厚膜導(dǎo)體形成用組合物以及使用其獲得的厚膜導(dǎo)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及厚膜導(dǎo)體形成用組合物以及使用其獲得的厚膜導(dǎo)體，更具體涉及耐焊 料腐蝕性高并且不含鉛的厚膜導(dǎo)體形成用組合物以及使用其獲得的厚膜導(dǎo)體，其中，在制 造芯片電阻器、電阻網(wǎng)絡(luò)以及混合集成電路（Hybrid IC)等時(shí)，該厚膜導(dǎo)體形成用組合物為 了在陶瓷基板等上形成厚膜導(dǎo)體而使用。
【背景技術(shù)】
[0002] 在使用厚膜技術(shù)以形成厚膜導(dǎo)體的情況下，一般而言，通過將電導(dǎo)率高的導(dǎo)電粉 末與玻璃粉末等氧化物粉末一同地分散于有機(jī)載體中以獲得導(dǎo)電糊劑，利用絲網(wǎng)印刷法等 將該導(dǎo)電糊劑在氧化鋁基板等陶瓷基板上涂布為規(guī)定的形狀，于500°C~900°C焙燒，由此 形成厚膜導(dǎo)體。
[0003] 作為導(dǎo)電粉末，使用由包含電導(dǎo)率高的Au、Ag、Pd或者Pt的金屬或者合金形成的 平均粒徑10 μ m以下的粉末，特別是，一般使用廉價(jià)的Ag粉末以及Pd粉末。
[0004] 作為玻璃粉末，使用容易控制軟化點(diǎn)并且化學(xué)耐久性高的硼硅酸鉛類、或者鋁硼 硅酸鉛類玻璃粉末。但是，從近來防止環(huán)境污染的觀點(diǎn)考慮，期望開發(fā)出一種不含鉛的導(dǎo)電 糊劑。
[0005] 在使用所獲得的厚膜導(dǎo)體以制造芯片電阻器、電阻網(wǎng)絡(luò)或者混合集成電路等電子 部件時(shí)的制造工序、或者安裝工序中，對(duì)厚膜導(dǎo)體進(jìn)行焊接。在該焊接時(shí)，有時(shí)會(huì)使得Au、 Ag、Pd或者Pt溶出于焊料中，導(dǎo)體部分消失，發(fā)生斷線。將此現(xiàn)象稱為焊料腐蝕。關(guān)于焊 料腐蝕，存在有導(dǎo)致芯片電阻器、電阻網(wǎng)絡(luò)或者混合集成電路等電子部件的成品率降低、或 者這些電子部件的可靠性降低這樣的問題。
[0006] 進(jìn)一步，如前述那樣，為了防止環(huán)境污染，也正在將焊料從63Sn/37Pb的共晶焊料 改變?yōu)椴缓U的Sn含量高的組成的焊料，但由于Sn類焊料的熔點(diǎn)高，因而存在有焊接溫度 也變高的傾向。也存在有如下問題：伴隨著這樣的焊料組成的變更、焊接溫度的升高，比以 前更容易發(fā)生焊料腐蝕。
[0007] 作為防止焊料腐蝕的方法之一，存在有如下方法：增加厚膜導(dǎo)體形成用組合物中 的玻璃粉末的量，使玻璃成分浮于所獲得的厚膜導(dǎo)體的表面。但是，該方法存在有如下問 題：厚膜導(dǎo)體與電子部件的接觸變得不完全，或者用于測定電子部件的特性值的電極探針 與厚膜導(dǎo)體的接觸變得不完全，從而無法順利地測定等。
[0008] 由此，提出了如下的方法：通過將PbO-SiO2-CaO-Al2O 3類玻璃粉末、Al 203粉末、 SiO2粉末以及導(dǎo)電粉末分散于有機(jī)載體，在糊劑焙燒時(shí)，使得稱作鈣長石（CaAl 2Si20s)的針 狀的晶相析出于厚膜導(dǎo)體的內(nèi)部，從而防止焊料腐蝕（參照專利文獻(xiàn)1)。
[0009] 但是，該導(dǎo)電糊劑用組合物使用了含有鉛的玻璃粉末，從環(huán)境污染的觀點(diǎn)考慮不 優(yōu)選。另外，在專利文獻(xiàn)1中，如所記載的玻璃粉末中的PbO不足15質(zhì)量％時(shí)鈣長石析出 不充分那樣，不含鉛的導(dǎo)電糊劑不易防止焊料腐蝕。
[0010] 另一方面，本申請(qǐng)人提出了一種通過使鈣長石晶體均勻地析出于厚膜導(dǎo)體內(nèi)部以 抑制焊料腐蝕的厚膜導(dǎo)體組合物（參照專利文獻(xiàn)2)。
