JPH06349315A - Paste and its use - Google Patents
Paste and its useInfo
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- JPH06349315A JPH06349315A JP5132184A JP13218493A JPH06349315A JP H06349315 A JPH06349315 A JP H06349315A JP 5132184 A JP5132184 A JP 5132184A JP 13218493 A JP13218493 A JP 13218493A JP H06349315 A JPH06349315 A JP H06349315A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ペースト及びその用
途、詳しくは窒化アルミニウム基板のメタライズに好適
なペースト及びそのペーストを用いて形成された窒化ア
ルミニウムメタライズ基板に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a paste and its application, and more particularly to a paste suitable for metallizing an aluminum nitride substrate and an aluminum nitride metallized substrate formed using the paste.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体素子の小型化に伴って単位面積当
りの消費電力は急増しており、回路設計者は種々の対策
に取り組んでいる。とりわけパワートランジスタの発熱
は大きいので、高価なヒートスプレッダーを用いたり、
衛生上好ましくないベリリア基板が採用されている。こ
のようなことから、高熱伝導性で毒性もない窒化アルミ
ニウムが注目を集めている。2. Description of the Related Art The power consumption per unit area is rapidly increasing with the miniaturization of semiconductor devices, and circuit designers are taking various measures. Above all, the heat generation of the power transistor is large, so use an expensive heat spreader,
A beryllia substrate, which is not hygienic, is used. For this reason, aluminum nitride, which has high thermal conductivity and is not toxic, has been attracting attention.
【０００３】窒化アルミニウムは、電気的特性がアルミ
ナ基板と同等で、熱伝導率は５〜１３倍あり、熱膨張係
数がシリコンに近いという特長がある。このような特性
を有する窒化アルミニウムを回路基板に適用するには、
窒化アルミニウム基板にメタライズを施すか又は窒化ア
ルミニウム基板と銅板とをろう材を用いて接合する必要
がある。Aluminum nitride has electrical characteristics equivalent to those of an alumina substrate, a thermal conductivity of 5 to 13 times, and a thermal expansion coefficient close to that of silicon. To apply aluminum nitride having such characteristics to a circuit board,
It is necessary to perform metallization on the aluminum nitride substrate or to join the aluminum nitride substrate and the copper plate with a brazing material.
【０００４】窒化アルミニウムのメタライズ技術のう
ち、強度的に実用に供せられるのは、同時焼成メタライ
ズか活性金属メタライズであるが、焼結済みの窒化アル
ミニウム基板に対しては後者である。しかし、活性金属
メタライズは、メタライズ時に膜の溶融工程をとるため
に解像度の高いパターンを得ることは困難であった。Among the aluminum nitride metallization techniques, co-firing metallization or active metal metallization can be practically used in terms of strength, but the latter is applied to a sintered aluminum nitride substrate. However, in active metal metallization, it is difficult to obtain a pattern with high resolution because a film melting step is taken during metallization.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、窒化アルミ
ニウム基板の活性金属メタライズにおいて、解像度の高
い回路パターンを得ることを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to obtain a circuit pattern with high resolution in active metal metallization of an aluminum nitride substrate.
【０００６】[0006]
【課題を解決しようとする手段】すなわち、本発明は、
有機媒体に銀粉、銅粉及び活性金属粉を含ませてなるペ
ーストにおいて、上記銅粉の酸素含有量が０．４〜２．
０重量％であることを特徴とするペースト、及びこのペ
ーストを用いて窒化アルミニウム基板に回路を形成させ
てなることを特徴とする窒化アルミニウムメタライズ基
板である。That is, the present invention is
In a paste containing an organic medium containing silver powder, copper powder and active metal powder, the oxygen content of the copper powder is 0.4 to 2.
It is an aluminum nitride metallized substrate characterized by comprising 0% by weight and a circuit formed on an aluminum nitride substrate using this paste.
【０００７】以下、さらに詳しく本発明を説明すると、
従来から、活性金属ロウ材としては、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ
又はＡｇ−Ｃｕ−ＴｉＨ2 系等が知られているが、これ
らは窒化アルミニウム−金属又は窒化アルミニウム−セ
ラミックの接合を目的としたものである。このような接
合用活性金属ロウ材においては、その原料は高純度であ
ることが望まれており、特に酸素、窒素等は活性金属と
反応し易いのでその混入は嫌われる。活性金属ロウ材
は、箔やペーストとして使用されるが、箔は高価でしか
も複雑形状の接合が困難であることから、厚銅板と窒化
アルミニウム基板との接合には敬遠され、印刷によるパ
ターン化が可能なペーストが好まれている。ペースト
は、活性金属ロウ材に要求される高純度を確保するため
に、箔と異なり、ペース製造時の原料管理、製造・貯蔵
時における活性金属の酸化等による活性消失を防ぐため
多大な労力が必要となるが、その改善努力が実り、現
在、活性金属ロウ材ペーストで接合された厚銅回路基板
が賞用されている。The present invention will be described in more detail below.
