JP2002362987A - 電子部品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
的接続の信頼性を向上させる。 【解決手段】比表面積0.3m2/g以上3.0m2/g
以下の銀粒子を含み、ガラスを含まない導体ペーストを
ガラスセラミック基板に印刷する。ガラスセラミックに
含まれる非晶質硼ケイ酸ガラスの軟化温度との差が±5
0℃以内の焼成温度で、導体ペーストを焼成することに
より、ガラスセラミック基板に銀系導体膜を形成する。
Description
回路基板表面の銀系導体膜の形成技術に関する。
結温度1000℃以下のガラス・セラミックのグリーン
シートを、導体ペースト印刷後に積層してから焼成する
ことによって形成される。
面に設けられるボンディングパッドは、例えば、厚膜法
によって形成される。具体的には、低温焼成セラミック
多層配線基板の表面に厚膜導体ペーストを印刷した後、
これを焼成する。ここで使用される厚膜導体ペーストと
して、特開平1−298090号公報には、空気中で焼
成可能な銀系金属粉末と無機結合剤(ガラスフリット、
ビスマス化合物、亜鉛および/または亜鉛化合物、ニッ
ケルおよび/またはニッケル化合物)とを混練した導体
組成物が記載されている。
体パターンには、電気的接続信頼性の観点から、一般
に、(1)はんだの濡れ性が良いこと、(2)基板との接着
強度が高いこと、(3)金線のワイヤボンディング性が良
いこと、が求められる。
多層配線基板の表面の導体パターンが銀系導体で形成さ
れている場合、その導体パターンに、上記3つの要求
(1)(2)(3)のすべてを満足させるのは困難である。例
えば、銀系導体で形成されたボンディングパッドは、金
線のワイヤボンディングには不向きとされている。
表面の銀系導体パターンの電気的接続の信頼性をより向
上させることを目的とする。
め、本発明においては、比表面積0.3m2/g以上3.
0m2/g以下の銀粒子を含む導体ペーストを、ガラス
の軟化温度との差が±50℃以内の温度で焼成すること
によって、ガラスセラミック基板に導体膜を形成するこ
ととした。
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。
銀系導体膜の表面状態についての検討結果について説明
する。
は、焼成がなされても反応を起こしにくい。このため、
アルミナを含むセラミック基板またはグリーンシート
に、銀系導体粉末を含む導体ペーストを印刷して、それ
らを一括焼成しても、銀系導体膜とセラミック基板とが
十分な強度で接着しない。銀系導体膜とセラミック基板
との接着強度を向上させるには、硼珪酸鉛ガラス(軟化
点660℃)等のガラスを導体ペーストに添加すればよ
い。ところが、ガラスが添加された導体ペーストを用い
た場合に形成された銀系導体膜を観察すると、図1に示
すように、その表面からガラス10が露出していること
が確認された。すなわち、導体ペーストのガラスの一部
が焼成中に銀系導体膜の表面にしみでることが見出され
た。特に、ベアチップLSI(Large Scale Integratio
n)の接続信頼性が高い低熱膨張の非晶質硼珪酸ガラス
(軟化点:820℃、熱膨張係数:2.5×10−6/℃)
が基板材料にガラス成分として含まれている場合には、
銀系導体膜の表面にガラスがしみでやすいことがわかっ
た。
ると、はんだが濡れ広がりにくくなり、はんだ接合部の
強度が低下する。また、銀系導体と金線との接触が妨げ
られるため、金線のボンディング強度も低下する。した
がって、焼成中の銀系導体膜表面へのガラスのしみ出し
は、銀系導体膜の電気的接続の信頼性を低下させる一因
となり得る。
成分を含まない導体ペーストを用いて、電気的接続の信
頼性の高い銀系導体膜を形成するための条件を絞り込む
ため、以下に示すような実験を行った。なお、ここで
は、非晶質硼珪酸ガラスを基板材料に添加することとし
た。
重量%)との混合により、原料を調合する。この原料1
00重量部に、有機バインダ約14重量部、水(溶剤)約
75重量部、アクリル酸アンモニウム塩系分散剤約0.