[0011] 該技術(shù)以含有SiO2-B2O3-Al 2O3-CaO-Li2O類玻璃粉末和Al2O3粉末為特征，在導(dǎo)電 糊劑焙燒時(shí)使前述玻璃粉末與Al 2O3粉末進(jìn)行反應(yīng)，從而獲得長度1~20 μ m左右的針狀鈣 長石均勻地析出于厚膜導(dǎo)體內(nèi)部的厚膜導(dǎo)體。根據(jù)該電極結(jié)構(gòu)，通過使針狀鈣長石露出存 在于厚膜導(dǎo)體的表面，從而對(duì)于熔融了的焊料，利用基于針狀晶體的抑制焊料潤濕效果以 抑制Ag的焊料腐蝕進(jìn)程。
[0012] 然而，由于近年來正在進(jìn)行電子部件的芯片尺寸小型化、焙燒膜厚的薄膜化等，因 而在焙燒膜表面存在鈣長石針狀晶體所造成的弊端變得顯著，即，在檢查工序等中，在將測 定探針貼在電極部分以測定部件的電阻值等時(shí)，所露出的針狀晶體導(dǎo)致探針與厚膜導(dǎo)體的 接觸變得不完全，其結(jié)果，在測定值上發(fā)生由接觸不良導(dǎo)致的偏差的問題（探針誤差）變得 顯著。
[0013] 在這樣的狀況下，需要開發(fā)出一種解決了探針誤差的問題的耐焊料腐蝕性高的厚 膜導(dǎo)體形成用組合物。
[0014] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0015] 專利文獻(xiàn)
[0016] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開平6-223616號(hào)公報(bào)
[0017] 專利文獻(xiàn)2 :日本特許第4466402號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 發(fā)明想要解決的問題
[0019] 本發(fā)明的目的在于提供一種耐焊料腐蝕性高并且不含鉛的厚膜導(dǎo)體形成用組合 物以及使用其獲得的厚膜導(dǎo)體，該厚膜導(dǎo)體形成用組合物為了在制造芯片電阻器、電阻網(wǎng) 絡(luò)以及混合集成電路等時(shí)在陶瓷基板等上形成厚膜導(dǎo)體而使用，其解決了探針誤差的問 題。
[0020] 用于解決問題的方案
[0021] 本發(fā)明人鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果探明前述探針誤差的 原因在于存在有露出于電極表面、生長為長度20 μπι的針狀的鈣長石晶體，為了獲得在維 持耐焊料腐蝕性的基礎(chǔ)上解決探針誤差問題的不含鉛的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，研究了對(duì) 于析出于電極焙燒膜的晶體形狀的控制，發(fā)現(xiàn)如下事實(shí)，以至完成本發(fā)明：為了通過抑制鈣 長石針狀晶體的生長或者析出其它顆粒狀的結(jié)晶體以抑制結(jié)晶體向電極表面的露出，在焙 燒時(shí)，在電極內(nèi)使MgAl 2O4(尖晶石）晶體析出是有效的。
[0022] 即，本發(fā)明的第1發(fā)明提供一種厚膜導(dǎo)體形成用組合物，其包含導(dǎo)電粉末（Β)、氧 化物粉末㈧以及有機(jī)載體（C)，其特征在于，氧化物粉末㈧包含SiO 2-ZnO-MgO-Al2O3類 玻璃粉末（Al)和Al2O 3粉末（Α2)。
[0023] 另外，本發(fā)明的第2發(fā)明提供第1發(fā)明中的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，其特征在于， 玻璃粉末（Al)的組成比為SiO2:15~35質(zhì)量％、ZnO : 15~35質(zhì)量％、MgO :5~25質(zhì)量％、 Al203:5~20質(zhì)量％的范圍。
[0024] 另外，本發(fā)明的第3發(fā)明提供第1發(fā)明中的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，其特征在于， 玻璃粉末（Al)的平均粒徑為1 μ m~10 μ m的范圍。
[0025] 另外，本發(fā)明的第4發(fā)明提供第1發(fā)明中的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，其特征在于， Al2O3粉末（A2)的平均粒徑為0. 1 μ m~3 μ m的范圍。