Conventionally, as an active metal brazing material, Ag-Cu-Ti has been used.
Or, Ag—Cu—TiH 2 system and the like are known, but these are for the purpose of joining aluminum nitride-metal or aluminum nitride-ceramic. In such an active metal brazing material for joining, it is desired that the raw material has a high purity, and in particular, oxygen, nitrogen and the like are easily reacted with the active metal, so that their mixing is disliked. Active metal brazing materials are used as foils and pastes, but since foils are expensive and difficult to join in complicated shapes, they are shunned for joining thick copper plates and aluminum nitride substrates, and patterning by printing is not possible. Possible pastes are preferred. Unlike the foil, the paste requires a lot of labor to secure the high purity required for the active metal brazing material, unlike the foil, to manage the raw materials during the pace manufacturing and prevent the active metal from being lost due to the oxidation of the active metal during the manufacturing / storage. Although necessary, the improvement efforts have succeeded, and thick copper circuit boards joined by an active metal brazing paste are now being prized.
【０００８】一方、活性金属ロウ材ペーストを用いた窒
化アルミニウム基板のメタライズが検討されているが、
実用化には至っていない。その理由は、解像度の高いメ
タライズパターンが得られないことを一理由にあげるこ
とができる。この原因は、活性金属メタライズが、その
メタライズ工程において溶融過程をとることに関係して
いる。すなわち、融体形成時にパターンの縮みが起った
り、高温保持時に融体の濡れ過剰による流れだしが起っ
たりして精細なパターンが描けなかったことによると考
えられる。On the other hand, metallization of an aluminum nitride substrate using an active metal brazing material paste has been studied.
It has not been put to practical use. One reason for this is that a high resolution metallized pattern cannot be obtained. The cause of this is that the active metal metallization takes a melting process in the metallization process. That is, it is considered that the pattern could not be drawn due to the shrinkage of the pattern during the formation of the melt and the outflow due to excessive wetting of the melt during the high temperature holding.
【０００９】本発明者らは、このような観点にたって、
従来の接合用活性金属ロウ材ペーストをメタライズペー
ストとして適用すべく種々検討した結果、高純度の原料
を使用すべきであるというこれまでの考え方とは違っ
て、酸素含有量０．４〜２．０重量％の銅粉を原料とす
ることによって、解像度の改善が可能であることを見い
だし、本発明を完成させたものである。The present inventors have made such a viewpoint
As a result of various studies to apply the conventional active metal brazing paste for joining as a metallizing paste, unlike the conventional idea that a high-purity raw material should be used, the oxygen content is 0.4 to 2. It was found that the resolution can be improved by using 0% by weight of copper powder as a raw material, and the present invention has been completed.
【００１０】本発明のペーストは、有機媒体に銀（Ａ
ｇ）粉、銅（Ｃｕ）粉及び活性金属粉を含ませてなるも
のであり、さらに必要に応じて有機結合剤を含ませてな
るものである。本発明においては、Ａｇ、Ｃｕは予め合
金化し、それを粉砕したものを用いるよりも、粒度の均
一性及び銅粉の酸素含有量の制御の点からそれぞれの単
独粉末を使用することが望ましい。The paste of the present invention is a silver (A
g) A powder, a copper (Cu) powder, and an active metal powder are contained, and an organic binder is further contained if necessary. In the present invention, it is desirable to use Ag and Cu as individual powders in terms of uniformity of particle size and control of oxygen content of copper powder, rather than using alloyed Ag and Cu in advance and crushed them.
【００１１】Ａｇ粉は、スクリーン印刷可能な粒径を有
し酸素含有量の少ないものが好ましく、その粒子形状や
製法などの制約は特にない。ここで印刷可能な粒径と
は、スクリーン版のスクリーンを通過する粒径をいい、
使用する版の目開きによって変わる。１５ミクロン以下
の粒径のものならば問題なく使用できるが、銅粉との混
合接触を十分とるという観点から、平均粒径で０．５〜
５ミクロンが好ましい。０．５ミクロン未満では、酸素
含有量が大きくなりすぎ、また高価になってしまう。Ａ
ｇ粉の酸素含有量があまりにも多いと、メタライズ処理
時の加熱時にＡｇが放出する酸素によって活性金属を酸
化させてしまうので、その許容量は、活性金属の添加量
やＡｇ粉の配合量などによっても異なるが、１．０重量
％以下であれば大きな問題はない。なお、Ａｇ粉には、
有機質の粉砕助剤が添加されていることもあるので、そ
れによってもたらされる酸素もＡｇ粉が含有する酸素と
考えるべきである。The Ag powder preferably has a particle size capable of screen printing and a small oxygen content, and there are no particular restrictions on the particle shape or manufacturing method. The printable particle size here means the particle size that passes through the screen of the screen plate,
It depends on the aperture of the plate used. If the particle size is 15 microns or less, it can be used without any problem, but from the viewpoint of ensuring sufficient mixed contact with copper powder, the average particle size is 0.5 to
5 microns is preferred. If it is less than 0.5 micron, the oxygen content becomes too large and expensive. A
If the oxygen content of the g powder is too high, the active metal will be oxidized by the oxygen released by Ag during the heating during the metallizing treatment, so the allowable amount is the addition amount of the active metal or the blending amount of the Ag powder. Although it varies depending on the case, there is no big problem as long as it is 1.0% by weight or less. In addition, in Ag powder,
Since the organic grinding aid may be added, the oxygen produced by it should be considered as the oxygen contained in the Ag powder.
