(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚膜スクリーン印刷により膜状物を形成するための厚膜ペ−ストのビヒクル作製において、空気あるいは酸素を導入しながら有機ポリマ−を有機溶液へ加熱溶解させることを特徴とする厚膜ペースト用ビヒクルの製造方法。
【請求項２】
特許請求の範囲第１項により作製したビヒクルに、厚膜スクリーン印刷により膜状物を形成するため、金属その他の無機系微粉末を混合・混練してなることを特徴とする厚膜ペーストの製造方法。
【請求項３】
特許請求の範囲第２項により作製した厚膜ペーストを用いて製造することを特徴とする厚膜回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
厚膜ペーストを用いて製造する厚膜回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子装置、システムの小型化、高速化が要求され、半導体素子の高密度・高集積化に伴い、半導体素子を搭載する回路基板においては、配線密度の増加による微細配線の形成が要求されている。この要求に応える一つの回路基板として、セラミック配線基板がある。これはアルミナ、ムライトあるいはガラスを主成分とする基板に、Ｗ，Ｍo，Ａu，Ａg−Ｐd，Ｃu等の金属の配線膜を形成するものである。配線膜は、通常、前記の金属微粉末を含む厚膜導体ペーストをスクリーン印刷技術等により基板表面に印刷塗布し、熱処理により基板に一体化して厚膜回路基板となる。導体ペーストは、主に金属微粉末と粘稠液であるビヒクルとを混合し、３本ロール等で混練して製造される。ビヒクルの作製装置の基本的な構成の概要を図４に示す。ヒータ６を配設した加熱溶解容器１に、グリコール系溶剤あるいは高級アルコール類等の高沸点溶剤と顆粒状のセルロース系ポリマ−あるいはアクリル系ポリマ−とをビヒクル２の材料として投入し、還流冷却器４へ通ずる排気口と温度センサ５とを設けた蓋３をし、撹拌羽根７で撹拌しながら８０〜１２０℃で加熱され、通常、１〜２０Ｐａ．ｓの範囲の所定の粘度となるまで処理される。
【０００３】
しかし、上記の方法で作製されるビヒクルと金属微粉末とからなる導体ペ−ストを作製し、メッシュ  スクリ−ンにより厚膜印刷し、熱処理した導体膜において、膜幅が１００μｍ以下で膜厚が２０μｍ程度の微細な配線膜では、配線に断線あるいは高い配線抵抗をもつことがあり、そしてその配線膜では膜幅の狭小化や金属膜被着のない斑状部が観察された。
【０００４】
この断線や高抵抗をもたらす膜幅の狭小化や金属膜被着のない斑状部の生成は、スクリーンのメッシュを通過した印刷膜内に存在するポリマ−の３０μｍ程度の凝集物が原因である。このポリマー凝集物があると印刷膜の当該部での実質的な金属微粉末量が少なくなり、金属微粉末の連続体が焼結収縮により切れ、断線あるいは高抵抗配線となったものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上記従来技術の課題を解決して、熱処理した印刷膜において断線や配線の高抵抗等の欠陥を生成せず、良好な品質を確保できる厚膜ペースト用のビヒクル及び厚膜ペーストを作製し、熱処理した厚膜回路基板においても良好な品質を有し、微細な配線膜の欠陥等の解消を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ビヒクルの作製において、加熱溶解容器内に空気あるいは酸素を導入し、内容物を撹拌することにより、従来より短時間の加熱処理において厚膜ペーストの作製に適した粘度が得られ、さらにその加熱処理条件において、ポリマ−の溶融凝集物がなく、ポリマ−の有機溶液への均質な溶解と分散が促進させるられることを見出した。
【０００７】
これにより作製したビヒクルを用いて製造する導体ペ−ストでは、熱処理した微細な配線膜において、膜幅の狭小化やペ−ストの被着のない斑状等の膜欠損がなく、配線の断線の生成が解消されるようになり、これにより高品質の厚膜回路基板が形成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施例１
