JP2001267746A - Multi-layered wiring board - Google Patents
Multi-layered wiring boardInfo
- Publication number
- JP2001267746A JP2001267746A JP2000081704A JP2000081704A JP2001267746A JP 2001267746 A JP2001267746 A JP 2001267746A JP 2000081704 A JP2000081704 A JP 2000081704A JP 2000081704 A JP2000081704 A JP 2000081704A JP 2001267746 A JP2001267746 A JP 2001267746A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic
- green sheet
- wiring board
- temperature
- metallization
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高い信頼性が要求
される電子機器の配線基板、特にセラミックス配線基板
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board for electronic equipment requiring high reliability, and more particularly to a ceramic wiring board.
【0002】[0002]
【従来の技術】伝送遅延には、配線長の他、配線周囲の
誘電率も関係し、比誘電率の1/2乗に比例して伝送時
間が掛かる。そのため、信号伝送速度を向上させるには
配線周囲の誘電率は低い方が良い。2. Description of the Related Art In addition to the length of a wiring, the dielectric constant around the wiring is related to the transmission delay, and transmission time is increased in proportion to the square of the relative dielectric constant. Therefore, to improve the signal transmission speed, the lower the permittivity around the wiring, the better.
【0003】高密度の配線密度を実現させる手段として
多層配線基板がある。配線の担体となる基材としては、
有機高分子材料または無機材料が用いられている。無機
材料を基材とした多層配線基板の製造工程は、無機材料
粉末を有機バインダと溶剤でスラリー化する工程、上記
スラリーをシート状に成形する工程、上記シートに貫通
孔(バイアホール)を明ける工程、上記貫通孔に配線銅
のペーストを埋め込む工程、上記貫通孔に配線銅のペー
ストを埋め込んだシートに所定の配線等のパターンを配
線銅のペーストで形成する工程、上記配線等の形成され
たシートを積層・圧着する工程、上記積層・圧着体を熱
処理する工程などからなっている。上述の熱処理中に、
積層・圧着体中の有機バインダ及び銅ペースト中の有機
物は分解・消滅し、同時に粉末状であった無機材料及び
銅ペーストは焼結・緻密化する。また上述の貫通孔に埋
め込まれた銅ペーストは層間の配線になる。As means for realizing a high wiring density, there is a multilayer wiring board. As a substrate to be a carrier for wiring,
Organic polymer materials or inorganic materials are used. The steps of manufacturing a multilayer wiring board using an inorganic material as a base include a step of slurrying an inorganic material powder with an organic binder and a solvent, a step of forming the slurry into a sheet, and forming a through hole (via hole) in the sheet. A step of embedding a wiring copper paste in the through-hole, a step of forming a predetermined wiring pattern on the sheet in which the wiring copper paste is embedded in the through-hole, using a wiring copper paste; It comprises a step of laminating and crimping the sheets, a step of heat-treating the laminated and crimped body, and the like. During the above heat treatment,
The organic binder in the laminated / compressed body and the organic matter in the copper paste decompose and disappear, and at the same time, the inorganic material and the copper paste which have been in powder form are sintered and densified. Further, the copper paste embedded in the above-described through holes serves as wiring between layers.
【0004】無機の配線基板においても、基材をアルミ
ナからムライトさらにはガラスへと比誘電率の低いもの
へ変更する傾向にある。基材の材料を変える他は、添加
物によって焼結密度を下げて誘電率を下げる試みも報告
されている(特開平7−329247号公報)。[0004] In the case of inorganic wiring boards, there is a tendency to change the base material from alumina to mullite and then to glass having a low relative dielectric constant. In addition to changing the material of the base material, an attempt to lower the sintering density by an additive to lower the dielectric constant has been reported (JP-A-7-329247).
【0005】上記基板の表面銅パターンに、ハンダ濡れ
性などを確保するために、めっきが施される例がある。
表面の銅パターンは微細で、電気的に孤立したパターン
であることもあり、特開平4−157168号公報など
に開示されている無電解めっき法でめっきされることが
多い。[0005] There is an example in which plating is applied to the surface copper pattern of the substrate in order to ensure solder wettability and the like.
The copper pattern on the surface is a fine and electrically isolated pattern, and is often plated by an electroless plating method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-157168.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の厚膜基板では表
面の近接した導体パターン間の絶縁抵抗が低下するとい
う問題が発生することがあった。この現象は基板を水洗
した後や水蒸気の多い環境で使用すると顕著になり、電
気的信頼性や耐候性を低下させる原因となった。また、
基板表面に有機薄膜層などを形成させると、この薄膜に
微小な突起が生じて微細配線の形成を妨げることがあっ
た。さらには、基板表面のメタライズに無電解めっきを
施そうとすると、処理液等の洗浄が十分に行えないため
めっきの付きが不均一になったり、メタライズ以外のセ
ラミック部分にまでめっきが析出するなどの不都合が発
生することがあった。In the conventional thick film substrate, there has been a problem that the insulation resistance between the conductor patterns close to the surface is reduced. This phenomenon becomes remarkable when the substrate is washed with water or used in an environment with a large amount of water vapor, and causes a reduction in electrical reliability and weather resistance. Also,
When an organic thin film layer or the like is formed on the surface of the substrate, fine projections may be formed on the thin film, which may hinder the formation of fine wiring. Furthermore, when attempting to apply electroless plating to the metallization of the substrate surface, the treatment liquid etc. cannot be sufficiently washed, so that the plating is uneven and plating is deposited on ceramic parts other than metallization. Inconvenience may occur.