[0026] 另外，本發(fā)明的第5發(fā)明提供第1發(fā)明中的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，其特征在于， 相對(duì)于100質(zhì)量份導(dǎo)電粉末（B)，氧化物粉末（A)的含量為：玻璃粉末（Al)為1. 5~12質(zhì) 量份，Al2O3粉末（A2)為0· 1~8質(zhì)量份。
[0027] 進(jìn)一步，本發(fā)明的第6發(fā)明提供第1發(fā)明中的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，其特征在 于，導(dǎo)電粉末（B)是從由Ag、Pd以及Pt構(gòu)成的群組中選出的至少一種金屬粉末。
[0028] 另一方面，本發(fā)明的第7發(fā)明提供一種厚膜導(dǎo)體，其通過涂布一層以上第1~6中 任一項(xiàng)發(fā)明的厚膜導(dǎo)體形成用組合物后進(jìn)行焙燒而形成，其特征在于，在膜中均勻地析出 并存在有粒徑為0.1 ym~3μηι的顆粒狀的MgAl2O4晶體（尖晶石）。
[0029] 另外，本發(fā)明的第8發(fā)明提供第7發(fā)明中的厚膜導(dǎo)體，其特征在于，所涂布的每一 層的膜厚均為20 μπι以下。
[0030] 發(fā)明的效果
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，通過在導(dǎo)電糊劑焙燒時(shí)使前述玻璃粉末與 Al2O 3粉末進(jìn)行反應(yīng)，使得MgAl 204(尖晶石）均勻地析出于厚膜導(dǎo)體內(nèi)部，因而可提供焊料 腐蝕少并且不含鉛的厚膜導(dǎo)體。另外，在將其使用于芯片電阻器等電子部件的情況下，可高 效地生產(chǎn)出在制品檢查中由探針誤差導(dǎo)致的檢查成品率不良少、由焊料腐蝕導(dǎo)致的斷線故 障少的制品。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 1.厚膜導(dǎo)體形成用組合物
[0033] 本發(fā)明的厚膜導(dǎo)體形成用組合物為包含導(dǎo)電粉末（B)、氧化物粉末（A)以及有機(jī) 載體（C)的厚膜導(dǎo)體形成用組合物，并且氧化物粉末（A)包含SiO 2-ZnO-MgO-Al2O3類玻璃 粉末（Al)和Al2O 3粉末（Α2)，在導(dǎo)電糊劑焙燒時(shí)使得前述玻璃粉末與Al2O3粉末進(jìn)行反應(yīng)， 從而可獲得MgAl 2O4(尖晶石）均勻地析出于厚膜導(dǎo)體內(nèi)部的厚膜導(dǎo)體。
[0034] 另外，使用該厚膜導(dǎo)體時(shí)，通過使微量的厚膜導(dǎo)體中的貴金屬溶出于焊料，從而使 得顆粒狀的尖晶石結(jié)晶體露出于厚膜導(dǎo)體的表面。由此抑制焊料潤濕性，不接觸貴金屬，抑 制焊料腐蝕的進(jìn)行。
[0035] 在本發(fā)明的厚膜導(dǎo)體形成用組合物中Al2O3粉末是必需成分，如果不將Al 203粉末 混合于玻璃粉末，則無法充分獲得尖晶石晶體的析出、生長。因此，按照焊料無法通過表面 張力抵達(dá)貴金屬的方式來添加Al 2O3粉末，利用焙燒時(shí)與玻璃的相互反應(yīng)使得尖晶石均勻 地析出于厚膜導(dǎo)體內(nèi)部。
[0036] <氧化物粉末（A) >
[0037] 氧化物粉末（A)包含以下詳述的玻璃粉末（Al)和Al2O3粉末（A2)，并且是在焙燒 時(shí)利用相互反應(yīng)而形成尖晶石的本發(fā)明的特征成分。
[0038] 另外，在本發(fā)明中，除了導(dǎo)電粉末、SiO2-ZnO-MgO-Al2O 3類玻璃粉末、Al 203粉末以 外，出于提高厚膜導(dǎo)體的粘接強(qiáng)度、焊料潤濕性等目的，添加歷來使用的各種氧化物粉末， 例如Si0 2、Bi203、CuO、ZnO、Mn02、NiO等氧化物粉末，這沒有任何妨礙。
[0039] 〈玻璃粉末（Al) >
[0040] 本