【００１２】Ｃｕ粉は、印刷可能な粒径を有し、その酸
素含有量が０．４〜２．０重量％好ましくは０．６〜
１．５重量％の範囲にあることが必要であるが、その粒
子形状や製法などの制約はない。酸素含有量が０．４重
量％未満の場合は、仮焼段階における銅粉と窒化アルミ
ニウム基板との接合が不十分で融体生成時の縮みを抑制
することができない。Ｃｕ粉の使用割合が少ない場合
は、酸素含有量を０．６重量％以上にするのが望まし
い。一方、Ｃｕ粉の酸素含有量が２．０重量％をこえる
と、活性金属の酸化が激しくなりメタライズ不良が生じ
るようになる。メタライズ不良とは、合金の溶融不良が
原因で金属光沢のある均一なメタライズ膜ができないこ
とをいう。Ｃｕ粉の使用割合が多くなると、メタライズ
不良を生じ易くなるので、その場合は、酸素含有量を
１．５重量％以下におさくことによって何ら問題はなく
なる。なお、Ｃｕ粉は防錆処理が施されている場合があ
るが、そのような場合には、防錆処理剤に起因する酸素
も含有酸素と考えて対処する必要がある。The Cu powder has a printable particle size and has an oxygen content of 0.4 to 2.0% by weight, preferably 0.6 to 2.0%.
It is necessary to be in the range of 1.5% by weight, but there is no restriction on the particle shape or the manufacturing method. When the oxygen content is less than 0.4% by weight, the copper powder and the aluminum nitride substrate are not sufficiently bonded to each other in the calcination stage, so that the shrinkage at the time of melt formation cannot be suppressed. When the proportion of Cu powder used is small, it is desirable that the oxygen content be 0.6% by weight or more. On the other hand, when the oxygen content of the Cu powder exceeds 2.0% by weight, the active metal is heavily oxidized, resulting in poor metallization. Poor metallization means that a uniform metallized film with metallic luster cannot be formed due to poor melting of the alloy. If the proportion of Cu powder used is large, metallization failure is likely to occur. In that case, there is no problem if the oxygen content is reduced to 1.5% by weight or less. Note that the Cu powder may have been subjected to a rust preventive treatment, and in such a case, it is necessary to consider that oxygen caused by the rust preventive agent is also contained oxygen.
【００１３】Ａｇ粉とＣｕ粉の配合割合については、共
晶組成であるＡｇ／Ｃｕ＝７２／２８（重量比）とする
のが、メタライズ処理時の最高温度を低減できるので好
ましいが、より融点の高い組成であっても、メタライズ
処理の最高温度を高めることによって使用可能となるの
で、Ａｇ／Ｃｕ比としては０．３〜９が適切である。該
比が０．３未満では、Ｃｕ粉の酸素含有量が多い場合に
光沢のあるメタライズ膜が得られないことがあり、ま
た、該比が９をこえると、Ｃｕ粉と窒化アルミニウム基
板との接合が弱く、融体の縮みが顕著になる恐れがあ
る。Regarding the mixing ratio of the Ag powder and the Cu powder, it is preferable to set the eutectic composition to Ag / Cu = 72/28 (weight ratio) since the maximum temperature during the metallizing treatment can be reduced, but the melting point is higher. Even if the composition is high, it can be used by increasing the maximum temperature of the metallizing treatment, and therefore, an Ag / Cu ratio of 0.3 to 9 is suitable. If the ratio is less than 0.3, a glossy metallized film may not be obtained when the oxygen content of the Cu powder is large, and if the ratio exceeds 9, the Cu powder and the aluminum nitride substrate may be separated from each other. Welding may be weak and shrinkage of the melt may become significant.
【００１４】活性金属粉末としては、入手面から、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、ＴｉＨ2 等の粉末が一般的であるが、保存安
定性と微粉砕性の点から、ＴｉＨ2 が最適である。As the active metal powder, from the viewpoint of availability, T
Although powders of i, Zr, TiH 2 and the like are generally used, TiH 2 is most suitable in terms of storage stability and fine pulverizability.