【0007】上記不都合は一見互いに関係していないよ
うに思われたが、それぞれ不良の発生頻度を焼結ロット
と関連させてみたところ一致することが多いことがわか
った。すなわち、上記の内一つの不良、例えば絶縁不
足、が発生した焼結ロットでは他の不良、薄膜突起やメ
ッキ不良が、発生する傾向が高いということを我々は見
いだした。焼成ロットに関係しているということから、
上記の不良原因は焼結基板内にあると推定し、詳細に検
討した結果、不良を起こす基板では、表面から内部に向
かって伸びる細長い気孔が良品の基板よりも数多く、そ
して深いところまで存在することを突き詰めた。この気
孔の直径はおよそ3から5μmで深さ方向に数10μmの部分
に分布していた。その形状はくびれや屈曲が多く複雑な
不定形であり、あたかも、蟻の巣のようなものであっ
た。良品の基板に於いても、詳細に観察すれば程度は少
ないが上記蟻の巣状の気孔は観測される。しかし、ある
程度の密度や深さにならないと上述の問題を発生するこ
とはなかった。どの程度の気孔が問題を起こすかは基板
の構造や使用環境、製造工程での品質管理目標などによ
って変わってくるが、一例として上記の不良解析をした
基板では、表面に表われる上記気孔の数が100μm四方の
視野の中に60個以上、上記気孔の深さで30μm以上にな
ると、絶縁不足になる確率が急に高くなる傾向があっ
た。[0007] The above inconveniences seemed to be seemingly unrelated to each other, but it was found that the frequency of occurrence of defects was often the same when they were related to the sintering lot. That is, we have found that in a sintered lot in which one of the above defects, for example, insufficient insulation, has occurred, the other defects, thin film projections, and plating defects are more likely to occur. Because it is related to the firing lot,
The cause of the above failure is presumed to be in the sintered substrate, and as a result of a detailed study, the substrate that causes the failure has more elongated pores extending from the surface toward the inside than the non-defective substrate, and exists deeply. I scrutinized that. The diameter of the pores was about 3 to 5 μm and was distributed over several tens of μm in the depth direction. Its shape was complicated and irregular, with many constrictions and bends, as if it were an ant nest. Even in the case of a good substrate, the ant-nest-like pores are observed, though to a lesser extent, when observed in detail. However, the above-mentioned problem did not occur unless the density and the depth reached a certain level. The amount of pores that cause a problem depends on the structure of the board, the usage environment, quality control targets in the manufacturing process, and the like. When the depth of the pores was 60 μm or more in a visual field of 100 μm square and the pore depth was 30 μm or more, the probability of insufficient insulation tended to suddenly increase.
【0008】以上の測定結果から、表面に繋がっている
蟻の巣状の気孔が表面導体間の絶縁抵抗を低下させる機
構を図1のように推定した。すなわち、絶縁抵抗が低下
している不良基板では、表面に開気孔が密にあるため長
く連続しやすく表面導体間をつなぎこの連続した開気孔
が基板の深い部分に伸びているため内部に侵入した水分
等が容易に抜けず、導体間の抵抗が下がった。一方、絶
縁抵抗に問題の無かった良品基板では気孔の数が少なく
複数の導体間を連結するほど長く繋がらないものと推定
してされる。水洗後や湿った環境で絶縁抵抗が低くなる
のもこのような状態では気孔中に水分が入りやすくまた
蒸発しにくいためと推測される。絶縁抵抗の低下してい
る、すなわち表面に気孔の多い基板で薄膜層を形成する
としばしば微小な突起が発生するのは、薄膜形成中まだ
ワニスが十分に硬化していない間に気孔内部の水分等が
蒸発しこの圧力のために薄膜層が微小に膨らんだためと
推測される。無電解めっき等の処理液が十分に洗浄除去
できないのも、処理液が深い開気孔中にしみ込んだため
であると推測される。From the above measurement results, the mechanism by which the ant-like pores connected to the surface reduce the insulation resistance between the surface conductors was estimated as shown in FIG. In other words, in the defective substrate having a reduced insulation resistance, the open pores are dense on the surface, so it is easy to continue for a long time, and it connects the surface conductors. Moisture and the like did not easily escape, and the resistance between conductors decreased. On the other hand, it is presumed that a non-defective substrate having no problem in insulation resistance has a small number of pores and is not connected long enough to connect a plurality of conductors. It is assumed that the reason why the insulation resistance is lowered after washing with water or in a moist environment is that in such a state, moisture easily enters pores and hardly evaporates. Insulation resistance is low, that is, when a thin film layer is formed on a substrate having many pores on its surface, minute projections often occur because moisture and the like in the pores are formed while the varnish is not yet sufficiently cured during thin film formation. Is presumed to have been evaporated and the thin film layer was slightly swollen due to this pressure. It is presumed that the reason why the treatment liquid such as the electroless plating cannot be sufficiently washed away is that the treatment liquid permeated into the deep open pores.
