる銅を用いることが可能である。
の電気特性が優れるうえに、低温度(例えば1000°
C以下)で焼成できるため、基板用導体としての特性に
優れる銅を用いることが可能である。
しかしながら、導体を形成する銅ペーストは、現在、ア
ルミナ基板用に開発されているものがほとんどであるた
め、ガラス−セラミックス基板にはそのまま適用するこ
とはできないのが現状である。一方、ガラス−セラミッ
クス系基板については電気特性の良好な基板が開発され
ており、したかって、印刷性が良好で、密着性の優れ、
かつ焼成前のグリーンシートの状態で基板のスルーホー
ルをきれいにかつ完全に穴埋め可能な、導電性銅ペース
トをガラス−セラミックス複合系基板に使用することが
必要とされている。
ルミナ基板用に開発されているものがほとんどであるた
め、ガラス−セラミックス基板にはそのまま適用するこ
とはできないのが現状である。一方、ガラス−セラミッ
クス系基板については電気特性の良好な基板が開発され
ており、したかって、印刷性が良好で、密着性の優れ、
かつ焼成前のグリーンシートの状態で基板のスルーホー
ルをきれいにかつ完全に穴埋め可能な、導電性銅ペース
トをガラス−セラミックス複合系基板に使用することが
必要とされている。
従来Ω及街
従来、有機ビヒクル中に金、銅、パラジウムなどの貴金
属を導体成分として分散させたペースト、タングステン
、モリブデンなどの高融点金属を導体成分として分散さ
せたペースト、又は銅を導体成分として分散させたペー
ストなどが導電性ペーストとして使用されている。
属を導体成分として分散させたペースト、タングステン
、モリブデンなどの高融点金属を導体成分として分散さ
せたペースト、又は銅を導体成分として分散させたペー
ストなどが導電性ペーストとして使用されている。
これらのうち、従来の低温焼成可能な銅ペーストは主と
して銅粉末とガラス粉末、そして有機ビヒクルの3つの
成分を含み、導体成分の銅粉末に対し1〜5重量%のガ
ラス粉末を焼結助剤および基板との密着強度を付与させ
るために添加し、こきれをペースト化するため有機ビヒ
クルを加え混練したものが用いられる。
して銅粉末とガラス粉末、そして有機ビヒクルの3つの
成分を含み、導体成分の銅粉末に対し1〜5重量%のガ
ラス粉末を焼結助剤および基板との密着強度を付与させ
るために添加し、こきれをペースト化するため有機ビヒ
クルを加え混練したものが用いられる。
が7ンしよ゛とする。 占
前記した従来の3タイプの導電性ペーストをガラス−セ
ラミックス複合系基板の配線材料として使用した場合に
は以下のような欠点がある。
ラミックス複合系基板の配線材料として使用した場合に
は以下のような欠点がある。
■)貴金属を導体とするペーストは高価であり、実用上
あまり好ましくない。
あまり好ましくない。
2)高融点金属を導体とするペーストは低温での焼成が
できず、また導体そのものの抵抗値が高いため導体の品
質が低い。
できず、また導体そのものの抵抗値が高いため導体の品
質が低い。
3)銅を導体成分とするペーストは、現在開発が盛んに
行われているが、ガラス−セラミックス複合系のグリー
ンシートへの印刷性が悪く、また一体焼成後の密着強度
が低い。更に、密着性を改善するため低融点ガラスを少
量添加することも試みられているが、これもガラス−セ
ラミック複合系にはほとんど効果がなく、また低融点ガ
ラス粉末を少量添加することにより、銅粉末間の流動性
が阻害され、ガラス−セラミックス系グリーンシートに
設けたバイア用のスルーホール中に印刷時、容易に埋め
込むことが困難であるという問題も生じている。
行われているが、ガラス−セラミックス複合系のグリー
ンシートへの印刷性が悪く、また一体焼成後の密着強度
が低い。更に、密着性を改善するため低融点ガラスを少
量添加することも試みられているが、これもガラス−セ
ラミック複合系にはほとんど効果がなく、また低融点ガ
ラス粉末を少量添加することにより、銅粉末間の流動性
が阻害され、ガラス−セラミックス系グリーンシートに
設けたバイア用のスルーホール中に印刷時、容易に埋め
込むことが困難であるという問題も生じている。
□ 占 ”ン るための
本発明に係るセラミックス回路基板の製造方法は、セラ
ミックス回路板用のセラミックス基板上に導電性ペース
ト組成物を印刷することによってセラミックス回路基板
の導体部分を形成し、そしてこのセラミックス基板を導
電性ペースト組成物と一緒に焼成してセラミックス回路
基板を製造するに当り、該導電性ペースト組成物が銅粉
末を主成分として、これに不活性ガス雰囲気中で焼成す
ることにより無機化合物となり得る有機金属化合物、例
えば有機チタネート又はアルミネート化合物を、銅粉末
100重量部に対し0.5〜5重量部配合して成ること
を特徴とするセラミックス回路基板の製造方法が提供さ
れる。
ミックス回路板用のセラミックス基板上に導電性ペース
ト組成物を印刷することによってセラミックス回路基板
の導体部分を形成し、そしてこのセラミックス基板を導
電性ペースト組成物と一緒に焼成してセラミックス回路
基板を製造するに当り、該導電性ペースト組成物が銅粉
末を主成分として、これに不活性ガス雰囲気中で焼成す
ることにより無機化合物となり得る有機金属化合物、例
