JP4691809B2 - Thick film circuit board and manufacturing method thereof - Google Patents
Thick film circuit board and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP4691809B2 JP4691809B2 JP2001084658A JP2001084658A JP4691809B2 JP 4691809 B2 JP4691809 B2 JP 4691809B2 JP 2001084658 A JP2001084658 A JP 2001084658A JP 2001084658 A JP2001084658 A JP 2001084658A JP 4691809 B2 JP4691809 B2 JP 4691809B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thick film
- film circuit
- circuit board
- substrate
- manufacturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、厚膜回路基板に関し、詳しくは、各種電子機器に用いることが可能な厚膜回路基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器などの製造工程において、導電性ペーストをスクリーン印刷法や直接描画法によってガラスやセラミックスなどからなる基板上に塗布した後、基板を焼成して、電極や配線などの所望の導体パターンを形成する、いわゆる厚膜技術が広く用いられている。
【０００３】
ところで、厚膜技術において用いられる導電性ペーストとしては、通常、導電成分と、ガラスフリットと、有機ビヒクルを配合したペースト組成物が用いられており、導電成分としては、従来、銀、パラジウム、銀−パラジウム合金などの貴金属の粉末が広く用いられてきた。
しかし、近年、卑金属である銅の粉末を導電成分として用いた導電性ペーストが用いられるようになっており、この銅粉末を導電成分とする導電性ペーストは、銀、パラジウム、銀−パラジウム合金などの貴金属粉末を導電成分とする導電性ペーストより安価で、コストの削減を図ることが可能になるばかりでなく、配線抵抗が小さく、かつ、銀、パラジウム、銀−パラジウム合金などからなる電極や配線に比べて、耐マイグレーション性にも優れているという特徴を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように銅粉末を導電成分とする導電性ペーストは、銀、パラジウム、銀−パラジウム合金などの貴金属粉末を導電成分とする導電性ペーストに比べて優れた点を有しているが、卑金属である銅は酸化されやすいため、焼成を行う場合には、窒素雰囲気などの還元性雰囲気中で行うことが必要になる。
【０００５】
一方、導電性ペーストを焼成するにあたっては、有機ビヒクルを除去することが必要になるが、銅を導電成分とする導電性ペーストを焼成する場合においては、焼成が窒素雰囲気などの還元性雰囲気中で行われることになるため、従来は、熱分解性の高いアクリル樹脂などを用いて、窒素雰囲気などの還元性雰囲気中で焼成した場合にも、有機ビヒクルが十分に除去されるようにしている。
【０００６】
しかしながら、アクリル樹脂を有機ビヒクルとして用いた導電性ペーストにおいては、例えばファインライン性などの印刷性や塗膜表面の平滑性の低下、曳糸性による作業性の低下などを招くという問題点がある。
【０００７】
また、印刷性を向上させるために、セルロース系樹脂を有機ビヒクルとして使用した場合、焼成時における除去（脱バインダー）を十分に行わせることが困難になり、焼結性が低下して、形成される電極や配線（厚膜導体）の抵抗の増大や、基板に対する接着強度の低下を招くという問題点がある。
【０００８】
本願発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、銅粉末を導電成分とし、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する、印刷性に優れた導電性ペーストを用いて、形状精度が高く、低抵抗で、しかも基板に対する接着強度の大きい銅導体厚膜回路を備えた厚膜回路基板を効率よく製造することが可能な厚膜回路基板の製造方法及び該製造方法により製造される信頼性の高い厚膜回路基板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成するため、本願発明（請求項１）の厚膜回路基板の製造方法は、
導電性ペーストを基板上に塗布して焼成することにより、基板上に厚膜回路が形成された厚膜回路基板の製造方法であって、
導電成分である銅粉末と、ガラスフリットと、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを基板上に塗布する塗布工程と、
前記導電性ペーストが塗布された基板を、昇温時の温度が３５０℃に達するまでの温度領域では酸素濃度を２００〜５００ppmとし、３５０℃を超える温度領域では実質的に酸素を含有しない雰囲気として、７００℃以下の温度で焼成することにより、基板上に銅導体厚膜回路を形成する焼成工程と
を具備することを特徴としている。
【００１０】
導電性ペーストとして、導電成分である銅粉末と、ガラスフリットと、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用い、この導電性ペーストを基板上に塗布した後、基板を、昇温時の温度が３５０℃に達するまでの温度領域では酸素濃度を２００〜５００ppmとし、３５０℃を超える温度領域では実質的に酸素を含有しない雰囲気として、７００℃以下の温度で焼成することにより、印刷性に優れるが、熱分解性の悪いセルロース系樹脂を配合した導電性ペーストを用いて、形状精度の高い印刷を行うことを可能ならしめるとともに、セルロース系樹脂を効率よく除去して、十分に焼結された銅導体の形成を可能ならしめることができるようになる。したがって、形状精度が高く、低抵抗で、しかも基板への接着強度の大きい厚膜回路を備えた厚膜回路基板を効率よく製造することが可能になる。
【００１１】
すなわち、本願発明（請求項１）の厚膜回路基板の製造方法においては、良好な印刷性を確保することが可能である反面、還元性雰囲気中では十分に除去する（脱脂する）ことが困難なセルロース系樹脂を配合した銅ペースト（導電性ペースト）を用いて、形状精度の高い印刷を行う一方、３５０℃までの温度領域では酸素濃度：２００〜５００ppm、３５０℃を超える温度領域では実質的に酸素を含有しない、７００℃以下の温度で雰囲気で焼成を行うことにより、セルロース系樹脂（有機ビヒクル）を効率よく除去して、印刷精度（すなわち厚膜回路の形状精度）の向上、厚膜回路の低抵抗化、基板への接着強度の向上を図ることが可能になり、良好な特性を有し、信頼性の高い厚膜回路基板を効率よく製造することが可能になる。
【００１２】