【0009】上記の不都合の原因である開気孔の発生原
因を探るために、焼結途中のいくつかの段階で取り出し
観察した結果、積層体内部は焼結温度到達時点でかなり
の緻密化状態にあり焼結温度終了時点でほぼ完全に緻密
化するのに対して表面の80から50μmの深さの部分は内
部に比べ緻密化が遅れており気孔が残りがちであり,焼
成工程中に内部と同じ程度の緻密化状態にはなっていな
いことがわかった。さらに、焼成後の気孔の状態を電子
顕微鏡で高倍率で観察すると、内部の気孔は形状が球形
でその壁面がガラスで覆われていて泡の状態であるのに
対し、表面にある気孔は角張っていて、その壁面はガラ
スの他にフィラーとして添加している結晶が出ていた。
以上の状態は表面は一度も完全に緻密化しなかったこと
を示唆しており、表面の気孔は緻密化後に発生するガラ
スの泡の連続によるものではなく、緻密化することなく
冷却過程に入り、そのままガラスが硬化したために生じ
たものであることがわかった。表面の開気孔は上述の通
りいわば焼結の不完全さから生じたので、焼結温度を高
くしたり焼結の時間を長くすることによってある程度は
軽減できるものと考え試みてみたが、焼結温度の上昇は
配線に用いている銅には悪影響を及ぼすことが多く、焼
結温度を1035℃以上にすると内部の銅配線が断線する確
率が高くなってしまったし、焼結時間の延長に関しても
事実上緻密化が飽和しており顕著な効果はなかった。さ
らに、上述の開気孔は基板内の配線密度やグリーンシー
トの厚さばらつき等に関係すると思われる面内分布が有
るため、焼結中の基板全体に作用する上記の焼結温度や
時間など焼結条件の調節では、均一な表面状態に至らせ
ることは出来なかった。In order to find out the cause of the open pores, which is the cause of the above-mentioned inconvenience, as a result of taking out and observing at several stages during the sintering, the inside of the laminated body becomes considerably densified when the sintering temperature is reached. There is almost complete densification at the end of the sintering temperature, whereas in the part of the surface at a depth of 80 to 50 μm, the densification is delayed compared to the inside and pores tend to remain, and during the sintering process, It turned out that it was not in the same state of densification. Furthermore, when the state of the pores after firing was observed at a high magnification with an electron microscope, the pores inside were spherical and the walls were covered with glass, and the pores on the surface were square. In addition, crystals added as fillers other than glass appeared on the wall surface.
The above state suggests that the surface has never been completely densified, and the pores on the surface are not due to the continuation of glass bubbles generated after densification, but enter the cooling process without densification, It was found that the glass was cured as it was. Since the open pores on the surface were caused by imperfect sintering as described above, we tried to increase the sintering temperature or lengthen the sintering time, and thought that it could be reduced to some extent. The rise in temperature often has an adverse effect on the copper used for wiring, and when the sintering temperature is set to 1035 ° C or higher, the probability of disconnection of the internal copper wiring increases, and the sintering time is prolonged. Also, the densification was practically saturated and had no remarkable effect. Further, since the above-mentioned open pores have an in-plane distribution which is considered to be related to the wiring density in the substrate, the thickness variation of the green sheet, and the like, the sintering temperature and the time, which act on the entire substrate during sintering, are not included. By adjusting the sintering conditions, it was not possible to achieve a uniform surface state.
【0010】上記の開気孔を焼結後研磨等によって取り
除き、研磨によって新たに出現した内部のボイドをガラ
ス等によって充填するプロセスも提案されている(特開
平6−112648)が、数10μmの深さにまで存在す
る開気孔を完全に研磨で取り除こうとすると外部との接
続のために表面に配したメタライズもほとんど完全に除
去することになり研磨後新たに接続用パットを形成する
工程が必要になりコストが掛かった。部分的に取り除き
残った気孔をグレーズガラス等で埋める方法(特開平8
−204337)では、このガラスの焼結表面への塗
布、効果のための熱工程、メタライズ表面に残ったグレ
ーズガラスの除去等、かなりの工数が必要であり、コス
ト増になった。事実上二回焼成するようなものであっ
た。A process has also been proposed in which the above open pores are removed by sintering after sintering or the like, and the newly formed internal voids are polished with glass or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 6-112648). If it is attempted to completely remove the existing open pores by polishing, the metallization arranged on the surface for connection to the outside will be almost completely removed, and a step of forming a new connection pad after polishing is required. Costly. A method of partially removing and filling remaining pores with glaze glass or the like (Japanese Patent Laid-Open No.
-204337) requires considerable man-hours, such as application of the glass to the sintered surface, a heating step for the effect, and removal of the glaze glass remaining on the metallized surface, resulting in an increase in cost. It was virtually like firing twice.
【0011】工数を極力減らして、表面開気孔に由来す
る絶縁抵抗不足、薄膜形成時の微小突起、メッキ性を対
策することが課題であった。It has been a problem to reduce the man-hour as much as possible and to take measures against insufficient insulation resistance due to open pores on the surface, minute projections when forming a thin film, and plating properties.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、焼成工程の最高温度で基材を構成するグリ
ーンシートよりも緻密化し易いセラミックスをペースト
化したものを供する。本明細書中では上記緻密化し易い
セラミックスを高緻密化剤と称する。なお、緻密化の程
度は真比重をを嵩比重で除した相対密度の大小で測定す
る。すなわち、上記高緻密化剤は、焼成工程の最高温度
で基材を構成するグリーンシートよりも高い相対密度に
なるセラミックスである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a ceramic paste which is more easily densified than a green sheet constituting a substrate at the highest temperature of a firing step. In the present specification, the ceramics that are easily densified are referred to as densifying agents. The degree of densification is measured by the relative density obtained by dividing the true specific gravity by the bulk specific gravity. That is, the densifying agent is a ceramic having a higher relative density than the green sheet constituting the base material at the highest temperature in the firing step.
