金属コア基板および電子デバイスのための絶縁ペースト
本発明の絶縁ペーストは、（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤とを含み、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）および酸化チタン（ＴｉＯ2）の一方または両方が前記ペースト中に含有され、このガラス拡散抑制剤の含有量は、前記ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属コア基板上に形成された絶縁層を製造するための絶縁ペーストに関する。さらに、本発明は、この絶縁ペーストを用いて製造された電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属コア基板は、様々なタイプの電子および電気デバイスおよび半導体デバイスのための回路基板としてしばしば用いられるようになった。金属コア基板は、様々なタイプの金属または金属合金、例えば銅、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、ニッケルまたは鉄−ニッケル合金から製造された板状金属ベース上に形成された電子回路を有し、基板と電子回路との間には絶縁層がある。例えば、有機絶縁層を有する金属コア基板が特開平１１−３３０３０９号公報に開示されている。
【０００３】
電子部品は上述の基板上にはんだで取り付けられ、良好な接続によって電子回路とはんだとの間の接触抵抗を低減することが必要である。
【０００４】
さらに、金属コア基板上の電子回路の位置精度もまた、必要とされる。
【０００５】
金属コア基板上の絶縁層は、（ｉ）エポキシなどの有機材料とセラミック充填剤とによって、または（ｉｉ）ガラス／セラミックなどの無機材料によって焼成プロセスを通して提供される。
【０００６】
ガラス系の絶縁層上の電子回路とはんだとの間の接触抵抗の増加に関する問題があることが観察されている。絶縁層のためにガラス材料を用いる場合、導体ペーストを焼成する時にガラスが絶縁層上の導電膜中に容易に拡散し、ガラスが導電膜の表面上にブリードアウトする。このブリードアウトは、絶縁層上の導電膜とはんだとの間の接触抵抗を増加させ、両方の層の間の接着強さを減少させる。
【０００７】
さらに、絶縁層は、導電層を焼成する間に再流動することができる。この再流動の結果として、導体パターンは、目標位置から移動する。
【０００８】
導体ペーストを焼成する間の絶縁層から導電膜へのガラスの拡散を防ぐことによって、製造された電子デバイスの特性を改良することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、焼成する間の絶縁層から導電膜へのガラスの拡散の問題を回避する、金属コア基板のための改良された絶縁ペーストに関する。本発明の絶縁ペーストは、（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤とを含有し、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方がペースト中に含有され、このガラス拡散抑制剤の含有量は、ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％、好ましくは１２〜３０重量％である。本発明の絶縁ペーストは、ガラス粉末の成分としておよび／または添加剤として、すなわちセラミック粉末としてガラス拡散抑制剤を含有することができる。
【００１０】
本発明において、ガラス粉末は好ましくは、３２０℃〜４８０℃の転移点および３７０℃〜５６０℃の軟化点を有する。
【００１１】
本発明はさらに、前述の絶縁ペーストから形成された絶縁層を含有する電子デバイスに関する。この電子デバイスは、板状金属ベースと、金属ベース上に形成された１つまたは２つ以上の絶縁層と、前記絶縁層上に形成された電子回路とを有し、前記電子回路と接触している少なくとも前記絶縁層が、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方を含有し、ガラス拡散抑制剤の含有量は、絶縁層中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％および好ましくは１２〜３０重量％である。
【００１２】
本発明の電子デバイスの変型において、絶縁層は、２つ以上の積層絶縁層からなってもよい。この場合、電子回路と接触している絶縁層だけがガラス拡散抑制剤を含有してもよい。
【００１３】
本発明の絶縁ペーストを用いて製造された電子デバイスは、導電膜とはんだとの間の良好な接合および低い接触抵抗を有する。
【００１４】
さらに、本発明の絶縁ペーストを用いる場合、焼成する間に目標位置からの絶縁層上の導電膜（電子回路等）の移動を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】金属コア基板を用いる電子デバイスの略図を示し、単一絶縁層の場合の実施例を示す。
【図１Ｂ】金属コア基板を用いる電子デバイスの略図を示し、多数の（２）絶縁層の場合の実施例を示す。
【図２Ａ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｂ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｃ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｄ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｅ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ａ】実施例１において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｂ】実施例２において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｃ】実施例３において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｄ】実施例４において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｅ】実施例５において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｆ】実施例６において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｇ】実施例７において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｈ】比較例１において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｉ】比較例２において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｊ】比較例３において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｋ】比較例４において形成された回路基板の写真を示す。
【図４Ａ】実施例１において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｂ】実施例２において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｃ】実施例３において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｄ】実施例４において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｅ】実施例５において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｆ】実施例６において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｇ】実施例７において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｈ】比較例１において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｉ】比較例２において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｊ】比較例３において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｋ】比較例４において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、金属コア基板のための絶縁ペーストである。本発明の絶縁ペーストは、（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤とを含有し、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方がガラス拡散抑制剤としてペースト中に含有される。