えば有機チタネート又はアルミネート化合物を、銅粉末
100重量部に対し0.5〜5重量部配合して成ること
を特徴とするセラミックス回路基板の製造方法が提供さ
れる。
本発明に従えば、更に従来の技術のように穴埋め性を悪
くするガラスフリットを使用せず、穴埋め時の銅粉末の
流動を助ける役目の大きいイソプロピルトリイソステア
ロイルチタネート0.5〜3.5重量部と、基板との密
着性を増大させるのに効果のあるイソプロピルトリドデ
シルベンゼンスルホニルチタネート0.5〜3.5重量
部の2種類の有機チタン系カップリング剤をペースト中
に配合した導電性ペースト組成物を用いるセラミックス
回路基板の製造方法が提供される。
くするガラスフリットを使用せず、穴埋め時の銅粉末の
流動を助ける役目の大きいイソプロピルトリイソステア
ロイルチタネート0.5〜3.5重量部と、基板との密
着性を増大させるのに効果のあるイソプロピルトリドデ
シルベンゼンスルホニルチタネート0.5〜3.5重量
部の2種類の有機チタン系カップリング剤をペースト中
に配合した導電性ペースト組成物を用いるセラミックス
回路基板の製造方法が提供される。
前述の如(、本発明に従えば、不活性雰囲気(例えば不
活性ガス又は窒素若しくは窒素を含んだ水蒸気)下にお
いて焼成した場合に、無機化合物、例えば無機チタン又
はアルミニウム化合物(例えばTiO2又はAlz(h
)を形成することができる有機化合物、例えば有機チ
タン又はアルミニウム化合物を銅粉末100重量部当り
0.5〜5重量部含む銅ペースト組成物を用いる。
活性ガス又は窒素若しくは窒素を含んだ水蒸気)下にお
いて焼成した場合に、無機化合物、例えば無機チタン又
はアルミニウム化合物(例えばTiO2又はAlz(h
)を形成することができる有機化合物、例えば有機チ
タン又はアルミニウム化合物を銅粉末100重量部当り
0.5〜5重量部含む銅ペースト組成物を用いる。
前記銅ペースト組成物に使用する銅粉末は銅ベースの導
電性ペースト組成物に一般に使用される任意の銅粉末、
例えば平均粒径0.1〜10μmの銅粉末とすることが
できる。
電性ペースト組成物に一般に使用される任意の銅粉末、
例えば平均粒径0.1〜10μmの銅粉末とすることが
できる。
本発明において使用される有機金属化合物の代表例は、
有機チタネート化合物及び有機アルミネート化合物であ
る。そのような有機チタネート化合物としては、有機チ
タネート化合物としては、例えばイソプロピルトリドデ
シルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ
イソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジ
オクチルピロホスフェート)オキシアセテートチタネー
ト、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチ
ル)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチル
ホスファイト)チタネート、ビス(ジオクチルピロホス
フェート)エチレンチタネート、テトラオクチルビス(
ジトリデシルホスファイト)チタネート及びイソプロピ
ルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネートをあげる
ことができ、好ましい化合物はイソプロピルトリドデシ
ルベンゼンスルホニルチタネート及びイソプロピルトリ
(ジオクチルピロホスフェート)チタネートである。
有機チタネート化合物及び有機アルミネート化合物であ
る。そのような有機チタネート化合物としては、有機チ
タネート化合物としては、例えばイソプロピルトリドデ
シルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ
イソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジ
オクチルピロホスフェート)オキシアセテートチタネー
ト、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチ
ル)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチル
ホスファイト)チタネート、ビス(ジオクチルピロホス
フェート)エチレンチタネート、テトラオクチルビス(
ジトリデシルホスファイト)チタネート及びイソプロピ
ルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネートをあげる
ことができ、好ましい化合物はイソプロピルトリドデシ
ルベンゼンスルホニルチタネート及びイソプロピルトリ
(ジオクチルピロホスフェート)チタネートである。
本発明において使用することができる有機アルミネート
化合物の典型例は下記式のアセトアルコキシアルミニウ
ムジイソプロピレートである。
化合物の典型例は下記式のアセトアルコキシアルミニウ
ムジイソプロピレートである。
前記チタネート又はアルミネート化合物の使用量は、銅
粉末100重量部に対し0.5〜5重量部、好ましくは
0.5〜1重量部である。この使用量が0.5重量部未