【0013】上記高緻密化剤を表層に用いるグリーンシ
ートの表面に、焼成前に層状に形成し、基材のグリーン
シート積層体の焼成工程中で、この高緻密化剤も焼結さ
せる。The above-mentioned densifying agent is formed into a layer before firing on the surface of the green sheet used for the surface layer, and this densifying agent is also sintered during the firing step of the green sheet laminate as the base material.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】本発明による1つの例を述べる。
この例は計算機向けに開発した多層配線基板であり、LS
Iを微細なハンダバンプで高密度に面付け実装するため
に上記配線基板の基材にはSiと熱膨張率の近いガラスセ
ラミックスg30を採用した。このガラスセラミックスg30
は、図2に示す焼結挙動を示す硼珪酸塩ガラスg0にフィ
ラーとしてムライト結晶を上記ガラスg0とフィラーの体
積比70対30で加えたものであり、ガラスセラミックスg3
0の焼結挙動は図2に示す通りである。なお、上述の焼
結挙動は各粉末の圧粉体の収縮変形量から求めたもので
ある。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One example according to the present invention will be described.
This example is a multi-layer wiring board developed for a computer.
In order to mount and mount I at high density with fine solder bumps, a glass ceramic g30 having a coefficient of thermal expansion close to that of Si was adopted as the base material of the wiring board. This glass ceramic g30
Is a borosilicate glass g0 having the sintering behavior shown in FIG. 2 and mullite crystals added as a filler at a volume ratio of 70:30 between the glass g0 and the filler.
The sintering behavior of 0 is as shown in FIG. The sintering behavior described above is obtained from the amount of shrinkage deformation of the green compact of each powder.
【0015】図3には本発明で特徴的な材料である高緻
密化剤d5とd5の主成分であるガラスd0及び上記ガラスセ
ラミックスg30の焼結挙動を示した。上記ガラスd0と g0
の組成は表1に示すものであった。高緻密化剤d5はガラ
スd0にムライト結晶を5体積%添加したものである。FIG. 3 shows the sintering behavior of the densifying agents d5, which are characteristic materials of the present invention, glass d0, which is the main component of d5, and the glass ceramic g30. The above glasses d0 and g0
Was as shown in Table 1. The densifying agent d5 is obtained by adding 5% by volume of mullite crystals to glass d0.
【0016】[0016]
【表1】 [Table 1]
【0017】図4は高緻密化剤d5を選択した設計思想
を、高緻密化剤の焼結曲線bと基材となるグリーンシー
トの焼結曲線aと関係づけて説明している。上記グリー
ンシートのバインダは焼成中熱分解し分解残さはグラフ
ァイト化して焼結体中に残るが、このグラファイトを完
全に除去するために外部から水蒸気を導入して焼尽させ
る必要がある。この焼尽反応は特開平4−238858
にも述べられているが、750℃以上でなければ実際上進
まない。高緻密化剤は後述するようにグリーンシート表
面に塗布されるのでこの高緻密化剤がグリーンシートよ
りも緻密化してしまうと積層体中への水蒸気の供給が阻
害され脱カーボン反応が不十分な焼結体ができる恐れが
あるので、それをさけるためには高緻密化剤はグリーン
シートよりも750℃の時点では低密度である必要があ
る。図4に於いて温度T1で高緻密化剤の焼結曲線bがグ
リーンシートの焼結曲線aよりも相対密度が低いのはそ
のためである。グリーンシートが緻密化して水蒸気が内
部に浸透しなくなった段階では、上記脱カーボン反応は
起こらなくなるのでこれを考慮する必要はなくなる。脱
カーボン反応の終了する温度を特定するのは困難である
が、焼結挙動の点からは水蒸気が内部に侵入しなくなる
温度である。軟化温度の異なる数種類にガラス−フィラ
ー系について実験したところ、いずれの軟化温度の材料
についても相対密度が80%よりも大きくなると上述の脱
カーボン反応が極端に遅くなり焼結対中のカーボンを10
0ppm以下にしようとすると750℃以上の温度に数100
時間於いて置く必要があることがわかったので、実用上
は相対密度80%を基準とする事ができる。これ以上グリ
ーンシートが緻密化した温度域では水蒸気の流通を考慮
する必要が無いため、高緻密化剤の相対密度ををグリー
ンシートの相対密度以下に抑える必要もなくなる。ただ
し、実際上750℃では高緻密化剤中のバインダも大半が
焼き尽きるが、高緻密はほとんど焼結していないのでの
粉末のみをだだ固めたような状態になっている。この時
点での高緻密化剤の相対密度が20%より小さいと高緻密
化剤の粉末の固まりが崩れて厚みが薄くなることが多
く、750℃時点で相対密度が20%より小さい低密度の高緻
密化剤では実際的ではなかった。以上のことから高緻密
化剤は、温度が750℃以上でグリーンシートの相対密度
が80%以下である温度域では、グリーンシートよりも相
対密度が小さくかつ相対密度が20%以上の条件を満たす
必要がある。これは図4では、高緻密化剤bの収縮曲線
は温度T1からT2範囲では領域Aの中を通るものでなけれ
ばならないことを要求している。さらに、高緻密化層は
焼成工程の最高温度で基材を構成するグリーンシートよ
りも高い相対密度になる必要があるので領域Bの中を通
る必要がある。FIG. 4 explains the design concept of selecting the densifying agent d5 in relation to the sintering curve b of the densifying agent and the sintering curve a of the green sheet as the base material. The binder of the green sheet is thermally decomposed during firing, and the decomposition residue is graphitized and remains in the sintered body. However, in order to completely remove the graphite, it is necessary to introduce steam from the outside and burn it out. This burn-out reaction is described in JP-A-4-238858.