【００１７】
このようにして、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストは、絶縁ペースト中にガラス分散抑制剤（ｇｌａｓｓ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）としてＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2または両方を含有する。この説明において、ガラス拡散抑制剤（ｇｌａｓｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2または両方を指す。
【００１８】
本発明の絶縁ペーストは、ガラス粉末の成分として、セラミック粉末としてまたはセラミック粉末およびガラス粉末の成分としてガラス分散抑制剤を含有することができる。本発明において、Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス粉末の成分として含有されるか（Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス構造の網目の成分として含有される）、またはＡｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス粉末とは別にセラミック充填剤または粉末として絶縁ペーストに添加される（Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス構造の網目の成分として含有されない）。また、本発明は、Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス構造の網目の成分およびセラミック充填剤として、また、セラミック充填剤として含有される場合を含める。
【００１９】
例として、網目構造としてＡｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2を有するガラスを調製するために、シリカ、ホウ素、ビスマスおよび他の金属の金属酸化物を、アルミニウムおよびチタンの金属酸化物または水和物と混合し、その後、溶融し、急冷およびカレット化する。次に、このカレットは、湿潤または乾燥機械的圧潰に供され、その後、湿潤圧潰の場合には乾燥工程を経て、粉末を得る。所望の粒子径を有する場合、引き続いてスクリーニングの分級が必要に応じて実施されてもよい。
【００２０】
ガラス拡散抑制剤としてのＡｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2の含有量は、絶縁ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２％〜５０重量％であり、好ましくは１２％〜３０重量％である。
【００２１】
その重量比を用いての絶縁ペースト中のＡｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2の２つの成分の比は、Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝１００：０〜０：１００である。
【００２２】
本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストにおいて、ガラス粉末は好ましくは３２０℃〜４８０℃の転移点および３７０℃〜５６０℃の軟化点を有する。このような転移点および軟化点を有するガラス粉末は、６５０℃以下の焼成温度においてすぐれた特性を有する金属コア基板の製造を可能にする。
【００２３】
ガラス粉末の粒子径および他の性質に特定の制限条件はないが、ガラス粉末は好ましくは、例えば、０．１〜５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する。平均粒子径が０．１μｍ未満である場合、ペースト分散体は不十分になるが、平均粒子径が５μｍを超える場合、ボイドおよびピンホールなどの欠陥が焼成後に形成され、それによって緻密な膜を得ることが難しくなる。
【００２４】
以下は、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストの各成分を説明する。
【００２５】
１．ガラス粉末
金属コア基板のために絶縁ペースト中で通常用いられるガラス粉末は、ホウケイ酸鉛ガラスまたはビスマス−亜鉛−シリカ−ホウ素ガラスのタイプである。その特定例には、特開２００２−３０８６４５号公報に開示されたガラス（Ｂｉ2Ｏ3：２７〜５５％、ＺｎＯ：２８〜５５％、Ｂ2Ｏ3：１０〜３０％、ＳｉＯ2：０〜５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜５％、Ｌａ2Ｏ3：０〜５％、ＴｉＯ2：０〜５％、ＺｒＯ2：０〜５％、ＳｎＯ2：０〜５％、ＣｅＯ2：０〜５％、ＭｇＯ：０〜５％、ＣａＯ：０〜５％、ＳｒＯ：０〜５％、ＢａＯ：０〜５％、Ｌｉ2Ｏ：０〜２％、Ｎａ2Ｏ：０〜２％、Ｋ2Ｏ：０〜２％）、および特開２００３−３４５５０号公報に開示されたガラス（Ｂｉ2Ｏ3：５６〜８８％、Ｂ2Ｏ3：５〜３０％、ＳｎＯ2＋ＣｅＯ2：０〜５％、ＺｎＯ：０〜２０％、ＳｉＯ2：０〜１５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜１０％、ＴｉＯ2：０〜１０％、ＺｒＯ2：０〜５％、Ｌｉ2Ｏ：０〜８％、Ｎａ2Ｏ：０〜８％、Ｋ2Ｏ：０〜８％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜１０％、ＳｒＯ：０〜１０％、ＢａＯ：０〜１０％、ＣｕＯ：０〜５％、Ｖ2Ｏ5：０〜５％、Ｆ：０〜５％）などがある。
【００２６】
２．Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2粉末
本発明の絶縁ペーストにおいて使用可能なＡｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2粉末に特定の制限条件はないが、平均粒子径は、ガラス粉末について説明された同じ理由のために好ましくは０．１〜５μｍである。
【００２７】
３．有機溶剤
本発明の絶縁ペーストは有機溶剤を含有する。有機溶剤のタイプに特定の制限条件はなく、有機溶剤の例には、α−テルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、デカノール、オクタノール、２−エチルヘキサノールおよびミネラルスピリットなどがある。
【００２８】
また、有機溶剤は、有機バインダーを含有してもよく、樹脂溶液の形態であってもよい。有機結合剤の例には、エチルセルロース樹脂、ヒドロキシプロピルセルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ロジン改質樹脂およびエポキシ樹脂などがある。
【００２９】
さらに、希釈溶剤もまた、粘度を調節するために添加してもよい。希釈溶剤の例にはテルピネオールおよびブチルカルビトールアセテートなどがある。
【００３０】
４．添加剤
増粘剤および／または安定剤および／または他の一般的な添加剤（焼結促進剤など）を本発明の絶縁ペーストに添加しても、添加しなくてもよい。添加されうる他の添加剤の例には、分散剤および粘度調節剤などがある。添加剤の量は、ペーストが最終的に必要とする特性に応じて決定される。添加剤の量は、当業者によって適切に決定されうる。さらに、複数のタイプの添加剤を添加することもできる。
【００３１】
本発明の絶縁ペーストを３本ロールミル等で好適に製造することができる。
また、本発明は、上に記載された金属コア基板のための絶縁ペーストを使用する電子デバイスを含める。
【００３２】