【００１５】ペースト化のための有機媒体は、厚膜ペー
ストに使用されているようなテレピネオール、イソホロ
ン等が使用でき特別な制約はない。また、有機結合剤に
ついても同様であり、一般の厚膜ペーストに使用されて
いる、エチルセルロース、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタア
クリレート）、ＰＩＢＭＡ（ポリイソブチルメタアクリ
レート）等が使用される。これらの有機結合剤は、トル
エンなどの溶剤に溶解して使用することが望ましい。As an organic medium for forming a paste, terpineol, isophorone, etc. used in thick film paste can be used without any special restriction. The same applies to the organic binder, such as ethyl cellulose, PMMA (polymethylmethacrylate), PIBMA (polyisobutylmethacrylate), which are commonly used in thick film pastes. These organic binders are preferably dissolved in a solvent such as toluene before use.
【００１６】本発明のペーストの組成割合の一例を示す
と、Ａｇ粉とＣｕ粉の合計１００重量部に対し、活性金
属粉末５重量部以上特に７〜３０重量部、有機媒体１２
〜２０重量部特に１４〜１７重量部、有機結合剤０〜２
重量部特に０．５〜１．５重量部である。混練機として
は、小量混合の場合にはらいかい機等、大量の場合には
万能混合機等が使用され、混練を行なった後は３本ロー
ルを用いてロール練りを行っておくことが望ましい。An example of the composition ratio of the paste of the present invention is as follows: 5 parts by weight or more of active metal powder, especially 7 to 30 parts by weight, organic medium 12 per 100 parts by weight of Ag powder and Cu powder in total.
-20 parts by weight, especially 14-17 parts by weight, organic binder 0-2
Parts by weight, especially 0.5 to 1.5 parts by weight. As a kneading machine, a kneading machine or the like is used in the case of a small amount of mixing, and a universal mixing machine or the like is used in the case of a large amount of mixing. After kneading, it is desirable to carry out roll kneading using three rolls. .
【００１７】このようにして得られたペーストは、窒化
アルミニウム基板のメタライズペーストとして最適であ
るが、窒化アルミニウム−金属又は窒化アルミニウム−
セラミックの接合用活性金属ロウ材ペーストとしても使
用することができる。メタライズペーストは、スクリー
ン印刷機により窒化アルミニウム基板上にパターン印刷
され、乾燥後、真空炉でメタライズ処理が施されること
によって窒化アルミニウムメタライズ基板が得られる。
メタライズの処理条件は、１０-5ｔｏｒｒ台又はそれ以
下の真空下で行われ、その際の最高保持温度は混合粉末
組成が有する融点よりも５０〜１００℃程度高くするの
がよい。The paste thus obtained is most suitable as a metallizing paste for an aluminum nitride substrate, but aluminum nitride-metal or aluminum nitride-
It can also be used as an active metal brazing paste for joining ceramics. The metallized paste is pattern-printed on the aluminum nitride substrate by a screen printing machine, dried and then subjected to metallization treatment in a vacuum furnace to obtain an aluminum nitride metallized substrate.
The metallization is performed under vacuum of the order of 10 -5 torr or less, and the maximum holding temperature at that time is preferably about 50 to 100 ° C. higher than the melting point of the mixed powder composition.
【００１８】ここで使用される窒化アルミニウム基板
は、ホットプレス法、常圧焼結法等の常法によって製造
されたもので十分であり、また、その際に使用される窒
化アルミニウム粉末についても特別なものである必要は
なく、金属Ａｌ直接窒化法、アルミナ還元窒化法、気相
法等で製造されたものが使用される。窒化アルミニウム
基板の焼結密度としては、機械的強度及び電気特性の点
から、相対密度で９５％以上であることが望ましい。It is sufficient for the aluminum nitride substrate used here to be manufactured by a conventional method such as a hot pressing method or an atmospheric pressure sintering method, and the aluminum nitride powder used at that time is also special. It does not have to be a natural one, and one produced by a metal Al direct nitriding method, an alumina reduction nitriding method, a vapor phase method or the like is used. The sintered density of the aluminum nitride substrate is preferably 95% or more in relative density from the viewpoint of mechanical strength and electrical characteristics.
