JP2000076931A - Manufacture of ceramic substrate, thick film paste and organic binder - Google Patents
Manufacture of ceramic substrate, thick film paste and organic binderInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、厚膜ペーストと、
それを用いるセラミック基板の製造方法とに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thick film paste,
And a method of manufacturing a ceramic substrate using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】セラミック基板の製造には、銅や銀など
の導体粉末またはガラス粉末等の絶縁体粉末を有機バイ
ンダおよび溶剤（必要に応じてさらに添加剤）等ととも
に混練して得られる厚膜ペーストが、グリーンシート上
に配線部または絶縁部などをスクリーン印刷等によって
形成するために用いられる。ここで、導体粉末を用いた
導電性ペーストは、配線等の導体部分を形成するのに用
いられ、絶縁体粉末を用いた絶縁性ペーストは、絶縁部
を形成するのに用いられる。2. Description of the Related Art In the production of ceramic substrates, a thick film obtained by kneading a conductor powder such as copper or silver or an insulating powder such as a glass powder with an organic binder and a solvent (and an additive if necessary) and the like. The paste is used to form a wiring portion or an insulating portion on the green sheet by screen printing or the like. Here, the conductive paste using the conductive powder is used to form a conductor portion such as a wiring, and the insulating paste using the insulating powder is used to form an insulating portion.
【０００３】セラミック基板は、この厚膜ペーストによ
る配線部および／または絶縁部を形成したグリーンシー
トを必要に応じて積層・接着し、焼結させることにより
製造される。この焼結工程は、一般に、導体配線部の酸
化を防ぐため、窒素雰囲気中で行われ、有機バインダの
脱バインダ性が製品の良不良を決定することになる。A ceramic substrate is manufactured by laminating, bonding, and sintering a green sheet on which a wiring portion and / or an insulating portion formed of this thick film paste is formed, if necessary. This sintering step is generally performed in a nitrogen atmosphere in order to prevent oxidation of the conductor wiring portion, and the binder removal property of the organic binder determines the quality of the product.
【０００４】厚膜ペースト用のバインダとしては、パタ
ーンの形成性が比較的良好であることから、エチルセル
ロース系樹脂が近年まで一般的に用いられてきた。しか
し、エチルセルロース系樹脂は熱分解性が悪く、脱バイ
ンダ性に問題があるとされている。厚膜ペースト中の有
機バインダの脱バインダ性が悪いと、焼結後も炭素が残
留することになり、この残留炭素の影響により、導体配
線の断線や絶縁部のピンホール等の不良、基板の割れな
どが発生してしまうという問題があった。[0004] As a binder for a thick film paste, an ethylcellulose-based resin has been generally used until recently due to its relatively good pattern formability. However, it is said that the ethyl cellulose resin has poor thermal decomposability and has a problem in binder removal. If the binder removal property of the organic binder in the thick film paste is poor, carbon remains even after sintering, and due to the influence of the residual carbon, disconnection of the conductor wiring, pinholes in the insulating portion, etc. There was a problem that cracks and the like occurred.
【０００５】そこで、近年、脱バインダ性が良好なポリ
スチレン系樹脂やアクリル系樹脂が有機バインダとして
提案されてきている。しかし、これらの樹脂には、パタ
ーンの形成性の点で問題が残っている。たとえば、特開
平５−２３４４２４号公報には、アクリル系樹脂を用い
てパターン形成性を改良する技術が記載されており、こ
の技術では、厚膜ペーストがにじむという問題は解消さ
れているが、パターンの平滑性は改善されていない。こ
れは、これら従来のポリスチレン系樹脂やアクリル系樹
脂が、強い曳糸性・粘着性を備えているためである。こ
れら従来の樹脂をバインダとしている厚膜ペーストを用
いると、印刷等の手法によりパターンを形成する際に、
スクリーンメッシュの形状がパターンに転写されやす
く、結果としてパターン表面に凹凸が生じる。特に、幅
２０μｍ〜８０μｍ程度の微細配線を形成する場合、パ
ターン表面の凹凸は焼結時にパターンが断線する原因と
なり、致命的欠陥である。また、これらの厚膜ペースト
を用いると、その曳糸性の強さから、印刷時に厚膜ペー
ストの糸曳きや、パターンのだれが生じ、ひどい場合は
近傍のパターンと接触する場合もある。Therefore, in recent years, polystyrene resins and acrylic resins having good binder removal properties have been proposed as organic binders. However, these resins still have a problem in terms of pattern formability. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-234424 discloses a technique for improving pattern formability by using an acrylic resin. In this technique, the problem of thick film paste bleeding has been solved. Is not improved. This is because these conventional polystyrene resins and acrylic resins have strong spinnability and adhesiveness. When using a thick film paste using these conventional resins as a binder, when forming a pattern by a method such as printing,