本発明の電子デバイスは、回路基板および半導体基板が適用される様々な用途において使用され、それらの例には、電源装置、ハイブリッドＩＣ、マルチ・チップ・モジュール（ＭＣＭ）およびバンプ・グリット・アレイ（ＢＧＡ）などがあるがそれらに限定されない。
【００３３】
図１は、金属コア基板を使用する電子デバイス１００の構造を概略的に示す。参照符号１０２は板状金属ベースを示し、１０４は絶縁層を示し、１０６は電子回路を示す。図１に示されるように、絶縁層１０４が板状金属ベース上に設けられ、電子回路がこの絶縁層上に形成される。さらに、電子回路１０６は、はんだ１１０を有する電子部品、実装部品またはモジュール部品等の末端部分に接続されたそれらの部分を除いて、耐久性を考慮して保護膜１０８によって覆われる。絶縁層、電子回路等の厚さまたは他の条件に特定の制限条件はない。これらの条件は、金属コア基板を使用する電子デバイスにおいて通常に使用される条件の範囲内でありうる。
【００３４】
板状金属ベース１０２は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、ステンレス鋼、ＮｉまたはＦｅＮｉなどの様々な金属または合金から製造された板状ベースからなってもよい。また、無機粒子（ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＢＮ、ＷＣまたはＳｉＮなど）、無機充填剤、セラミック粒子またはセラミック充填剤などの様々な材料が、電子デバイスの特性を改良するために、これらの金属または合金中に含有されてもよい。
【００３５】
また、板状ベースは、複数の材料からなる積層体の形態であってもよい。
【００３６】
本発明の金属コア基板のための上述の絶縁ペーストが絶縁層１０４において用いられる。
【００３７】
本発明の電子デバイスにおいて、絶縁層１０４は、（図１Ａに示された単一層のような）単一層からなってもよく、または２つ以上のタイプの絶縁ペーストを含む多数の層からなってもよい（２つの層の例が図１Ｂに示される）。絶縁層が多数の層からなる場合、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストは、少なくとも最上層１０４”（電子回路が上に形成される層）において使用されることが必要とされる。このように、本発明において、絶縁層が多数の層からなる場合、最上層以外の層１０４’（電子回路が上に形成される層）は、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストまたは別の絶縁ペーストを使用することができる。
【００３８】
導体ペーストが電子回路１０６において用いられる。金属コア基板の絶縁層上に回路を形成する時に使用される場合、導体ペーストに特定の制限条件はない。例えば、導体ペーストは、必要に応じて導電性金属およびビヒクル、ならびにガラス粉末、無機酸化物等を含有する。ガラス粉末、無機酸化物等は、導電性金属の１００重量％に対して好ましくは１０重量％以下、より好ましくは０〜５重量％、さらにより好ましくは０〜３重量％において含有される。
【００３９】
導電性金属は好ましくは金、銀、銅、パラジウム、白金、ニッケル、アルミニウムまたはそれらの合金である。導電性金属の平均粒子径は好ましくは８μｍ以下である。
【００４０】
ガラス粉末の例には、ケイ酸鉛ガラス、ホウケイ酸鉛ガラスおよびビスマス−亜鉛−シリカ−ホウ素ガラスなどがある。さらに、無機酸化物の例には、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＣａＯ、ＢａＯおよびＣｏ2Ｏ3などがある。ビヒクルの例には、バインダー樹脂（例えばエチルセルロース樹脂、アクリル樹脂、ロジン改質樹脂またはポリビニルブチラール樹脂）と有機溶剤（例えばブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）、テルピネオール、エステルアルコール、ＢＣまたはＴＰＯ）との有機混合物がある。
【００４１】
導体ペーストを適切に製造するために、例えば、上の成分の各々をミキサで混合し、３本ロールミル等で分散させた。
【００４２】
本発明の電子デバイスは、例えば、図２に示されたような方法を用いて製造されうる。図２は、絶縁層の単一層を含有する電子デバイスの製造方法を示す実施例である。最初に、板状金属ベース１０２が作製される（図２Ａ）。次に、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストを、例えばスクリーン印刷によってこの板状金属ベース上に印刷し、その後、焼成して絶縁層１０４を得る（図２Ｂ）。複数の絶縁層を形成する場合、この工程は、所望の数の層のために繰り返される。次に、電子回路１０６を形成するための導体ペーストを所望のパターンでスクリーン印刷等によって絶縁層上に印刷し、その後、焼成する（図２Ｃ）。次に、保護膜１０８をスクリーン印刷等によって所望のパターンで印刷する（図２Ｄ）。この場合、電子部品、実装部品またはモジュール部品等の末端部分にはんだ１１０で接続された部分を除いて全ての成分を覆うように保護膜を印刷する。ガラスまたはガラスおよびセラミックからなる保護膜の場合、それは、導体ペーストの焼成温度以下の温度で焼成される。保護膜のためにエポキシ樹脂などの有機材料を使用する場合、保護膜は、１００〜２００℃の範囲内の温度において熱硬化することによって形成される。次いで、はんだペーストを、各部品の末端位置に接続された部分に印刷し、予め決められた位置にそれらの部品を取り付けた後、はんだリフロー炉内ではんだ付けすることによってそれらを取り付ける（図２Ｅ）。
【００４３】
本発明において、絶縁ペーストが金属コア基板のために用いられる（あるいは、絶縁層が多数の層からなる場合には少なくとも最上層において用いられる）。これは、絶縁層から導電膜中へのガラスの拡散を防ぐことにつながり、以前は、生じた場合には、それは６５０℃以下の焼成温度において金属コア基板上に絶縁層および電子回路を形成する時に問題を生じた。結果として、導体とはんだとの間の接触抵抗を低下させることができ、はんだ付け適性を有する絶縁層上に高信頼性の電子回路を形成することができ、電子回路の正確な配置を行なうことができる。
【実施例】
【００４４】
以下、その実施例によって本発明の詳細な説明を記載するが、これらの実施例は、例示目的であることを意図するにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００４５】
（Ａ）金属コア基板のための絶縁ペーストおよび導体ペーストの調製
金属コア基板のための絶縁ペーストおよび導体ペーストを表１に示された調合量によって調製した。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表に示された材料の各々は以下に記載された通りである。
【００４８】
ガラスＡ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3を有するガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷し、その後、ＴｉＯ2セラミック充填剤をそれに添加し、その後、混合した（Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝４．８：１４．４）。
【００４９】
ガラスＢ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3を有するガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷し、その後、ＴｉＯセラミック充填剤をそれに添加し、その後、混合した（Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝３．０：１１．３）。
【００５０】
ガラスＣ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2を有する（Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝２．０：０．１）ガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷した。
【００５１】
ガラスＤ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3を有する（Ａｌ2Ｏ3＝０．５）ガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷した。