As mentioned in the above, it does not actually advance unless it is above 750 ° C. Since the densifying agent is applied to the surface of the green sheet as described later, if the densifying agent becomes more dense than the green sheet, the supply of water vapor into the laminate is hindered and the decarbonization reaction is insufficient. Since there is a possibility that a sintered body may be formed, the densifying agent needs to have a lower density at 750 ° C. than the green sheet in order to avoid the sintered body. In FIG. 4, at the temperature T1, the sintering curve b of the densifying agent has a lower relative density than the sintering curve a of the green sheet. At the stage where the green sheet is densified and the water vapor does not permeate into the inside, the decarbonization reaction does not occur, so that it is not necessary to consider this. It is difficult to specify the temperature at which the decarbonization reaction ends, but from the viewpoint of the sintering behavior, it is a temperature at which steam does not enter the interior. Experiments on glass-filler systems with several different softening temperatures showed that for materials with any softening temperature, when the relative density was greater than 80%, the decarbonization reaction described above was extremely slow and the carbon in the sintered couple was reduced by 10%.
If you try to reduce it to 0 ppm or less, several hundreds of
Since it was found that it was necessary to set the time, it was possible to use the relative density of 80% as a reference in practical use. Since it is not necessary to consider the flow of water vapor in the temperature range in which the green sheet is further densified, there is no need to suppress the relative density of the densifying agent to be lower than the relative density of the green sheet. However, in practice, at 750 ° C., most of the binder in the high-density agent is burned out, but since the high-density is hardly sintered, only the powder is solidified. If the relative density of the densifying agent at this point is less than 20%, the mass of the powder of the densifying agent often collapses and the thickness becomes thin, and at 750 ° C., the relative density is less than 20%. High densifiers were not practical. From the above, in the temperature range where the temperature is 750 ° C. or higher and the relative density of the green sheet is 80% or less, the high densification agent satisfies the condition that the relative density is smaller than the green sheet and the relative density is 20% or more. There is a need. This requires that in FIG. 4 the shrinkage curve of the densifying agent b must pass through region A in the temperature range from T1 to T2. Furthermore, the high densification layer needs to have a higher relative density than the green sheet constituting the base material at the highest temperature of the firing step, and therefore needs to pass through the region B.
【0018】収縮挙動は、ガラス−フィラー系では、ガ
ラスの軟化温度、粒径、フィラー量によって変化するの
でこれらを調整して上述のような所望の焼結カーブを得
ることができる。ガラスの焼結し始める温度は軟化温度
によって変わり、軟化温度はガラスの組成によって決ま
る。ほうけい酸系ガラスの軟化温度は特開平8−333
157に詳しく述べられている。組成以外ではガラスの
粒径を増大することで焼結開始温度を高温にすることが
可能である。また、フィラー量を増加させると焼結開始
温度はあまり変化しないが、焼結挙動全体が緩やかにな
る。このような特性を利用し所望の焼結挙度のセラミッ
クスを得ることは可能である。緻密化し始める温度は測
定した焼結曲線から求めるとそれぞれ、741℃、726℃で
あった。さらに、表2に示す組成のガラスは、焼結を開
始する温度が825℃であったが、これにムライト結晶を5
vol%,10vol%加えたセラミックスにおいても、焼結後g30
よりも緻密化しボイドの少ない表面が得られた。本実施
邸で高緻密化剤用のガラスにd0を用いたのは主にガラス
の値段や供給性の観点からであり、機能的には表2の組
成のガラスを用いた高緻密化剤でも良かったことを付記
しておく。高緻密化剤d5用のガラスd0及びこれらに添加
したムライト結晶の平均粒径はいずれも2.5μmであっ
た。In the case of the glass-filler system, the shrinkage behavior varies depending on the softening temperature, particle size, and filler amount of the glass. Therefore, these can be adjusted to obtain the desired sintering curve as described above. The temperature at which glass begins to sinter depends on the softening temperature, which is determined by the composition of the glass. The softening temperature of borosilicate glass is disclosed in JP-A-8-333.
157 is described in detail. Other than the composition, it is possible to increase the sintering start temperature by increasing the particle size of the glass. When the filler amount is increased, the sintering start temperature does not change much, but the whole sintering behavior becomes slow. It is possible to obtain a ceramic having a desired sintering degree by utilizing such characteristics. The temperatures at which densification began were 741 ° C. and 726 ° C., respectively, as determined from the measured sintering curves. Further, in the glass having the composition shown in Table 2, the temperature at which sintering was started was 825 ° C.