なお、焼成工程において、３５０℃までの温度領域では酸素濃度：２００〜５００ppmの雰囲気で焼成を行うようにしているのは、酸素濃度が２００ppm未満になるとセルロース系樹脂の分解が不十分になって、焼結性が低下し、十分な接着強度を得ることができなくなり、また、酸素濃度が５００ppmより高くなると、銅粉末が酸化され、はんだ濡れ性の劣化や抵抗の増大を招くことによる。
また、焼成工程において、３５０℃を超える温度領域では実質的に酸素を含有しない雰囲気で焼成を行うようにしているのは、酸素を含有する雰囲気で焼成を行うと銅粉末が酸化され、はんだ濡れ性の劣化や抵抗の増大を招くことによる。
【００１３】
なお、本願発明において、銅導体厚膜回路とは、銅導体厚膜からなる回路（配線）に限定されるものではなく、ランドや電極などを含む広い概念である。
また、本願発明においては、導電成分として銅粉末を含有する導電性ペーストを用いているので、７００℃以下の温度で焼成を行うことにより、十分な焼き付けを行うことが可能であり、焼成工程における熱エネルギー使用量を抑制して、効率よく厚膜回路基板を製造することができる。
【００１４】
また、請求項２の厚膜回路基板の製造方法は、前記３５０℃を超える温度領域では窒素雰囲気として焼成することを特徴としている。
【００１５】
３５０℃を超える温度領域における雰囲気を窒素雰囲気とすることにより、「実質的に酸素を含有しない雰囲気」を容易に、かつ、コストの大幅な上昇を招くことなく確実に実現することが可能になり、本願発明を実効あらしめることが可能になる。
【００１６】
また、請求項３の厚膜回路基板の製造方法は、基板上に、配線のラインの幅が１００μm以下である部分を含む銅導体厚膜回路を形成することを特徴としている。
【００１７】
本願発明においては、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用いているので、印刷性が良好であり、従来のアクリル樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用いる場合には困難であった、配線のラインの幅が１００μm以下である部分を含む微細な銅導体厚膜回路を確実に形成することができるようになる。
【００１８】
また、本願発明（請求項４）の厚膜回路基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の厚膜回路基板の製造方法により製造された厚膜回路基板であって、基板上に銅導体厚膜回路が形成されていることを特徴としている。
【００１９】
本願発明（請求項４）の厚膜回路基板は、基板上に銅導体厚膜回路が形成された厚膜回路基板であって、請求項１〜３のいずれかに記載の厚膜回路基板の製造方法により製造されており、銅導体厚膜回路は、形状精度に優れ、かつ、低抵抗で、基板への接着強度にも優れているので、特性が良好で、信頼性の高い厚膜回路基板を提供することが可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２１】
［導電性ペーストの作製］
導電成分である銅粉末と、ほう珪酸鉛ガラスからなるガラスフリットと、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルとを、以下の比率で配合し、十分に混練することにより、導電性ペースト（銅ペースト）を作成した。
銅粉末 ： ８０重量部
ガラスフリット ： ８重量部
有機ビヒクル ： １２重量部
【００２２】
なお、この実施形態では、有機ビヒクルとして、エチルセルロース系樹脂を主成分とし、これにアルキッド系樹脂を配合した樹脂原料をテルピネオール系溶剤に溶解したものを用いた。
なお、有機ビヒクルを構成するセルロース系樹脂の種類や、配合する樹脂の種類、溶剤の種類などに特別の制約はなく、例えば、上記のアルキッド系樹脂の代わりにアクリル系樹脂を配合し、これを、テルピネオール系溶剤の代わりにアルコール系溶剤に溶解した有機ビヒクルを用いることも可能である。
【００２３】
［銅導体厚膜回路の形成］
上記のようにして作製した導電性ペースト（銅ペースト）をアルミナ基板上にスクリーン印刷法により塗布し、１５０℃で１０分間乾燥させる。
それから、表１のNo.１〜３に示すように、昇温時の温度が３５０℃に達するまでの温度領域では、本願発明の範囲内の酸素濃度（２００〜５００ppm）とし、３５０℃を超える温度領域では酸素を含有しない窒素雰囲気として、６００〜７００℃にまで昇温し、最高温度で１時間焼成することにより導電性ペーストをアルミナ基板上に焼き付ける。
【００２４】
【表１】
このようにして形成した厚膜導体（銅導体厚膜回路）のファインライン印刷性、配線抵抗、初期接着強度及び熱エージング後の接着強度を測定し、評価した。その結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
なお、比較のため、３５０℃までの酸素濃度を５ppmとした場合（No.４）、３５０℃までの酸素濃度を６００ppmとした場合（No.５）、３５０℃を超えて４００℃まで酸素濃度を３００ppmとした場合（No.６）、有機ビヒクルとして、アクリル樹脂をテルピネオール系溶剤に溶解したものを用いた場合（No.７）の、本願発明の条件を満たさない各条件の下に、厚膜導体（銅導体厚膜回路）を形成し、ファインライン印刷性、配線抵抗、初期接着強度及び熱エージング後の接着強度を測定し、評価した。その結果を表２に併せて示す。
【００２８】
なお、表２におけるファインライン印刷性は、＃４００のメッシュスクリーン版を用い、ラインが７５μm、ラインとラインの間のギャップが７５μmのパターンとなるように、基板上に５０回の連続印刷を行った後、印刷のかすれ及びにじみによるショートの発生の有無を調べ、５０回の印刷において、かすれ及びショートのいずれの発生もがまったく認められない場合を、ファインライン印刷性が良好（○）であると判定し、それ以外の場合を不良（×）であると判定したものである。
【００２９】
また、表２における配線抵抗(mΩ/□)は、長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）が１００：１（Ｌ／Ｗ＝１００／１）であるようなパターンの厚膜導体上の２点を、周知の４端子法によって測定した後、膜厚換算によって求めた値（シート抵抗値）である。
なお、配線抵抗については、３．０mΩ/□を判定基準値とし、これ以下の場合を良好（○）と判定し、これを超える場合を不良（×）と判定した。
【００３０】
また、表２における接着強度（Ｎ）は、２３５±５℃に温度調整された銀（Ａｇ）２％入りの共晶はんだ中に、２mm×２mmの大きさを有する厚膜導体を５±１secだけ浸漬し、かつ、この厚膜導体に対し、リード線である直径０．８mmの錫メッキ導線をはんだ付け接続した後、このリード線を引っ張り試験機によって２０mm／minの速度で引っ張ることによって測定した値である。
【００３１】
なお、表２の初期接着強度は、上述のリード線のはんだ付け直後の接着強度を示しており、熱エージング後の接着強度は、１５０℃の温度下で１０００ｈｒにわたるエージング処理を施した後の接着強度を示している。
【００３２】
初期接着強度については、３０Ｎを判定基準値とし、これ以上の場合を良好（○）と判定し、これ未満の場合を不良（×）と判定した。