The shape of the screen mesh is easily transferred to the pattern, and as a result, irregularities occur on the pattern surface. In particular, when a fine wiring having a width of about 20 μm to 80 μm is formed, irregularities on the surface of the pattern cause the pattern to break during sintering, and are fatal defects. Further, when these thick film pastes are used, stringing of the thick film paste or dripping of the pattern may occur during printing due to the strength of the spinnability, and in severe cases, the paste may come into contact with a nearby pattern.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、配
線パターンの断線、基板の割れ、ピンホール等の不良の
ないのセラミック基板を作製するための、印刷時にパタ
ーンの凹凸、にじみ、だれ等の不良がなく、かつ窒素雰
囲気中での脱バインダ性が良好である厚膜ペーストと、
それを用いるセラミック基板の製造方法とを提供するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention is directed to a method of manufacturing a ceramic substrate free from defects such as disconnection of a wiring pattern, cracking of a substrate, and pinholes, and the like. A thick film paste which is free of defects and has good binder removal properties in a nitrogen atmosphere;
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a ceramic substrate using the same.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者らは、ペースト中の有機バインダの重量平均
分子量、粘度、脱バインダ性、ペーストの印刷性等の関
係を詳細に検討した。その結果、従来は高粘度が得られ
ることから大きいほうがよいとされてきた有機バインダ
の重量平均分子量が、ある値Ｍｃ以下であることが望ま
しいことを見出した。ここで、値Ｍｃとは、有機バイン
ダとして用いられる有機化合物の重量平均分子量と溶剤
との関係により決定される値であり、具体的には、当該
有機化合物と溶剤とを混合して得られるビヒクルのずり
速度０．２ｓｅｃ-1のときの粘度をηとし（ただし、ビ
ヒクル中の当該有機化合物の濃度（重量％）は一定）、
有機バインダとして用いられる有機化合物の重量平均分
子量をＭａとするとき、Ｍａが０＜Ｍａ＜１０10の範囲
で、ηとＭａの間に、η∝Ｍａn（Ｍａ＞Ｍｃ、ｎ＞
１）、η∝Ｍａ（Ｍａ≦Ｍｃ）の関係が成立するように
定められる値である。なお、ここでは、η∝Ｍａの関係
が成立するとは、最少二乗法によるカーブフィットで相
関係数ｒが０．８以上になることをいい、η∝Ｍａnの
関係が成立するとは、累乗方程式によるカーブフィット
で相関係数ｒが０．８以上になることをいう。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present inventors have studied in detail the relationship among the weight average molecular weight, viscosity, binder removal property, paste printability, etc. of the organic binder in the paste. . As a result, they have found that the weight average molecular weight of the organic binder, which has conventionally been considered to be as high as possible because of obtaining a high viscosity, is desirably equal to or less than a certain value Mc. Here, the value Mc is a value determined by the relationship between the weight average molecular weight of the organic compound used as the organic binder and the solvent, and specifically, a vehicle obtained by mixing the organic compound and the solvent. The viscosity at a shear rate of 0.2 sec -1 is defined as η (however, the concentration (% by weight) of the organic compound in the vehicle is constant)
When the weight average molecular weight of the organic compound used as an organic binder to the Ma, Ma is 0 <a range of Ma <10 10, between η and Ma, ηαMa n (Ma> Mc , n>
1), η∝Ma (Ma ≦ Mc). Here, the relationship between ItaarufaMa is satisfied, means that the correlation coefficient r by the curve fitting is 0.8 or more by the least squares method, the relationship between ItaarufaMa n is satisfied, a power equation Means that the correlation coefficient r becomes 0.8 or more in the curve fitting by.
【０００８】ビヒクルの粘度ηと有機化合物の重量平均
分子量Ｍａとの間に線形関係がある重量平均分子量の範
囲（すなわち、重量平均分子量ＭａがＭｃ以下の範囲）
では、有機バインダの分子どうしが絡まりあうことが少
なく、分子間相互作用が小さいため、粘着性の大きなポ
リスチレン系の樹脂やアクリル系樹脂であっても平滑な
パターンの形成が可能となると考えられる。また、脱バ
インダ性の悪いエチルセルロース系樹脂であっても、こ
の範囲の重量平均分子量を有する場合、分子間相互作用
が小さいため、熱分解がスムーズに進みやすくなり脱バ
インダ性が良好となると考えられる。A range of the weight average molecular weight having a linear relationship between the viscosity η of the vehicle and the weight average molecular weight Ma of the organic compound (that is, a range in which the weight average molecular weight Ma is equal to or less than Mc).