3重量部を添加し、それをボールミルで十分に混合する
ことによってスラリーを作製する。なお、ここでは、環
境保護の観点から、変成アクリル樹脂を主成分とする水
溶性有機バインダを有機バインダとして用いている。
アテープ上に流し出し、これを、ドクターブレード法に
よって、厚さ約0.2mm、幅約450mmのシート状
に成形してから乾燥させる。これにより、グリーンシー
トが完成する。
正方形のグリーンシート片を複数切り出し、それらを5
枚ずつ積層する。このように作製されたグリーンシート
積層体を、約130℃に加熱しながら約20MPaで約
10分間プレスしてから、電気炉内の空気中で緻密化焼
成する。ここで行う焼成においては、炉内温度を、室温
から約500℃まで100℃/hで昇温させてから2時
間保温し、さらに最高温度約890℃まで100℃/h
で昇温させてから2時間保温度する。これにより、ガラ
スセラミック基板が完成する。このガラスセラミック基
板は、熱膨張係数4.6×10−6/℃、曲げに対する
抗折強度約250MPaであり、LSIの搭載基板等と
しての実用に耐える性能(抗折強度200MPa以上、
熱膨張係数2.5×10−6/℃〜5.0×10−6/
℃)を満たしている。 (2)ガラスを含まない導体ペーストの準備 導体ペーストに含まれる銀粉末の比表面積の影響を調べ
るため、比表面積の異なる各銀粉末(下記表1)にそれぞ
れ白金粉末だけを添加し、銀99wt%と白金1wt%
とを含む導体粉末を生成する。 表1 銀粉末の比表面積
クル(セルロース等の多糖類)および有機溶剤(テルピネ
オール等)を適量ずつ添加することによって、スクリー
ン印刷に適した粘度の導体ペーストを生成する。これに
より、ガラスを含まず、かつ、含有銀粉末の比表面積が
互いに異なる複数の導体ペーストが完成する。
ているのは、銀のマイグレーションおよびはんだ喰われ
を抑止するためである。したがって、同様な効果のある
パラジウム粉末を、白金粉末の代わりに銀粉末に添加す
ることとしてもよい。
つぎに、これらの試料を用い、以下の手順で銀系導体膜
を形成する。 (1)ガラスセラミック基板表面への導体ペーストの印刷 各導体ペーストをそれぞれガラスセラミック基板の表面
にスクリーン印刷することによって、焼成により形成さ
れる銀系導体膜の評価項目(はんだ濡れ性の評価、セラ
ミック基板との接着強度の評価、金線のワイヤボンディ
ング性評価)に応じた形状の導体パターンを各導体ペー
ストでそれぞれ形成する。
に、それぞれ、はんだ濡れ性の評価用として、約15m
m角のパッド形パターンをすべての導体ペーストで印刷
した。別の7枚のガラスセラミック基板に、それぞれ、
ガラスセラミック基板との接着強度の評価用として、約
2.4mm角のパッド形パターンをすべての導体ペース
トで印刷した。さらに別の7枚のガラスセラミック基板
に、それぞれ、金線のワイヤボンディング性の評価用と
して、ピッチ約0.5mm、約0.2mm×1.0mmの
パッド形パターンをすべての導体ペーストで印刷した。 (2) ガラスセラミック基板表面の導体ペーストの焼成 焼成温度の影響を調べるため、各評価項目後ごとに、7
枚のガラスセラミック基板表面の導体パターンを、それ
ぞれ、互いに異なる温度で焼成する。本実施の形態にお
いては、導体ペーストにガラスを添加していないため、
表2に示すような、ガラスセラミック基板に含まれてい
る硼珪酸ガラスの軟化点付近の温度で焼成を行う。ここ
で言う軟化点とは、粘度が107.65ポイズになった
ときの温度である。 表2 導体ペーストの焼成温度
焼成された銀系導体膜が、各評価項目ごとにそれぞれ得
られる。ただし、ガラスセラミック基板との接着強度を
評価するための銀系導体膜には、さらに、その一部(約2
mm×2mの領域)が露出するようにガラスペーストをス
クリーン印刷し、そのガラスペーストを約550℃で焼
成する必要がある。
膜の準備が完了したら、以下に示すように、それらの銀
系導体膜に対応する評価項目の評価(A)(B)(C)を行
う。 (A)はんだ濡れ性の評価 はんだ濡れ性評価用の各銀系導体膜に、それぞれ、錫3.
