JPS62143981A - Conductor paste - Google Patents

Abstract

PURPOSE:A conductor paste, consisting of a vehicle and one or two or more of W and Mo powders in a specific proportion, having improved adhesive strength to green sheets and shape of conductor patterns, etc., and capable of forming a dense conductor metal layer and giving high-performance ceramic substrates with good productivity. CONSTITUTION:A conductor paste obtained by blending (A) 19-25wt% vehicle, preferably prepared by mixing (i) 85-90wt% solvent with (ii) 0.5-4wt% ethyl cellulose, (iii) 2.7-2.9wt% polyvinyl butyral, (iv) 1-1.2wt% silane coupling agent, e.g. a compound expressed by the formula HSC3H6Si(OCH3)3, etc., and (v) 3-6wt% wax with (B) 75-81wt% one or two or more W and Mo powders. 2-5wt% cordierite based oxide powder as a sintering property improving agent may be added and the amount of the component (B) is preferably 70-79wt% in this case.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は導体ペーストに係り、特にグリーンシートとの
接着強度が大きく、かつ導体パターンの形状が良好で、
セラミックスと導体金属との焼結強度が大きく、緻密な
導体金属層を形成させることのできる導体ペーストに関
する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a conductive paste, and in particular, a conductive paste that has high adhesive strength with a green sheet, has a good conductor pattern shape,
The present invention relates to a conductor paste that has high sintering strength between ceramics and a conductor metal and can form a dense conductor metal layer.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

近年、コンピュータの演算速度などを向上させるために
、誘電率の低いセラミック基板の開発が活発で、例えば
特公昭５７−２１６７２号公報、４Ｉ開昭５５−１３９
７０９号公報に開示されているムライト質のセラミック
基板が注目されている。しかしながら、セラミック基板
を製造する熱圧着工程におけるセラミックのグリーンシ
ートと導体ペーストとの接着力、ならびに焼結すること
によって形成されるセラミックスと配線導体金属との焼
結強度などの点については全く配慮されていなかった。In recent years, in order to improve the calculation speed of computers, there has been active development of ceramic substrates with low dielectric constants.
A mullite ceramic substrate disclosed in Japanese Patent No. 709 is attracting attention. However, no consideration has been given to the adhesion between the ceramic green sheet and the conductor paste in the thermocompression bonding process for manufacturing ceramic substrates, and the sintering strength between the ceramic and the wiring conductor metal formed by sintering. It wasn't.

ムライト質セラミックの多層配線基板は、第１図に示す
ように、セラミックスの生シートであるグリーンシート
１の片面に、札やＷなどの金属からなる配線導体２，２
′をスクリーン印刷法によ゛って形成させる。また、印
刷法でスルーホール３の内部にも導体金属を含む導体ペ
ーストを充填する。このように、配線導体のパターンを
形成したグリーンシートを５〜３０枚、頴次積層した後
、１００〜１５０℃の温度で熱圧着して、１６００〜１
７００℃の温度で焼結して、セラミックスの多層配線基
板を製作する。しかし、従来技術においては、グリーン
シート中に残存する溶剤量が少ないために、グリーンシ
ート間の接着性およびグリーンシートと導体ペーストと
の接着性が悪く、熱圧着における軟化性が小さいので、
例えば、第２図に示すようにグリーンシート１に対して
配線導体２′が面積比で７０〜８０％を占めるようなグ
リーンシートにおいては、熱圧着して積層したグリーン
シートの断面を観察すると、第３図に示すように、配線
導体２′とグリーンシート１との界面に隙間Ａや、配線
導体２′の内部に割れＢが発生し、同時にスルーホール
内の導体充填部も切断されてしまうという重大な問題が
発生する。As shown in Fig. 1, a multilayer wiring board made of mullite ceramic has wiring conductors 2, 2 made of metal such as tags or W on one side of a green sheet 1, which is a raw ceramic sheet.
' is formed by screen printing method. Further, the inside of the through hole 3 is also filled with a conductive paste containing a conductive metal using a printing method. In this way, 5 to 30 green sheets with wiring conductor patterns formed thereon are laminated, and then thermocompression bonded at a temperature of 100 to 150 degrees Celsius to form a 1600 to 1
A ceramic multilayer wiring board is manufactured by sintering at a temperature of 700°C. However, in the conventional technology, since the amount of solvent remaining in the green sheets is small, the adhesion between the green sheets and the adhesion between the green sheets and the conductive paste is poor, and the softening property during thermocompression bonding is low.
For example, in a green sheet where the wiring conductor 2' occupies 70 to 80% of the area ratio of the green sheet 1 as shown in FIG. 2, when observing the cross section of the green sheet stacked by thermocompression bonding, As shown in Figure 3, a gap A occurs at the interface between the wiring conductor 2' and the green sheet 1, and a crack B occurs inside the wiring conductor 2', and at the same time, the part filled with the conductor in the through hole is also cut. A serious problem arises.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解し、セ
ラミックスのグリーンシートと導体ペーストとの接着強
度が大きく、かつ導体パターンの形状が良好で、その上
セラミックスと導体金属との焼結強度が大きく、緻密な
導体金属層を形成させることのできる導体ペーストを提
供することにある。It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art described above, to achieve high adhesion strength between a ceramic green sheet and a conductor paste, a good shape of a conductor pattern, and to achieve a sintering process between a ceramic green sheet and a conductor metal. An object of the present invention is to provide a conductive paste that has high strength and can form a dense conductive metal layer.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

