厚膜導体形成用組成物
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チップ抵抗器、抵抗ネットワーク、ハイブリットＩＣなどを製造する際に、セラミック基板上に厚膜導体を形成するための厚膜導体形成用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】厚膜技術を用いて導体膜を形成する場合、導電率の高い導電性粉末をガラス粉末などと有機ビヒクル中に分散させた導電性ペーストをアルミナ基板等のセラミック基板上にスクリーン印刷法等により所要の形状に塗布し、７００〜９００℃で焼成してセラミック基板上に導体膜を形成することが一般に行われている。
【０００３】導電性粉末としては、導電率の高いＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔの粒径１０μｍ以下の粉末が用いられており、特に安価なＡｇ、Ｐｄ粉末が一般的に使用されている。ガラス粉末は、軟化点の制御が容易で、化学的耐久性の高いホウケイ酸鉛系、アルミノホウケイ酸鉛系で粒径が１５μｍ以下のものが用いられている。
【０００４】チップ抵抗器、抵抗ネットワーク、ハイブリットＩＣの製造工程あるいは実装工程では、厚膜導体に半田付けが行われる。この半田付けの際に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田中に溶け出し、導体部分が消失し断線してしまうことがある。この現象を半田食われと呼んでいる。半田食われはチップ抵抗器、抵抗ネットワーク、ハイブリットＩＣ等の電子部品の歩留りを低下させたり、電子部品の信頼性を低下させる原因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、焼成された導体膜の半田食われの発生が少なく、導体部分の断線がない導体膜が得られる厚膜導体形成用組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、ＣａＯを３〜１２重量％含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末２〜１０重量部と、Ａｌ2Ｏ3粉末１〜５重量部を含有する厚膜導体形成用組成物にある。
【０００７】
【作用】本発明は用いるホウケイ酸鉛ガラス粉末にＣａＯを含有する点に特徴がある。このガラス中のＣａＯは３重量％未満では半田食われの発生を少なくするのに効果がなく、１２重量％を超えると、軟化点が低下し接着強度が低下するので好ましくない。その他の成分については、所望する軟化点を得るためにその比率を調整できる。
【０００８】ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末とＡｌ2Ｏ3粉末は、焼成時に針状のアノーサイト（ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）を析出する。このアノーサイトを焼成後の導体膜中に均一に析出させることによって、導体膜の半田食われを低減させることができる。これに用いるＡｌ2Ｏ3粉末は粒径５μｍ以下のものが好ましい。
【０００９】半田食われは、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田中に溶け出すことによって起こるが、針状のアノーサイトが導体膜中に均一に析出している場合、ごく表面のＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田中に溶け出すと、針状のアノーサイトが導体表面に露出するようになり、導体膜内部のＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田に接触しなくなり、半田食われが進行するのを防ぐ。
【００１０】ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系ガラス粉末とＣａＯ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末を混合した場合もアノーサイトが析出するが、セラミック基板と導体膜との界面付近にアノーサイトが集中し、半田食われを低減させる効果は少ない。
【００１１】Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、ＣａＯを３〜１２重量％含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末２〜１０重量部とする理由は、２重量部より少ない場合は、半田食われを防止する効果が少なく、１０重量部より多いと、導体膜とセラミック基板との接着強度が著しく低下するためである。
【００１２】Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、Ａｌ2Ｏ3粉末１〜５重量部とする理由は、１重量部よりも少ない場合は、半田食われを防止する効果が少なく、５重量部よりも多いと、導体膜とセラミック基板との接着強度が著しく低下するためである。
【００１３】ガラス中には、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物を少量含有せしめてもよく、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末、ガラス粉末、Ａｌ2Ｏ3以外に導体膜の接着強度や半田濡れ性を向上させる目的で、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯ2を添加してもよい。
【００１４】使用する有機ビヒクルは、従来と同様のエチルセルロース、メタクリレート、等をターピネオール、ブチルカルビトール等に溶解したものを従来と同様の配合量で使用することができる。
【００１５】
【実施例】Ａｇ粉末、Ｐｄ粉末、ガラス粉末（ＰｂＯ：４０重量％、ＳｉＯ2：３５重量％、Ｂ2Ｏ3：１１重量％、Ａｌ2Ｏ3：６重量％、ＣａＯ：８重量％）、Ａｌ2Ｏ3粉末を用い、エチルセルロースのターピネオール溶液をビヒクルとして３０重量％となるように添加して、３本ロールミルで混練して表１に示す組成のペーストを調整した。