In this case, the molecules of the organic binder are less likely to be entangled with each other, and the intermolecular interaction is small. Therefore, it is considered that a smooth pattern can be formed even with a highly adhesive polystyrene resin or acrylic resin. In addition, even with an ethylcellulose-based resin having a poor binder removal property, if it has a weight average molecular weight in this range, since the intermolecular interaction is small, it is considered that thermal decomposition easily proceeds easily and the binder removal property is improved. .
【０００９】本発明は、このような値Ｍｃが存在する有
機化合物であって、重量平均分子量ＭがＭｃ以下である
ものを有機バインダとして用いることにより、パターン
の形成性、脱バインダ性の良好な厚膜ペーストが得られ
るという、本発明者らによる新たな知見に基づくもので
ある。なお、本発明は、ポリスチレン系、アクリル系、
エチルセルロース系の有機バインダを用いる場合にとど
まらず、一般的に用いられる厚膜ペースト用バインダお
よび溶剤のいずれであっても、上述の関係が成立する組
合せを選択することにより適用可能であり、特に制約は
ない。たとえば、溶剤としてテレピネオールを用いる場
合、エチルセルロースのＭｃは約６万であり、アクリル
樹脂のＭｃは約２５万である。そこで、エチルセルロー
スを有機バインダとして用いる場合には、重量平均分子
量が６万以下であるものを用い、アクリル樹脂であれば
２５万以下のものを用いる。なお、溶剤としては、テレ
ピネオールのほか、例えばブチルカルビトールアセテー
ト、メチル−３−ヒドロキシヘキサノエート、トリメチ
ルペンタンジオールモノイソブチレートなどを使用する
ことができる。According to the present invention, by using an organic compound having such a value Mc having a weight-average molecular weight M of not more than Mc as an organic binder, good pattern forming properties and good binder removal properties can be obtained. It is based on a new finding by the present inventors that a thick film paste can be obtained. Incidentally, the present invention, polystyrene-based, acrylic,
Not only when using an ethylcellulose-based organic binder but also any of the commonly used thick-film paste binders and solvents, it is applicable by selecting a combination that satisfies the above relationship, and is particularly limited. There is no. For example, when terpineol is used as the solvent, Mc of ethyl cellulose is about 60,000, and Mc of acrylic resin is about 250,000. Therefore, when ethyl cellulose is used as the organic binder, one having a weight average molecular weight of 60,000 or less is used, and if it is an acrylic resin, one having 250,000 or less is used. In addition, as a solvent, besides terpineol, for example, butyl carbitol acetate, methyl-3-hydroxyhexanoate, trimethylpentanediol monoisobutyrate and the like can be used.
【００１０】本発明では、厚膜ペースト用粉体と、溶剤
と、有機化合物からなる有機バインダとを含むセラミッ
ク基板用ペーストであって、有機化合物は、該有機化合
物と上記溶剤とからなる溶液（すなわちビヒクル）の、
ずり速度０．２ｓｅｃ-1における粘度をηとし、該有機
化合物の重量平均分子量をＭａとするとき、０＜Ｍａ＜
１０10の範囲で、Ｍａ＞ＭｃであればηがＭａnに比例
し（ただしｎ＞１）、Ｍａ≦ＭｃであればηがＭａに比
例するような値Ｍｃが存在する化合物であり、有機バイ
ンダの重量平均分子量ＭがＭｃ以下である厚膜ペースト
が提供される。有機バインダの重量平均分子量Ｍは、通
常、実用上問題ない粘度が得られる２万以上であること
が好ましい。According to the present invention, there is provided a paste for a ceramic substrate comprising a powder for a thick film paste, a solvent, and an organic binder comprising an organic compound, wherein the organic compound comprises a solution comprising the organic compound and the solvent. Ie vehicle)
When the viscosity at a shear rate of 0.2 sec -1 is η and the weight average molecular weight of the organic compound is Ma, 0 <Ma <
10 10 range, if Ma> Mc eta is proportional to Ma n (provided that n> 1), a compound if Ma ≦ Mc eta exists a value Mc as proportional to Ma, Organic A thick film paste having a binder having a weight average molecular weight M of Mc or less is provided. Usually, the weight average molecular weight M of the organic binder is preferably at least 20,000, at which a viscosity that is practically acceptable is obtained.
【００１１】なお、本発明の厚膜ペーストは、厚膜ペー
スト用粉体として導体粉末を含む導電性ペースト、およ
び、厚膜ペースト用粉体としてセラミック粉末を含む絶
縁性ペーストのいずれであってもよい。また、必要に応
じて添加剤等をさらに含んでいてもよい。各成分の組成
比も、必要に応じて適宜変更可能であるが、通常、厚膜
ペースト用粉末を７５〜９７重量％、有機バインダを
０．５〜５重量％、溶剤を５〜２０重量％とする。添加
剤を含む場合、その添加量は、通常０．０１〜５重量％
とする。The thick-film paste of the present invention may be either a conductive paste containing a conductive powder as a powder for a thick-film paste or an insulating paste containing a ceramic powder as a powder for a thick-film paste. Good. Further, an additive or the like may be further included as necessary. The composition ratio of each component can also be appropriately changed as required, but usually, the powder for the thick film paste is 75 to 97% by weight, the organic binder is 0.5 to 5% by weight, and the solvent is 5 to 20% by weight. And When an additive is contained, the amount of the additive is usually 0.01 to 5% by weight.
And
【００１２】さらに、本発明では、上述した本発明の厚
膜ペーストを印刷して厚膜ペーストからなるパターンを
形成し、該パターンを加熱して焼結させる工程を備える
セラミック基板の製造方法が提供される。本発明の厚膜
ペーストは、含有する厚膜ペースト用粉体を適宜選択す
ることにより、配線パターンなどの導体、層間絶縁膜な
どの絶縁体、抵抗体または保護膜といったセラミック基
板の種々の構成要素を形成する材料として用いることが
できる。なおセラミック基板は、多層基板であってもよ
い。Further, the present invention provides a method for manufacturing a ceramic substrate, comprising the steps of printing the above-mentioned thick film paste of the present invention to form a pattern made of the thick film paste, and heating and sintering the pattern. Is done. The thick-film paste of the present invention includes various components of a ceramic substrate such as a conductor such as a wiring pattern, an insulator such as an interlayer insulating film, a resistor or a protective film by appropriately selecting a powder for a thick-film paste to be contained. Can be used as a material for forming The ceramic substrate may be a multilayer substrate.
【００１３】また、本発明の厚膜ペーストは、印刷時に
パターンの凹凸、にじみ、だれ等の不良がなく、かつ窒
素雰囲気中での脱バインダ性が良好であることから、従
来形成することのできなかった微細で膜厚の均一な配線
パターンを形成することができる。そこで、本発明で
は、ガラスセラミックからなる基材と、該基材表面に形
成された、幅２０μｍ〜８０μｍであって膜厚の凹凸が
上記配線パターン幅の１／４以下である配線パターンと
を備えるセラミック基板と、本発明の導電性ペーストを
用いて該配線パターンを形成するセラミック基板の製造
方法とが提供される。Further, the thick film paste of the present invention has no defects such as unevenness, bleeding or dripping of the pattern at the time of printing, and has good binder removal properties in a nitrogen atmosphere. It is possible to form a fine and uniform wiring pattern which was not present. Therefore, in the present invention, a substrate made of glass ceramic and a wiring pattern formed on the surface of the substrate and having a width of 20 μm to 80 μm and a thickness unevenness of 1/4 or less of the wiring pattern width are used. Provided are a ceramic substrate provided and a method of manufacturing a ceramic substrate for forming the wiring pattern using the conductive paste of the present invention.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例および比較
例を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施例におい
ては、粘度はＢ型粘度計により測定し、分子量はＧＰＣ
（ゲルろ過クロマトグラフィー）法により測定した。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. In the following examples, the viscosity was measured by a B-type viscometer, and the molecular weight was measured by GPC.
(Gel filtration chromatography).
【００１５】＜実施例１〜３、比較例１＞本実施例で
は、厚膜ペースト用の有機バインダとしてエチルセルロ
ースを用い、溶剤としてα−テレピネオールを用いる場
合について検討を行った。<Examples 1 to 3 and Comparative Example 1> In this example, the case where ethyl cellulose was used as the organic binder for the thick film paste and α-terpineol was used as the solvent was examined.
【００１６】（１）ビヒクルの調製 まず、種々の平均分子量のエチルセルロースを含むビヒ
クルを調製した。重量平均分子量約２０万のエチルセル
ロース（市販品）を用意し、α−テレピネオールに１０
重量％になるように溶解した。なお、本実施例では、エ
チルセルロースの初期分子量を２０万としたが、必要に
応じて適宜選択することができる。また、本実施例で
は、エチルセルロースの濃度を１０重量％としたが、こ
の濃度は所望の厚膜ペーストの組成に応じて適宜調整す
ることができる。この濃度が厚膜ペーストにおけるビヒ
クルの濃度となる。(1) Preparation of Vehicle First, vehicles containing ethyl cellulose having various average molecular weights were prepared. Prepare ethyl cellulose (commercially available) having a weight average molecular weight of about 200,000, and add 10 to α-terpineol.
It dissolved so that it might become weight%. In the present example, the initial molecular weight of ethyl cellulose was 200,000, but it can be appropriately selected as needed. Further, in this embodiment, the concentration of ethyl cellulose is set to 10% by weight, but this concentration can be appropriately adjusted according to the desired composition of the thick film paste. This concentration is the concentration of the vehicle in the thick film paste.