【００１９】[0019]
【作用】従来、窒化アルミニウム−金属又は窒化アルミ
ニウム−セラミックの接合用活性金属ロウ材ペーストに
おいては、原料金属粉は高純度であることが要求されて
いたが、それは、酸素、窒素等の不純物が活性金属の活
性化を阻害させることを懸念してのことである。また、
接合用活性金属ロウ材ペーストにおける活性金属の役割
は、窒化アルミニウム基板との反応によるメタライズ金
属との濡れ促進という目的の他に、原料金属粉の表面を
清浄化し、他金属との合金化を容易にさせるためであっ
て、原料金属粉は高純度であればあるほど好ましいとさ
れていた。しかしながら、このような活性金属ロウ材ペ
ーストをメタライズ用途に適用した場合、メタライズパ
ターンのコーナーが丸みを帯びたり、直線パターンがギ
ザギザになったりして、解像度の高いパターンが得られ
なかった。これは、以下のように説明することができ
る。In the past, in the active metal brazing material paste for joining aluminum nitride-metal or aluminum nitride-ceramic, the raw material metal powder was required to be of high purity, but it contained impurities such as oxygen and nitrogen. He is concerned about inhibiting the activation of active metals. Also,
The role of the active metal in the active metal brazing paste for bonding is to promote the wetting of the metallized metal by the reaction with the aluminum nitride substrate and also to clean the surface of the raw metal powder and facilitate the alloying with other metals. It has been said that the higher the purity of the raw material metal powder, the better. However, when such an active metal brazing material paste is applied to a metallizing application, the corners of the metallizing pattern are rounded and the linear pattern is jagged, and a pattern with high resolution cannot be obtained. This can be explained as follows.
【００２０】すなわち、メタライズペーストを印刷した
窒化アルミニウム基板をメタライズ処理のため、真空中
で高温で加熱すると、溶融温度以下でペーストは仮焼状
態をとる。この時、使用した原料金属粉の純度が高い場
合は塗膜は箔状となるが、その反面、窒化アルミニウム
基板との接合は極めて弱くなり、単に基板上にのってい
るだけとなる。これをそのまま昇温してゆくと箔状の塗
膜は合金化し溶融するが、基板との接合が全くないため
に全体に丸く縮まろうとする。このため、コーナー部は
どうしても丸くなってしまい、また直線部分も湾曲して
しまう。この傾向は、高純度の窒化アルミニウム基板す
なわち熱伝導度の高いものほど顕著になる。さらに、時
間が経つと、パターン端において、活性金属と窒化アル
ミニウム基板との反応によって溶融金属の濡れ性が増大
して溶融金属の流れだしが起こり、湾曲したパターンは
ギザギザになってしまう。これらの結果、解像度の高い
パターンが得られなかった。That is, when the aluminum nitride substrate on which the metallizing paste is printed is heated at a high temperature in a vacuum for the metallizing treatment, the paste is calcined below the melting temperature. At this time, when the raw material metal powder used has a high purity, the coating film has a foil shape, but on the other hand, the bonding with the aluminum nitride substrate is extremely weak, and it is merely on the substrate. If this temperature is raised as it is, the foil-like coating film alloys and melts, but since there is no bonding with the substrate at all, it tries to shrink into a round shape. For this reason, the corner portion is inevitably rounded and the straight portion is also curved. This tendency becomes more remarkable in a high-purity aluminum nitride substrate, that is, a substrate having higher thermal conductivity. Further, with the passage of time, the wettability of the molten metal increases at the end of the pattern due to the reaction between the active metal and the aluminum nitride substrate, causing the molten metal to flow out, and the curved pattern becomes jagged. As a result, a pattern with high resolution could not be obtained.
【００２１】これに対し、本発明のように、ペーストの
原料銅粉として、酸素含有量が０．４〜２．０重量％の
粉末を使用した場合は、溶融前にとる仮焼状態が高純度
粉を使用した場合と異なって箔状にはならず、半焼結の
状態であって窒化アルミニウム基板との接合も強い。こ
れは、真空下での加熱によって銅粉の還元が起こり、放
出した酸素が窒化アルミニウム基板の表面を酸化し、こ
の酸化物と酸化銅との間で反応が起こり窒化アルミニウ
ム基板とペースト間で強い接合が形成されることによる
ものである。そして、その後の加熱によって、ペースト
が合金化し溶融しても、窒化アルミニウム基板との強い
接合のため、塗膜の縮みは起こらない。また、銅粉が酸
素を含むために、融体の生成が部分的に起こり始めるこ
とも縮みの発生防止に寄与していると考えられる。さら
に、時間が経っても、パターン端には酸素を含むスカム
が集まり、しばらくの間は溶融金属の流れだしを防止す
る働きをする。これらの結果、本発明では解像度の高い
メタライズパターンが得られるのである。On the other hand, when a powder having an oxygen content of 0.4 to 2.0% by weight is used as the raw material copper powder of the paste as in the present invention, the calcination state taken before melting is high. Unlike the case of using pure powder, it does not form a foil, is in a semi-sintered state, and is strongly bonded to the aluminum nitride substrate. This is because heating under vacuum causes reduction of copper powder, the released oxygen oxidizes the surface of the aluminum nitride substrate, a reaction occurs between this oxide and copper oxide, and a strong reaction occurs between the aluminum nitride substrate and the paste. This is because a bond is formed. Even if the paste is alloyed and melted by the subsequent heating, shrinkage of the coating film does not occur because of strong bonding with the aluminum nitride substrate. Further, it is considered that the generation of the melt partially starts to contribute to the prevention of shrinkage because the copper powder contains oxygen. Further, even after a lapse of time, scum containing oxygen gathers at the end of the pattern, and functions to prevent the molten metal from flowing out for a while. As a result, the present invention provides a metallized pattern with high resolution.