5wt%銀はんだペースト(千住金属製)を直径約5mmの円形
に印刷し、それらのはんだペーストを、リフロー炉で約
240℃に加熱することによってリフローさせる。これに
より形成されたはんだ膜の直径を測定し、リフロー前後
のはんだ直径比(リフロー後の直径/リフロー前の直径
×100)を、はんだ濡れ性評価の指標として算出す
る。
比表面積別に、銀系導体膜焼成温度と硼珪酸ガラス軟化
点との温度差を横軸としてそれぞれプロットする。これ
により、例えば、比表面積0.5m2/gの銀粉末によ
り形成された銀系導体膜については、図2の曲線20の
ように、リフロー前後のはんだ直径比が、焼成温度と硼
珪酸ガラス軟化点との温度差の変化に応じて変化するこ
とが判明した。そして、他の比表面積の銀粉末により形
成された銀系導体膜についても、これと同様な傾向が認
められた。すなわち、いずれの銀粉末で形成された銀系
導体膜も、焼成温度が低くなるほど、リフロー前後のは
んだ直径の割合が大きな値を示すことが判明した。
の比表面積を横軸にとって、リフロー前後のはんだ直径
比の算出値をプロットする。これにより、例えば、焼成
温度845℃で焼成された銀系導体膜については、図3
の曲線30のように、リフロー前後のはんだ直径比が、
銀粒子の比表面積に応じて変化することが判明した。そ
して、他の焼成温度で焼成された銀系導体膜について
も、これと同様な傾向が認められることが判明した。す
なわち、いずれの焼成温度においても、より小さな比表
面積の銀粉末を含む導体ペーストで形成した銀系導体膜
ほど、リフロー前後のはんだ直径の割合が小さくことが
判明した。その理由は、銀粒子の比表面積が小さくなる
ほど、銀粒子の緻密化が起こりにくくなり、ガラスセラ
ミック基板のガラス成分が銀系導体膜の表面にまで浮き
出やすくなるためと考えられる。
体膜の焼成温度を硼ケイ酸ガラスの軟化点(820℃)+
50℃以下とすること、導体ペーストに含まれる銀粒子
の比表面積を0.3m2/g以上とすること、この2つ
の条件を満たすことによって、電子回路基板のボンディ
ングパッドに対する実用上の要求(リフロー前後のはん
だ直径比95%以上)を満足するとの結論を得た。 (B)ガラスセラミック基板との接着強度の評価 ガラスセラミック基板との接着強度評価用の各銀系導体
膜の露出部(ガラスに被われていない約2mm×2mの領
域)に、それぞれ、直径約0.6mmの軟銅線の外周部を
はんだ付けする。なお、ここで用いるはんだは、はんだ
濡れ性評価に用いたはんだと同じ錫3.5wt%銀はんだペー
スト(千住金属製)である。
用の各銀系導体膜にはんだ付けされた軟銅線を、それぞ
れ根元部でほぼ直角に折り曲げてから、引張り試験機
で、セラミック基板と各銀系導体膜との間に剥離が生じ
るまで、ガラスセラミック基板の表面に対して垂直方向
に引っ張る。このときの引っ張り速度は、約10mm/
minである。
比表面積別に、銀系導体膜焼成温度と硼珪酸ガラス軟化
点との温度差を横軸としてそれぞれプロットする。これ
により、例えば、比表面積0.5m2/gの銀粉末によ
り形成された銀系導体膜については、図2の曲線21の
ように、焼成温度と硼珪酸ガラス軟化点との温度差に応
じて引っ張り強度が変化することが判明した。そして、
他の比表面積の銀粉末により形成された銀系導体膜につ
いても、これと同様な傾向が認められた。すなわち、い
ずれの銀粉末で形成された銀系導体膜の引っ張り強度に
もピークが存在することが判明した。
の比表面積を横軸にとって引っ張り強度の測定値をプロ
ットする。これにより、例えば、焼成温度845℃で焼
成された銀系導体膜については、図3の曲線31のよう
に、銀系導体膜の形成に用いられた銀粒子の比表面積に
応じて引っ張り強度が変化することが判明した。他の焼
成温度で焼成された銀系導体膜についても、これと同様
な傾向が認められることが判明した。すなわち、いずれ
の焼成温度で焼成された銀系導体膜の引っ張り強度にも
ピークがあることも判明した。その理由は、銀粒子の比
表面積が大きく、銀粒子の緻密化が起こり易くなりすぎ
ても、銀粒子の比表面積が小さく、銀粒子の緻密化が起
こりにくすぎても、ガラスセラミック基板側のガラスが
銀系導体膜の銀粒子間または銀結晶粒子間に浸入固化す
ることによるアンカー効果が十分に得られなくなるため
と考えられる。
体膜の焼成温度を硼ケイ酸ガラスの軟化点(820℃)−
50℃にすること、導体ペーストに含まれる銀粒子の比
表面積を3.0m2/g以下とすること、この2つの条
件を満たすことによって、電子回路基板のボンディング
パッドに対する実用上の要求(基板とパッドとの引っ張
り強度1kg以上)を満足するとの結論を得た。 (C)金線のワイヤボンディング性の評価 金線のワイヤボンディング性評価用の各銀系導体膜に、
それぞれ、超音波・熱圧着法によって直径30μmの金
線をボンディングする。そして、金線のワイヤボンディ
ング性評価用の各銀系導体膜にボンディングされた金線
を、それぞれ、金線と各銀系導体膜との間に破断が生じ
るまで、ガラスセラミック基板の表面に対して垂直方向
に引っ張る。このときの引っ張り速度は、約10mm/
minである。
性の評価、基板との接着強度の評価)により得られた4
つの条件をすべて満たす場合には、電子回路基板のボン