また、熱エージング後の接着強度については、１０Ｎを判定基準値とし、これ以上の場合を良好（○）と判定し、これ未満の場合を不良（×）と判定した。
【００３３】
表２より、本願発明の範囲内にあるNo.１〜３（実施例）については、すべての特性に関して判定基準値を満足しているのに対して、本願発明の範囲外のNo.４〜７（比較例）においては、少なくとも一部の特性について判定基準値を満足していないことがわかる。
【００３４】
また、図１は、本願発明の実施形態にかかる厚膜回路基板の要部構成を模式的に示す断面図である。この厚膜回路基板は、図１に示すように、アルミナ基板１の上面に、銅導体厚膜回路２が形成されており、かつ、セラミックコンデンサなどの電子部品３がアルミナ基板１に表面実装された構造を有している。
【００３５】
なお、この厚膜回路基板は、以下に述べるような方法により製造される。
（１）まず、アルミナ基板１上に、銅粉末を導電成分とし、これに、セルロース系樹脂をテルピネオール系溶剤に溶解した有機ビヒクルと、ほう珪酸鉛ガラスからなるガラスフリットとを添加して混練した導電性ペーストを所定のパターンとなるように塗布する。
（２）それから、塗布した導電性ペーストを、１５０℃、１０分間の条件で乾燥させる。
（３）その後、昇温時の温度が３５０℃に達するまでの温度領域では、酸素濃度を２００〜５００ppmとし、３５０℃を超える温度領域では窒素雰囲気として６００〜７００℃にまで昇温し、最高温度で１時間焼成することにより導電性ペーストを焼き付けて、アルミナ基板１上に銅導体厚膜回路２を形成する。
（４）次に、銅導体厚膜回路２が形成されたアルミナ基板１上に、はんだ付けなどの方法で、セラミックコンデンサなどの電子部品３を実装する。これにより、図１に示すような厚膜回路基板が得られる。
【００３６】
この実施形態の厚膜回路基板の製造方法においては、印刷性に優れるセルロース系樹脂を配合した導電性ペーストを用いて、形状精度の高い印刷を行うとともに、３５０℃に達するまでの温度領域では、酸素濃度を２００〜５００ppmとし、３５０℃を超える温度領域では窒素雰囲気として６００〜７００℃にまで昇温することにより、セルロース系樹脂を確実に除去することを可能ならしめるとともに、銅粉末が酸化されることを防止しつつ、十分な焼成を行うことができるようにしているので、形状精度に優れ、かつ、低抵抗で、基板への接着強度にも優れた銅導体厚膜回路を備えた、信頼性の高い厚膜回路基板を確実に得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、基板としてアルミナ基板を用い、その表面に銅導体厚膜回路を形成するようにした場合を例にとって説明したが、本願発明は、その他の基板、例えば低温焼結ガラスセラミックス基板や、誘電体セラミックスからなる誘電体基板などに銅導体厚膜回路が配設された厚膜回路基板を製造する場合などに広く適用することが可能であり、その場合にも、実質的に上記実施形態の場合と同様の結果を得ることができる。
【００３８】
本願発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、導電性ペーストを構成する銅粉末の粒径、ガラスフリットの種類、各成分の配合割合、焼成時の温度プロファイル、厚膜導体の具体的なパターンなどに関し、発明の要旨の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００３９】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の厚膜回路基板の製造方法は、導電性ペーストとして、導電成分であると銅粉末と、ガラスフリットと、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用い、この導電性ペーストを基板上に塗布した後、基板を、昇温時の温度が３５０℃に達するまでの温度領域では酸素濃度を２００〜５００ppmとし、３５０℃を超える温度領域では実質的に酸素を含有しない雰囲気として、７００℃以下の温度で焼成することにより、印刷性に優れるが、熱分解性の悪いセルロース系樹脂を配合した導電性ペーストを用いて、形状精度の高い印刷を行うことを可能ならしめるとともに、セルロース系樹脂を効率よく除去して、十分に焼結された銅導体の形成を可能ならしめることができるようになる。したがって、形状精度が高く、低抵抗で、しかも基板への接着強度の大きい厚膜回路を備えた厚膜回路基板を効率よく製造することができる。
【００４０】
また、請求項２の厚膜回路基板の製造方法のように、３５０℃を超える温度領域における雰囲気を窒素雰囲気とすることにより、「実質的に酸素を含有しない雰囲気」を容易に、かつ、コストの大幅な上昇を招くことなく確実に実現することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００４１】
また、本願発明の厚膜回路基板の製造方法においては、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用いているので、印刷性が良好であり、請求項３の厚膜回路基板の製造方法のように、従来のアクリル樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを用いる場合には困難であった、配線のラインの幅が１００μm以下である部分を含む微細な銅導体厚膜回路を確実に形成することが可能になる。
【００４２】
本願発明（請求項４）の厚膜回路基板は、基板上に銅導体厚膜回路が形成された厚膜回路基板であって、請求項１〜３のいずれかに記載の厚膜回路基板の製造方法により製造されているので、銅導体厚膜回路は、形状精度に優れ、かつ、低抵抗で、基板への接着強度にも優れており、特性が良好で、信頼性の高い厚膜回路基板を提供することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明の一実施形態にかかる厚膜回路基板の要部構成を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ アルミナ基板
２ 銅導体厚膜回路
３ 電子部品[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thick film circuit board, and more particularly to a thick film circuit board that can be used in various electronic devices and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the manufacturing process of electronic equipment and the like, a conductive paste is applied on a substrate made of glass or ceramics by a screen printing method or a direct drawing method, and then the substrate is baked to form a desired conductor pattern such as an electrode or a wiring. The so-called thick film technology for forming the film is widely used.