満では、銅粉末の全表面が有機チタネート又はアルミネ
ート化合物で被覆されないためか、所望のペースト組成
物が得られない、逆に使用量が5重量部を超えると過剰
量の有機金属化合物がペースト組成物中に残存して、生
成導体中にボイドが生じ易しなるので好ましくない。
粉末100重量部に対し0.5〜5重量部、好ましくは
0.5〜1重量部である。この使用量が0.5重量部未
満では、銅粉末の全表面が有機チタネート又はアルミネ
ート化合物で被覆されないためか、所望のペースト組成
物が得られない、逆に使用量が5重量部を超えると過剰
量の有機金属化合物がペースト組成物中に残存して、生
成導体中にボイドが生じ易しなるので好ましくない。
本発明に従った銅ベースの導電性ペースト組成物は、先
ず有機金属化合物、例えば前記有機チタネート又はアル
ミネート化合物を溶媒、例えばテルピネオール、2−ブ
トキシェタノール、2−へキシルオキシエタノール、4
−メチルシクロヘキサノール、3−メチルシクロヘキサ
ノール又は2−へキシルオキシエタノールなどのアルコ
ール系高沸点溶剤に溶解し、次いで得られた有機ビヒク
ルを撹拌下に銅粉末と混合して所望の銅ベースの導電性
ペースト組成物を分散液(例えば粘度10.000〜2
00,000 cp)として得ることができる。胴ペー
ストの典型的な製造プロセスは第1図に示した通りであ
る。
ず有機金属化合物、例えば前記有機チタネート又はアル
ミネート化合物を溶媒、例えばテルピネオール、2−ブ
トキシェタノール、2−へキシルオキシエタノール、4
−メチルシクロヘキサノール、3−メチルシクロヘキサ
ノール又は2−へキシルオキシエタノールなどのアルコ
ール系高沸点溶剤に溶解し、次いで得られた有機ビヒク
ルを撹拌下に銅粉末と混合して所望の銅ベースの導電性
ペースト組成物を分散液(例えば粘度10.000〜2
00,000 cp)として得ることができる。胴ペー
ストの典型的な製造プロセスは第1図に示した通りであ
る。
本発明に従った銅ベースの導電性ペースト組成物は、硼
硅酸ガラスと、アルミナ、ジルコニア又はマグネシアと
のセラミックス複合体などのガラス−セラミックス基板
に一般的な方法で適用することができる。このような典
型例は第2図に示す通りである。
硅酸ガラスと、アルミナ、ジルコニア又はマグネシアと
のセラミックス複合体などのガラス−セラミックス基板
に一般的な方法で適用することができる。このような典
型例は第2図に示す通りである。
本発明に従えば、銅ペースト組成物中の銅粉末の全表面
は、例えばモノアルコキシ基を有する有機チタネートで
被覆されているため、銅粉末同土間の流動性が良好であ
る。更に印刷されるガラス−セラミックス複合系のグリ
ーンシートは多量の溶媒を含み、従ってグリーンシート
への導電性ペースト組成物の濡れ性が上昇する。更にイ
ソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート
で代表される有機チタネートは、窒素などの不活性雰囲
気中で焼成した場合に、ルチル型二酸化チタン(TiO
z)に転化する。なお、有機アルミネートの場合には酸
化アルミニウム(Alz(h )が生成する。
は、例えばモノアルコキシ基を有する有機チタネートで
被覆されているため、銅粉末同土間の流動性が良好であ
る。更に印刷されるガラス−セラミックス複合系のグリ
ーンシートは多量の溶媒を含み、従ってグリーンシート
への導電性ペースト組成物の濡れ性が上昇する。更にイ
ソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート
で代表される有機チタネートは、窒素などの不活性雰囲
気中で焼成した場合に、ルチル型二酸化チタン(TiO
z)に転化する。なお、有機アルミネートの場合には酸
化アルミニウム(Alz(h )が生成する。
第3図は銅ペースト中のカップリング剤濃度と、銅導体
パターンのガラス−セラミック基体に対する接着強度及
び銅導体パターンのシート抵抗との関係を示す典型的な
グラフ図である。焼成は870℃で4時間予備焼成し、
次いで1020℃で4時間焼成することによって行なっ
た0w4ペーストの組成は以下の通りである。
パターンのガラス−セラミック基体に対する接着強度及
び銅導体パターンのシート抵抗との関係を示す典型的な
グラフ図である。焼成は870℃で4時間予備焼成し、
次いで1020℃で4時間焼成することによって行なっ
た0w4ペーストの組成は以下の通りである。
Cu粉末(1,25Φ) 三井金属91 100
1000P 三菱化成■ 1.
5ヒマシ油 野田ワックス■ 0.3テル
ピネオール 和光純薬■ 10.5*イソプ
ロピル トリFダシルベンゼン スルネニルチタネート
本発明の第二の態様に従えば、2種類の有機チタネート
、例えば銅粉末100重量部に対し、0.5〜3.5重
量部、好ましくは0.5〜1ffi1部のイソプロピル
トリドデシルベンゼンスルホニルチタネート及び0.5
〜3.5重量部、好ましくは0.5〜1重量部のイソプ
ロピルトリイソステアロイルチタネートを、ホール充填
性能に悪影響を及ぼすガラスフリフトを使用することな
く、銅ペースト組成物中に含ませる。
1000P 三菱化成■ 1.