セラミックスのグリーンシートの製作において、使用す
る原料粉末の粒径が１〜２μ扉と非常に小さいために、
溶剤の蒸発が遅く、グリーンシート作製時に大きな割れ
が発生し易い。そのために低沸点で蒸発し易い溶剤を使
用しなければならないという制約がある。そして、この
場合、グリーンシートに残存する溶剤の量が少ないので
、グリーンシートを作製する乾燥工程番こおいてバイン
ダが固化し、印刷した導体ペースト中の溶剤量程度では
グリーンシート中のバインダが軟化せず、グリーンシー
トの熱圧着時に十分な接着力が得られなくなる。また、
このグリーンシートは、導体ペースト中の溶剤の吸収量
が少ないため、導体ペースト層内部で溶剤が層状に遊離
して、導体ペースト層内部は２層化し、導体ペースト層
自身の結合力も弱くなり取扱い中に亀裂が生じ脱落する
という問題が生じる。In the production of ceramic green sheets, the particle size of the raw material powder used is extremely small, 1 to 2 μm.
Evaporation of the solvent is slow and large cracks are likely to occur during green sheet production. Therefore, there is a restriction that a solvent that has a low boiling point and easily evaporates must be used. In this case, since the amount of solvent remaining in the green sheet is small, the binder solidifies during the drying process for producing the green sheet, and the amount of solvent in the printed conductor paste softens the binder in the green sheet. Otherwise, sufficient adhesion force cannot be obtained during thermocompression bonding of green sheets. Also,
Since this green sheet absorbs only a small amount of solvent in the conductor paste, the solvent is liberated in layers inside the conductor paste layer, resulting in two layers inside the conductor paste layer, and the bonding strength of the conductor paste layer itself is weakened, making it difficult to handle. A problem arises in that the material cracks and falls off.

本発明者らは、上記の問題を解決するために、（１）　
　導体ペースト中に接着性の良いシランカップリング剤
を添加する。In order to solve the above problems, the present inventors (1)
Add a silane coupling agent with good adhesiveness to the conductor paste.

（２）導体ペースト中にホットメルト型の接着剤を添加
する。(2) Add hot-melt adhesive to the conductor paste.

という２つの方法について検討した結果、上記（１）だ
けではバインダが固化したグリーンシートに対して十分
な接着力が得られず、また、上記（２）の場合において
は十分な接着力を得るために多量のホットメルト型の接
着剤の添加が必要となり、その結果、熱圧着時において
導体ペーストが軟化流動し易くなり、形成した配線導体
パターンの線幅が広がり、グリーンシートのスルーホー
ル部とショートを起こし易くなることを知った。しかし
ながら、上記のｉｌｌと（２）の方法を適当な条件で組
合せることによって、ホットメルト型の接着剤の庚用量
を少なくすることができ、導体パターンの線幅の広がり
を実用上問題のない範囲にまで低減させることができる
ことを知見し本発明を完成するに至った。As a result of considering the following two methods, we found that (1) alone does not provide sufficient adhesive force to the green sheet with the binder solidified, and that in the case of (2) above, it is difficult to obtain sufficient adhesive force. It is necessary to add a large amount of hot-melt adhesive to the bonding process, and as a result, the conductive paste becomes soft and easy to flow during thermocompression bonding, increasing the line width of the formed wiring conductor pattern and causing a short circuit with the through-hole part of the green sheet. I learned that it is easier to wake up. However, by combining the above ill and method (2) under appropriate conditions, the amount of hot melt adhesive can be reduced, and the line width of the conductor pattern can be expanded without causing any practical problems. The present invention was completed based on the discovery that it is possible to reduce the amount of heat to within a certain range.

本発明の導体ペーストは、第１表に示す成分組成範囲の
ビヒクル（Ｖｅｈｉｃｌｅ）　１９〜２５ｗｔ　（重量
）俤、Ｗおよび為粉末の１橿または２ａ！を７５〜８１
ｗｔ％含有するものである。The conductor paste of the present invention contains a vehicle having a composition range of 19 to 25 wt (weight) as shown in Table 1, W, and powder. 75-81
It contains wt%.

さらに、本発明の導体ペーストは、３１表に示すビヒク
ル１９〜２５ｗｔ％、ＷおよびＭ。粉末の１橿または２
種を７０〜７９ｗｔ％、さらに焼結性改良剤として、コ
ージェライト系酸化物粉末を２〜５重ｔ％含有するもの
である。Further, the conductor paste of the present invention contains 19 to 25 wt% of the vehicle shown in Table 31, W and M. 1 or 2 tablespoons of powder
It contains 70 to 79 wt % of seeds and 2 to 5 wt % of cordierite oxide powder as a sinterability improver.

第１表 本発明の導体ペーストに用いるビヒクルは、グリーンシ
ートとの接着性から言って、上記第１表に示す成分組成
の範囲が好ましく、溶剤が５５ｗｔ％未満、ポリビニー
ルブチラールが２．７ｗｔチ未満、シランカップリング
剤が１　ｗｉ％未満になると、粘着性が低下しグリーン
シートとの接着性が悪くなり、他方、溶剤９０　ｗｔ％
、ポリビニールブチラール２．９ｗｔ％、シランカップ
リング剤ｔ２ｗｔ％をそれぞれ超えると流動性が良くな
り過ぎて、べたつき導体パターンの形状が崩れるので好
ましくない。また、エチルセルロースが０．５ｗｔチ未
満、ワックスが５　ｗｔ％未満となると、べたつき、へ
ばり付ぎ易くなり導体パターンが崩れるので良くなく、
エチルセルロース４　ｗｔ％、ワックス６　ｗｔ％をそ
れぞれ超えると粘着性が低下するので好ましくない。Table 1 The vehicle used in the conductor paste of the present invention preferably has a component composition within the range shown in Table 1 above in terms of adhesiveness with the green sheet, with the solvent being less than 55 wt% and the polyvinyl butyral being 2.7 wt%. If the silane coupling agent is less than 1 wt%, the tackiness will decrease and the adhesion with the green sheet will be poor;
, 2.9 wt % of polyvinyl butyral, and 2 wt % of silane coupling agent, respectively, are not preferable because the fluidity becomes too good and the shape of the sticky conductor pattern collapses. Also, if the ethyl cellulose is less than 0.5 wt% and the wax is less than 5 wt%, it is not good because it becomes sticky and tends to stick, and the conductor pattern collapses.
Exceeding 4 wt% of ethyl cellulose and 6 wt% of wax is not preferable because the adhesiveness decreases.

本発明の導体ペーストの組成は、グリーンシートとの接
着性、導体パターンの形状および導体金属の焼結性の点
から言って、第１表に示す成分組成のビヒクル１９〜２
５ｗ　ｔ　％　、　Ｆ　、　Ｎｏ粉末の１種または２橿
を７５〜８１　ｗｔ９ｂ含有するものが好ましく、Ｆ、
　ｌｔｏ粉末などの導体金属粉末が７５ｗｔチ未満とな
ると、流動性が良くなり過ぎてべた付き、導体パターン
の形状が崩れ易く、導体金属の焼結性および緻密性が低
下するので好ましくなく、また導体金属粉末が８１ｗｔ
Ｔｏを超えると流動性が低下し、グリーンシートとの接
着性が悪くなり導体パターンの印刷が難しくなるので好
ましくない。The composition of the conductive paste of the present invention is based on vehicles 19 to 2 having the component compositions shown in Table 1 in terms of adhesion to the green sheet, the shape of the conductor pattern, and the sinterability of the conductor metal.
Preferably, it contains 75 to 81 wt9b of one or two types of F, No powder, 5wt%, F,
If the conductor metal powder such as LTO powder is less than 75wt, the fluidity will be too good and it will become sticky, the shape of the conductor pattern will easily collapse, and the sinterability and compactness of the conductor metal will decrease, which is undesirable. 81wt of metal powder
Exceeding To is not preferable because fluidity decreases and adhesion to the green sheet deteriorates, making it difficult to print conductor patterns.

そして、本発明の導体ペーストには、焼結性改良剤とし
て、例えばコージェライト系酸化物セラミックスの粉末
を２〜５　ｗｔ％の範囲内において添加することが可能
で、この場合の導体金属粉末の添加量は７０〜７９ｗｔ
％の範囲が好ましく、その添加量が７０チ未満となると
流動性が良くなり過ぎてべた付き、導体パターンの形状
が崩れ易く、また７９ｗｔ％を超えると流動性が低下し
、グリーンシートとの接着性が低下し導体パターンの印
刷が難しくなるので好ましくない。Further, it is possible to add, for example, cordierite-based oxide ceramic powder within the range of 2 to 5 wt% to the conductor paste of the present invention as a sinterability improver, and in this case, the conductor metal powder Addition amount is 70-79wt
% range is preferable; if the amount added is less than 70%, the fluidity becomes too good, resulting in stickiness and the shape of the conductor pattern is likely to collapse, and if it exceeds 79wt%, the fluidity decreases, resulting in poor adhesion to the green sheet. This is not preferable because it lowers the properties and makes it difficult to print conductor patterns.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下に本発明の実施例を挙げさらに詳細に説明する。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples.

（実施例　１） 導体ペースト中に含まれるビヒクルの成分組成を変えた
場合の導体ペーストの熱圧着性および配線導体のパター
ン形状の評価結果の一例を第２表に示す。(Example 1) Table 2 shows an example of the evaluation results of the thermocompression bondability of the conductor paste and the pattern shape of the wiring conductor when the component composition of the vehicle contained in the conductor paste was changed.

第２表から、エチルセルロース２　ｗｔ’４　ｓ　ポリ
ビニールブチラール２．９　ｗｔ％　、　シランカップ
リング剤（例えば、Ｅ　ＳＣ，Ｈ６Ｓｉ　（ＯＣＨ３）
ｓ　、　Ｈ，ＮＣ，Ｈ，ＮＨＣ８Ｈ，Ｓｉ　（ＯＣＨ３
）、　ＣＨｓなど）１ｗｔ％、硬化温度第２表 １００〜１５０℃の粉末化したワックス（ホットメルト
型）　４−６　ｗｔ％を、ループチルカルピトールアセ
テ−ト８９．５　ｗｔ％に加熱溶解したものをビヒクル
となし、次に示す組成の導体ペーストを、３本ロールミ
ルで混合し調製した。From Table 2, ethyl cellulose 2 wt'4s polyvinyl butyral 2.9 wt%, silane coupling agent (e.g. ESC, H6Si (OCH3)
s, H, NC, H, NHC8H, Si (OCH3
), CHs, etc.) 4-6 wt% of powdered wax (hot-melt type) with a curing temperature of 100-150°C in Table 2 was dissolved by heating in 89.5 wt% of luptylcarpitol acetate. A conductive paste having the following composition was prepared by mixing it in a three-roll mill using the following materials as a vehicle.

Ｗ粉末（平均粒径２μ、）−・・・・・・・・７０ｗｔ
％焼結性改良剤　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・　５ｗｔ％（コージェライト系酸
化物セラミックスの粉末で５ＳｉＯ，・”１Ａｌｏ、・
２ＭｑＯ／５ｉＯ２＝　６　：　４の組成物） ビヒクル　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・２５ｕｅ％上記組成
の導体ペーストを用いて、ムライト質のグリーンシート
上に配線印刷し、多層配線基板を作製して、その断面を
観察したところ、多層配線基板の層間での隙間や、配線
導体内部での割れの発生が全くなく、かつ配線導体中の
Ｗ粉末の焼結による粒子成長がよく進んでおり、Ｗ粒子
同志の結合力の強い配線導体パターンを有する多層配線
基板を製作することができた。W powder (average particle size 2μ,) - 70wt
%Sinterability improver・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・ 5wt% (cordierite-based oxide ceramic powder with 5SiO,・”1Alo,・
Composition of 2MqO/5iO2=6:4) Vehicle ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・25ue% Using conductor paste with the above composition, print wiring on a mullite green sheet to create a multilayer wiring board, and observe its cross section. As a result, it was found that there were no gaps between the layers of the multilayer wiring board or cracks inside the wiring conductor, and that particle growth due to sintering of the W powder in the wiring conductor was progressing well, and the bonding force between the W particles was observed. We were able to fabricate a multilayer wiring board with a strong wiring conductor pattern.

（実施例　２） 実施例１のビヒクルを用いて、実施例１と同様の方法で
、次に示す組成の導体ペーストを調製した。(Example 2) A conductive paste having the following composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the vehicle in Example 1.

Ｗ粉末（平均粒径ｔ５μｍ）・・・・・・・・・・・・
７．５ｗｔ％ビヒクル　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・山・・・・・・・・・・２５
１１１１！％上記組成の導体ペーストを用いて、多層配
線基板を作製して、その断面を観察した結果、眉間での
隙間や配線導体内部でのクラックの発生は全く見られな
かった （実施例　３） 実施例１のビヒクルを用いて、Ｗ粉末の代りにＭ０粉末
を含む次に示す組成の導体ペーストを実施例１と同じ条
件で真裏した。W powder (average particle size t5μm)・・・・・・・・・・・・
7.5wt% vehicle・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・Mountain・・・・・・・・・・25
1111! %A multilayer wiring board was prepared using a conductor paste with the above composition, and its cross section was observed. As a result, no gaps between the eyebrows or cracks were observed inside the wiring conductors (Example 3). Using the vehicle of Example 1, a conductive paste having the following composition containing M0 powder instead of W powder was prepared under the same conditions as Example 1.

搗粉末（平均粒径３〜５μｍ）・・・・・・７５ｗｔ％
ビヒクル　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５ｗｔ％上
記組成の導体ペース゛トを用いて多層配線基板を作製し
、その断面を観察したところ、為粉末を使用した場合の
配線導体内の鵡粒子間の結合性は、Ｗ粉末の場合に比べ
て多少低下するが、多層配線基板の眉間の隙間や、配線
導体内部でのクラックの発生は全く見られなかった。Powdered powder (average particle size 3-5 μm) 75wt%
Vehicle ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 25wt% A multilayer wiring board was prepared using the above composition of conductor paste, and its cross section was observed. Although the bonding properties between the parrot particles in the wiring conductor were somewhat lower than in the case of W powder, no cracks were observed in the gaps between the eyebrows of the multilayer wiring board or inside the wiring conductors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したごとく、本発明のセラミック基板用
導体ペーストを用いると、グリーンシートと導体イース
トとの接着性が著しく改善され、かつ導体パターンの形
状が良好で、その上セラミックスと導体金属との焼結強
度が大きく、緻密な導体金属層を形成させることができ
、品質の優れた高性能のセラミック基板を得ることがで
きる。さらに、本発明の導体ペーストを用いることによ
り、セラミック基板作製プロセスにおけるプロセスの安
定性８よび製品歩留りの向上をはかること−ができ、工
業上の利用価値は極めて大きい。As explained in detail above, when the conductor paste for ceramic substrates of the present invention is used, the adhesion between the green sheet and the conductor yeast is significantly improved, the shape of the conductor pattern is good, and the bond between the ceramic and the conductor metal is improved. It is possible to form a dense conductive metal layer with high sintering strength, and it is possible to obtain a high-performance ceramic substrate of excellent quality. Further, by using the conductive paste of the present invention, it is possible to improve process stability 8 and product yield in the ceramic substrate manufacturing process, and the industrial value is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図はセラミック多層配線基板の構造の概略を示す断
面図、第２図はグリーンシートの１部拡大斜視図、第３
図は積層したグリーンシートの仮萌状況を示す１部拡大
断面図である。Figure 1 is a cross-sectional view showing the outline of the structure of the ceramic multilayer wiring board, Figure 2 is an enlarged perspective view of a portion of the green sheet, and Figure 3 is an enlarged perspective view of a portion of the green sheet.
The figure is a partially enlarged sectional view showing the state of temporary eruption of the laminated green sheets.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、ビヒクル１９〜２５重量％およびＷ、Ｍｏ粉末の１
種または２種を７５〜８１重量％よりなることを特徴と
する導体ペースト。 ２、ビヒクル１９〜２５重量％と、Ｗ、Ｍｏ粉末の１種
または２種を７０〜７９重量％およびコージェライト系
酸化物粉末２〜５重量％よりなることを特徴とする導体
ペース ト。 ３、ビヒクルは、溶剤８５〜９０重量％、エチルセルロ
ース０．５〜４重量％、ポリビニールブチラール２．７
〜２．９重量％、シランカップリング剤１〜１．２重量
％およびワックス３〜６重量％を主成分として含有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項
に記載の 導体ペースト。[Claims] 1. 19 to 25% by weight of vehicle and 1. W and Mo powder.
A conductive paste comprising 75 to 81% by weight of one or two species. 2. A conductive paste comprising 19 to 25% by weight of a vehicle, 70 to 79% by weight of one or both of W and Mo powders, and 2 to 5% by weight of a cordierite oxide powder. 3. Vehicle: 85-90% by weight of solvent, 0.5-4% by weight of ethyl cellulose, 2.7% by weight of polyvinyl butyral.
2.9% by weight, 1 to 1.2% by weight of a silane coupling agent, and 3 to 6% by weight of wax as the main components. conductor paste.