【００１６】ＣａＯを含まないガラス粉末（ＰｂＯ：５０重量％、ＳｉＯ2：３７重量％、Ｂ2Ｏ3：８重量％、Ａｌ2Ｏ3：５重量％）を用いたもの及び、Ａｌ2Ｏ3粉末を用いないものを比較例として表１に示した。
【００１７】９６％アルミナ基板上に、調整した導体ペーストをスクリーン印刷し、１５０℃で乾燥後、ピーク温度８５０℃で９分、合計３０分のベルト炉で焼成し、所定のパターンの導体膜を形成した。
【００１８】半田食われは、幅０.５ｍｍ、長さ５０ｍｍの焼成した厚膜導体を２５０℃に保持した２Ａｇ／６２Ｓｎ／３６Ｐｂの半田浴中に１０秒間浸けた後、抵抗値がオーバーとなる浸漬回数を測定した。
【００１９】接着強度は２.０ｍｍ×２.０ｍｍのパターンの導体膜上に直径０.６５ｍｍのＳｎメッキ導線を６３Ｓｎ／３７Ｐｂ半田を用いて半田付けし、垂直方向に引っ張り剥離させ剥離時の引っ張り力を測定した。
【００２０】
【表１】
【００２１】ＣａＯを含まないガラスを使用した比較例１、２ではＡｌ2Ｏ3粉末を添加しても半田食われの発生が大きく、ＣａＯを含むガラスを使用してもＡｌ2Ｏ3粉末の添加量が１重量部未満の比較例３〜５でも半田食われの発生が大きい。又、ＣａＯを含むガラスを使用してもＡｌ2Ｏ3粉末の添加量が５重量部を超えると比較例６に示すように接着強度が低下してしまう。
【００２２】これに対して、ＣａＯを含むガラス粉末とＡｌ2Ｏ3粉末を含む本発明の実施例１〜５では、接着強度も低下せず、半田食われの発生の少ない導体膜が得られる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の厚膜導体形成用組成物によれば、従来の技術では困難であった半田食われの少ない導体膜を形成できる。
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チップ抵抗器、抵抗ネットワーク、ハイブリットＩＣなどを製造する際に、セラミック基板上に厚膜導体を形成するための厚膜導体形成用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】厚膜技術を用いて導体膜を形成する場合、導電率の高い導電性粉末をガラス粉末などと有機ビヒクル中に分散させた導電性ペーストをアルミナ基板等のセラミック基板上にスクリーン印刷法等により所要の形状に塗布し、７００〜９００℃で焼成してセラミック基板上に導体膜を形成することが一般に行われている。
【０００３】導電性粉末としては、導電率の高いＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔの粒径１０μｍ以下の粉末が用いられており、特に安価なＡｇ、Ｐｄ粉末が一般的に使用されている。ガラス粉末は、軟化点の制御が容易で、化学的耐久性の高いホウケイ酸鉛系、アルミノホウケイ酸鉛系で粒径が１５μｍ以下のものが用いられている。
【０００４】チップ抵抗器、抵抗ネットワーク、ハイブリットＩＣの製造工程あるいは実装工程では、厚膜導体に半田付けが行われる。この半田付けの際に、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田中に溶け出し、導体部分が消失し断線してしまうことがある。この現象を半田食われと呼んでいる。半田食われはチップ抵抗器、抵抗ネットワーク、ハイブリットＩＣ等の電子部品の歩留りを低下させたり、電子部品の信頼性を低下させる原因となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、焼成された導体膜の半田食われの発生が少なく、導体部分の断線がない導体膜が得られる厚膜導体形成用組成物を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、ＣａＯを３〜１２重量％含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末２〜１０重量部と、Ａｌ2Ｏ3粉末１〜５重量部を含有する厚膜導体形成用組成物にある。
【０００７】
【作用】本発明は用いるホウケイ酸鉛ガラス粉末にＣａＯを含有する点に特徴がある。このガラス中のＣａＯは３重量％未満では半田食われの発生を少なくするのに効果がなく、１２重量％を超えると、軟化点が低下し接着強度が低下するので好ましくない。その他の成分については、所望する軟化点を得るためにその比率を調整できる。
【０００８】ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末とＡｌ2Ｏ3粉末は、焼成時に針状のアノーサイト（ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）を析出する。このアノーサイトを焼成後の導体膜中に均一に析出させることによって、導体膜の半田食われを低減させることができる。これに用いるＡｌ2Ｏ3粉末は粒径５μｍ以下のものが好ましい。
【０００９】半田食われは、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田中に溶け出すことによって起こるが、針状のアノーサイトが導体膜中に均一に析出している場合、ごく表面のＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田中に溶け出すと、針状のアノーサイトが導体表面に露出するようになり、導体膜内部のＡｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔが半田に接触しなくなり、半田食われが進行するのを防ぐ。
【００１０】ＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2系ガラス粉末とＣａＯ粉末とＡｌ2Ｏ3粉末を混合した場合もアノーサイトが析出するが、セラミック基板と導体膜との界面付近にアノーサイトが集中し、半田食われを低減させる効果は少ない。