[0003]
By the way, as the conductive paste used in the thick film technology, a paste composition containing a conductive component, glass frit, and an organic vehicle is usually used. Conventionally, as the conductive component, silver, palladium, silver -Precious metal powders such as palladium alloys have been widely used.
However, in recent years, conductive paste using copper powder, which is a base metal, as a conductive component has been used, and conductive pastes using this copper powder as a conductive component include silver, palladium, silver-palladium alloys, and the like. Electrodes and wiring made of silver, palladium, silver-palladium alloy, etc., as well as being cheaper and less costly than conductive pastes containing noble metal powder as a conductive component and having low wiring resistance. Compared to, it has a feature of excellent migration resistance.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, although the conductive paste which uses copper powder as an electroconductive component as mentioned above has the point superior to the electroconductive paste which uses noble metal powders, such as silver, palladium, and a silver-palladium alloy, as an electroconductive component. Since copper, which is a base metal, is easily oxidized, it is necessary to perform firing in a reducing atmosphere such as a nitrogen atmosphere.
[0005]
On the other hand, when firing the conductive paste, it is necessary to remove the organic vehicle. However, when firing the conductive paste containing copper as a conductive component, the firing is performed in a reducing atmosphere such as a nitrogen atmosphere. Conventionally, the organic vehicle is sufficiently removed even when baked in a reducing atmosphere such as a nitrogen atmosphere using an acrylic resin having high thermal decomposability.
[0006]
However, the conductive paste using an acrylic resin as an organic vehicle has a problem in that, for example, printability such as fine line property, smoothness of the coating film surface, and workability due to stringiness are reduced. .
[0007]
In addition, when a cellulosic resin is used as an organic vehicle in order to improve printability, it becomes difficult to sufficiently remove (debinder) at the time of firing, and the sinterability is lowered and formed. There is a problem that the resistance of the electrode and wiring (thick film conductor) increases, and the adhesion strength to the substrate decreases.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and uses a conductive paste excellent in printability containing copper powder as a conductive component and an organic vehicle mainly composed of a cellulose-based resin. Method for producing a thick film circuit board capable of efficiently producing a thick film circuit board having a copper conductor thick film circuit having a high resistance, a low resistance and a high adhesion strength to the board, and the production method An object is to provide a thick film circuit board with high reliability.