【００５２】
Ａｌ2Ｏ3：平均粒子径：０．４〜０．６μｍ
ＴｉＯ2：平均粒子径：０．４〜０．６μｍ
銀粉末：１．４〜１．６μｍの平均粒子径を有する球状粉末
樹脂溶液：テルピネオール中に溶解されたエチルセルロース樹脂（エチルセルロース樹脂：テルピネオール＝１０：９０（ｗｔ／ｗｔ））
希釈溶剤：テルピネオールまたはブチルカルビトールアセテート
各成分を各ペーストの調合に従って容器内で秤量し、その後、ミキサで混合し、三本ロールミルで分散させた。
【００５３】
（Ｂ）金属コア基板上の絶縁層および回路の形成
絶縁層および銀導体回路を金属コア基板上に形成した。回路基板を形成するための方法は以下に記載された通りである。
【００５４】
形成方法１（実施例１、２、３、４、５および比較例１および２）
第１の絶縁ペースト（下層）を、焼成後の厚さ２０μｍにスクリーン印刷することによってステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）基板（板状金属ベース）上に印刷した。次に、１０分間５５０℃に維持する合計３０分のプロファイルでベルト炉内で基板を焼成して、絶縁層１を得た。次いで、第２の絶縁ペースト（上層）を、第１の絶縁ペーストと同じ条件下でスクリーン印刷することによって絶縁層１上に印刷し、その後、焼成した。結果として、絶縁層２が形成された。最後に、銀ペーストを第２の絶縁層上に、焼成後の厚さ１５μｍに印刷して、絶縁ペーストと同じ条件下で焼成することによって銀導体回路を形成した。
【００５５】
形成方法２（実施例６、７および比較例３および４）
焼成後の厚さ２０μｍにスクリーン印刷することによって絶縁ペーストをステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）基板（板状金属ベース）上に印刷した。１０分間５５０℃に維持する合計３０分のプロファイルでベルト炉内で基板を焼成した。次に、銀ペーストを焼成後の厚さ１５μｍに絶縁層上に印刷し、その後、絶縁ペーストと同じ条件下で焼成して銀導体回路を形成した。
【００５６】
（Ｃ）評価
各実施例および比較例の回路基板を、（ｉ）銀導体回路上のはんだ付け適性、（ｉｉ）銀導体回路の接着強さ、および（ｉｉｉ）銀導体回路パターンの位置精度について評価した。図３に示された写真のパターンに形成された回路に基づいて各評価を行なった。
【００５７】
（ｉ）銀導体のはんだ付け適性
実施例の各々において作製された絶縁層および銀導体回路を有する金属コア基板は、９５．７５／３．５／０．７５の比で、Ｓｎ、ＡｇおよびＣｕからなる、鉛を含有しないはんだで、２４０℃において１０秒間はんだ付けされた。次いで、導体上のはんだ付け適性を観察した。それらの結果を表２に示す。さらに、評価の基準は以下の通りである。
【００５８】
評価の基準：
可：銀導体表面の２ｍｍ2のパターンに付着したはんだ９５％以上
ぎりぎり可：銀導体表面の２ｍｍ2のパターンに付着したはんだ８０％〜９５％未満
不可：銀導体表面の２ｍｍ2のパターンに付着したはんだ８０％未満
【００５９】
（ｉｉ）銀導体接着強さ
９５．７５／３．５／０．７５の比で、Ｓｎ、ＡｇおよびＣｕからなる、鉛を含有しないはんだを用いて、スズめっき銅線を２ｍｍ2の銀導体パターンに取り付け、その後、引張試験機で基板に垂直な銅線の剥離強度を測定した。それらの結果を表２に示す。
【００６０】
（ｉｉｉ）銀導体パターンの位置精度
予め決められた位置からの移動量が、絶縁層上に形成された０．５ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（全長）の大きさの銀導体回路パターン（図３のページの向かって左側のパターン）と、微細銀導体回路パターン（図３のページの向かって右上のパターン）とについて観察された。位置変化が生じていない場合は可と評価され、位置変化が生じた場合には不可と評価された。それらの結果を表２に示す。
【００６１】
図３の写真から明らかであるように、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストを用いる実施例１〜７において、回路パターンの位置変化はなかった（写真の左側および右上隅）。他方、比較例１〜４の回路パターンにおいて位置変化が生じた。
【００６２】
【表２】
【００６３】
（Ｄ）実施例１〜７および比較例１〜４の回路基板の電子顕微鏡による観察の結果
図４は、図３の中央に形成された矩形パターン（銀導体）の表面の電子顕微鏡写真を示す。実施例１〜７において、絶縁層から導電膜へのガラスの拡散は銀導体の表面上で妨げられる。他方、比較例１〜４において、ガラス成分が絶縁層から銀導体回路の表面上へと拡散したのが図４から明らかに観察された。
【００６４】
これらの実験結果から明らかであるように、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストの使用は、導体とはんだとの間の接触抵抗を低くしたまま銀導体回路のはんだ付け適性を有しかつ銀導体回路の位置変化がない、絶縁層上に高信頼性の回路を形成することを可能にする。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属コア基板上に形成された絶縁層を製造するための絶縁ペーストに関する。さらに、本発明は、この絶縁ペーストを用いて製造された電子デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属コア基板は、様々なタイプの電子および電気デバイスおよび半導体デバイスのための回路基板としてしばしば用いられるようになった。金属コア基板は、様々なタイプの金属または金属合金、例えば銅、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼、ニッケルまたは鉄−ニッケル合金から製造された板状金属ベース上に形成された電子回路を有し、基板と電子回路との間には絶縁層がある。例えば、有機絶縁層を有する金属コア基板が特開平１１−３３０３０９号公報に開示されている。
【０００３】
電子部品は上述の基板上にはんだで取り付けられ、良好な接続によって電子回路とはんだとの間の接触抵抗を低減することが必要である。
【０００４】
さらに、金属コア基板上の電子回路の位置精度もまた、必要とされる。
【０００５】
金属コア基板上の絶縁層は、（ｉ）エポキシなどの有機材料とセラミック充填剤とによって、または（ｉｉ）ガラス／セラミックなどの無機材料によって焼成プロセスを通して提供される。
【０００６】
ガラス系の絶縁層上の電子回路とはんだとの間の接触抵抗の増加に関する問題があることが観察されている。絶縁層のためにガラス材料を用いる場合、導体ペーストを焼成する時にガラスが絶縁層上の導電膜中に容易に拡散し、ガラスが導電膜の表面上にブリードアウトする。このブリードアウトは、絶縁層上の導電膜とはんだとの間の接触抵抗を増加させ、両方の層の間の接着強さを減少させる。
【０００７】
さらに、絶縁層は、導電層を焼成する間に再流動することができる。この再流動の結果として、導体パターンは、目標位置から移動する。
【０００８】
導体ペーストを焼成する間の絶縁層から導電膜へのガラスの拡散を防ぐことによって、製造された電子デバイスの特性を改良することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、焼成する間の絶縁層から導電膜へのガラスの拡散の問題を回避する、金属コア基板のための改良された絶縁ペーストに関する。本発明の絶縁ペーストは、（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤とを含有し、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方がペースト中に含有され、このガラス拡散抑制剤の含有量は、ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％、好ましくは１２〜３０重量％である。本発明の絶縁ペーストは、ガラス粉末の成分としておよび／または添加剤として、すなわちセラミック粉末としてガラス拡散抑制剤を含有することができる。
【００１０】
本発明において、ガラス粉末は好ましくは、３２０℃〜４８０℃の転移点および３７０℃〜５６０℃の軟化点を有する。
【００１１】