【００１１】Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、ＣａＯを３〜１２重量％含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末２〜１０重量部とする理由は、２重量部より少ない場合は、半田食われを防止する効果が少なく、１０重量部より多いと、導体膜とセラミック基板との接着強度が著しく低下するためである。
【００１２】Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、Ａｌ2Ｏ3粉末１〜５重量部とする理由は、１重量部よりも少ない場合は、半田食われを防止する効果が少なく、５重量部よりも多いと、導体膜とセラミック基板との接着強度が著しく低下するためである。
【００１３】ガラス中には、ＺｎＯ、ＢａＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2等の酸化物を少量含有せしめてもよく、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末、ガラス粉末、Ａｌ2Ｏ3以外に導体膜の接着強度や半田濡れ性を向上させる目的で、Ｂｉ2Ｏ3、ＣｕＯ、ＺｎＯ、ＭｎＯ2を添加してもよい。
【００１４】使用する有機ビヒクルは、従来と同様のエチルセルロース、メタクリレート、等をターピネオール、ブチルカルビトール等に溶解したものを従来と同様の配合量で使用することができる。
【００１５】
【実施例】Ａｇ粉末、Ｐｄ粉末、ガラス粉末（ＰｂＯ：４０重量％、ＳｉＯ2：３５重量％、Ｂ2Ｏ3：１１重量％、Ａｌ2Ｏ3：６重量％、ＣａＯ：８重量％）、Ａｌ2Ｏ3粉末を用い、エチルセルロースのターピネオール溶液をビヒクルとして３０重量％となるように添加して、３本ロールミルで混練して表１に示す組成のペーストを調整した。
【００１６】ＣａＯを含まないガラス粉末（ＰｂＯ：５０重量％、ＳｉＯ2：３７重量％、Ｂ2Ｏ3：８重量％、Ａｌ2Ｏ3：５重量％）を用いたもの及び、Ａｌ2Ｏ3粉末を用いないものを比較例として表１に示した。
【００１７】９６％アルミナ基板上に、調整した導体ペーストをスクリーン印刷し、１５０℃で乾燥後、ピーク温度８５０℃で９分、合計３０分のベルト炉で焼成し、所定のパターンの導体膜を形成した。
【００１８】半田食われは、幅０.５ｍｍ、長さ５０ｍｍの焼成した厚膜導体を２５０℃に保持した２Ａｇ／６２Ｓｎ／３６Ｐｂの半田浴中に１０秒間浸けた後、抵抗値がオーバーとなる浸漬回数を測定した。
【００１９】接着強度は２.０ｍｍ×２.０ｍｍのパターンの導体膜上に直径０.６５ｍｍのＳｎメッキ導線を６３Ｓｎ／３７Ｐｂ半田を用いて半田付けし、垂直方向に引っ張り剥離させ剥離時の引っ張り力を測定した。
【００２０】
【表１】
【００２１】ＣａＯを含まないガラスを使用した比較例１、２ではＡｌ2Ｏ3粉末を添加しても半田食われの発生が大きく、ＣａＯを含むガラスを使用してもＡｌ2Ｏ3粉末の添加量が１重量部未満の比較例３〜５でも半田食われの発生が大きい。又、ＣａＯを含むガラスを使用してもＡｌ2Ｏ3粉末の添加量が５重量部を超えると比較例６に示すように接着強度が低下してしまう。
【００２２】これに対して、ＣａＯを含むガラス粉末とＡｌ2Ｏ3粉末を含む本発明の実施例１〜５では、接着強度も低下せず、半田食われの発生の少ない導体膜が得られる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の厚膜導体形成用組成物によれば、従来の技術では困難であった半田食われの少ない導体膜を形成できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、ＣａＯを３〜１２重量％含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末２〜１０重量部と、Ａｌ2Ｏ3粉末１〜５重量部を含有する厚膜導体形成用組成物。
【請求項１】 Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ粉末の内の少なくとも１種１００重量部に対して、ＣａＯを３〜１２重量％含有するＰｂＯ−Ｂ2Ｏ3−ＳｉＯ2−ＣａＯ系ガラス粉末２〜１０重量部と、Ａｌ2Ｏ3粉末１〜５重量部を含有する厚膜導体形成用組成物。
【特許番号】特許第３２１６３２３号（Ｐ３２１６３２３）
【登録日】平成１３年８月３日（２００１．８．３）
【発行日】平成１３年１０月９日（２００１．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１１０９６７
【出願日】平成５年４月１４日（１９９３．４．１４）
【公開番号】特開平６−３０２２１２
【公開日】平成６年１０月２８日（１９９４．１０．２８）
【審査請求日】平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【参考文献】
【文献】特開 平５−１７４６１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１１２４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５３−１４２６９６（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１３年８月３日（２００１．８．３）
【発行日】平成１３年１０月９日（２００１．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成５年４月１４日（１９９３．４．１４）
【公開番号】特開平６−３０２２１２
【公開日】平成６年１０月２８日（１９９４．１０．２８）
【審査請求日】平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【参考文献】
【文献】特開 平５−１７４６１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−１１２４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５３−１４２６９６（ＪＰ，Ａ）
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