【００２２】[0022]
【実施例】以下、実施例と比較例をあげ、さらに具体的
に本発明を説明する。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
【００２３】実施例１ 防錆処理の施された酸素含有量１．２重量％のＣｕ粉２
８ｇ、酸素含有量０．７重量％のＡｇ粉７２ｇ、ＴｉＨ
2 粉８ｇ、ＰＭＭＡの３０％トルエン溶液３．３ｇ及び
テレピネオール１４ｇをらいかい機で２０分混合した
後、さらに３本ロールに２回通した。こうして得られた
ペーストは、スクリーン印刷に適したチクソトロピー性
と粘性を有していた。Example 1 Cu powder 2 having an oxygen content of 1.2% by weight and subjected to rust prevention treatment
8g, 72g Ag powder with oxygen content 0.7% by weight, TiH
Two powders (8 g), PMMA (30% solution in toluene) (3.3 g) and terpineol (14 g) were mixed for 20 minutes with a muller and then passed through a triple roll twice. The paste thus obtained had thixotropy and viscosity suitable for screen printing.
【００２４】次に、このペーストをスクリーン印刷機を
用いて、３０ｍｍ×７０ｍｍ×厚さ０．６５ｍｍの窒化
アルミニウム基板（熱伝導率１３０Ｗ／ｍＫ、焼結助剤
Ｙ2Ｏ3 ）１０枚に回路パターンを印刷した。これら
を、空気中９０℃で１０分間乾燥した後、メタライズ用
の治具にセットし、真空炉に投入し真空引きを開始し
た。炉内の真空度が１×１０-4ｔｏｒｒに達した時点
で、２０℃／分の速度で昇温を開始し、ペースト中の有
機成分を十分揮散させる目的で３３０℃で２時間保持し
た後、さらに１０℃／分の速度で５００℃まで昇温し
た。この付近の温度からＴｉＨ2 の解離が始まるので、
５００℃で２時間保持した後、７６０℃までを１時間で
昇温した。７６０℃で２０分保持した後、８４０℃まで
１０分で昇温しそのまま１０分保持した後加熱を止め冷
却した。Next, using a screen printing machine, this paste was used to form a circuit on 10 sheets of 30 mm × 70 mm × 0.65 mm thick aluminum nitride substrates (heat conductivity 130 W / mK, sintering aid Y 2 O 3 ). The pattern was printed. After drying these in air at 90 ° C. for 10 minutes, they were set on a jig for metallization and placed in a vacuum furnace to start evacuation. When the degree of vacuum in the furnace reached 1 × 10 −4 torr, the temperature started to be raised at a rate of 20 ° C./min, and the temperature was maintained at 330 ° C. for 2 hours for the purpose of sufficiently volatilizing the organic components in the paste. Further, the temperature was raised to 500 ° C. at a rate of 10 ° C./min. Since the dissociation of TiH 2 starts from the temperature around this,
After holding at 500 ° C. for 2 hours, the temperature was raised to 760 ° C. in 1 hour. After holding at 760 ° C. for 20 minutes, the temperature was raised to 840 ° C. in 10 minutes and kept as it was for 10 minutes, then heating was stopped and cooled.
【００２５】炉内温度が室温まで下がった時点で試料を
取り出し、メタライズ面の観察を行い、パターンの解像
度の評価を行った。その結果、コーナー部の曲率半径は
ほぼ０〜０．１ｍｍの範囲にあり全く問題のないレベル
であった。また、直線部の流れ出しは０．０５ｍｍ程度
あったが、均一でギザギザにはなっていなかった。全体
として、金属光沢もあり、非常に鮮明なパターンであっ
た。膜の密着強度は５Ｋｇ／ｍｍ2 であった。At the time when the temperature inside the furnace fell to room temperature, the sample was taken out, the metallized surface was observed, and the pattern resolution was evaluated. As a result, the radius of curvature of the corner portion was in the range of approximately 0 to 0.1 mm, which was a level without any problem. Further, although the straight part flowed out by about 0.05 mm, it was uniform and not jagged. As a whole, it had a metallic luster and was a very clear pattern. The adhesion strength of the film was 5 Kg / mm 2 .