本発明はさらに、前述の絶縁ペーストから形成された絶縁層を含有する電子デバイスに関する。この電子デバイスは、板状金属ベースと、金属ベース上に形成された１つまたは２つ以上の絶縁層と、前記絶縁層上に形成された電子回路とを有し、前記電子回路と接触している少なくとも前記絶縁層が、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方を含有し、ガラス拡散抑制剤の含有量は、絶縁層中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％および好ましくは１２〜３０重量％である。
【００１２】
本発明の電子デバイスの変型において、絶縁層は、２つ以上の積層絶縁層からなってもよい。この場合、電子回路と接触している絶縁層だけがガラス拡散抑制剤を含有してもよい。
【００１３】
本発明の絶縁ペーストを用いて製造された電子デバイスは、導電膜とはんだとの間の良好な接合および低い接触抵抗を有する。
【００１４】
さらに、本発明の絶縁ペーストを用いる場合、焼成する間に目標位置からの絶縁層上の導電膜（電子回路等）の移動を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】金属コア基板を用いる電子デバイスの略図を示し、単一絶縁層の場合の実施例を示す。
【図１Ｂ】金属コア基板を用いる電子デバイスの略図を示し、多数の（２）絶縁層の場合の実施例を示す。
【図２Ａ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｂ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｃ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｄ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図２Ｅ】図１Ａの電子デバイスの製造方法を説明するための図面である。
【図３Ａ】実施例１において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｂ】実施例２において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｃ】実施例３において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｄ】実施例４において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｅ】実施例５において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｆ】実施例６において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｇ】実施例７において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｈ】比較例１において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｉ】比較例２において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｊ】比較例３において形成された回路基板の写真を示す。
【図３Ｋ】比較例４において形成された回路基板の写真を示す。
【図４Ａ】実施例１において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｂ】実施例２において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｃ】実施例３において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｄ】実施例４において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｅ】実施例５において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｆ】実施例６において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｇ】実施例７において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｈ】比較例１において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｉ】比較例２において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｊ】比較例３において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【図４Ｋ】比較例４において形成された回路基板上の導電膜の表面の電子顕微鏡写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、金属コア基板のための絶縁ペーストである。本発明の絶縁ペーストは、（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤とを含有し、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方がガラス拡散抑制剤としてペースト中に含有される。
【００１７】
このようにして、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストは、絶縁ペースト中にガラス分散抑制剤（ｇｌａｓｓ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）としてＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2または両方を含有する。この説明において、ガラス拡散抑制剤（ｇｌａｓｓ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ）は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2または両方を指す。
【００１８】
本発明の絶縁ペーストは、ガラス粉末の成分として、セラミック粉末としてまたはセラミック粉末およびガラス粉末の成分としてガラス分散抑制剤を含有することができる。本発明において、Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス粉末の成分として含有されるか（Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス構造の網目の成分として含有される）、またはＡｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス粉末とは別にセラミック充填剤または粉末として絶縁ペーストに添加される（Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス構造の網目の成分として含有されない）。また、本発明は、Ａｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2がガラス構造の網目の成分およびセラミック充填剤として、また、セラミック充填剤として含有される場合を含める。
【００１９】
例として、網目構造としてＡｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2を有するガラスを調製するために、シリカ、ホウ素、ビスマスおよび他の金属の金属酸化物を、アルミニウムおよびチタンの金属酸化物または水和物と混合し、その後、溶融し、急冷およびカレット化する。次に、このカレットは、湿潤または乾燥機械的圧潰に供され、その後、湿潤圧潰の場合には乾燥工程を経て、粉末を得る。所望の粒子径を有する場合、引き続いてスクリーニングの分級が必要に応じて実施されてもよい。
【００２０】
ガラス拡散抑制剤としてのＡｌ2Ｏ3および／またはＴｉＯ2の含有量は、絶縁ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２％〜５０重量％であり、好ましくは１２％〜３０重量％である。
【００２１】
その重量比を用いての絶縁ペースト中のＡｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2の２つの成分の比は、Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝１００：０〜０：１００である。
【００２２】
本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストにおいて、ガラス粉末は好ましくは３２０℃〜４８０℃の転移点および３７０℃〜５６０℃の軟化点を有する。このような転移点および軟化点を有するガラス粉末は、６５０℃以下の焼成温度においてすぐれた特性を有する金属コア基板の製造を可能にする。
【００２３】
ガラス粉末の粒子径および他の性質に特定の制限条件はないが、ガラス粉末は好ましくは、例えば、０．１〜５μｍの平均粒子径（Ｄ５０）を有する。平均粒子径が０．１μｍ未満である場合、ペースト分散体は不十分になるが、平均粒子径が５μｍを超える場合、ボイドおよびピンホールなどの欠陥が焼成後に形成され、それによって緻密な膜を得ることが難しくなる。
【００２４】
以下は、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストの各成分を説明する。
【００２５】
１．ガラス粉末
金属コア基板のために絶縁ペースト中で通常用いられるガラス粉末は、ホウケイ酸鉛ガラスまたはビスマス−亜鉛−シリカ−ホウ素ガラスのタイプである。その特定例には、特開２００２−３０８６４５号公報に開示されたガラス（Ｂｉ2Ｏ3：２７〜５５％、ＺｎＯ：２８〜５５％、Ｂ2Ｏ3：１０〜３０％、ＳｉＯ2：０〜５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜５％、Ｌａ2Ｏ3：０〜５％、ＴｉＯ2：０〜５％、ＺｒＯ2：０〜５％、ＳｎＯ2：０〜５％、ＣｅＯ2：０〜５％、ＭｇＯ：０〜５％、ＣａＯ：０〜５％、ＳｒＯ：０〜５％、ＢａＯ：０〜５％、Ｌｉ2Ｏ：０〜２％、Ｎａ2Ｏ：０〜２％、Ｋ2Ｏ：０〜２％）、および特開２００３−３４５５０号公報に開示されたガラス（Ｂｉ2Ｏ3：５６〜８８％、Ｂ2Ｏ3：５〜３０％、ＳｎＯ2＋ＣｅＯ2：０〜５％、ＺｎＯ：０〜２０％、ＳｉＯ2：０〜１５％、Ａｌ2Ｏ3：０〜１０％、ＴｉＯ2：０〜１０％、ＺｒＯ2：０〜５％、Ｌｉ2Ｏ：０〜８％、Ｎａ2Ｏ：０〜８％、Ｋ2Ｏ：０〜８％、ＭｇＯ：０〜１０％、ＣａＯ：０〜１０％、ＳｒＯ：０〜１０％、ＢａＯ：０〜１０％、ＣｕＯ：０〜５％、Ｖ2Ｏ5：０〜５％、Ｆ：０〜５％）などがある。
【００２６】
２．Ａｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2粉末
本発明の絶縁ペーストにおいて使用可能なＡｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2粉末に特定の制限条件はないが、平均粒子径は、ガラス粉末について説明された同じ理由のために好ましくは０．１〜５μｍである。
【００２７】
３．有機溶剤
本発明の絶縁ペーストは有機溶剤を含有する。有機溶剤のタイプに特定の制限条件はなく、有機溶剤の例には、α−テルピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、デカノール、オクタノール、２−エチルヘキサノールおよびミネラルスピリットなどがある。
【００２８】
また、有機溶剤は、有機バインダーを含有してもよく、樹脂溶液の形態であってもよい。有機結合剤の例には、エチルセルロース樹脂、ヒドロキシプロピルセルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ロジン改質樹脂およびエポキシ樹脂などがある。
【００２９】
さらに、希釈溶剤もまた、粘度を調節するために添加してもよい。希釈溶剤の例にはテルピネオールおよびブチルカルビトールアセテートなどがある。
【００３０】
４．添加剤
増粘剤および／または安定剤および／または他の一般的な添加剤（焼結促進剤など）を本発明の絶縁ペーストに添加しても、添加しなくてもよい。添加されうる他の添加剤の例には、分散剤および粘度調節剤などがある。添加剤の量は、ペーストが最終的に必要とする特性に応じて決定される。添加剤の量は、当業者によって適切に決定されうる。さらに、複数のタイプの添加剤を添加することもできる。
【００３１】
本発明の絶縁ペーストを３本ロールミル等で好適に製造することができる。
また、本発明は、上に記載された金属コア基板のための絶縁ペーストを使用する電子デバイスを含める。
【００３２】
本発明の電子デバイスは、回路基板および半導体基板が適用される様々な用途において使用され、それらの例には、電源装置、ハイブリッドＩＣ、マルチ・チップ・モジュール（ＭＣＭ）およびバンプ・グリット・アレイ（ＢＧＡ）などがあるがそれらに限定されない。
【００３３】
図１は、金属コア基板を使用する電子デバイス１００の構造を概略的に示す。参照符号１０２は板状金属ベースを示し、１０４は絶縁層を示し、１０６は電子回路を示す。図１に示されるように、絶縁層１０４が板状金属ベース上に設けられ、電子回路がこの絶縁層上に形成される。さらに、電子回路１０６は、はんだ１１０を有する電子部品、実装部品またはモジュール部品等の末端部分に接続されたそれらの部分を除いて、耐久性を考慮して保護膜１０８によって覆われる。絶縁層、電子回路等の厚さまたは他の条件に特定の制限条件はない。これらの条件は、金属コア基板を使用する電子デバイスにおいて通常に使用される条件の範囲内でありうる。
【００３４】
板状金属ベース１０２は、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅ、ステンレス鋼、ＮｉまたはＦｅＮｉなどの様々な金属または合金から製造された板状ベースからなってもよい。また、無機粒子（ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＢＮ、ＷＣまたはＳｉＮなど）、無機充填剤、セラミック粒子またはセラミック充填剤などの様々な材料が、電子デバイスの特性を改良するために、これらの金属または合金中に含有されてもよい。
【００３５】
また、板状ベースは、複数の材料からなる積層体の形態であってもよい。
【００３６】
本発明の金属コア基板のための上述の絶縁ペーストが絶縁層１０４において用いられる。
【００３７】
本発明の電子デバイスにおいて、絶縁層１０４は、（図１Ａに示された単一層のような）単一層からなってもよく、または２つ以上のタイプの絶縁ペーストを含む多数の層からなってもよい（２つの層の例が図１Ｂに示される）。絶縁層が多数の層からなる場合、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストは、少なくとも最上層１０４”（電子回路が上に形成される層）において使用されることが必要とされる。このように、本発明において、絶縁層が多数の層からなる場合、最上層以外の層１０４’（電子回路が上に形成される層）は、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストまたは別の絶縁ペーストを使用することができる。
【００３８】
導体ペーストが電子回路１０６において用いられる。金属コア基板の絶縁層上に回路を形成する時に使用される場合、導体ペーストに特定の制限条件はない。例えば、導体ペーストは、必要に応じて導電性金属およびビヒクル、ならびにガラス粉末、無機酸化物等を含有する。ガラス粉末、無機酸化物等は、導電性金属の１００重量％に対して好ましくは１０重量％以下、より好ましくは０〜５重量％、さらにより好ましくは０〜３重量％において含有される。
【００３９】
導電性金属は好ましくは金、銀、銅、パラジウム、白金、ニッケル、アルミニウムまたはそれらの合金である。導電性金属の平均粒子径は好ましくは８μｍ以下である。
【００４０】
ガラス粉末の例には、ケイ酸鉛ガラス、ホウケイ酸鉛ガラスおよびビスマス−亜鉛−シリカ−ホウ素ガラスなどがある。さらに、無機酸化物の例には、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＭｎＯ、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＣａＯ、ＢａＯおよびＣｏ2Ｏ3などがある。ビヒクルの例には、バインダー樹脂（例えばエチルセルロース樹脂、アクリル樹脂、ロジン改質樹脂またはポリビニルブチラール樹脂）と有機溶剤（例えばブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）、テルピネオール、エステルアルコール、ＢＣまたはＴＰＯ）との有機混合物がある。
【００４１】
導体ペーストを適切に製造するために、例えば、上の成分の各々をミキサで混合し、３本ロールミル等で分散させた。
【００４２】