【００１７】得られた溶液を、液温が１２０℃になるよ
うに攪拌しながら加熱して、所望の粘度の（すなわち、
所望の重量平均分子量のエチルセルロースを含む）ビヒ
クルを得た。粘度（すなわち、含有するエチルセルロー
スの重量平均分子量）は、加熱温度および加熱時間によ
り調整することができる。ただし、１４０℃以上ではエ
チルセルロースが変成するため、加熱温度は８０〜１２
０℃とする。The obtained solution is heated with stirring so that the solution temperature becomes 120 ° C., and the solution having a desired viscosity (ie,
Vehicle containing ethyl cellulose of the desired weight average molecular weight) was obtained. The viscosity (that is, the weight average molecular weight of the contained ethyl cellulose) can be adjusted by the heating temperature and the heating time. However, when the temperature is 140 ° C. or more, the heating temperature is 80 to 12 because ethyl cellulose is denatured.
0 ° C.
【００１８】（２）Ｍｃの決定 上述のようにして調製したビヒクルの粘度と、エチルセ
ルロースの平均分子量との関係を検討したところ、図１
に示すように、η∝Ｍａn（Ｍａ＞Ｍｃ、 ｎ＞１）、η
∝Ｍａ（Ｍａ≦Ｍｃ）となるようなＭｃが存在し、これ
が約６万であることが確認された。なお、図１では、Ｍ
ｃ以下の平均分子量のサンプルを■で、Ｍｃより平均分
子量が大きいサンプルを◇で、それぞれ表している。こ
の図からわかるように、エチルセルロースの場合、重量
平均分子量がＭｃ以下の領域では、粘度と分子量との間
に（粘度ｙ）＝８．６×１０-5×（重量平均分子量ｘ）
−２．０２の線形関係が成立し、Ｍｃより大きい重量平
均分子量の領域では、（粘度ｙ）＝６．９×１０-14×
（重量平均分子量ｘ）2.9が成立する。(2) Determination of Mc The relationship between the viscosity of the vehicle prepared as described above and the average molecular weight of ethyl cellulose was examined.
As shown in, ηαMa n (Ma> Mc, n> 1), η
It was confirmed that there was Mc such that ∝Ma (Ma ≦ Mc), and this was about 60,000. In FIG. 1, M
Samples having an average molecular weight of c or less are represented by ■, and samples having an average molecular weight greater than Mc are represented by ◇. As can be seen from this figure, in the case of ethylcellulose, in the region where the weight average molecular weight is equal to or less than Mc, the viscosity and the molecular weight (viscosity y) = 8.6 × 10 −5 × (weight average molecular weight x).
A linear relationship of −2.02 is established, and in a region having a weight average molecular weight larger than Mc, (viscosity y) = 6.9 × 10 −14 ×
(Weight average molecular weight x) 2.9 is established.
【００１９】（３）厚膜ペーストの調製 上述のようにして求めたＭｃの値を元に、厚膜ペースト
を調製した。すなわち、厚膜ペースト用粉体として平均
粒径５μｍの銅粉を用い、これに（１）で調製したビヒ
クルと、添加剤であるアミン系分散剤とを加えて３本ロ
ールにより混練し、銅ペーストを調製した。ビヒクル中
のエチルセルロースの重量平均分子量は、実施例１では
１万、実施例２では３万、実施例３では６万、比較例１
では１０万とした。また、各成分の配合量は、銅紛９０
重量％、エチルセルロース１重量％、α−テレピネオー
ル８．９重量％、アミン系分散剤０．１重量％とした。(3) Preparation of Thick Film Paste A thick film paste was prepared based on the value of Mc obtained as described above. That is, a copper powder having an average particle size of 5 μm was used as the powder for the thick film paste, and the vehicle prepared in (1) and an amine-based dispersant as an additive were added thereto and kneaded with three rolls. A paste was prepared. The weight average molecular weight of ethyl cellulose in the vehicle was 10,000 in Example 1, 30,000 in Example 2, 60,000 in Example 3, and Comparative Example 1
Then, it was set to 100,000. The amount of each component is 90% copper powder.
% By weight, 1% by weight of ethyl cellulose, 8.9% by weight of α-terpineol, and 0.1% by weight of an amine-based dispersant.
【００２０】（４）セラミック基板の作製 次に、図１に示すように、ホウケイ酸ガラスを主成分と
するガラスセラミックグリーンシート１（図１（ａ））
に穴あけポンチにより貫通孔を形成し（図２（ｂ））、
これに調製した銅ペースト５を充填してビアホール３を
形成した後、配線幅６０μｍのサスペンドメタルスクリ
ーンにより、銅ペーストを用いたスクリーン印刷により
配線４を形成した（図２（ｃ））。(4) Preparation of Ceramic Substrate Next, as shown in FIG. 1, a glass ceramic green sheet 1 mainly composed of borosilicate glass (FIG. 1A)
A through-hole is formed by a punch in (FIG. 2 (b)),
After filling the prepared copper paste 5 to form the via hole 3, the wiring 4 was formed by screen printing using a copper paste on a suspended metal screen having a wiring width of 60 μm (FIG. 2C).
