JPH03246990A - 厚膜導体の形成方法 - 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、セラミックス基板、特に低温焼成基板に高い
接着強度を持ち且つはんだ性も良好な導体を形成する方
法に関する。

［従来の技術］ 回路の高速化、高密度化の要求に応えるためハイブリッ
ドＩＣなどに代表されるセラミックス厚膜回路基板にお
いて多層化が進んでいる。

従来から行われているアルミナ基板による多層化は、ア
ルミナを主材としたグリーンシート上に所定の導体回路
を印刷形成し、複数層重ねて１５００〜１６００℃の高
温で焼成するものであり、導体材料としてはＭｏ、　Ｗ
などの高融点金属が使用されている。しかしながらこれ
らの金属は比較的高抵抗であり、しかもアルミナの誘電
率が大きいため、高速化の要望には十分応えられていな
かった。

この高速化の問題を解決するために、近年ガラス−セラ
ミックスを主材とした９００°Ｃ以下の低温で焼成が可
能な低温焼成多層基板が多数開発されている。

このような低温焼成基板にはＡｕ、　Ａｇ、　Ａｇ／Ｐ
ｄ、Ｃｕ等の低抵抗導体が使用でき、しかも基板自体が
低誘電率を有するため信号伝播の飛躍的な高速化が図れ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような低温焼成基板を用いて多層セラミックス回路
基板を作る場合にはまずガラス−セラミックスを主材と
したグリーンシート上にＡｕ、　Ａｇ。

Ａｇ／　Ｐｄ、　Ｃｕ等の金属粉末を含有するペースト
を印刷し、積層、焼成する。この多層基板の表面に必要
な導体、抵抗体を形成し、ガラスでオーバーコートし、
各種部品を実装すればハイブリッドＩＣとすることがで
きる。しかしながら、一般に市販されているＡｕ、　Ａ
ｇ、　Ａｇ／Ｐｄ、　Ａｇ／Ｐｔ、　Ｃｕ等のアルミナ
基板用導体ペーストは、表面用の導体として適用すると
はんだ濡れが著しく悪く、リード端子の取り付けができ
ず、また基板との接着強度も小さいためそのまま使用す
ることができなかった。

低温焼成基板はアルミナ基板と異なり導体中のガラス成
分と強固な接合構造を作りにくい。この接合を強固にし
ようとすると表面用の導体ペーストにガラスフリットや
添加物を多量に含有せしめることになるが、そうすると
はんだ濡れが著しく劣化する。このように接合強度とは
んだ濡れを両立させる導体はいまだ得られておらず、低
温焼成基板の実用化が困難な一因となっていた。

本発明の目的は接合強度が高く、はんだ濡れも良好な表
面導体を形成する方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の方法は、基板表面に
基板と反応性の高い添加物を含みガラスフリット含有率
の高い第１の導体ペーストを印刷し、乾燥し、所望によ
り焼成し、前記乾燥膜又は焼成膜上に高はんだ濡れ性を
有する第２の導体ペーストを重ねて印刷、乾燥、焼成す
る事により表面導体を形成する点に特徴がある。

〔作　用〕

第１の、又は第２の導体ペーストはＡｕ、　Ａｇ、　Ａ
ｇ／Ｐｄ、　Ａｇ／Ｐｔいずれの金属を用いたものでも
かまわないが、第１の導体ペーストとしてはＡｇ／Ｐｄ
を用いたものが望ましく、また第２の導体ペーストには
ＡｇまたはＡｇ／Ｐｔを用いたものがよい。

第１の導体ペーストに含有されるガラスフリットはＰｂ
Ｏ−５ｉＯｚ　−Ｂ２０ｉ等の一般的なものでよく、Ｚ
ｎＯ−ＰｂＯ−５ｉＯ□等の結晶化ガラスでも良い。含
有量は金属粉末重量を１００重量部としたとき１．５〜
７重量部程度が望ましい。１．５重量部未満では基板と
の十分な強度が得られず、７重量部を越えると導体金属
の焼結を阻害するため抵抗値が著しく増大する。また、
過剰なガラスは導体からにじみ出したり、第２の導体の
はんだ濡れ性を悪化させる場合もある。

接着強度を向上させるために各種の添加剤を使うことが
できる。特にＺｎとＣｕが効果的で、基板と反応してス
ピネル化合物を形成し強固な接合層となる。含有量はＺ
ｎとＣｕの一方もしくは両方が合計で６重量部を越えな
い範囲が望ましい。含有形態は金属のままでも酸化物で
もよく、有機金属化合物でもかまわない。そのほか、基
板とガラスの濡れをよくし、焼成中のガラスの軟化点を
下げ、ガラス基板側へ移動し易くさせる添加剤として一
般的な旧２０．を１０重量部を越えない範囲で含有せし
めることができる。