5ヒマシ油 野田ワックス■ 0.3テル
ピネオール 和光純薬■ 10.5*イソプ
ロピル トリFダシルベンゼン スルネニルチタネート
本発明の第二の態様に従えば、2種類の有機チタネート
、例えば銅粉末100重量部に対し、0.5〜3.5重
量部、好ましくは0.5〜1ffi1部のイソプロピル
トリドデシルベンゼンスルホニルチタネート及び0.5
〜3.5重量部、好ましくは0.5〜1重量部のイソプ
ロピルトリイソステアロイルチタネートを、ホール充填
性能に悪影響を及ぼすガラスフリフトを使用することな
く、銅ペースト組成物中に含ませる。
組成物中に含まれるイソプロピルトリイソステアロイル
チタネートは孔充填の銅粉末流動性を改良し、そしてイ
ソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート
は、前述の如(、ガラス−セラミックス基板への接着性
を改良する。
チタネートは孔充填の銅粉末流動性を改良し、そしてイ
ソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート
は、前述の如(、ガラス−セラミックス基板への接着性
を改良する。
即ち、銅粉末同士の流動性は上記2種類のチタネートカ
ップリング剤を含ませることによって改良され、従って
印刷に際して導電性ペースト組成物をグリーンシートの
スルーホール中に流し込む場合にペースト組成物の流動
性が改良され、更に有機ビヒクルのグリーンシートへの
浸透が妨げられるので、銅ベースのペースト組成物を、
ボイドを生ぜしめることなく、スルーホール中に容易に
流入させることができる。更に、接着強度は前記2種類
のチタネートカップリング剤の作用によって、チタネー
トカップリング剤を含まないペースト組成物に比較して
著しく改良される。
ップリング剤を含ませることによって改良され、従って
印刷に際して導電性ペースト組成物をグリーンシートの
スルーホール中に流し込む場合にペースト組成物の流動
性が改良され、更に有機ビヒクルのグリーンシートへの
浸透が妨げられるので、銅ベースのペースト組成物を、
ボイドを生ぜしめることなく、スルーホール中に容易に
流入させることができる。更に、接着強度は前記2種類
のチタネートカップリング剤の作用によって、チタネー
トカップリング剤を含まないペースト組成物に比較して
著しく改良される。
本発明に従えば、ペースト組成物中に、結合剤、チキソ
トロピー付与剤、溶媒及びその他の任意的添加剤などの
慣用添加剤を含むビヒクルを使用することができ、これ
らの添加剤は、例えば単独又は任意の混合物として使用
することができる。なお、これらのビヒクルは例えば組
成物中の銅粉末100重量部に対し、好ましくは5〜3
0重量部配合することができる。
トロピー付与剤、溶媒及びその他の任意的添加剤などの
慣用添加剤を含むビヒクルを使用することができ、これ
らの添加剤は、例えば単独又は任意の混合物として使用
することができる。なお、これらのビヒクルは例えば組
成物中の銅粉末100重量部に対し、好ましくは5〜3
0重量部配合することができる。
詐二1一
本発明において使用する銅ペースト組成物は、前述の如
く、銅粉末表面が、例えばモノアルコキシ基を有する有
機チタネートでおおわれているため、銅粉末同士の流動
性が良く、しかも印刷するガラス−セラミックス複合系
基板のグリーンシートが溶剤を多く含んでいるため、こ
のグリーンシートへの濡れ性も高まり、更に、イソプロ
ピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネートで代表
される前記有機チクネート又はアルミネート化合物は、
銅ペーストを窒素などの不活性雰囲気中で焼成する際に
ルチル型構造の二酸化チタン(TiOz)又は酸化アル
ミニウム(AlzO+ )となり、銅導体−セラミック
ス基板界面の密着強度を著しく向上させることができる
。
く、銅粉末表面が、例えばモノアルコキシ基を有する有
機チタネートでおおわれているため、銅粉末同士の流動
性が良く、しかも印刷するガラス−セラミックス複合系
基板のグリーンシートが溶剤を多く含んでいるため、こ
のグリーンシートへの濡れ性も高まり、更に、イソプロ
ピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネートで代表
される前記有機チクネート又はアルミネート化合物は、
銅ペーストを窒素などの不活性雰囲気中で焼成する際に
ルチル型構造の二酸化チタン(TiOz)又は酸化アル
ミニウム(AlzO+ )となり、銅導体−セラミック
ス基板界面の密着強度を著しく向上させることができる
。
本発明の第二の銅ペースト組成物は銅粉末同士の流動性
が二種類のチタンカップリング剤の作用によって改善さ
れ、印刷時にグリーンシートのバイア用スルーホール内
に流れ込んだ際、銅ペーストの流れが良く、さらにこの
時、グリーンシート中への有機ビヒクルへの浸透も抑え
ることが出来るため、スルーホール内にボイドを生せし
めることなく流し込むことが出来、密着強度も2種類の
カップリング剤の作用によって、これらを添加しないも
のに比べて著しく改善される。
が二種類のチタンカップリング剤の作用によって改善さ
れ、印刷時にグリーンシートのバイア用スルーホール内
に流れ込んだ際、銅ペーストの流れが良く、さらにこの
時、グリーンシート中への有機ビヒクルへの浸透も抑え
ることが出来るため、スルーホール内にボイドを生せし
めることなく流し込むことが出来、密着強度も2種類の
カップリング剤の作用によって、これらを添加しないも
のに比べて著しく改善される。
1隻■