本発明の電子デバイスは、例えば、図２に示されたような方法を用いて製造されうる。図２は、絶縁層の単一層を含有する電子デバイスの製造方法を示す実施例である。最初に、板状金属ベース１０２が作製される（図２Ａ）。次に、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストを、例えばスクリーン印刷によってこの板状金属ベース上に印刷し、その後、焼成して絶縁層１０４を得る（図２Ｂ）。複数の絶縁層を形成する場合、この工程は、所望の数の層のために繰り返される。次に、電子回路１０６を形成するための導体ペーストを所望のパターンでスクリーン印刷等によって絶縁層上に印刷し、その後、焼成する（図２Ｃ）。次に、保護膜１０８をスクリーン印刷等によって所望のパターンで印刷する（図２Ｄ）。この場合、電子部品、実装部品またはモジュール部品等の末端部分にはんだ１１０で接続された部分を除いて全ての成分を覆うように保護膜を印刷する。ガラスまたはガラスおよびセラミックからなる保護膜の場合、それは、導体ペーストの焼成温度以下の温度で焼成される。保護膜のためにエポキシ樹脂などの有機材料を使用する場合、保護膜は、１００〜２００℃の範囲内の温度において熱硬化することによって形成される。次いで、はんだペーストを、各部品の末端位置に接続された部分に印刷し、予め決められた位置にそれらの部品を取り付けた後、はんだリフロー炉内ではんだ付けすることによってそれらを取り付ける（図２Ｅ）。
【００４３】
本発明において、絶縁ペーストが金属コア基板のために用いられる（あるいは、絶縁層が多数の層からなる場合には少なくとも最上層において用いられる）。これは、絶縁層から導電膜中へのガラスの拡散を防ぐことにつながり、以前は、生じた場合には、それは６５０℃以下の焼成温度において金属コア基板上に絶縁層および電子回路を形成する時に問題を生じた。結果として、導体とはんだとの間の接触抵抗を低下させることができ、はんだ付け適性を有する絶縁層上に高信頼性の電子回路を形成することができ、電子回路の正確な配置を行なうことができる。
【実施例】
【００４４】
以下、その実施例によって本発明の詳細な説明を記載するが、これらの実施例は、例示目的であることを意図するにすぎず、本発明を限定するものではない。
【００４５】
（Ａ）金属コア基板のための絶縁ペーストおよび導体ペーストの調製
金属コア基板のための絶縁ペーストおよび導体ペーストを表１に示された調合量によって調製した。
【００４６】
【表１】
【００４７】
表に示された材料の各々は以下に記載された通りである。
【００４８】
ガラスＡ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3を有するガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷し、その後、ＴｉＯ2セラミック充填剤をそれに添加し、その後、混合した（Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝４．８：１４．４）。
【００４９】
ガラスＢ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3を有するガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷し、その後、ＴｉＯセラミック充填剤をそれに添加し、その後、混合した（Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝３．０：１１．３）。
【００５０】
ガラスＣ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3およびＴｉＯ2を有する（Ａｌ2Ｏ3：ＴｉＯ2＝２．０：０．１）ガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷した。
【００５１】
ガラスＤ：ガラス網目組成物としてＡｌ2Ｏ3を有する（Ａｌ2Ｏ3＝０．５）ガラス（Ｂｉ2Ｏ3−ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3ベースのガラス）を溶融および急冷した。
【００５２】
Ａｌ2Ｏ3：平均粒子径：０．４〜０．６μｍ
ＴｉＯ2：平均粒子径：０．４〜０．６μｍ
銀粉末：１．４〜１．６μｍの平均粒子径を有する球状粉末
樹脂溶液：テルピネオール中に溶解されたエチルセルロース樹脂（エチルセルロース樹脂：テルピネオール＝１０：９０（ｗｔ／ｗｔ））
希釈溶剤：テルピネオールまたはブチルカルビトールアセテート
各成分を各ペーストの調合に従って容器内で秤量し、その後、ミキサで混合し、三本ロールミルで分散させた。
【００５３】
（Ｂ）金属コア基板上の絶縁層および回路の形成
絶縁層および銀導体回路を金属コア基板上に形成した。回路基板を形成するための方法は以下に記載された通りである。
【００５４】
形成方法１（実施例１、２、３、４、５および比較例１および２）
第１の絶縁ペースト（下層）を、焼成後の厚さ２０μｍにスクリーン印刷することによってステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）基板（板状金属ベース）上に印刷した。次に、１０分間５５０℃に維持する合計３０分のプロファイルでベルト炉内で基板を焼成して、絶縁層１を得た。次いで、第２の絶縁ペースト（上層）を、第１の絶縁ペーストと同じ条件下でスクリーン印刷することによって絶縁層１上に印刷し、その後、焼成した。結果として、絶縁層２が形成された。最後に、銀ペーストを第２の絶縁層上に、焼成後の厚さ１５μｍに印刷して、絶縁ペーストと同じ条件下で焼成することによって銀導体回路を形成した。
【００５５】
形成方法２（実施例６、７および比較例３および４）
焼成後の厚さ２０μｍにスクリーン印刷することによって絶縁ペーストをステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）基板（板状金属ベース）上に印刷した。１０分間５５０℃に維持する合計３０分のプロファイルでベルト炉内で基板を焼成した。次に、銀ペーストを焼成後の厚さ１５μｍに絶縁層上に印刷し、その後、絶縁ペーストと同じ条件下で焼成して銀導体回路を形成した。
【００５６】
（Ｃ）評価
各実施例および比較例の回路基板を、（ｉ）銀導体回路上のはんだ付け適性、（ｉｉ）銀導体回路の接着強さ、および（ｉｉｉ）銀導体回路パターンの位置精度について評価した。図３に示された写真のパターンに形成された回路に基づいて各評価を行なった。
【００５７】
（ｉ）銀導体のはんだ付け適性
実施例の各々において作製された絶縁層および銀導体回路を有する金属コア基板は、９５．７５／３．５／０．７５の比で、Ｓｎ、ＡｇおよびＣｕからなる、鉛を含有しないはんだで、２４０℃において１０秒間はんだ付けされた。次いで、導体上のはんだ付け適性を観察した。それらの結果を表２に示す。さらに、評価の基準は以下の通りである。
【００５８】
評価の基準：
可：銀導体表面の２ｍｍ2のパターンに付着したはんだ９５％以上
ぎりぎり可：銀導体表面の２ｍｍ2のパターンに付着したはんだ８０％〜９５％未満
不可：銀導体表面の２ｍｍ2のパターンに付着したはんだ８０％未満
【００５９】
（ｉｉ）銀導体接着強さ
９５．７５／３．５／０．７５の比で、Ｓｎ、ＡｇおよびＣｕからなる、鉛を含有しないはんだを用いて、スズめっき銅線を２ｍｍ2の銀導体パターンに取り付け、その後、引張試験機で基板に垂直な銅線の剥離強度を測定した。それらの結果を表２に示す。
【００６０】
（ｉｉｉ）銀導体パターンの位置精度
予め決められた位置からの移動量が、絶縁層上に形成された０．５ｍｍ（幅）×１００ｍｍ（全長）の大きさの銀導体回路パターン（図３のページの向かって左側のパターン）と、微細銀導体回路パターン（図３のページの向かって右上のパターン）とについて観察された。位置変化が生じていない場合は可と評価され、位置変化が生じた場合には不可と評価された。それらの結果を表２に示す。
【００６１】
図３の写真から明らかであるように、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストを用いる実施例１〜７において、回路パターンの位置変化はなかった（写真の左側および右上隅）。他方、比較例１〜４の回路パターンにおいて位置変化が生じた。
【００６２】
【表２】
【００６３】
（Ｄ）実施例１〜７および比較例１〜４の回路基板の電子顕微鏡による観察の結果
図４は、図３の中央に形成された矩形パターン（銀導体）の表面の電子顕微鏡写真を示す。実施例１〜７において、絶縁層から導電膜へのガラスの拡散は銀導体の表面上で妨げられる。他方、比較例１〜４において、ガラス成分が絶縁層から銀導体回路の表面上へと拡散したのが図４から明らかに観察された。
【００６４】
これらの実験結果から明らかであるように、本発明の金属コア基板のための絶縁ペーストの使用は、導体とはんだとの間の接触抵抗を低くしたまま銀導体回路のはんだ付け適性を有しかつ銀導体回路の位置変化がない、絶縁層上に高信頼性の回路を形成することを可能にする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤と
を含む、金属コア基板のための絶縁ペーストであって、
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方がガラス拡散抑制剤として前記ペースト中に含有され、前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２％〜５０重量％である、金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項２】
前記ガラス拡散抑制剤が前記ガラス粉末の成分として含有される、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項３】
前記ガラス拡散抑制剤が（ｃ）セラミック充填剤として含有される、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項４】
前記ガラス拡散抑制剤が、前記ガラス粉末の成分としておよび（ｃ）セラミック充填剤として含有される、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項５】
前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２〜３０重量％である、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項６】
前記ガラス粉末が３２０〜４８０℃の転移点および３７０〜５６０℃の軟化点を有する、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項７】
板状金属ベースと、
前記板状金属ベース上に形成された１つまたは２つ以上の絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された電子回路と
を含む電子デバイスであって、
少なくとも前記電子回路と接触している絶縁層が、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方を含有し、
前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記絶縁層中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％である、電子デバイス。
【請求項８】
前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記絶縁層中の無機成分の含有量に基づいて１２〜３０重量％である、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記絶縁層が２つ以上の積層絶縁層を含み、前記電子回路と接触している前記絶縁層だけが前記ガラス拡散抑制剤を含有する、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項１】
（ａ）ガラス粉末と、（ｂ）有機溶剤と
を含む、金属コア基板のための絶縁ペーストであって、
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方がガラス拡散抑制剤として前記ペースト中に含有され、前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２％〜５０重量％である、金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項２】
前記ガラス拡散抑制剤が前記ガラス粉末の成分として含有される、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項３】
前記ガラス拡散抑制剤が（ｃ）セラミック充填剤として含有される、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項４】
前記ガラス拡散抑制剤が、前記ガラス粉末の成分としておよび（ｃ）セラミック充填剤として含有される、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項５】
前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記ペースト中の無機成分の含有量に基づいて１２〜３０重量％である、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項６】
前記ガラス粉末が３２０〜４８０℃の転移点および３７０〜５６０℃の軟化点を有する、請求項１に記載の金属コア基板のための絶縁ペースト。
【請求項７】
板状金属ベースと、
前記板状金属ベース上に形成された１つまたは２つ以上の絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された電子回路と
を含む電子デバイスであって、
少なくとも前記電子回路と接触している絶縁層が、ガラス拡散抑制剤としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびチタニア（ＴｉＯ2）の一方または両方を含有し、
前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記絶縁層中の無機成分の含有量に基づいて１２〜５０重量％である、電子デバイス。
【請求項８】
前記ガラス拡散抑制剤の含有量が、前記絶縁層中の無機成分の含有量に基づいて１２〜３０重量％である、請求項７に記載の電子デバイス。
【請求項９】
前記絶縁層が２つ以上の積層絶縁層を含み、前記電子回路と接触している前記絶縁層だけが前記ガラス拡散抑制剤を含有する、請求項７に記載の電子デバイス。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図３Ｉ】
【図３Ｊ】
【図３Ｋ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図４Ｋ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図３Ｉ】
【図３Ｊ】
【図３Ｋ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図４Ｆ】
【図４Ｇ】
【図４Ｈ】
【図４Ｉ】
【図４Ｊ】
【図４Ｋ】
【公表番号】特表２０１０−５３１０４４（Ｐ２０１０−５３１０４４Ａ）
【公表日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５１３４０４（Ｐ２０１０−５１３４０４）
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６７４６５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５７６７５
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月１９日（２００８．６．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０６７４６５
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１５７６７５
【国際公開日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（３９００２３６７４）イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー (2,692)
【氏名又は名称原語表記】Ｅ．Ｉ．ＤＵ ＰＯＮＴ ＤＥ ＮＥＭＯＵＲＳ ＡＮＤ ＣＯＭＰＡＮＹ
【Ｆターム（参考）】
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