第２の導体ペーストでは第１の導体膜との接合のために
０．３〜２重量部のガラスを含有するのが好ましい。第
１の導体膜の表面にガラスが浮き出していることがあり
、この場合第２の導体の含有量が０．３重量部未満では
第１の導体膜と第２０導体膜の界面で剥離してしまうか
らである。しかし、２重量部以上のガラスの含有は表面
のはんだ濡れ性を損なうので好ましくない。また、第２
の導体ペーストにははんだ濡れ性を向上させるために１
〜４重量部のＢｉｚ０３を添加するのが望ましい。導体
表面に浮きでた極微量のＢｉｚＯ３ははんだと導体の濡
れを良（するフラックスの働きをする。１重量部未満で
あれば導体中に内包され、また第１の導体膜に吸収され
てしまい第２の導体膜のはんだ濡れには寄与しない。４
重量部を超えると、第２の導体膜のｎ１２ｏｆｆが過剰
となりはんだ濡れ性が悪化する。

また、第１の導体ペースト、第２の導体ペーストとも、
ペースト化に際しては有機ビヒクルを１２〜５０重量部
含有せしめると良い。

電極の形成方法は通常の厚膜工程と同様にスクリーン印
刷、焼成でよく、焼成は第１の導体、第２の導体の個別
焼成でも同時焼成でも良い。

〔実施例〕

（イ）使用基板 ５ｉ０２６０重量部、Ｐｂ０２５重量部、８２０３１０
重量部、ＣａＯ１０重量部から成るガラス粉末とアルミ
ナの粉末を一対一の割合で混合して調製した低温焼成基
板を用いた。

（ロ）導体ペーストの調製 第１表に示した組成比の導電金属粉、ガラス粉、添加剤
を１２重量部のエチルセルロースを８８重量部のターピ
ネオールに溶解させて調整した有機ビヒクルと混合し、
３本ロールにより十分混練して導体ペーストを得た。

第 表 Ｇ１：４５％ＺｎＯ−３５％ＰｂＯ−１５％５ｉＯｚ−
５％Ｂ２０゜Ｇ２：５５％ＰｂＯ−３５％５ｉＯｚ−１
０％Ｂ２０３（ハ）評価方法 第１表に示された導体ペーストの２種を用いて、焼成済
みの低温焼成セラミックス基板上に同時もしくは個別焼
成にて導体を形成し、以下に示した方法にて各種の評価
を行った。また比較のため第１表の導体ペーストと市販
の導体ペーストを１種だけ用いて１度の印刷焼成でその
結果を第２表に示した。

■　熱エージング後の接着強度 基板上に２ｍ×２閣の大きさで形成された膜厚約１０μ
ｍの導体部を約２３０℃の２Ａｇ／６２Ｓｎ／３６Ｐｂ
はんだ中に５秒間浸漬してはんだを付与する。

続いて同組成のはんだを用いてＳｎメツキ銅線を導体部
にはんだ付けし、１５０°Ｃの恒温槽中に放置する。１
０００時間経過後取り出して銅線を８０閣／秒の速度で
引っ張り、基板から銅線が剥離した時の強度を接着強度
とした。

■　冷熱サイクル後の接着強度 上記と同様の方法で銅線を付与した試料片を４０℃と１
５０　’Ｃの恒温槽にそれぞれ３０分づつ交互にさらし
、これを１サイクルとして１０００サイクル経過後上記
と同様の方法で接着強度を測定した。

■はんだ広がり率 １０＋＋ａａＸ１０ｎｎｎの大きさで膜厚約１０μｍの
導体膜を形成した基板をホットプレート上で約２３０°
Ｃに加熱する。温度が一定となったら導体膜上に直径１
ｍｍの２Ａｇ／　６２Ｓｎ／　３６Ｐｂはんだポールを
のせ、ポール溶融時から１０秒保持する。放冷した後、
溶融して広がったはんだポールの直径を測定し以下の計
算により広がり率を求めた。

はんだ広がり率＝（溶融後のはんだポールの直径１）ｘ
ｌｏｏ　　（％） 第２表から、本発明の形成方法により形成した導体膜は
、１種のみの導体を用いた場合に比べて熱エージング後
の接着強度及びはんだ濡れ性の両方で良好な結果を示し
、それらの向上に非常に効果的であることがわかった。

〔発明の効果］ 本発明によればセラミックス基板特に低温焼成基板高は
んだ濡れ性、高接着強度を有する導体を形成することが
できる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　基板と反応性の高い添加物を含み且つガラスフリット
   含有率の高い第１の導体ペーストを基板上に印刷、乾燥
   し、所望によりさらに焼成し、前記乾燥膜又は焼成膜上
   に高はんだ濡れ性を有する第２の導体ペーストを重ねて
   印刷、乾燥、焼成することを特徴とする厚膜導体の形成
   方法。