【００２６】実施例２ 実施例１において、防錆処理の施された酸素含有量１．
５重量％のＣｕ粉２８ｇ、酸素含有量０．２重量％のＡ
ｇ粉７２ｇ及びＴｉＨ2 粉１０ｇとしたこと以外は実施
例１と同様にして１０枚の窒化アルミニウムメタライズ
基板を製造した。これらの観察結果は、コーナー部の曲
率半径は全てほぼゼロであった。また、直線部の流れだ
しは全く認められず、実施例１よりも状態はよかった。
金属光沢は、実施例１の場合よりも若干劣る感じであっ
たが、全体として、非常に鮮明なパターンであった。膜
の密着強度も５Ｋｇ／ｍｍ2 と十分なものであった。Example 2 In Example 1, the oxygen content of 1.
28 g of 5 wt% Cu powder, A with an oxygen content of 0.2 wt%
Ten aluminum nitride metallized substrates were produced in the same manner as in Example 1 except that 72 g of g powder and 10 g of TiH 2 powder were used. According to these observation results, the radii of curvature at the corners were all zero. In addition, the flow of the straight portion was not observed at all, and the condition was better than that of Example 1.
The metallic luster was slightly inferior to that in Example 1, but the pattern was very clear as a whole. The adhesion strength of the film was 5 Kg / mm 2 , which was sufficient.
【００２７】実施例３ 実施例１において、防錆処理の施された酸素含有量１．
８重量％のＣｕ粉２８ｇ、酸素含有量１．０重量％のＡ
ｇ粉７２ｇ及びＴｉＨ2 粉１２ｇとしたこと、及び熱伝
導率１９５Ｗ／ｍＫの窒化アルミニウム基板を使用した
こと以外は実施例１と同様にして１０枚の窒化アルミニ
ウムメタライズ基板を製造した。これらの観察結果は、
コーナ部の曲率半径は全てほぼゼロであった。また、直
線部の流れだしは全く認められず、実施例２よりも状態
は良好であった。しかし、金属光沢に乏しく、十分に溶
融していなく表面粗さの点で若干問題が感じられたが、
メタライズ膜の密着強度は５Ｋｇ／ｍｍ2 以上であった
ので、窒化アルミニウムメタライズ基板として使用可能
であると判断された。Example 3 In Example 1, the oxygen content of 1.
28 wt% Cu powder 28 g, oxygen content 1.0 wt% A
Ten aluminum nitride metallized substrates were manufactured in the same manner as in Example 1 except that 72 g of g powder and 12 g of TiH 2 powder were used, and that an aluminum nitride substrate having a thermal conductivity of 195 W / mK was used. These observations are
The radii of curvature at the corners were all zero. In addition, no flow was found in the straight portion, and the condition was better than in Example 2. However, it had a poor metallic luster, did not melt sufficiently, and felt some problems in terms of surface roughness.
Since the adhesion strength of the metallized film was 5 kg / mm 2 or more, it was judged that the metallized film could be used as an aluminum nitride metallized substrate.
【００２８】実施例４ 実施例１において、防錆処理の施された酸素含有量０．
４重量％のＣｕ粉を用いたこと以外は実施例１と同様に
して１０枚の窒化アルミニウムメタライズ基板を製造し
た。これらの観察結果は、コーナー部の曲率半径は０．
１〜０．３ｍｍの範囲にありパターンの要求精度によっ
ては問題になるという程度のものであった。また、直線
部の流れだしは０．０５〜０．１５ｍｍの箇所もあり多
少ギザギザであったが、膜の金属光沢は十分でその密着
強度は５Ｋｇ／ｍｍ2 以上であったので、窒化アルミニ
ウムメタライズ基板として使用可能であると判断され
た。Example 4 In Example 1, the oxygen content of the anticorrosive treatment was 0.
Ten aluminum nitride metallized substrates were manufactured in the same manner as in Example 1 except that 4% by weight of Cu powder was used. These observation results show that the radius of curvature of the corner is 0.
It was in the range of 1 to 0.3 mm, which was a problem depending on the required accuracy of the pattern. In addition, the flow of the straight portion was somewhat jagged because there was a portion of 0.05 to 0.15 mm, but the metallic luster of the film was sufficient and the adhesion strength was 5 Kg / mm 2 or more. It was determined that it could be used as a substrate.
【００２９】比較例１ 実施例１において、防錆処理の施された酸素含有量０．
２重量％のＣｕ粉を用いたこと以外は実施例１と同様に
して１０枚の窒化アルミニウムメタライズ基板を製造し
た。これらの観察結果は、大きな縮みが認められ、コー
ナー部の曲率半径は１．０〜４．０ｍｍもあり、設計し
たパターンのイメージとは大きく異なるものであった。
また、直線部の流れだしも多く０．２ｍｍ程度であっ
た。中には０．５ｍｍの線間が短絡しているものも見ら
れた。膜の光沢は非常に良く、密着強度も５Ｋｇ／ｍｍ
2 以上あったが、窒化アルミニウムメタライズ基板とし
ては不適当であると判断された。Comparative Example 1 In Example 1, the oxygen content of the rust-prevented treatment was 0.
Ten aluminum nitride metallized substrates were manufactured in the same manner as in Example 1 except that 2% by weight of Cu powder was used. According to these observation results, a large shrinkage was recognized, and the radius of curvature of the corner portion was 1.0 to 4.0 mm, which was very different from the image of the designed pattern.
Moreover, the flow of the straight portion was large and was about 0.2 mm. Some of them had a short circuit between 0.5 mm lines. The gloss of the film is very good and the adhesion strength is 5 kg / mm.
Although there were two or more, it was judged to be unsuitable as an aluminum nitride metallized substrate.
【００３０】比較例２ 実施例１において、防錆処理の施された酸素含有量２．
５重量％のＣｕ粉を用いたこと以外は実施例１と同様に
して１０枚の窒化アルミニウムメタライズ基板を製造し
た。これらの観察結果は、大きな縮みが認められ、コー
ナー部の曲率半径は全てほぼゼロであり、直線部の流れ
だしも全く認められなかった。しかし、膜の光沢は全く
なく汚れていた。しかも、膜の表面は凹凸が激しく、密
着強度も２．９Ｋｇ／ｍｍ2 とかなり低い値であったの
で、窒化アルミニウムメタライズ基板としては不適当で
あると判断された。Comparative Example 2 In Example 1, the oxygen content was 2.
Ten aluminum nitride metallized substrates were manufactured in the same manner as in Example 1 except that 5% by weight of Cu powder was used. In these observation results, a large shrinkage was observed, the radii of curvature at the corners were all substantially zero, and no flow started at the straight portion. However, the film had no gloss and was dirty. In addition, the surface of the film was highly uneven and the adhesion strength was 2.9 Kg / mm 2 , which was a very low value, so it was judged to be unsuitable as an aluminum nitride metallized substrate.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明のペーストを使用して回路形成さ
れた窒化アルミニウムメタライズ基板は、十分な実用強
度と一般の厚膜レベルの解像度を有しているので、ファ
インパターンが要求される分野にも窒化アルミニウム基
板の用途を拡大することができる。The aluminum nitride metallized substrate on which a circuit is formed by using the paste of the present invention has sufficient practical strength and general thick film level resolution, so that it is suitable for fields requiring fine patterns. Also, the application of the aluminum nitride substrate can be expanded.
Claims (2)
含ませてなるペーストにおいて、上記銅粉の酸素含有量
が０．４〜２．０重量％であることを特徴とするペース
ト。1. A paste comprising an organic medium containing silver powder, copper powder and active metal powder, wherein the copper powder has an oxygen content of 0.4 to 2.0% by weight.
ルミニウム基板に回路を形成させてなることを特徴とす
る窒化アルミニウムメタライズ基板。2. An aluminum nitride metallized substrate formed by forming a circuit on the aluminum nitride substrate using the paste according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5132184A JPH06349315A (en) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | Paste and its use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5132184A JPH06349315A (en) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | Paste and its use |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06349315A true JPH06349315A (en) | 1994-12-22 |
Family
ID=15075357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5132184A Pending JPH06349315A (en) | 1993-06-02 | 1993-06-02 | Paste and its use |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06349315A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069217A (en) * | 2001-08-22 | 2003-03-07 | Kyocera Corp | Method for manufacturing circuit board |
| JP2015062230A (en) * | 2010-03-02 | 2015-04-02 | 株式会社トクヤマ | Composition for formation of wiring pattern |
| US9301390B2 (en) | 2009-03-30 | 2016-03-29 | Tokuyama Corporation | Process for producing metallized substrate, and metallized substrate |
| JP2017069198A (en) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 三ツ星ベルト株式会社 | Conductive paste and manufacturing method of substrate with conductive film |
| JP2017069189A (en) * | 2015-09-29 | 2017-04-06 | 三ツ星ベルト株式会社 | Conductive paste and electronic substrate, manufacturing method therefor |
| WO2018122971A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 三ツ星ベルト株式会社 | Electroconductive paste, electronic substrate, and method for manufacturing said substrate |
-
1993
- 1993-06-02 JP JP5132184A patent/JPH06349315A/en active Pending
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| WO2018122971A1 (en) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 三ツ星ベルト株式会社 | Electroconductive paste, electronic substrate, and method for manufacturing said substrate |
| US10575412B2 (en) | 2016-12-27 | 2020-02-25 | Mitsuboshi Belting Ltd. | Electroconductive paste, electronic substrate, and method for manufacturing said substrate |
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