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JPS6050755B2 - How to form copper coating - Google Patents
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JPS6050755B2 - How to form copper coating - Google Patents

How to form copper coating

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JPS6050755B2
JPS6050755B2 JP4007781A JP4007781A JPS6050755B2 JP S6050755 B2 JPS6050755 B2 JP S6050755B2 JP 4007781 A JP4007781 A JP 4007781A JP 4007781 A JP4007781 A JP 4007781A JP S6050755 B2 JPS6050755 B2 JP S6050755B2
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JP
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copper
baking
coating
drying
copper coating
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JP4007781A
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徹 笠次
利昭 池田
広次 谷
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は銅被膜の形成方法に関し、特に、銅ペースト
を焼付け処理することにより銅被膜を形成する方法に関
するものてある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for forming a copper coating, and particularly to a method for forming a copper coating by baking a copper paste.

銅粉末はガラスフリットとともに有機ワニスに分散させ
てペースト状とし、これをたとえばセラミック基板の上
に塗布、印刷などの手段で被着し、そののち乾燥し、さ
らに非酸化性雰囲気中で焼成することにより、厚膜状の
銅被膜として、電極、回路パターンの導電部分に利用さ
れている。
Copper powder is dispersed in an organic varnish together with glass frit to form a paste, which is applied onto a ceramic substrate by means such as coating or printing, then dried, and then fired in a non-oxidizing atmosphere. Therefore, it is used as a thick copper coating for electrodes and conductive parts of circuit patterns.

また、上述のほか、ガラスフリットの含有量を減少させ
ておき、銅粉末にCu。Oなどの金属酸化物を一部加え
た、いわゆる化学結合型の銅被膜もあり、同様に電極、
あるいは回路パターンの導電部分として利用されている
。しかしながら、前者のものでは、基板との接着強度を
高めるためにガラスフリットを増加させる手段が採られ
るが、反面半田付け性の低下、比抵抗の上昇が得られる
In addition to the above, the content of glass frit is reduced and Cu is added to the copper powder. There are also so-called chemically bonded copper coatings that contain some metal oxides such as O, which can also be used for electrodes,
Alternatively, it is used as a conductive part of a circuit pattern. However, in the former method, a measure is taken to increase the glass frit in order to increase the adhesive strength with the substrate, but on the other hand, this results in a decrease in solderability and an increase in specific resistance.

また、後者のものでは基板との間で十分な接着強度を得
るために、通常の銅ペーストの焼成温度である850〜
900℃からさらに高温の950〜1000℃の温度で
熱処理する必要があり、しかも焼成後にはCu。Oの残
存が見られ、表面部分におけるCU2Oの存在によつて
半田付け性の劣化が見られた。したがつて、この発明は
、半田付け性、導電性を損わずに、焼付け処理により基
板上に形成される厚膜状の銅被膜の接着強度を高めるこ
とができる銅被膜の形成方法を提供するものてある。
In addition, in the latter case, in order to obtain sufficient adhesive strength with the substrate, the firing temperature of 850 ~
It is necessary to perform heat treatment at a temperature of 950 to 1000°C, which is higher than 900°C, and furthermore, Cu is removed after firing. Remaining O was observed, and deterioration of solderability was observed due to the presence of CU2O on the surface portion. Therefore, the present invention provides a method for forming a copper coating that can increase the adhesive strength of a thick copper coating formed on a substrate by baking treatment without impairing solderability or conductivity. There are things to do.

つまり、この発明の要指とするところは、銅粉末、ガラ
スフリット、および有機ワニスを混練して得られた銅ペ
ーストを基板上に被着し、そののち乾燥し、さらに非酸
化性雰囲気中にて焼付け処理することからなる銅被膜の
形成方法において、前記乾燥工程において、150〜2
00’Cの温度で熱処”理することにより、銅粉末の一
部を酸化せしめて酸化銅を生成させたのち、前記焼付け
工程て酸化銅を消失させることを特徴とするものである
。銅ペーストに含有されるガラスフリットとしては、た
とえは窒素を含有する非酸化性雰囲気中での焼付け工程
に付されるため、耐還元性を有するものが用いられる。
このような要求に答えられるガラスフリットの例として
は、たとえば、SiO25〜20モル%、ZnO25〜
40モル%、B2O3l5〜40モル%、(CaO+M
gO)5〜30モル%、A′2030〜5モル%、Li
2OO〜10モル%からなるものがある。
In other words, the key point of this invention is to apply a copper paste obtained by kneading copper powder, glass frit, and organic varnish onto a substrate, then dry it, and then place it in a non-oxidizing atmosphere. In the method for forming a copper film, which comprises performing a baking treatment, in the drying step,
The method is characterized in that a part of the copper powder is oxidized to produce copper oxide by heat treatment at a temperature of 00'C, and then the copper oxide is disappeared in the baking step. As the glass frit contained in the paste, one having reduction resistance is used because it is subjected to a baking process in a non-oxidizing atmosphere containing nitrogen.
Examples of glass frits that can meet such requirements include SiO25-20 mol%, ZnO25-20 mol%,
40 mol%, B2O3l 5-40 mol%, (CaO+M
gO) 5-30 mol%, A'2030-5 mol%, Li
There is one consisting of 200 to 10 mol%.