[0009]
[Means for solving the problems]
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a thick film circuit board according to the present invention (Claim 1) includes:
A method of manufacturing a thick film circuit board in which a thick film circuit is formed on a substrate by applying and baking a conductive paste on the substrate,
A coating step of applying a conductive paste containing copper powder as a conductive component, glass frit, and an organic vehicle mainly composed of a cellulose-based resin on a substrate;
The substrate on which the conductive paste is applied has an oxygen concentration of 200 to 500 ppm in the temperature range until the temperature when the temperature rises reaches 350 ° C., and an atmosphere substantially free of oxygen in the temperature range exceeding 350 ° C. And a firing step of forming a copper conductor thick film circuit on the substrate by firing at a temperature of 700 ° C. or lower .
[0010]
As the conductive paste, a conductive paste containing copper powder as a conductive component, glass frit, and an organic vehicle mainly composed of a cellulose resin is used. After applying this conductive paste on the substrate, the substrate is In the temperature range until the temperature at which the temperature rises reaches 350 ° C., the oxygen concentration is 200 to 500 ppm, and in the temperature range exceeding 350 ° C., the atmosphere is substantially free of oxygen and is fired at a temperature of 700 ° C. or lower. By using a conductive paste containing cellulose resin with poor thermal decomposability, it is possible to perform printing with high shape accuracy and efficiently remove the cellulose resin, It becomes possible to form a fully sintered copper conductor. Therefore, it is possible to efficiently manufacture a thick film circuit board having a thick film circuit with high shape accuracy, low resistance, and high adhesion strength to the board.
[0011]
That is, in the method for manufacturing a thick film circuit board according to the present invention (Claim 1), it is possible to ensure good printability, but it is difficult to sufficiently remove (degrease) in a reducing atmosphere. While printing with high shape accuracy is performed using a copper paste (conductive paste) blended with a cellulosic resin, the oxygen concentration is 200 to 500 ppm in the temperature range up to 350 ° C, and substantially in the temperature range exceeding 350 ° C. By baking in an atmosphere at a temperature of 700 ° C. or less that does not contain oxygen, the cellulosic resin (organic vehicle) is efficiently removed, and the printing accuracy (that is, the shape accuracy of the thick film circuit) is improved. It is possible to reduce the resistance of the circuit and improve the adhesion strength to the substrate, and it is possible to efficiently manufacture a thick film circuit substrate having good characteristics and high reliability.
[0012]
In the firing step, firing is performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 200 to 500 ppm in the temperature range up to 350 ° C., because when the oxygen concentration is less than 200 ppm, decomposition of the cellulose resin becomes insufficient. When the sinterability is lowered and sufficient adhesive strength cannot be obtained, and when the oxygen concentration is higher than 500 ppm, the copper powder is oxidized to cause deterioration of solder wettability and increase of resistance.
Also, in the firing step, firing is performed in an atmosphere that does not substantially contain oxygen in a temperature range exceeding 350 ° C. The reason is that if firing is performed in an atmosphere containing oxygen, the copper powder is oxidized and the solder wets. This is due to the deterioration of properties and the increase of resistance.
[0013]
In addition, in this invention, a copper conductor thick film circuit is not limited to the circuit (wiring) which consists of a copper conductor thick film, but is a wide concept including a land, an electrode, etc.
In the present invention, since a conductive paste containing copper powder is used as the conductive component, sufficient baking can be performed by baking at a temperature of 700 ° C. or less, and a baking step A thick film circuit board can be efficiently manufactured while suppressing the amount of heat energy used in the process.
[0014]
The method for manufacturing a thick film circuit board according to
[0015]
By setting the atmosphere in the temperature region exceeding 350 ° C. to be a nitrogen atmosphere, it becomes possible to easily realize an “atmosphere that does not substantially contain oxygen” easily and without causing a significant increase in cost. Thus, the present invention can be effectively presented.
[0016]
The method for manufacturing a thick film circuit board according to
[0017]
In the present invention, since a conductive paste containing an organic vehicle mainly composed of a cellulose-based resin is used, the printability is good and the conductive material containing an organic vehicle mainly composed of a conventional acrylic resin is used. A fine copper conductor thick film circuit including a portion having a line width of 100 μm or less, which was difficult when using a paste, can be reliably formed.
[0018]
A thick film circuit board according to the present invention (Claim 4) is a thick film circuit board manufactured by the method for manufacturing a thick film circuit board according to any one of Claims 1 to 3, wherein the copper film is formed on the substrate. A conductive thick film circuit is formed.
[0019]
The thick film circuit board of the present invention (Claim 4) is a thick film circuit board in which a copper conductor thick film circuit is formed on the substrate, and the thick film circuit board according to any one of claims 1 to 3 The copper conductor thick film circuit manufactured by the manufacturing method has excellent shape accuracy, low resistance, and excellent adhesion strength to the substrate. It becomes possible to provide a substrate.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be shown, and the features thereof will be described in more detail.