以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明するが、
本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するもので
ないことはいうまでもない。
本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するもので
ないことはいうまでもない。
実施±土
表1に本発明に従った典型的な銅ペーストの組成(重量
部)を示す。
部)を示す。
粘度(ポイズ)400〜600400〜600400〜
600*1:テルピネオール、ポリ(メチルメタクリレ
ート)樹脂及びヒマシ油の混合物 *2:イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチ
タネート これらの銅ペーストNα1〜Nα3は、高沸点アルコー
ル系溶剤(即ちテルピネオール)にイソプロピルトリド
デシルベンゼンスルホニルチタネートを温度25℃で溶
解し、これに適当なチキソトロピック性付与剤(即ち、
ひまし油)及び有機熱解重合性バインダー(PMMA
)を添加して有機ビヒクルを作製し、これに銅粉末(粒
径1.5μm)を混入させ、湿式ボールミル方法で室温
で48時間混合後、乾燥させ、三本ロールミルで混練す
ることにより製造した。
600*1:テルピネオール、ポリ(メチルメタクリレ
ート)樹脂及びヒマシ油の混合物 *2:イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチ
タネート これらの銅ペーストNα1〜Nα3は、高沸点アルコー
ル系溶剤(即ちテルピネオール)にイソプロピルトリド
デシルベンゼンスルホニルチタネートを温度25℃で溶
解し、これに適当なチキソトロピック性付与剤(即ち、
ひまし油)及び有機熱解重合性バインダー(PMMA
)を添加して有機ビヒクルを作製し、これに銅粉末(粒
径1.5μm)を混入させ、湿式ボールミル方法で室温
で48時間混合後、乾燥させ、三本ロールミルで混練す
ることにより製造した。
得られた銅ペーストN11l〜Nα3の特性について基
板として硼硅酸ガラスとアルミナの組合せによるガラス
−セラミックス基板を用いて行った実施例によって説明
する。
板として硼硅酸ガラスとアルミナの組合せによるガラス
−セラミックス基板を用いて行った実施例によって説明
する。
先ず、前記銅ベース)kl〜魔3の硼硅酸ガラス−アル
ミナ複合系セラミックスグリーンシート(厚さ300μ
m)への印刷性を試験した結果を表2に示す、なお表2
には比較例及び対照としてペーストに4〜6の試験結果
も示した。
ミナ複合系セラミックスグリーンシート(厚さ300μ
m)への印刷性を試験した結果を表2に示す、なお表2
には比較例及び対照としてペーストに4〜6の試験結果
も示した。
銅ペーストは、スクリーンマスクのサイズ300メツシ
ユ、パターン幅80μm及びスキージ−硬度80の条件
下に一般的な方法で厚さ300μmのガラス−セラミッ
クス基板上に適用した。
ユ、パターン幅80μm及びスキージ−硬度80の条件
下に一般的な方法で厚さ300μmのガラス−セラミッ
クス基板上に適用した。
次に印刷されたペースト組成物を温度70°Cの恒温槽
中で30分間乾燥して溶媒を留去し、10MFa x1
00℃×30分の条件で型中で成型した。得られた3O
Nの積層体は室温から80〜100°C/hrの加熱速
度で湿潤(含水蒸気)窒素雰囲気中にて加熱し、850
°Cの最高温度で5時間放置し、室温まで放冷した。
中で30分間乾燥して溶媒を留去し、10MFa x1
00℃×30分の条件で型中で成型した。得られた3O
Nの積層体は室温から80〜100°C/hrの加熱速
度で湿潤(含水蒸気)窒素雰囲気中にて加熱し、850
°Cの最高温度で5時間放置し、室温まで放冷した。
室温から1000℃の最高温度まで80−100℃/h
の速度で窒素雰囲気中にて加熱し、最高温度で4時間放
置し、室温まで放冷した。
の速度で窒素雰囲気中にて加熱し、最高温度で4時間放
置し、室温まで放冷した。
得られた結果を表2に示す。
*1:印刷後、印刷された導体の上部から軟X線を照射
し、その軟X線の透過状態を写真にとり、拡大して導体
表面の凹凸状態を評価した(軟X線の透過状態が導体の
厚さにより相違することを利用した評価方法)。
し、その軟X線の透過状態を写真にとり、拡大して導体
表面の凹凸状態を評価した(軟X線の透過状態が導体の
厚さにより相違することを利用した評価方法)。
*2:Nα2と同一成分でイソプロビルトリドデシルベ
ンゼンスルホニルチタネートヲ添加シていないペースト
。
ンゼンスルホニルチタネートヲ添加シていないペースト
。
*3:Nα4のペーストにガラスフリット(軟化点70
0°Cの硼硅酸ガラス)を10重量部加えたもの。
0°Cの硼硅酸ガラス)を10重量部加えたもの。
*4:代表的な市販銅ペーストESL−#2310 (
エレクトロサイエンスラボラトリーズ)。
エレクトロサイエンスラボラトリーズ)。
次に銅ペースト阻1〜3の導体特性を試験した結果を表
3に示す。なお、表3には比較例及び対照としてペース
)Nα4〜6試験結果も示した。
3に示す。なお、表3には比較例及び対照としてペース
)Nα4〜6試験結果も示した。
*1:パターン幅wloO#m、長さl l0CIの導
体の抵抗値を厚さ25.4μmに換算 *2:引張引張強度(引張速度: 5 mIl/n+i
n )*3ニガラスーセラミックス基板が破損*4:表
2脚注参照 さらに表4に示す種々のカップリング剤を用いて、実施
例1のサンプルNα2と同じようにして種々の銅ペース
ト組成物を調製し、評価した。