１）本発明のビヒクルおよび厚膜導体ペ−ストを次のようにして作製した。
【０００９】
（１）ビヒクル：ビヒクル作製のための加熱溶解装置の主な構成を図１に示す。図４に示す従来の装置との差は、空気あるいは酸素がボンベ等の供給元８からガス流量制御計９を通して、ガス導入口１０より加熱溶解装置１へ導入されることにある。本実施例では、２ｌの加熱容器１に有機溶液としてカルビトールアセテート９００ｇとエチルセルロース１００ｇ入れ、顆粒状のエチルセルロースを撹拌により溶液中に混合させた後、ガス導入口より空気を10ml／分で導入させながら１２０℃にヒータで加熱してエチルセルロースを溶解させた。３時間処理で２０Pa.sの粘度となるビヒクルを作製した。
【００１０】
なお、本発明の比較参考例として、空気を導入しないで作製したビヒクルの加熱時間とビヒクル粘度との関係を図２の(ｂ)に示す。粘度が２０Pa.sのビヒクルを得るには、１０時間を要した。
【００１１】
（２）厚膜導体ペースト：平均粒径４μmのＣｕ粉末９０ｗｔ％に上記ビヒクル１０ｗｔ％を加えて３本ロールミルで混練してＣｕ導体ペ−ストを製造した。本発明の比較参考例として、空気を導入しないで作製したビヒクルを用い、同様にしてＣｕ導体ペ−ストを作製した。
【００１２】
２）ビヒクル及びペーストの品質を次のようにして評価した。
【００１３】
（１）ビヒクル：作製したビヒクルを目開き２０μｍのステンレス篩いをフィルタとして吸引濾過し、フィルタ上の残渣を顕微鏡観察し、残渣の有無を評価した。
【００１４】
（２）ペースト：セラミック  グリーンシートにメッシュ  スクリーンを用い、製造した厚膜ペーストをスクリーン印刷した。幅１００μｍに印刷形成した状態の膜を観察し、その後、複数枚のシートを位置合わせして積層し、１００℃で加圧接着し、Ｎ2−Ｈ2−Ｈ2Ｏの雰囲気での脱カーボン処理を経て、１０００℃、１時間で積層体を焼結させた。そして導体膜の電気抵抗の測定、膜質観察を行うことにより、作製したペーストの品質を評価した。
【００１５】
表１に形成した導体膜の評価結果を示す。
【００１６】
【表１】
0003817770.tif 000002
【００１７】
厚膜ペーストの製造に用いるビヒクルの作製において、本発明により有機ポリマ−と有機溶液との加熱溶解時に、その溶解容器内に空気を導入することにより、有機ポリマ−の溶解が促進されて、空気を導入しない場合に較べて厚膜ペースト用として適当な範囲の粘度のビヒクルを短時間で作製できるようになる。また、本発明により作製したビヒクルでは篩いフィルタ上に、３０μｍを超えるポリマ−の溶融凝集物である残渣がなく、ポリマ−の有機溶液への均質な溶解と分散が促進させられる。そして、このビヒクルを用いて製造する厚膜導体ペーストにおいては、１００μｍの微細な配線膜においても、断線がなく、高品質の配線基板を得ることができるようになる。
【００１８】
実施例２
１）本発明の他の実施例によるビヒクルおよび厚膜絶縁体ペ−ストを次のようにして作製した。
【００１９】
（１）ビヒクル：実施例１と同じ装置により、２ｌの加熱容器に有機溶液としてトリデカノール９００ｇと顆粒状のエチルセルロース１００ｇを入れ、エチルセルロースを撹拌により溶液中に混合させた後、ガス導入口より酸素５ml／分で導入させながら１００℃で加熱してエチルセルロースを溶解させ、８時間の処理で粘度が４Pa.sのビヒクルを作製した。
【００２０】
なお、本発明の比較参考例として、酸素を導入しないで作製する場合には、粘度が４Pa.sのビヒクルを得るには、７０時間を要した。
【００２１】
（２）厚膜導体ペースト：平均粒径２μmのＡｕ粉末９０ｗｔ％に上記ビヒクル１０ｗｔ％を加えて３本ロールミルで混練してＡｕ導体ペ−ストを製造した。本発明の比較参考例として、空気を導入しないで作製したビヒクルを用い、同様にしてＡｕ導体ペ−ストを作製した。
【００２２】
２）ビヒクル及びペーストの品質を次のようにして評価した。
【００２３】
（１）ビヒクル：実施例１と同様にして、フィルタ残渣の観察により評価した