After sintering, g30
A denser and less voided surface was obtained. The reason why d0 was used as the glass for the densifying agent in the present residence was mainly from the viewpoint of the price and availability of the glass. Functionally, even the densifying agent using the glass having the composition shown in Table 2 was used. Please note that it was good. The average particle size of the glass d0 for the densifying agent d5 and the mullite crystals added thereto were all 2.5 μm.
【0019】[0019]
【表2】 [Table 2]
【0020】続いて本実施例の具体的な製造方法を図
5,図6に従って述べる。ガラスセラミックスg30粉末1
00gに対して、水溶性アクリル高分子16g、水68g 、イソ
プロピルアルコール16gを加えボールミルで20時間混合
して得たスリップから、ドクタープレード法で厚さ220
μmのグリーンシート1を作製した(5A)。グリーン
シート1の内、多層基板の表面を形成するグリーンシー
ト1にペースト化した高緻密化剤2を厚さ20μmでスク
リーン印刷法で形成した(5B)。上記高緻密化剤のペ
ーストは高緻密化剤d5粉末100gに対してセルロースを含
むビヒクル62 g、分散剤1.7 gを加え約一時間撹拌混合
して調製した。高緻密化剤2を印刷したグリーンシート
1にポンチでビアホール3を形成した後(5C)、ビア
ホール3に層間接続用導体4として銅ペーストを穴埋め
印刷し(5D)、さらに端子、LSI等を接続するための
表面接続用バッド5と面内の導通を取るための面内接続
用導体6を同様に銅ペーストで印刷した(5E)。Next, a specific manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIGS. Glass ceramic g30 powder 1
To 00 g, 16 g of water-soluble acrylic polymer, 68 g of water, and 16 g of isopropyl alcohol were added and mixed by a ball mill for 20 hours.
A μm green sheet 1 was prepared (5A). Among the green sheets 1, the high-densification agent 2 pasted to the green sheet 1 forming the surface of the multilayer substrate was formed by a screen printing method with a thickness of 20 μm (5B). The paste of the densifying agent was prepared by adding 62 g of a vehicle containing cellulose and 1.7 g of a dispersing agent to 100 g of the d5 powder of the densifying agent and stirring and mixing for about one hour. After forming a via hole 3 with a punch on the green sheet 1 on which the densifying agent 2 is printed (5C), copper paste is filled and printed in the via hole 3 as a conductor 4 for interlayer connection (5D), and further, terminals, LSIs and the like are connected. Similarly, a surface connection pad 5 for connection and an in-plane connection conductor 6 for obtaining in-plane conduction were similarly printed with copper paste (5E).
【0021】高緻密化剤2を形成したグリーンシート1
を第1層目に、高緻密化剤2を形成していないグリーン
シート1を第2層目以下に配し、全体で48層積層し、
130℃の加熱で180kgf/cm2の圧力を1時間掛けて積層体
を製造した(図6)。上記圧着の過程でグリーンシート
1の表面に盛り上がっていた表面接続用バッド5と面内
接続用導体6は内部に沈み込む。Green sheet 1 formed with high densifying agent 2
On the first layer, the green sheet 1 on which the densifying agent 2 is not formed is arranged on the second layer or lower, and a total of 48 layers are laminated,
A laminate was manufactured by heating at 130 ° C. and applying a pressure of 180 kgf / cm 2 for 1 hour (FIG. 6). The surface connection pad 5 and the in-plane connection conductor 6 that have risen on the surface of the green sheet 1 in the process of the crimping sink inside.
【0022】上記積層体を図7の温度プロファイルで焼
成した。焼成時の雰囲気は窒素で、昇温途中の200℃
から950℃まで間水蒸気を分圧0.4気圧混合した。The laminate was fired according to the temperature profile shown in FIG. The atmosphere during firing was nitrogen, and 200 ° C during the temperature rise.
To 950 ° C. at a partial pressure of 0.4 atm.
【0023】上記焼成後の基板では、絶縁抵抗は相対湿
度80%の環境に24時間暴露後ても2000MΩ以
上、水洗後でも1000MΩ以上あった。基板を分解・
検査したところ、高緻密化剤2に相当する部分は相対密
度99.5%、グリーンシート1に相当する部分は相対
密度98%であった。圧粉体で測定している図3に示し
た相対密度と若干異なっていたが、高緻密化剤2に相当
する部分はグリーンシート1に相当する部分よりも緻密
化していた。表面100μm四方当たりに表われる気孔の数
は、高緻密化剤2に相当する部分は30個以下であった。The substrate after the calcination had an insulation resistance of 2000 MΩ or more even after being exposed to an environment having a relative humidity of 80% for 24 hours, and 1000 MΩ or more even after washing with water. Disassemble the board
Upon inspection, the portion corresponding to the densifying agent 2 had a relative density of 99.5%, and the portion corresponding to the green sheet 1 had a relative density of 98%. Although it was slightly different from the relative density shown in FIG. 3 measured with the green compact, the portion corresponding to the densifying agent 2 was more densified than the portion corresponding to the green sheet 1. The number of pores appearing per 100 μm square on the surface was 30 or less in the portion corresponding to the densifying agent 2.