ディングパッドに対する実用上の要求(パッドとワイヤ
との引っ張り強度6g以上)も満たすことが判明した。
本実施の形態においては、基板材料に含まれる硼珪酸ガ
ラスの軟化温度との差が±50℃以内の焼成温度で焼成
すること、比表面積0.3m2/g以上3.0m2/g以
下の銀粒子を含み、ガラスを含まない導体ペーストを用
いること、これらの2つの条件を満たすことによって、
ガラスセラミック基板表面に形成される銀系導体膜の電
気的接続の信頼性を向上させることができる、との知見
を得た。これら2つの条件を満たすように形成された銀
系導体膜の断面を走査型電子顕微鏡で確認した結果、図
4に示すように、銀系導体膜の表面からのガラス露出が
防止されていることが確認された。また、ガラスセラミ
ック基板側のガラス成分が銀系導体膜の銀粒子間または
銀結晶粒子間に浸入固化することによるアンカー効果
で、ガラスセラミック基板と銀系導体膜とがしっかりと
接合されていることも確認された。
品を製造する方法を、図5により説明する。ここでは、
厚膜法を利用する場合を例に挙げる。
アルミナ粉末(45重量%)との混合により、原料を調合
する。この原料100重量部に、変成アクリル樹脂を主
成分とする水溶性有機バインダ約14重量部、水(溶剤)
約75重量部、アクリル酸アンモニウム塩系分散剤約
0.3重量部を添加し、それをボールミルで十分に混合
する。これにより生成されたスラリーをキャリアテープ
上に流し出し、これを、ドクターブレード法によって一
様な厚さのシート状に成形してから乾燥させる。これに
より、グリーンシートが完成する。このグリーンシート
を適当な大きさのグリーンシート片に分割し、各グリー
ンシート片を電気炉で緻密化焼成する。ここで行う焼成
においては、炉内温度を、室温から約500℃まで10
0℃/hで昇温させてから2時間保温し、さらに最高温
度約890℃まで100℃/hで昇温させてから2時間
保温度する(S50)。
ク基板の表面に、それぞれ、厚膜セラミック基板の配線
層となる導体パターンを導体ペーストでスクリーン印刷
する(S51)。ここで用いる導体ペーストは、比表面積
0.3m2/g以上3.0m2/g以下の銀粒子99wt
%と白金粉末またはパラジウム粉末1wt%とを含む導
体粉末に、有機ビヒクル(セルロース等の多糖類)および
有機溶剤(テルピネオール等)を適量ずつ添加することに
よって適当な粘度に調整したペーストである。もちろ
ん、ガラスは含まれない。
ている硼ケイ酸ガラスの軟化点±50℃の温度範囲で、
各ガラスセラミック基板表面の導体パターンを、空気中
において焼成する(S52)。これにより配線層が形成さ
れたら、この配線層に抵誘電率ガラスペーストを塗布し
(S53)、このガラスペーストを焼成する。これによ
り、配線層上に絶縁層が形成される(S54)。このよう
な配線層形成処理(S51,S52)と絶縁層形成処理(S
53,S54)とを交互に繰り返すことによって配線多層
化が行われる。
縁層の表面には、配線層の形成に用いた導体ペーストと
同じ組成の導体ペーストによって、部品搭載用パッドお
よび端子パッドとなる導体パターンをスクリーン印刷す
る(S55)。ここで用いる導体ペーストは、ペーストで
ある。そして、ガラスセラミック基板に含まれている硼
ケイ酸ガラスの軟化点±50℃の温度範囲で導体パター
ンを焼成することによって、部品搭載用パッドおよび端
子パッドを形成する(S56)。これにより、厚膜セラミ
ック基板が完成する。
部品搭載用パッドに、それぞれ、錫3.5wt%銀はんだペー
ストを印刷する(S57).。その後、それらのはんだペ
ーストにLSIの搭載面を接触させた状態で、各はんだ
ペーストをリフロー炉で約240℃に加熱することによっ
てリフローさせる。これにより、各厚膜セラミック基板
にLSIが搭載される(S58)。
ドとLSIの端子とに、それぞれ、超音波・熱圧着法に
よって直径30μmの金線をボンディングする(S5
9)。これにより、電子部品が完成する。
表面に導体ペーストをスクリーン印刷し、その導体ペー
ストを焼成することによって、ボンディングパッドを形
成しているが、必ずしも、このようにする必要はない。
例えば、図6に示すように、最上絶縁層となるガラスペ
ーストの焼成処理(図5のS54に相当する処理)を省略
することによって、最上絶縁層となるガラスペースト
に、ボンディングパッドとなる導体ペーストを印刷し
(S55')、それらのガラスペーストおよび導体ペース
トを一括焼成するようにしてもよい(S56')。なお、
図6におけるその他の処理は、図5において同じ符号が
付されている処理と同様である。
るが、以下に示すように、シート積層法を利用するよう
にしてもよい。
厚膜法を利用した前述の場合と同様な処理によって、ガ
ラスセラミックのグリーンシートを作製する(S70)。
このグリーンシートを適当な大きさのグリーンシート片
に分割し、これら各グリーンシート片に、それぞれ、上
下配線層を結ぶためのスルーホールを金型で打ち抜く
(S71)。さらに、各グリーンシート片に、厚膜法を利
用した前述の場合と同じ導体ペーストを印刷することに
より、各グリーンシートのスルーホールに導体ペースト
を充填するとともに、各グリーンシートの表面に配線パ
ターンを印刷する。また、低温焼結ガラスセラミック多
層基板の最上層となるグリーンシートの表面には、この
とき、部品搭載用パッドおよび端子パッドとなる導体パ
ターンも一括形成する(S72)。
層することによって積層体を形成し(S73)、この積層
体を、グリーンシートに含まれている硼ケイ酸ガラスの
軟化点±50℃の温度範囲で、空気中において焼成する
(S76)。これにより、低温焼成ガラスセラミック多層
基板が完成する。
板の部品搭載用パッドには、前述の厚膜セラミック基板
の部品搭載用パッドと同様、錫3.5wt%銀はんだペースト
を印刷する(S77).。その後、それらのはんだペース
トにLSIの搭載面を接触させた状態で、各はんだペー
ストをリフロー炉で約240℃に加熱することによってリ
フローさせる。これにより、各低温焼成ガラスセラミッ
ク多層基板にLSIが搭載される(S78)。
基板の端子パッドとLSIの端子とに、それぞれ、超音
波・熱圧着法によって直径30μmの金線をボンディン
グする(S79)。これにより、電子部品が完成する。
用すれば、セラミック多層基板のボンディングパッドも
配線パターンと同じ銀系導体で形成することができるた
め、セラミック多層基板の表層導体を、1回の印刷、1
回の焼成で形成することができる。このため、生産コス
トの低減に有用である。
の銀系導体膜の電気的接続の信頼性を向上させることが
できる。
れた銀系導体膜とガラスセラミック基板との断面図であ
る。
形成に用いられた銀粉末の比表面積との関係、および、
銀系導体膜―セラミック基板の接着強度とその銀系導体
膜の形成に用いられた銀粉末の比表面積との関係を示し
た図である。
焼成温度との関係、および、銀系導体膜―セラミック基
板の接着強度とその銀系導体膜の焼成温度との関係を示
した図である。
板の銀系導体膜部の断面図である。
程のフローチャートである。
程のフローチャートである。
程のフローチャートである。
Claims (3)
- 【請求項1】ガラスを含むセラミック基板と、 前記セラミック基板に付着した導体膜と、 を備え、 前記導体膜は、 比表面積0.3m2/g以上3.0m2/g以下の銀粒子
を含む導体ペーストを、前記ガラスの軟化温度との差が
±50℃以内の温度で焼成することによって形成され
る、 ことを特徴とする電子部品。 - 【請求項2】ガラスを含むセラミック基板と、 前記セラミック基板に付着した、銀を含む導体膜と、 を備え、 前記導体膜は、 前記セラミック基板側の面から前記ガラスが浸入し、前
記セラミック基板と反対側の面にガラスが露出していな
い、ことを特徴とする電子部品。 - 【請求項3】ガラスセラミック基板に導体膜が形成され
た電子部品を製造する、電子部品の製造方法であって、 比表面積0.3m2/g以上3.0m2/g以下の銀粒子
を含み、ガラスを含まない導体ペーストを、未焼結また
は焼結済みのガラスセラミックシート基板に付着させる
処理と、 前記ガラスの軟化温度との差が±50℃以内の温度で前
記導体ペーストを焼成し、前記導体膜を前記ガラスセラ
ミック基板に形成する処理と、 を含むことを特徴とする、電子部品の製造方法。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014107326A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Mitsubishi Materials Corp | 回路基板及び半導体装置 |
| KR101732444B1 (ko) | 2007-07-19 | 2017-05-04 | 알파 어셈블리 솔루션스 인크. | 부착방법 및 이 방법을 사용하여 제조된 디바이스 |
| WO2019064738A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | 株式会社村田製作所 | 導電性ペースト、ガラス物品、及びガラス物品の製造方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007235082A (ja) * | 2006-02-02 | 2007-09-13 | E I Du Pont De Nemours & Co | 太陽電池電極用ペースト |
| EP2866534B1 (en) * | 2012-06-21 | 2019-05-01 | Kyocera Corporation | Circuit board and electronic apparatus provided with the circuit board |
| JP6613929B2 (ja) * | 2016-02-01 | 2019-12-04 | 三菱マテリアル株式会社 | Ag下地層付き金属部材、Ag下地層付き絶縁回路基板、半導体装置、ヒートシンク付き絶縁回路基板、及び、Ag下地層付き金属部材の製造方法 |
| EP3503046B1 (de) * | 2017-12-22 | 2020-10-14 | CI Tech Sensors AG | System, welches eine verarbeitungseinrichtung und eine daran angeschlossene kamera aufweist, zum nachweis eines maschinenlesbaren sicherheitsmerkmals eines wertdokuments sowie verfahren zum austausch einer kamera eines solchen systems |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3872360A (en) * | 1973-01-08 | 1975-03-18 | Du Pont | Capacitors with nickel containing electrodes |
| US3929491A (en) * | 1974-01-24 | 1975-12-30 | Electro Oxide Corp | Bonded silver article, composition, and method of bonding silver to a ceramic substrate |
| US4001146A (en) * | 1975-02-26 | 1977-01-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Novel silver compositions |
| JPS53147968A (en) * | 1977-05-30 | 1978-12-23 | Hitachi Ltd | Thick film circuit board |
| US4636332A (en) * | 1985-11-01 | 1987-01-13 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Thick film conductor composition |
| JP2701864B2 (ja) | 1988-05-24 | 1998-01-21 | 株式会社デンソー | 導体組成物およびそれより成る導体を有したセラミック基板 |
| JP3223199B2 (ja) * | 1991-10-25 | 2001-10-29 | ティーディーケイ株式会社 | 多層セラミック部品の製造方法および多層セラミック部品 |
| US5527627A (en) * | 1993-03-29 | 1996-06-18 | Delco Electronics Corp. | Ink composition for an ultra-thick thick film for thermal management of a hybrid circuit |
| US5292359A (en) * | 1993-07-16 | 1994-03-08 | Industrial Technology Research Institute | Process for preparing silver-palladium powders |
| EP0651602B1 (en) * | 1993-10-29 | 1999-04-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conductive paste compound for via hole filling, printed circuit board which uses the conductive paste, and method of manufacturing the same |
| JPH08162762A (ja) * | 1994-12-02 | 1996-06-21 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ガラスセラミック多層回路基板 |
| US6338893B1 (en) * | 1998-10-28 | 2002-01-15 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Conductive paste and ceramic printed circuit substrate using the same |
| JP2001052930A (ja) * | 1999-08-06 | 2001-02-23 | Tdk Corp | 積層インダクタとその製造方法 |
-
2001
- 2001-06-08 JP JP2001174690A patent/JP2002362987A/ja active Pending
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101732444B1 (ko) | 2007-07-19 | 2017-05-04 | 알파 어셈블리 솔루션스 인크. | 부착방법 및 이 방법을 사용하여 제조된 디바이스 |
| JP2014107326A (ja) * | 2012-11-26 | 2014-06-09 | Mitsubishi Materials Corp | 回路基板及び半導体装置 |
| WO2019064738A1 (ja) * | 2017-09-29 | 2019-04-04 | 株式会社村田製作所 | 導電性ペースト、ガラス物品、及びガラス物品の製造方法 |
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