（２）ペースト：セラミック  グリーンシートにメッシュス  クリーンを用い、製造した厚膜ペーストをスクリーン印刷した。幅１００μｍに印刷形成した状態の膜を観察し、その後、複数枚のシートを位置合わせして積層し、１００℃で加圧接着し、大気雰囲気で９５０℃、１時間で積層体を焼結させた。そして導体膜の電気抵抗の測定、膜質の観察を行った。
【００２４】
表２に形成した導体膜の評価結果を示す。
【００２５】
【表２】
0003817770.tif 000003
【００２６】
厚膜ペーストの製造に用いるにビヒクルの作製において、本発明により有機ポリマ−と有機溶液との加熱溶解時に、その溶解容器内に空気を導入することにより、有機ポリマ−の溶解が促進されて、空気を導入しない場合に較べて厚膜ペースト用として適当な範囲の粘度のビヒクルを短時間で作製できるようになる。また、本発明により作製したビヒクルを用いて製造する厚膜導体ペーストにおいては、膜幅１００μｍの微細な配線膜においても、断線がなく、高品質の配線基板を得ることができるようになる。
【００２７】
実施例３
１）本発明のビヒクルおよび厚膜導体ペ−ストを次のようにして作製した。
【００２８】
（１）ビヒクル：ビヒクル作製のための加熱溶解装置の主な構成を図３に示す。図１との相違は、空気あるいは酸素の導入管１１が、加熱溶解容器１内の有機溶液２に浸かる位置まで配設されることにある。容器に有機溶液としてテルピネオ−ル９００ｇとアクリル樹脂１００ｇ入れ、顆粒状のアクリル樹脂を撹拌により溶液中に混合させた後、ガス導管１１より空気を10ml／分で導入させながら８０℃にヒータで加熱してアクリル樹脂を溶解させた。４時間処理で１５Pa.sの粘度となるビヒクルを作製した。
【００２９】
（２）厚膜導体ペースト：平均粒径４μmのＣｕ粉末９０ｗｔ％に上記ビヒクル１０ｗｔ％を加えて３本ロールミルで混練してＣｕ導体ペ−ストを製造した。本発明の比較参考例として、空気を導入しないで作製したビヒクルを用い、同様にしてＣｕ導体ペ−ストを作製した。
【００３０】
表３に形成した導体膜の評価結果を示す。
【００３１】
【表３】
0003817770.tif 000004
【００３２】
実施例１と同様の評価において、膜幅１００μｍの微細な配線膜においても、断線がなく、高品質の配線基板を得ることができるようになる。
【００３３】
【発明の効果】
厚膜ペーストの製造に用いるにビヒクルの作製において、本発明により有機ポリマ−と有機溶液との加熱溶解時に、その溶解容器内に空気あるいは酸素を導入することにより、有機ポリマ−の溶解が促進されて、空気あるいは酸素を導入しない場合に較べて、本発明により作製したビヒクルを用いて製造する厚膜ペーストにより従来より高品質の厚膜回路基板を得ることができるようになる。また、厚膜ペースト用として適当な範囲の粘度のビヒクルを短時間で作製できるようなお本発明の明細書では厚膜導体ペーストにのみ着目して記載したが、各種セラミック粉末と本発明によるビヒクルとの組合せにより製造される絶縁体ペーストあるいは誘電体ペーストにおいては、膜内に空洞（ボイド）の無い良好な機能膜が形成されるようになり、絶縁耐圧、絶縁抵抗等に品質の高い厚膜回路基板が形成できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例におけるビヒクル作製装置の主要な構成を示す概念図である。
【図２】本発明の一実施例のビヒクルの作製における加熱処理時間とビヒクルの粘度の関係を表す図である。
【図３】本発明の他の実施例におけるビヒクル作製装置の主要構成を示す概念図である。
【図４】ビヒクル製造装置の従来の主要構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１…加熱溶解容器、    ２…ビヒクル(有機溶液と有機ポリマーの混合物）、
３…加熱溶解容器の蓋、４…還流冷却器、５…温度センサ、６…加熱ヒータ、
７…撹拌羽根、        ８…空気あるいは酸素の供給元（ボンベ等）、
９…ガス流量制御計、１０…空気あるいはエアの導入口、
１１…空気あるいはエアの導入管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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