【００２１】ここで、厚膜ペーストの印刷性をつぎのよ
うにして評価した。平滑性として示した値は、配線パタ
ーンの最大高さと最小高さの差であり、にじみ量は、印
刷されたパターンの幅からスクリーンの幅である６０μ
ｍを引いた値である。また、パターン膜厚としてはパタ
ーンの平均高さを求めた。結果を表１に示す。Here, the printability of the thick film paste was evaluated as follows. The value shown as smoothness is the difference between the maximum height and the minimum height of the wiring pattern, and the amount of bleeding is 60 μm, which is the width of the screen from the width of the printed pattern.
This is a value obtained by subtracting m. The average height of the pattern was determined as the pattern film thickness. Table 1 shows the results.
【００２２】さらに、配線パターン印刷後のグリーンシ
ートを１００ｍｍ×１００ｍｍに裁断し、４０層重ねて
積層・接着し、窒素雰囲気中で加熱して焼結させた（図
２（ｄ））。なお、焼結は、水蒸気中、１００℃／時間
で８５０℃まで昇温して３時間保持し、さらに１０００
℃まで昇温して２時間保持することにより行った。Further, the green sheet after printing the wiring pattern was cut into 100 mm × 100 mm, and 40 layers were laminated and bonded, and heated and sintered in a nitrogen atmosphere (FIG. 2D). In addition, the sintering is performed by raising the temperature to 850 ° C. at 100 ° C./hour in steam and maintaining the temperature for 3 hours.
The temperature was raised to 0 ° C. and maintained for 2 hours.
【００２３】ここで、焼結後のセラミック中に含まれる
残留炭素量の分析を行い、有機バインダの脱バインダ性
と、セラミック基板の信頼性について検討した。なお、
セラミック基板の信頼性は、焼結後の配線パターンにお
ける断線の有無によって評価した。結果を表１に示す。Here, the amount of residual carbon contained in the ceramic after sintering was analyzed, and the debinding property of the organic binder and the reliability of the ceramic substrate were examined. In addition,
The reliability of the ceramic substrate was evaluated based on the presence or absence of disconnection in the wiring pattern after sintering. Table 1 shows the results.
【００２４】最後に、得られた焼結体６（図２（ｅ））
にめっきを施し、ピンを付けて、セラミック多層配線基
板７（図２（ｆ））を得た。表１からわかるように、実
施例１〜３では、重量平均分子量（Ｍｗ）が６万以下で
あるエチルセルロースを用いることによって、パターン
の形成性および脱バインダ性が良好な厚膜ペーストを得
ることができ、それを用いることで、断線のない高信頼
性のセラミック多層配線基板を得ることができた。Finally, the obtained sintered body 6 (FIG. 2E)
Then, plating was performed, and pins were attached to obtain a ceramic multilayer wiring board 7 (FIG. 2F). As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 3, by using ethyl cellulose having a weight average molecular weight (Mw) of 60,000 or less, it is possible to obtain a thick film paste having good pattern formability and binder removal properties. It was possible to obtain a highly reliable ceramic multilayer wiring substrate without disconnection by using it.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】＜実施例４〜６、比較例２＞本実施例で
は、厚膜ペースト用の有機バインダとして、アクリル樹
脂の１種である、メタクリル酸エチルとメタクリル酸ブ
チルとを含む共重合体を用い、溶剤としてα−テレピネ
オールを用いる場合について検討を行った。<Examples 4 to 6 and Comparative Example 2> In this example, a copolymer containing ethyl methacrylate and butyl methacrylate, which are one kind of acrylic resin, was used as an organic binder for a thick film paste. The case where α-terpineol was used as a solvent was examined.
【００２７】まず、アクリル酸エチル４０重量％、メタ
クリル酸ブチル５５重量％、および、アクリル酸メチル
５重量％を、イソプロピルアルコール中で重合開始剤と
ともに加熱し、所望の重量平均分子量のメタクリル酸エ
チル・メタクリル酸ブチル共重合体を合成した。なお、
重量平均分子量は加熱温度および全体の加熱時間を調整
することにより変化させることができる。ここでは、加
熱温度を５５〜８０℃とし、全加熱時間を３〜９時間と
した。ちなみに、５５℃で７時間加熱した後、８０℃で
２時間加熱することにより、重量平均分子量が３０万の
共重合体が得られた。First, 40% by weight of ethyl acrylate, 55% by weight of butyl methacrylate, and 5% by weight of methyl acrylate are heated together with a polymerization initiator in isopropyl alcohol to obtain ethyl methacrylate. Having a desired weight average molecular weight. A butyl methacrylate copolymer was synthesized. In addition,
The weight average molecular weight can be changed by adjusting the heating temperature and the overall heating time. Here, the heating temperature was 55 to 80 ° C., and the total heating time was 3 to 9 hours. By the way, after heating at 55 ° C. for 7 hours and then heating at 80 ° C. for 2 hours, a copolymer having a weight average molecular weight of 300,000 was obtained.