体の抵抗値を厚さ25.4μmに換算 *2:引張引張強度(引張速度: 5 mIl/n+i
n )*3ニガラスーセラミックス基板が破損*4:表
2脚注参照 さらに表4に示す種々のカップリング剤を用いて、実施
例1のサンプルNα2と同じようにして種々の銅ペース
ト組成物を調製し、評価した。
結果は表4に示す。
*1:イソプロビルトリドデシルベンゼンスルホニルチ
タネートKR−95(味の素■製、以下同じ) (C)13) zcHOTi (O3OZC684CI
zHzs) !*2:イソプロビルトリイソステアロ
イルチタネートKR−TTS (CTo)zcHOTi (OCOC+)Hffs)y
*3:イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェー
ト)チタネートKR−383 (CH3)2 Cll0Ti (OPOOH0POOP
O(OCaH+、)z ) x*4:ビス(ジオクチ
ルピロホスフェート)オキシアセテートチタネートKR
−1385CH *5:イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエ
チル)チタネートKR−44 (CHz)z CHOTi (OCJJH4・’CJJ
Hz ) s*6:テトライソプロピルビス(ジオクチ
ルピロホスファイト)チタネートKR−41B((CH
:+)z CHO) aTi (P−OCsH+t)
zOH) z*7:ビス(ジオクチルピロホスフェート
)エチレンチタネートKR−238S ll *8:チタネートの代りにガラス(軟化点700″Cの
硼硅酸ガラス)5phrを添加 *9:チタネートカップリング剤(イソプロピルトリド
デシルベンゼンスルホニルチタネートKR−9S )及
びガラス(軟化点700″Cの硼硅酸ガラス)10ρh
r *10:チタンカップリング剤及びガラスのいずれも含
まない *1に市販の銅ペーストESL2310 (Elec
tro−Science Laboratories
Inc、 )前記銅ペースト組成物試料において、これ
らを焼成した場合に以下の無機化合物が生成することが
確認された。
タネートKR−95(味の素■製、以下同じ) (C)13) zcHOTi (O3OZC684CI
zHzs) !*2:イソプロビルトリイソステアロ
イルチタネートKR−TTS (CTo)zcHOTi (OCOC+)Hffs)y
*3:イソプロピルトリス(ジオクチルピロホスフェー
ト)チタネートKR−383 (CH3)2 Cll0Ti (OPOOH0POOP
O(OCaH+、)z ) x*4:ビス(ジオクチ
ルピロホスフェート)オキシアセテートチタネートKR
−1385CH *5:イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエ
チル)チタネートKR−44 (CHz)z CHOTi (OCJJH4・’CJJ
Hz ) s*6:テトライソプロピルビス(ジオクチ
ルピロホスファイト)チタネートKR−41B((CH
:+)z CHO) aTi (P−OCsH+t)
zOH) z*7:ビス(ジオクチルピロホスフェート
)エチレンチタネートKR−238S ll *8:チタネートの代りにガラス(軟化点700″Cの
硼硅酸ガラス)5phrを添加 *9:チタネートカップリング剤(イソプロピルトリド
デシルベンゼンスルホニルチタネートKR−9S )及
びガラス(軟化点700″Cの硼硅酸ガラス)10ρh
r *10:チタンカップリング剤及びガラスのいずれも含
まない *1に市販の銅ペーストESL2310 (Elec
tro−Science Laboratories
Inc、 )前記銅ペースト組成物試料において、これ
らを焼成した場合に以下の無機化合物が生成することが
確認された。
試料 k2及び阻5 Ti及びTie。
試料 阻3及びNα6 TiN及びTi1t試料
Nn4 Ti及びP−化合物試料
NαI Ti0z上記実施例の結果から明
らかなように、本発明に従った銅ペースト組成物は、少
量の低融点ガラスを含む市販ペースト組成物に比較して
、ガラス−セラミックス複合体基板への接着性が著しく
高(、また市販のペースト組成物中ガラス含有ペースト
組成物と比較して印刷性が著しく改良される。
Nn4 Ti及びP−化合物試料
NαI Ti0z上記実施例の結果から明
らかなように、本発明に従った銅ペースト組成物は、少
量の低融点ガラスを含む市販ペースト組成物に比較して
、ガラス−セラミックス複合体基板への接着性が著しく
高(、また市販のペースト組成物中ガラス含有ペースト
組成物と比較して印刷性が著しく改良される。
これらの実施例から、本発明に従った銅ペースト組成物
は、低融点ガラスを少量添加した市販ペーストでは不可
能であったガラス−セラミックス複合系基板への密着性
を著しく増大でき、さらに印刷性も市販ペースト又はガ
ラス添加のペーストに比べて優れていることが明らかで
ある。
は、低融点ガラスを少量添加した市販ペーストでは不可
能であったガラス−セラミックス複合系基板への密着性
を著しく増大でき、さらに印刷性も市販ペースト又はガ
ラス添加のペーストに比べて優れていることが明らかで
ある。
実施±ユ
表5に本発明に従って典型的な銅ペーストの組成物(重
量部)を示す。
量部)を示す。
5 ペースト
これらの銅ペーストは、有機溶剤(2−へルシルオキシ
エタノール及びテルピネオール)、有機チキソトロピッ
ク性付与剤(ひまし油)及びバインダー(エチルセルロ
ース及びポリメチルメタクリル樹脂)を含む有機ビヒク
ルに表5に示した2種類のTiカップリング剤を添加し
、温度25°Cで撹拌後、これに1.5μmの銅粉末を