【0024】さらに、カーボン残差の濃度は高緻密化剤
2に相当する部分及びこれに接していたグリーンシート
1に相当する部分はそれぞれ40ppm、45ppmであり、
配線基板としては電気的及び強度的観点からもまったく
問題の無いレベルであった。Further, the concentration of the carbon residue is 40 ppm and 45 ppm in the portion corresponding to the densifying agent 2 and the portion corresponding to the green sheet 1 in contact therewith, respectively.
The wiring board had no problem at all in terms of electrical and strength.
【0025】[0025]
【発明の効果】本発明によって、表面の緻密性が高く水
洗後や高湿度下に於いても、1000MΩ以上と十分に
高い絶縁性を保つセラミック配線基板が得られた。According to the present invention, a ceramic wiring board having a high surface density and a sufficiently high insulating property of 1000 MΩ or more even after washing with water or under high humidity can be obtained.
【図1】絶縁抵抗不足になる基板とならない基板の表面
近傍の断面模式図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the surface of a substrate that does not become a substrate having insufficient insulation resistance.
【図2】本実施例のグリーンシート基材に供したガラス
セラミックス等の焼結収縮曲線図。FIG. 2 is a graph showing a sintering shrinkage curve of a glass ceramic or the like provided for the green sheet substrate of the present embodiment.
【図3】本実施例の高緻密化剤の焼結収縮曲線図。FIG. 3 is a sintering shrinkage curve diagram of the densifying agent of the present example.
【図4】高緻密化剤の選定基準となる温度−相対密度領
域を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a temperature-relative density region as a selection standard for a densifying agent.
【図5】本実施例の圧着前の各工程に於ける表面用グリ
ーンシートの変化を示す斜視図と断面図。FIGS. 5A and 5B are a perspective view and a cross-sectional view showing a change of the front surface green sheet in each step before pressure bonding of the present embodiment.
【図6】本実施例の積層体の斜視図と断面図。FIG. 6 is a perspective view and a cross-sectional view of a laminate of the present embodiment.
【図7】本実施例の焼成温度プロファイル図。FIG. 7 is a diagram showing a firing temperature profile of the present embodiment.
1・・・グリーンシート, 2・・・高緻密化剤, 3・・・ビアホー
ル, 4・・・層間接続用導体, 5・・・表面接続用パッド,
6・・・面内接続用導体1 ・ ・ ・ Green sheet, 2 ・ ・ ・ High density agent, 3 ・ ・ ・ Via hole, 4 ・ ・ ・ Conductor for interlayer connection, 5 ・ ・ ・ Pad for surface connection,
6 ・ ・ ・ In-plane connection conductor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 正英 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中村 真人 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 田上 文一 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 千石 則夫 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 Fターム(参考) 5E346 AA12 AA55 CC17 CC18 EE29 HH08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahide Okamoto 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Production Technology Research Institute (72) Inventor Masato Nakamura 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Hitachi, Ltd. Production Technology Research Laboratories (72) Inventor Bunichi Tagami 1 Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi Computer Co., Ltd.General-purpose Computer Division (72) Inventor Norio Chiishi 1-Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa Stock F-term (reference) in the general-purpose computer division of Hitachi Ltd. 5E346 AA12 AA55 CC17 CC18 EE29 HH08
Claims (5)
の表面及びこの表面に配したメタライズに接しているセ
ラミックス部分が内部のセラミックス部分よりも気孔の
数が少なく且つ、上記表面と上記表面及びこの表面に配
したメタライズに接しているセラミックス部分が同一の
組成物であるセラミックス多層配線基板。1. A surface having a metallization for connection to the outside and a ceramic portion in contact with the metallization disposed on the surface having a smaller number of pores than the inner ceramic portion, and the surface and the surface And a ceramic multilayer wiring board in which the ceramic portion in contact with the metallization disposed on the surface has the same composition.
の表面及び表面に配したメタライズに接しているセラミ
ックス部分が内部のセラミックス部分よりも気孔の数が
少なく、且つ上記表面と上記表面に配したメタライズに
接しているセラミックス部分が同一の組成物であるセラ
ミックス多層配線基板の内、上記表面のセラミックスが
ガラスと無機結晶の複合物であり上記内部のセラミック
スに含まれている無機結晶量よりも含有する上記無機結
晶が少ない組成物であり且つ上記表面のセラミックスを
構成する上記ガラスの軟化温度が上記内部のセラミック
スを構成するガラスの軟化温度よりも高いことを特徴と
するセラミックス多層配線基板。2. The surface of the surface and the ceramic portion in contact with the metallization disposed on the surface and having a smaller number of pores than the inner ceramic portion, and the surface and the surface have a metallization for connection with the outside. Of the ceramic multilayer wiring board in which the ceramic portion in contact with the disposed metallization is the same composition, the ceramic on the surface is a composite of glass and inorganic crystal, and the amount of inorganic crystal contained in the internal ceramic is A ceramic multilayer wiring board, characterized in that the composition is a composition containing less inorganic crystals, and wherein the softening temperature of the glass constituting the ceramics on the surface is higher than the softening temperature of the glass constituting the internal ceramics.