【００２８】得られた種々の分子量のアクリル樹脂を用
い、溶剤をα−テレピネオールとして、濃度１０重量％
のビヒクルを調製し、上述の実施例１〜３と同様にして
ビヒクルの粘度と重量平均分子量の関係をからＭｃを求
めたところ、Ｍｃは約２５万であった。Using the obtained acrylic resins of various molecular weights and using α-terpineol as the solvent, the concentration is 10% by weight.
Was prepared and Mc was determined from the relationship between the viscosity of the vehicle and the weight average molecular weight in the same manner as in Examples 1 to 3 above. As a result, Mc was about 250,000.
【００２９】次に、エチルセルロースを含むビヒクルを
用いる代わりに上述のアクリル樹脂を含むビヒクルを用
いた他は実施例１〜３と同様にして、厚膜ペーストを調
製し、実施例１〜３と同様にして評価した。結果を表１
に示す。なお、アクリル樹脂の重量平均分子量は、実施
例４では１０万、実施例５では１５万、実施例６では２
５万、比較例２では３０万とした。上記表１からわかる
ように、重量平均分子量がＭｃである約２５万以下のア
クリル樹脂を用いることにより、パターン形成性および
脱バインダ性が良好で、断線のないセラミック多層配線
基板を得ることができた。Next, a thick film paste was prepared in the same manner as in Examples 1 to 3, except that the above-described vehicle containing an acrylic resin was used instead of the vehicle containing ethyl cellulose. Was evaluated. Table 1 shows the results
Shown in The weight average molecular weight of the acrylic resin was 100,000 in Example 4, 150,000 in Example 5, and 2 in Example 6.
50,000, and 300,000 in Comparative Example 2. As can be seen from Table 1 above, by using an acrylic resin having a weight average molecular weight of Mc of about 250,000 or less, it is possible to obtain a ceramic multilayer wiring board having good pattern forming properties and binder removal properties and no disconnection. Was.
【図１】 エチルセルロースの重量平均分子量と粘度と
の関係を示したグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the weight average molecular weight and the viscosity of ethyl cellulose.
【図２】 セラミック多層基板の製造工程を示す説明図
である。FIG. 2 is an explanatory view showing a manufacturing process of the ceramic multilayer substrate.
１…グリーンシート、２…穴あけポンチ、３…スルーホ
ール、４…導体配線、５…導電性ペースト、６…焼結
体、７…セラミック基板。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Green sheet, 2 ... Drilling punch, 3 ... Through-hole, 4 ... Conductor wiring, 5 ... Conductive paste, 6 ... Sintered body, 7 ... Ceramic substrate.
Claims (8)
物からなる有機バインダとを含むセラミック基板用ペー
ストにおいて、 上記有機化合物は、 上記有機化合物と上記溶剤とからなる溶液の、ずり速度
０．２ｓｅｃ-1における粘度をηとし、該有機化合物の
重量平均分子量をＭａとするとき、０＜Ｍａ＜１０10の
範囲で、Ｍａ＞ＭｃであればηがＭａnに比例し（ただ
しｎ＞１）、Ｍａ≦ＭｃであればηがＭａに比例する値
Ｍｃが存在する化合物であり、 上記有機バインダの重量平均分子量は上記Ｍｃ以下であ
ることを特徴とする厚膜ペースト。1. A ceramic substrate paste comprising a powder for a thick film paste, a solvent, and an organic binder comprising an organic compound, wherein the organic compound comprises a shear rate of a solution comprising the organic compound and the solvent. and a viscosity eta at 0.2 sec -1, when the weight average molecular weight of the organic compound and Ma, 0 <a range of Ma <10 10, if Ma> Mc eta is proportional to Ma n (where n > 1) If Ma ≦ Mc, the thick film paste is a compound having a value Mc in which η is proportional to Ma, wherein the weight average molecular weight of the organic binder is equal to or less than Mc.
１記載の厚膜ペースト。2. The thick film paste according to claim 1, comprising 75 to 97% by weight of the powder, 0.5 to 5% by weight of the organic binder, and 5 to 20% by weight of the solvent.
ルセルロースを０．５〜５重量％含むことを特徴とする
厚膜ペースト。3. A thick film paste comprising 0.5 to 5% by weight of ethyl cellulose having a weight average molecular weight of 20,000 to 60,000.
クリル樹脂を０．５〜５重量％含むことを特徴とする厚
膜ペースト。4. A thick film paste comprising an acrylic resin having a weight average molecular weight of 20,000 to 250,000, in an amount of 0.5 to 5% by weight.
膜ペーストからなるパターンを形成し、該パターンを加
熱して焼結させる工程を備えることを特徴とするセラミ
ック基板の製造方法。5. A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising the steps of: printing the thick film paste according to claim 1 to form a pattern made of the thick film paste; and heating and sintering the pattern.
体粉末と、溶剤と、有機化合物からなる有機バインダと
を含む厚膜ペーストからなるパターンを形成し、加熱し
て焼結させることにより、幅２０μｍ〜８０μｍであっ
て、膜厚の凹凸が上記配線パターン幅の１／４以下であ
る配線パターンを形成する工程を備えることを特徴とす
るセラミック基板の製造方法。6. A pattern made of a thick film paste containing a conductor powder, a solvent, and an organic binder made of an organic compound is formed on a surface of a base material made of glass ceramic, and the pattern is formed by heating and sintering to form a pattern. A method of manufacturing a ceramic substrate, comprising a step of forming a wiring pattern having a thickness of 20 μm to 80 μm and a thickness unevenness of 1/4 or less of the wiring pattern width.
０．２ｓｅｃ-1における粘度をηとし、該有機化合物の
重量平均分子量をＭａとするとき、０＜Ｍａ＜１０10の
範囲で、Ｍａ＞ＭｃであればηがＭａnに比例し（ただ
しｎ＞１）、Ｍａ≦ＭｃであればηがＭａに比例する値
Ｍｃが存在する化合物であり、 上記有機バインダの重量平均分子量は上記Ｍｃ以下であ
ることを特徴とする請求項６記載の、セラミック基板の
製造方法。7. The organic compound according to claim 1, wherein the viscosity at a shear rate of 0.2 sec -1 is η and the weight-average molecular weight of the organic compound is Ma in a solution comprising the organic compound and the solvent. <in the range of 10 10, Ma> Ma if Mc eta is proportional to ma n (provided that n> 1), a compound if Ma ≦ Mc eta is present the value Mc is proportional to the ma, the The method according to claim 6, wherein the weight average molecular weight of the organic binder is equal to or less than the Mc.
表面に形成された配線パターンとを備え、 上記配線パターン幅は２０μｍ〜８０μｍであり、 上記配線パターンの膜厚の凹凸が上記配線パターン幅の
１／４以下であることを特徴とするセラミック基板。8. A substrate comprising a glass ceramic substrate and a wiring pattern formed on the surface of the substrate, wherein the width of the wiring pattern is 20 μm to 80 μm, and the unevenness of the film thickness of the wiring pattern is A ceramic substrate having a width of 1/4 or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16712499A JP2000076931A (en) | 1998-06-15 | 1999-06-14 | Manufacture of ceramic substrate, thick film paste and organic binder |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16660198 | 1998-06-15 | ||
| JP10-166601 | 1998-06-15 | ||
| JP16712499A JP2000076931A (en) | 1998-06-15 | 1999-06-14 | Manufacture of ceramic substrate, thick film paste and organic binder |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000076931A true JP2000076931A (en) | 2000-03-14 |
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ID=26490902
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000076931A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017033911A1 (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste having excellent low-temperature sinterability and method for producing the metal paste |
-
1999
- 1999-06-14 JP JP16712499A patent/JP2000076931A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017033911A1 (en) * | 2015-08-25 | 2017-03-02 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste having excellent low-temperature sinterability and method for producing the metal paste |
| CN107921533A (en) * | 2015-08-25 | 2018-04-17 | 田中贵金属工业株式会社 | The manufacture method of the excellent metal paste of low-temperature sintering and the metal paste |
| JPWO2017033911A1 (en) * | 2015-08-25 | 2018-06-14 | 田中貴金属工業株式会社 | Metal paste excellent in low-temperature sinterability and method for producing the metal paste |
| US20180193913A1 (en) * | 2015-08-25 | 2018-07-12 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Metal paste having excellent low-temperature sinterability and method for producing the metal paste |
| CN107921533B (en) * | 2015-08-25 | 2020-05-08 | 田中贵金属工业株式会社 | Metal paste having excellent low-temperature sinterability and method for producing same |
| US10940534B2 (en) | 2015-08-25 | 2021-03-09 | Tanaka Kikinzoku Kogyo K.K. | Metal paste having excellent low-temperature sinterability and method for producing the metal paste |
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