混入し、これを湿式のボールミル混合で混合後乾燥、三
木ロールミル混練を行って、ペースト状にすることによ
って製造した。なお、粘度はB型粘度計にて測定したも
のである。
エタノール及びテルピネオール)、有機チキソトロピッ
ク性付与剤(ひまし油)及びバインダー(エチルセルロ
ース及びポリメチルメタクリル樹脂)を含む有機ビヒク
ルに表5に示した2種類のTiカップリング剤を添加し
、温度25°Cで撹拌後、これに1.5μmの銅粉末を
混入し、これを湿式のボールミル混合で混合後乾燥、三
木ロールミル混練を行って、ペースト状にすることによ
って製造した。なお、粘度はB型粘度計にて測定したも
のである。
次に、得られた銅ペーストの硼珪酸ガラス−アルミナ複
合系セラミック基板に適用した際のシート抵抗、基板と
の密着強度及び孔埋め性を試験した結果を表6及び表7
に示す。
合系セラミック基板に適用した際のシート抵抗、基板と
の密着強度及び孔埋め性を試験した結果を表6及び表7
に示す。
6 ペースト の
*1:表5の組成で2種類のカップリング剤を添加しな
いもの。
いもの。
*2:表5の組成の銅ペーストにガラスフリット軟化点
700 ’Cの硼珪酸ガラスを10Phr添加したもの
。
700 ’Cの硼珪酸ガラスを10Phr添加したもの
。
*3:市販アルミナ用銅ペースト ESL 2310*
4:市販アルミナ用銅ペースト Remex 53x
3(Remex Co、 ) *1:表6の脚注参照 *2ニスクリーン印刷方法でスルーホールにペーストを
封入後、スルーホール上部及び下部を目視により評価 *3:ペーストをグリーンシートのスルーホールに10
0%封入後、これらのグリーンシートを積層し、焼成し
た後スルーホール部分を縦断面方向に切断し、研磨して
顕微鏡にてスルーホールの充填状態を観察評価した。
4:市販アルミナ用銅ペースト Remex 53x
3(Remex Co、 ) *1:表6の脚注参照 *2ニスクリーン印刷方法でスルーホールにペーストを
封入後、スルーホール上部及び下部を目視により評価 *3:ペーストをグリーンシートのスルーホールに10
0%封入後、これらのグリーンシートを積層し、焼成し
た後スルーホール部分を縦断面方向に切断し、研磨して
顕微鏡にてスルーホールの充填状態を観察評価した。
一方、Tiカップリング剤の最適添加量を試験した結果
、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネ
ートは0.5重量部以上で密着強度に効果を示し、イソ
プロピルトリイソステアロイルチタネートも0.5重量
部以上の添加で流動性が改善されることを確認した。一
方上限は両者合わせて1.5重量部であるのが好ましく
、これをこえるとペースト中の有機分が多くなり、多層
基板焼成後バイア周辺部にボイドが発生しやすくなる。
、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネ
ートは0.5重量部以上で密着強度に効果を示し、イソ
プロピルトリイソステアロイルチタネートも0.5重量
部以上の添加で流動性が改善されることを確認した。一
方上限は両者合わせて1.5重量部であるのが好ましく
、これをこえるとペースト中の有機分が多くなり、多層
基板焼成後バイア周辺部にボイドが発生しやすくなる。
裏施■土
チタネートの代わりにアセトアルコキシアルミニウムジ
イソプロピレートを用いた以外は実施例1と同様にして
銅ペースト組成物を調製した。
イソプロピレートを用いた以外は実施例1と同様にして
銅ペースト組成物を調製した。
これから得られた導体のシート抵抗は、1.2mΩ/口
であり、密着強度は3.2 kg/as”以上であり、
その印刷性はチタネートの場合よりも良好であった。ま
たレベリング性も良好で最小パターン幅は80μmであ
った。なお、焼成により上記アセトアルコキシアルミニ
ウムジイソプロピレートはA1□0.に転化した。
であり、密着強度は3.2 kg/as”以上であり、
その印刷性はチタネートの場合よりも良好であった。ま
たレベリング性も良好で最小パターン幅は80μmであ
った。なお、焼成により上記アセトアルコキシアルミニ
ウムジイソプロピレートはA1□0.に転化した。
光皿皇訪来
以上、説明したように、本発明によれば、基板の印刷性
を高め、かつ基板と導体との密着性に優れ、更に孔埋め
時の溶剤のしみ込み、又はガラスの存在が銅粉末の流動
性を悪くして起こるボイドの発生を抑えた導体が得られ
る。
を高め、かつ基板と導体との密着性に優れ、更に孔埋め
時の溶剤のしみ込み、又はガラスの存在が銅粉末の流動
性を悪くして起こるボイドの発生を抑えた導体が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明において使用する銅ペーストの典型的な
製造プロセスを示すブロック図であり、第2図は本発明
に従って銅導体を有する多層セラミック回路基板を製造
する基本工程を示す典型的なプロセスブロック図であり
、そして第3図は洞ペースト中のカップリング剤濃度と
銅導体パターンがガラス−セラミック基体に対する接着
強度及びw4導体パターンのシート抵抗との関係を示す
典型的なグラフ図である。
製造プロセスを示すブロック図であり、第2図は本発明
に従って銅導体を有する多層セラミック回路基板を製造
する基本工程を示す典型的なプロセスブロック図であり
、そして第3図は洞ペースト中のカップリング剤濃度と
銅導体パターンがガラス−セラミック基体に対する接着
強度及びw4導体パターンのシート抵抗との関係を示す
典型的なグラフ図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、セラミックス回路板用のセラミックス基板上に導電
性ペースト組成物を印刷することによってセラミックス
回路基板の導体部分を形成し、そしてこのセラミックス
基板を導電性ペースト組成物と一緒に焼成してセラミッ
クス回路基板を製造するに当り、該導電性ペースト組成
物が銅粉末を主成分として、これに不活性ガス雰囲気中
で焼成することにより無機化合物となり得る有機金属化
合物を、銅粉末100重量部に対し0.5〜5重量部配
合して成ることを特徴とするセラミックス回路基板の製
造方法。 2、前記有機金属化合物が有機チタネート又は有機アル
ミネート化合物である特許請求の範囲第1項記載の製造
方法。 3、前記有機チタネートがイソプロピルトリドデシルベ
ンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリイソス
テアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチ
ルピロホスフェート)チタネート、ビス(ジオクチルピ
ロホスフェート)オキシアセテートチタネート、イソプ
ロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネ
ート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイ
ト)チタネート、ビス(ジオクチルピロホスフェート)
エチレンチタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシ
ルホスファイト)チタネート又はイソプロピルトリ(ジ
オクチルホスフェート)チタネートである特許請求の範
囲第2項記載の製造方法。 4、前記有機アルミネートがアセトアルコキシアルミニ
ウムジイソプロピレートである特許請求の範囲第2項記
載の製造方法。 5、前記基板がセラミックスグリーンシートである特許
請求の範囲第1項記載。 6、前記導電性ペースト組成物を印刷した複数枚のセラ
ミックス基板を焼成前に積層する特許請求の範囲第1項
記載の製造方法。 7、セラミックス回路板用のセラミックス基板上に導電
性ペースト組成物を印刷することによってセラミックス
回路基板の導体部分を形成し、そしてこのセラミックス
基板を導電性ペースト組成物と一緒に焼成してセラミッ
クス回路基板を製造するに当り、該導電性ペースト組成
物が銅粉末;結合剤、チキソトロピックス性付与剤及び
アルコール系有機溶剤を含むビヒクル;並びに、銅粉末
100重量部に対しイソプロピルトリドデシルベンゼン
スルホニルチタネート0.5〜3.5重量部及びイソプ
ロピルトリイソステアロイルチタネート0.5〜3.5
重量部を配合して成る導電性ペースト組成物であるセラ
ミックス回路基板の製造方法。 8、前記基板がセラミックスグリーンシートである特許
請求の範囲第7項記載の製造方法。 9、前記導電性ペースト組成物を印刷した複数枚のセラ
ミックス基板を焼成前に積層する特許請求の範囲第7項
記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62316088A JPS63271995A (ja) | 1986-12-17 | 1987-12-16 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-298889 | 1986-12-17 | ||
| JP29888986 | 1986-12-17 | ||
| JP62316088A JPS63271995A (ja) | 1986-12-17 | 1987-12-16 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63271995A true JPS63271995A (ja) | 1988-11-09 |
| JPH0563110B2 JPH0563110B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=17865474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62316088A Granted JPS63271995A (ja) | 1986-12-17 | 1987-12-16 | セラミックス回路基板の製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5015314A (ja) |
| EP (1) | EP0272129B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63271995A (ja) |
| KR (1) | KR900005895B1 (ja) |
| AU (1) | AU584533B2 (ja) |
| CA (1) | CA1273853A (ja) |
| DE (1) | DE3789369T2 (ja) |
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| JP2019041022A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 日本特殊陶業株式会社 | 配線基板の製造方法及び導電ペースト |
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1987
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