[0021]
[Preparation of conductive paste]
A conductive paste (copper) is prepared by blending copper powder, which is a conductive component, glass frit made of lead borosilicate glass, and an organic vehicle mainly composed of a cellulose-based resin in the following ratio and sufficiently kneaded. Paste) was created.
Copper powder: 80 parts by weight Glass frit: 8 parts by weight Organic vehicle: 12 parts by weight
In this embodiment, as the organic vehicle, a material obtained by dissolving an ethyl cellulose resin as a main component and a resin raw material containing an alkyd resin in a terpineol solvent is used.
There are no particular restrictions on the type of cellulosic resin constituting the organic vehicle, the type of resin to be blended, the type of solvent, etc.For example, an acrylic resin is blended instead of the above alkyd resin, and this It is also possible to use an organic vehicle dissolved in an alcohol solvent instead of the terpineol solvent.
[0023]
[Copper conductor thick film circuit formation]
The conductive paste (copper paste) produced as described above is applied on an alumina substrate by a screen printing method and dried at 150 ° C. for 10 minutes.
Then, as shown in Nos. 1 to 3 in Table 1, in the temperature range until the temperature when the temperature rises reaches 350 ° C., the oxygen concentration is within the range of the present invention (200 to 500 ppm) and exceeds 350 ° C. In the temperature region, the conductive paste is baked onto the alumina substrate by raising the temperature to 600 to 700 ° C. as a nitrogen atmosphere containing no oxygen and firing at the highest temperature for 1 hour.
[0024]
[Table 1]
Fine line printability, wiring resistance, initial adhesive strength, and adhesive strength after thermal aging of the thick film conductor (copper conductor thick film circuit) thus formed were measured and evaluated. The results are shown in Table 2.
[0026]
[Table 2]
For comparison, when the oxygen concentration up to 350 ° C. is 5 ppm (No. 4), when the oxygen concentration up to 350 ° C. is 600 ppm (No. 5), the oxygen concentration exceeds 350 ° C. to 400 ° C. Is 300 ppm (No. 6), and the organic vehicle is a terpineol solvent dissolved in a terpineol solvent (No. 7). A film conductor (copper conductor thick film circuit) was formed, and fine line printability, wiring resistance, initial adhesive strength, and adhesive strength after thermal aging were measured and evaluated. The results are also shown in Table 2.
[0028]
The fine line printability in Table 2 uses a # 400 mesh screen plate, and 50 times of continuous printing is performed on the substrate so that the line has a pattern of 75 μm and the gap between the lines is 75 μm. After that, the occurrence of short-circuiting due to blurring and blurring of printing is checked, and fine line printability is good (○) when no occurrence of blurring or short-circuiting is observed at 50 times of printing. And the other cases are determined to be defective (x).
[0029]
Further, the wiring resistance (mΩ / □) in Table 2 is two points on the thick film conductor having a pattern in which the length (L) and the width (W) are 100: 1 (L / W = 100/1). Is a value (sheet resistance value) determined by film thickness conversion after measurement by a well-known four-terminal method.
Note that the wiring resistance was determined to be 3.0 mΩ / □ as a criterion value, and the case below this was judged as good (◯), and the case above this was judged as defective (×).
[0030]
The adhesive strength (N) in Table 2 is 5 ± 1 sec for a thick film conductor having a size of 2 mm × 2 mm in a eutectic solder containing 2% of silver (Ag) whose temperature is adjusted to 235 ± 5 ° C. Measured by immersing the thick film conductor and soldering a lead-plated tin-plated lead wire with a diameter of 0.8 mm to the thick film conductor, and then pulling the lead wire at a speed of 20 mm / min with a tensile tester. It is the value.
[0031]
The initial adhesive strength in Table 2 indicates the adhesive strength immediately after soldering of the above-described lead wire, and the adhesive strength after thermal aging is the adhesive after aging treatment for 1000 hours at a temperature of 150 ° C. Indicates strength.
[0032]
With respect to the initial adhesive strength, 30N was set as a determination reference value, and a case of more than this was judged as good (◯), and a case of less than this was judged as poor (×).
Moreover, about the adhesive strength after heat aging, 10N was made into the criterion value, the case beyond this was determined to be favorable ((circle)), and the case below this was determined to be bad (x).
[0033]
From Table 2, for Nos. 1 to 3 (examples) within the scope of the present invention, while satisfying the criterion values for all characteristics, No. 4 to No. 4 outside the scope of the present invention. 7 (comparative example) shows that at least some of the characteristics do not satisfy the criterion value.
[0034]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main part configuration of a thick film circuit board according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, this thick film circuit board has a copper conductor
[0035]
This thick film circuit board is manufactured by the method described below.
(1) First, on an alumina substrate 1, copper powder is used as a conductive component, and an organic vehicle in which a cellulose resin is dissolved in a terpineol solvent and a glass frit made of lead borosilicate glass are added and kneaded. A conductive paste is applied in a predetermined pattern.
(2) Then, the applied conductive paste is dried at 150 ° C. for 10 minutes.