また、SlO238Wt%、TiO24Wt%、BaO
l8Wt%、Ae2O27wt%、ZnO8wt%、M
gO5Wt%、B2O3l5Wt%、CaO5Wt%か
らなるものがある。また、有機バインダとしては、たと
えばエチルセルロース樹脂をテルピネオールやセルソル
ブに溶解させたものがある。銅粉末、ガラスフリット、
および有機ワニスの混合比は通常次のような組成からな
る。
In addition, SlO238Wt%, TiO24Wt%, BaO
l8wt%, Ae2O27wt%, ZnO8wt%, M
There is one consisting of gO5Wt%, B2O3l5Wt%, and CaO5Wt%. Furthermore, examples of the organic binder include those obtained by dissolving ethyl cellulose resin in terpineol or cellosolve. copper powder, glass frit,
The mixing ratio of organic varnish and organic varnish is usually as follows.

銅 粉 末 50〜82Wt% ガ
ラスフリット 3〜8Wt% 有機バイン
ダ 15〜35Wt%銅ペーストはたとえば
アルミナなどのセラミック基板の上に塗布、印刷などの
手段で被着され、そののち自然雰囲気中において乾燥さ
れる。
Copper powder 50-82 Wt% Glass frit 3-8 Wt% Organic binder 15-35 Wt% The copper paste is applied onto a ceramic substrate such as alumina by means of coating, printing, etc., and then dried in a natural atmosphere. Ru.

このときの乾燥は150〜200′Cの温度で実施され
る。次いで、たとえば窒素などの非酸化性雰囲気中にて
最高温度域を850〜900′Cとして焼付けし、これ
によつて厚膜状の銅被膜が得られる。上述した工程によ
り得られた銅被膜は、その形成工程において、銅粉末を
一旦酸化して酸化銅(Cu2O)を生成し、そののちの
非酸化性雰囲気中での焼付けによつて酸化銅(Cu2O
)を消失した状態を経ることによつて、基板との密着強
度の大きなものが得られることが確認できた。
Drying at this time is carried out at a temperature of 150 to 200'C. It is then baked in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen at a maximum temperature range of 850 to 900'C, thereby obtaining a thick copper coating. The copper film obtained by the above-mentioned process is formed by first oxidizing copper powder to produce copper oxide (Cu2O), and then baking it in a non-oxidizing atmosphere to form copper oxide (Cu2O).
), it was confirmed that by passing through a state in which the particles disappeared, a product with high adhesion strength to the substrate could be obtained.

特に、この発明において、乾燥工程を150〜200℃
の温度範囲に限定した理由は、150′C未満では、こ
の工程において銅粉末を一部酸化銅(CVl2O)とす
ることができす、また200′Cを越えると、のちの行
う非酸化性雰囲気中ての焼付けを行つても、銅被膜中に
一部酸化銅(Cu2O)が残存するためである。
In particular, in this invention, the drying step is carried out at a temperature of 150 to 200°C.
The reason for limiting the temperature range is that below 150'C, part of the copper powder can be converted into copper oxide (CVl2O) in this process, and above 200'C, the non-oxidizing atmosphere used later This is because even if the inside is baked, some copper oxide (Cu2O) remains in the copper coating.

以下、この発明を実施例に従つて詳細に説明する。Hereinafter, this invention will be explained in detail according to examples.

実施例1 直径1μmの球状の銅粉末75Wt%と、SiO2l(
7)%、B2O335Wt%、Ae2O35wt%、C
aO・加訓%、ZnO3OWt%からなるガラスフリッ
トz就%、有機バインダ23wt%からなる銅ペースト
をアルミナ基板の上に印刷方法により被着した。
Example 1 75 Wt% spherical copper powder with a diameter of 1 μm and SiO2l (
7)%, B2O335wt%, Ae2O35wt%, C
A copper paste consisting of 23 wt% of an organic binder and 23 wt% of an organic binder was deposited on an alumina substrate by a printing method.

次いで乾燥工程を自然雰囲気中120゜C1150゜C
1180℃、200℃、250℃の各温度でそれぞれ2
紛間実施した。こののち、酸素残存量を20ppm以下
とした窒素雰囲気中で、最高焼成温度900℃にて6紛
間焼付け処理した。
Next, the drying process was carried out at 120°C and 1150°C in a natural atmosphere.
2 at each temperature of 1180℃, 200℃, and 250℃
It was carried out in the interim. Thereafter, 6 powders were baked at a maximum baking temperature of 900° C. in a nitrogen atmosphere with a residual amount of oxygen of 20 ppm or less.

上述した工程で、各乾燥条件にもとづいて得られた銅被
膜について、乾燥後の酸化銅(CLl2O)の存在およ
び焼付け後の酸化銅(Cu2O)についてX線回折分析
した結果を第1図、第2図に示し』た。
The results of X-ray diffraction analysis of the presence of copper oxide (CLl2O) after drying and the copper oxide (Cu2O) after baking for the copper coating obtained under each drying condition in the above-mentioned process are shown in Figures 1 and 2. It is shown in Figure 2.

また同様に接着強度と半田付け性を測定し、その結果を
第1表に示した。
The adhesive strength and solderability were also measured in the same manner, and the results are shown in Table 1.

なお、接着強度は銅被膜に対してリード線を垂直に半田
付けし、このリード線を線軸方向に引張つたときの値で
あり、半田付け面積を2×3Tn1tとした。
Note that the adhesive strength is the value when the lead wire is soldered perpendicularly to the copper coating and the lead wire is pulled in the axial direction of the wire, and the soldering area is 2×3Tn1t.

また半田付け性はアルミナ基板を半田浴に浸漬し、銅被
膜上に被着した半田の被着面積を目視で測定したもので
あり、半田の被着面積が98〜100%のものを1良ョ
とし、それ以外は1不可ョとして判断した。なお、乾燥
条件が200′Cのものについては半田付け性はやや劣
ると判断したが、実用上特に問題とならないものである
。実施例2 実施例1に記載の銅ペーストを用い、この銅ペーストを
アルミナを含む基板の上に印刷方法により被着した。
Furthermore, solderability is determined by immersing an alumina board in a solder bath and visually measuring the adhesion area of the solder on the copper coating.Those with a solder adhesion area of 98 to 100% are considered to be of good quality. The other cases were judged as 1. Although it was determined that the solderability was slightly inferior when the drying condition was 200'C, this does not pose any particular problem in practical use. Example 2 The copper paste described in Example 1 was applied onto a substrate containing alumina by a printing method.

上記したアルミナを含む基板としては次の組成のものを
用いた。
The substrate containing alumina described above had the following composition.

Ae2O3−44重量% SrO−1踵量% SjO2−2踵量% MgO−1鍾量% こののち実施例1と同様に処理してアルミナを含む基板
の上に焼付け処理した。
Ae2O3-44% by weight SrO-1 heel weight % SjO2-2 heel weight % MgO-1 weight % Thereafter, the same process as in Example 1 was carried out to bake onto a substrate containing alumina.

そして、接着強度と半田付け性を実施例1と同様に測定
し、その結果を第2表に示した。
Then, the adhesive strength and solderability were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2.

実施例3 実施例1に記載の銅ペーストを用い、この銅ペーストを
特開昭53−246(1)号公報に開示された組成から
なるセラミック基板の表面に塗布した。
Example 3 Using the copper paste described in Example 1, this copper paste was applied to the surface of a ceramic substrate having the composition disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-246(1).

セラミック基板の組成としては((BaO.9OCaO
.lO))(TlO.84ZrO.l6)02のものを
用いた。
The composition of the ceramic substrate is ((BaO.9OCaO
.. lO))(TlO.84ZrO.l6)02 was used.

こののち実施例1と同様に処理してこのセラミック基板
の上に焼付け処理した。
Thereafter, it was processed in the same manner as in Example 1 and baked onto this ceramic substrate.

そして、接着強度と半田付け性を実施例1と同様に測定
し、その結果を第3表に示した。
Then, the adhesive strength and solderability were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 3.

上述した実施例より明らかなように、この発明によれば
、乾燥工程を150〜200℃とすることにより、銅ペ
ーストを乾燥したとき、銅ペースト中に一部酸化銅(C
u2O)を生成しており、この酸化銅(Cu2O)を含
む銅ペーストを焼付けしたことにより、接着強度か大き
く、また半田付けも良好なものが得られている。
As is clear from the above embodiments, according to the present invention, by setting the drying step at 150 to 200°C, when the copper paste is dried, some copper oxide (C
By baking a copper paste containing this copper oxide (Cu2O), a product with high adhesive strength and good soldering is obtained.

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

第1図、第2図はX線回折分析図てあり、第1図のもの
は乾燥後のもの、第2図は焼付け後のも・のである。
Figures 1 and 2 are X-ray diffraction analysis diagrams; Figure 1 is after drying, and Figure 2 is after baking.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 銅粉末、ガラスフリットおよび有機ワニスを混練し
て得られた銅ペーストをセラミック基板上に被着し、そ
ののち乾燥し、さらに非酸化性雰囲気中にて焼付け処理
することからなる銅被膜の形成方法において、前記乾燥
工程において、150〜200℃の温度で熱処理するこ
とにより銅粉末の一部を酸化せしめて酸化銅を生成させ
たのち、前記焼付け工程で酸化銅を消失させることを特
徴とする銅被膜の形成方法。
1 Formation of a copper film by depositing a copper paste obtained by kneading copper powder, glass frit, and organic varnish on a ceramic substrate, drying it, and then baking it in a non-oxidizing atmosphere. The method is characterized in that in the drying step, a part of the copper powder is oxidized to produce copper oxide by heat treatment at a temperature of 150 to 200°C, and then the copper oxide is disappeared in the baking step. Method of forming copper coating.
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