の表面及び表面に配したメタライズに接しているセラミ
ックス部分が内部のセラミックス部分よりも気孔の数が
少なく、且つ上記表面と上記表面に配したメタライズに
接しているセラミックス部分が同一の組成物であるセラ
ミックス多層配線基板の内、上記表面のセラミックスが
ガラスと無機結晶の複合物であり上記内部のセラミック
スに含まれている無機結晶量よりも含有する上記無機結
晶が少ない組成物であり且つ上記表面のセラミックスを
構成する上記ガラスの焼結開始温度が上記内部のセラミ
ックスの焼結開始温度よりも高く、上記表面のセラミッ
クス部分の厚さがグリーンシート1枚の厚さよりも小さ
いことを特徴とするセラミックス多層配線基板。3. A metallization for connection to the outside is formed, and the surface of the surface and the ceramic portion in contact with the metallization disposed on the surface have a smaller number of pores than the internal ceramic portion. Of the ceramic multilayer wiring board in which the ceramic portion in contact with the disposed metallization is the same composition, the ceramic on the surface is a composite of glass and inorganic crystal, and the amount of inorganic crystal contained in the internal ceramic is The sintering start temperature of the glass constituting the ceramics on the surface is higher than the sintering start temperature of the internal ceramics, and the thickness of the ceramics portion on the surface is reduced. A ceramic multilayer wiring board characterized by being smaller than the thickness of one green sheet.
ではグリーンシートよりも相対密度が小さく、基板の焼
成工程の最高温度においては上記グリーンシートよりも
相対密度が高くなるセラミックス材料を基板の表面を構
成するグリーンシートにビア加工をする前の段階で配し
たセラミックス多層配線基板。4. A ceramic material having a relative density lower than that of a green sheet in a temperature range where a binder removal reaction is occurring and having a relative density higher than that of the green sheet at a maximum temperature of a substrate baking step is applied to the surface of the substrate. A ceramic multilayer wiring board that is arranged in a stage before via processing is performed on the green sheet to be composed.
程の750℃においては上記温度におけるグリーンシート
よりも相対密度が小さく、上記熱処理工程の最高温度に
おいては上記最高温度に於ける上記グリーンシートより
も相対密度が高くなるセラミックス材料を基板の表面を
構成するグリーンシートにビア加工をする前の段階で配
したセラミックス多層配線基板。5. A green sheet at a temperature of 750 ° C. in a temperature increasing step of a heat treatment step for manufacturing a substrate, which has a lower relative density than a green sheet at said temperature, and said green sheet at a maximum temperature of said heat treatment step at said maximum temperature. A ceramic multilayer wiring board in which a ceramic material having a relative density higher than that of a sheet is arranged at a stage before a via processing is performed on a green sheet constituting a surface of the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000081704A JP2001267746A (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Multi-layered wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000081704A JP2001267746A (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Multi-layered wiring board |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001267746A true JP2001267746A (en) | 2001-09-28 |
Family
ID=18598608
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000081704A Pending JP2001267746A (en) | 2000-03-17 | 2000-03-17 | Multi-layered wiring board |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001267746A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020087938A (en) * | 2018-11-14 | 2020-06-04 | 富士通株式会社 | Multilayer board |
-
2000
- 2000-03-17 JP JP2000081704A patent/JP2001267746A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020087938A (en) * | 2018-11-14 | 2020-06-04 | 富士通株式会社 | Multilayer board |
JP7222666B2 (en) | 2018-11-14 | 2023-02-15 | Fict株式会社 | multilayer board |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4096990B2 (en) | Ceramic multilayer substrate and manufacturing method thereof | |
KR100462289B1 (en) | Conductive paste, Ceramic multilayer substrate, and Method for manufacturing ceramic multilayer substrate | |
JP2001060767A (en) | Method for manufacturing ceramic board and unfired ceramic board | |
GB2361811A (en) | Insulating thick film composition, ceramic electronic device and apparatus using the same. | |
JP3652196B2 (en) | Manufacturing method of ceramic wiring board | |
JPH02116196A (en) | Ceramic multilayer circuit board and its manufacture | |
JP2955442B2 (en) | Manufacturing method of ceramic circuit board | |
JP2787026B2 (en) | Method for manufacturing low dielectric constant multilayer ceramic circuit board | |
JP2001267746A (en) | Multi-layered wiring board | |
JP2933463B2 (en) | Ceramic multilayer wiring board and method of manufacturing the same | |
JP2002176236A (en) | Composition for via hole conductor and multilayer ceramic substrate and its producing method | |
JP3792391B2 (en) | Copper metallized composition and glass-ceramic wiring board using the same | |
JP4688460B2 (en) | Glass ceramic multilayer wiring board with built-in capacitor | |
JP4231316B2 (en) | Manufacturing method of ceramic wiring board | |
JP4738166B2 (en) | Wiring board and manufacturing method thereof | |
JPH1153940A (en) | Copper metalized composition and glass ceramic wiring board using it | |
JPH0544840B2 (en) | ||
JPH09186044A (en) | Inner electrode material paste for stacked electronic component, and stacked electronic part, and its manufacture | |
JP2003277170A (en) | Composition for wiring conductor | |
JP2551046B2 (en) | Multilayer circuit board | |
JP2004055557A (en) | Copper paste, wiring board using the same and manufacturing method of wiring board | |
JP2005116337A (en) | Conductive paste, via-hole conductor and multilayer ceramic substrate | |
JP3688919B2 (en) | Ceramic multilayer wiring board | |
JP4022105B2 (en) | Manufacturing method of multilayer wiring board | |
JP2004165274A (en) | Manufacturing method of low-temperature calcination ceramic circuit substrate |