(3) Thereafter, in the temperature range until the temperature during the temperature rise reaches 350 ° C., the oxygen concentration is set to 200 to 500 ppm, and in the temperature range exceeding 350 ° C., the temperature is raised to 600 to 700 ° C. as the nitrogen atmosphere. The conductive paste is baked by baking for 1 hour at a temperature, and the copper conductor
(4) Next, an
[0036]
In the manufacturing method of the thick film circuit board of this embodiment, using a conductive paste containing a cellulose-based resin excellent in printability, printing with high shape accuracy is performed, and in a temperature range up to 350 ° C., When the oxygen concentration is 200 to 500 ppm and the temperature is increased to 350 to 700 ° C. in a temperature range exceeding 350 ° C., the cellulose resin can be reliably removed and the copper powder is oxidized. The copper conductor thick film circuit has excellent shape accuracy, low resistance, and excellent adhesion strength to the substrate. A highly reliable thick film circuit board can be obtained reliably.
[0037]
In the above embodiment, the case where an alumina substrate is used as a substrate and a copper conductor thick film circuit is formed on the surface is described as an example. However, the present invention is not limited to other substrates, for example, low-temperature sintered glass ceramics. It can be widely applied when manufacturing a thick film circuit board in which a copper conductor thick film circuit is disposed on a substrate or a dielectric substrate made of dielectric ceramics. The same result as in the above embodiment can be obtained.
[0038]
The invention of the present application is not limited to the above embodiment in other points as well, the particle size of the copper powder constituting the conductive paste, the type of glass frit, the blending ratio of each component, the temperature profile during firing, Various applications and modifications can be made within the scope of the invention regarding the specific pattern of the thick film conductor.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the method for manufacturing a thick film circuit board according to the present invention (Claim 1) uses, as a conductive paste, an organic vehicle mainly composed of copper powder, glass frit, and cellulose resin as conductive components. After applying this conductive paste on the substrate, the oxygen concentration is set to 200 to 500 ppm in the temperature range until the temperature when the temperature rises reaches 350 ° C., and 350 ° C. By using a conductive paste blended with a cellulose-based resin having excellent printability by baking at a temperature of 700 ° C. or lower as an atmosphere that does not substantially contain oxygen in a temperature range exceeding, It is possible to perform printing with high accuracy, and it is possible to efficiently remove the cellulosic resin and form a fully sintered copper conductor. To become. Therefore, it is possible to efficiently manufacture a thick film circuit board having a thick film circuit with high shape accuracy, low resistance, and high adhesion strength to the board.
[0040]
Further, as in the method of manufacturing the thick film circuit board according to
[0041]
Further, in the method for manufacturing a thick film circuit board according to the present invention, since the conductive paste containing an organic vehicle mainly composed of a cellulose resin is used, the printability is good, and the thick film according to
[0042]
The thick film circuit board of the present invention (Claim 4) is a thick film circuit board in which a copper conductor thick film circuit is formed on the substrate, and the thick film circuit board according to any one of claims 1 to 3 Because it is manufactured by a manufacturing method, the copper conductor thick film circuit has excellent shape accuracy, low resistance, excellent adhesion strength to the substrate, good characteristics, and high reliability. A substrate can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a main configuration of a thick film circuit board according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1
Claims (4)
導電成分である銅粉末と、ガラスフリットと、セルロース系樹脂を主成分とする有機ビヒクルを含有する導電性ペーストを基板上に塗布する塗布工程と、
前記導電性ペーストが塗布された基板を、昇温時の温度が３５０℃に達するまでの温度領域では酸素濃度を２００〜５００ppmとし、３５０℃を超える温度領域では実質的に酸素を含有しない雰囲気として焼成することにより、基板上に銅導体厚膜回路を形成する焼成工程と
を具備することを特徴とする厚膜回路基板の製造方法。A method of manufacturing a thick film circuit board in which a thick film circuit is formed on a substrate by applying and baking a conductive paste on the substrate,
A coating step of applying a conductive paste containing copper powder as a conductive component, glass frit, and an organic vehicle mainly composed of a cellulose-based resin on a substrate;
The substrate on which the conductive paste is applied has an oxygen concentration of 200 to 500 ppm in the temperature range until the temperature when the temperature rises reaches 350 ° C., and an atmosphere substantially free of oxygen in the temperature range exceeding 350 ° C. A method of manufacturing a thick film circuit board, comprising: a firing step of forming a copper conductor thick film circuit on the substrate by firing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084658A JP4691809B2 (en) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | Thick film circuit board and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084658A JP4691809B2 (en) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | Thick film circuit board and manufacturing method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002290011A JP2002290011A (en) | 2002-10-04 |
| JP4691809B2 true JP4691809B2 (en) | 2011-06-01 |
Family
ID=18940290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001084658A Expired - Fee Related JP4691809B2 (en) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | Thick film circuit board and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4691809B2 (en) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7888412B2 (en) | 2004-03-26 | 2011-02-15 | Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Polymer dissolution and blend formation in ionic liquids |
| US7550520B2 (en) | 2005-05-31 | 2009-06-23 | The University Of Alabama | Method of preparing high orientation nanoparticle-containing sheets or films using ionic liquids, and the sheets or films produced thereby |
| US8883193B2 (en) | 2005-06-29 | 2014-11-11 | The University Of Alabama | Cellulosic biocomposites as molecular scaffolds for nano-architectures |
| JP4644112B2 (en) * | 2005-12-22 | 2011-03-02 | 太陽ホールディングス株式会社 | Solder paste and conductor pattern formed using the same |
| US8668807B2 (en) | 2008-02-19 | 2014-03-11 | Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Ionic liquid systems for the processing of biomass, their components and/or derivatives, and mixtures thereof |
| WO2010078300A1 (en) | 2008-12-29 | 2010-07-08 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Dual functioning ionic liquids and salts thereof |
| US9096743B2 (en) | 2009-06-01 | 2015-08-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Process for forming films, fibers, and beads from chitinous biomass |
| US8784691B2 (en) | 2009-07-24 | 2014-07-22 | Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Conductive composites prepared using ionic liquids |
| US9394375B2 (en) | 2011-03-25 | 2016-07-19 | Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Compositions containing recyclable ionic liquids for use in biomass processing |
| KR102023374B1 (en) * | 2012-03-29 | 2019-09-20 | 주식회사 동진쎄미켐 | Copper paste composition for printing and the forming method for metal pattern using the same |
| US10100131B2 (en) | 2014-08-27 | 2018-10-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Chemical pulping of chitinous biomass for chitin |
| US10982381B2 (en) | 2014-10-06 | 2021-04-20 | Natural Fiber Welding, Inc. | Methods, processes, and apparatuses for producing welded substrates |
| US10011931B2 (en) | 2014-10-06 | 2018-07-03 | Natural Fiber Welding, Inc. | Methods, processes, and apparatuses for producing dyed and welded substrates |
| KR102591968B1 (en) | 2016-03-25 | 2023-10-20 | 네추럴 파이버 웰딩 인코포레이티드 | Methods, processes, and apparatuses for producing welded substrates |
| CN109196149B (en) | 2016-05-03 | 2021-10-15 | 天然纤维焊接股份有限公司 | Method, process and apparatus for producing dyed weld matrix |
| US10927191B2 (en) | 2017-01-06 | 2021-02-23 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Coagulation of chitin from ionic liquid solutions using kosmotropic salts |
| US10941258B2 (en) | 2017-03-24 | 2021-03-09 | The Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Metal particle-chitin composite materials and methods of making thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0225094A (en) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Taiyo Yuden Co Ltd | Manufacture of ceramic multilayer wiring board |
| JPH09275266A (en) * | 1996-04-05 | 1997-10-21 | Dainippon Printing Co Ltd | Fine pattern and pattern forming method |
| JP2000036220A (en) * | 1998-07-15 | 2000-02-02 | Murata Mfg Co Ltd | Conductive paste and ceramic electronic part using same |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001084658A patent/JP4691809B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0225094A (en) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Taiyo Yuden Co Ltd | Manufacture of ceramic multilayer wiring board |
| JPH09275266A (en) * | 1996-04-05 | 1997-10-21 | Dainippon Printing Co Ltd | Fine pattern and pattern forming method |
| JP2000036220A (en) * | 1998-07-15 | 2000-02-02 | Murata Mfg Co Ltd | Conductive paste and ceramic electronic part using same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002290011A (en) | 2002-10-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4691809B2 (en) | Thick film circuit board and manufacturing method thereof | |
| JP3734731B2 (en) | Ceramic electronic component and method for manufacturing the same | |
| JP2001035739A (en) | Laminated ceramic electronic component and manufacture of the same | |
| JP2001243836A (en) | Conductive paste and printed circuit board using it | |
| JP2001307547A (en) | Conductive composition and printed circuit board using the same | |
| JP4333594B2 (en) | Conductive paste and ceramic electronic components | |
| JP4973546B2 (en) | Conductive paste, multilayer ceramic electronic component and multilayer ceramic substrate | |
| JP2018152218A (en) | Conductive paste, chip electronic component and method for producing the same | |
| JP2973558B2 (en) | Conductive paste for chip-type electronic components | |
| JPS5874030A (en) | Electronic part, conductive film composition and method of producing same | |
| JP2002362987A (en) | Electronic component and method for manufacturing the same | |
| JP2003243249A (en) | Laminated ceramic capacitor and its manufacturing method | |
| JP3666308B2 (en) | Conductive paste and ceramic electronic components | |
| JP2996016B2 (en) | External electrodes for chip-type electronic components | |
| JPH10233119A (en) | Copper conductor paste and substrate printed therewith | |
| JP2631010B2 (en) | Thick film copper paste | |
| JP3318299B2 (en) | Pb-free low-temperature firing type conductive paint | |
| JP3613214B2 (en) | Conductive paste and ceramic electronic components | |
| JP2000315421A (en) | Copper conductive paste | |
| JP2968316B2 (en) | Multilayer ceramic capacitors | |
| JP2000260654A (en) | Ultra-small chip type electronic component | |
| JPH05174614A (en) | Manufacture of wiring electrode paste and electronic parts | |
| JPH07105721A (en) | Manufacture of conductive paste | |
| JP2996015B2 (en) | External electrodes for chip-type electronic components | |
| JP2000182435A (en) | Conductive paste and ceramic electronic component |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071227 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100507 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101019 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101126 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110125 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110207 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140304 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4691809 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |