JP2002128581A - Copper-metallized composition, ceramic wiring substrate using the same and method of fabrication - Google Patents

Copper-metallized composition, ceramic wiring substrate using the same and method of fabrication

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JP2002128581A
JP2002128581A JP2000314733A JP2000314733A JP2002128581A JP 2002128581 A JP2002128581 A JP 2002128581A JP 2000314733 A JP2000314733 A JP 2000314733A JP 2000314733 A JP2000314733 A JP 2000314733A JP 2002128581 A JP2002128581 A JP 2002128581A
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ceramic
transition metal
copper
metallized composition
wiring board
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JP2000314733A
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Japanese (ja)
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Ryoji Nakamura
良二 中村
Mitsuyoshi Nishide
充良 西出
Daisuke Yoshida
大介 吉田
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper-metallized composition that enables to calcine simultaneously with a mixed ceramic (BAS ceramic) material containing BaO, Al2O3 and SiO2 and is utilized usefully to obtain a conductor film having a high adhesive strength to a ceramic body including the BAS ceramic material. SOLUTION: The copper-metallized composition is comprised of adding a particle of total 0.5 to 30.0 wt.%, whose average particle size is of 0.1 to 10.0 μm and which is composed of a transition metal belonging to a quaternary A family and/or a quintuple A family and/or a transition-metal oxide belonging to the same according to a periodic law table, to a main component comprising a mixture of Cu, CuO and Cu-CuO, a mixture of Cu-Cu2O or a mixture of CuO- Cu2O.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、銅メタライズ組
成物ならびにそれを用いたセラミック配線基板およびそ
の製造方法に関するもので、特に、BaO、Al2 3
およびSiO2 を含む混合セラミック(BASセラミッ
ク)からなる基体上に導体膜を形成するために有利に用
いられる銅メタライズ組成物ならびにそれを用いたセラ
ミック配線基板およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper metallized composition, a ceramic wiring board using the same, and a method for producing the same, and particularly to BaO, Al 2 O 3.
The present invention relates to a copper metallized composition advantageously used for forming a conductive film on a substrate made of a mixed ceramic (BAS ceramic) containing SiO 2 and SiO 2 , a ceramic wiring board using the same, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミック配線基板は、その上に種々の
電子部品を搭載し、これら電子部品を配線するために用
いられ、より具体的には、ICやLSI等の半導体素子
を収納するパッケージ部品や、複数種類の電子部品を搭
載した混成集積回路装置において用いられている。セラ
ミック配線基板における基体材料としては、電気絶縁性
や化学的安定性等の特性に優れていることから、アルミ
ナが多用されている。
2. Description of the Related Art A ceramic wiring board has various electronic components mounted thereon and is used for wiring these electronic components. More specifically, a package component for housing a semiconductor element such as an IC or an LSI. And hybrid integrated circuit devices on which a plurality of types of electronic components are mounted. As a base material for a ceramic wiring board, alumina is often used because of its excellent properties such as electrical insulation and chemical stability.

【0003】このようなセラミック配線基板において、
高周波化および高密度化が進むにつれて、基体に対して
は、より低い誘電率が要求され、また、配線導体には、
より低い配線抵抗が要求されるようになってきている。
In such a ceramic wiring board,
As higher frequencies and higher densities have progressed, lower dielectric constants have been required for substrates, and wiring conductors have
Lower wiring resistance has been required.

【0004】そのため、基体の材料としては、アルミナ
に代えて、BaO、Al2 3 およびSiO2 を含む混
合セラミック(BASセラミック)が注目されている。
また、低い配線抵抗を実現するため、配線導体のための
材料として、たとえば、銅(Cu)、金(Au)または
銀(Ag)を用いることが好ましく、コストの点から、
特に銅を用いることがより好ましい。
[0004] Therefore, as a material for the substrate, a mixed ceramic (BAS ceramic) containing BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 instead of alumina has attracted attention.
Further, in order to realize a low wiring resistance, it is preferable to use, for example, copper (Cu), gold (Au) or silver (Ag) as a material for the wiring conductor.
In particular, it is more preferable to use copper.

【0005】セラミック配線基板には、単層構造のもの
と多層構造のものとがあるが、基体材料としてBASセ
ラミックを用いて多層構造のセラミック配線基板を製造
するにあたっては、一般に、BASセラミック原料粉末
と有機バインダと溶剤とを混合して得られたスラリー
を、ドクターブレード法等のシート成形方法を適用して
シート状に成形し、得られたセラミックグリーンシート
に、必要に応じて、ビアホール導体のための貫通孔を設
け、この貫通孔に導電性ペーストを充填したり、所定の
パターンを有する導体膜をスクリーン印刷法等の厚膜形
成方法を適用して形成したりした後、複数のセラミック
グリーンシートを積層し、プレスし、得られた積層構造
を有する生のセラミック成形体を加熱することによっ
て、バインダを除去し、次いで、焼成することが行なわ
れている。
[0005] There are two types of ceramic wiring boards, one having a single-layer structure and the other having a multi-layer structure. In manufacturing a ceramic wiring board having a multilayer structure using BAS ceramic as a base material, a BAS ceramic raw material powder is generally used. And a slurry obtained by mixing an organic binder and a solvent are formed into a sheet by applying a sheet forming method such as a doctor blade method, and the obtained ceramic green sheet is, if necessary, a via hole conductor. After forming a through hole for filling a conductive paste into the through hole or forming a conductive film having a predetermined pattern by applying a thick film forming method such as a screen printing method, a plurality of ceramic greens are formed. The binder is removed by laminating the sheets, pressing and heating the resulting green ceramic compact having the laminated structure Then, it is made to baking.

【0006】上述したセラミック配線基板の製造方法に
おいて、ビアホール導体や導体膜の材料として、前述し
たように、銅が用いられるとき、これらを形成するため
の導電性ペーストは、銅メタライズ組成物を含んでい
る。このような銅メタライズ組成物に関して、1000
℃以下の低温で焼成可能なものとして、主成分のCu
O、CuO混合物またはCuO−Cu2 O混合物に、B
2 3 を添加したり、Bi2 3 、MoO3 およびC
2 3 を添加したりした銅メタライズ組成物が、たと
えば特開平4−83781号公報や特開平5−4884
号公報に記載されている。
In the above-described method for manufacturing a ceramic wiring board, when copper is used as a material of a via-hole conductor or a conductive film, as described above, the conductive paste for forming these contains a copper metallized composition. In. For such copper metallized compositions, 1000
The main component is Cu, which can be fired at a low temperature of
O, the CuO mixture or CuO-Cu 2 O mixture, B
Add i 2 O 3 , add Bi 2 O 3 , MoO 3 and C
Copper metallized compositions to which r 2 O 3 has been added are disclosed, for example, in JP-A-4-83781 and JP-A-5-4884.
No., published in Japanese Unexamined Patent Publication No.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述したBASセラミ
ックからなるセラミック基体を備えるセラミック配線基
板上に、たとえばフィルタのような電子部品を実装する
場合には、セラミック配線基板の外表面上に形成された
導体膜に、ニッケルめっきおよび金めっきを施した後、
半田を用いて、このような電子部品を実装するようにし
ている。
When an electronic component such as a filter is mounted on a ceramic wiring board having a ceramic base made of the above-described BAS ceramic, for example, it is formed on the outer surface of the ceramic wiring board. After applying nickel plating and gold plating to the conductor film,
Such electronic components are mounted using solder.

【0008】しかしながら、上述した銅メタライズ組成
物によって得られた導体膜は多孔質である。
[0008] However, the conductor film obtained by the above-mentioned copper metallized composition is porous.

【0009】そのため、ニッケルめっきや金めっきを施
す際、めっきの前処理としての塩酸溶液や硫酸溶液等に
よる酸処理またはアンモニア等によるアルカリ処理にお
いて、これら処理液が導体膜に浸透し、BASセラミッ
クからなるセラミック基体と導体膜との界面にまで達す
る。その結果、導体膜中のCuおよび残留CuOが、微
量ではあるが、この処理液に溶解し、特に、セラミック
基体と導体膜との界面でのCuや残留CuOの溶解によ
って、セラミック基体と導体膜との間での接着強度が極
端に低下する、という致命的な問題に遭遇することがあ
る。
Therefore, when nickel plating or gold plating is performed, these treatment liquids penetrate the conductive film in the acid treatment with a hydrochloric acid solution or a sulfuric acid solution or the alkali treatment with ammonia or the like as a pretreatment for plating, and the BAS ceramic is removed from the BAS ceramic. To the interface between the ceramic substrate and the conductive film. As a result, although the Cu and residual CuO in the conductor film are trace amounts, they dissolve in this treatment solution, and in particular, the dissolution of Cu and residual CuO at the interface between the ceramic substrate and the conductor film causes the ceramic substrate and the conductor film to dissolve. There is a case where a fatal problem of extremely lowering the adhesive strength between the two may be encountered.

【0010】また、ニッケルめっき浴や金メッキ浴は、
酸系またはアルカリ系の溶液であるため、これら溶液の
浸透によって、導体膜における腐食が進み、接着強度が
0.5kg/2mm□程度にまで低下し、その結果、め
っき膜から及ぼされる応力によって、導体膜が容易に剥
がれる、という問題もある。
The nickel plating bath and the gold plating bath are
Since the solution is an acid-based or alkali-based solution, the permeation of these solutions causes corrosion of the conductor film to proceed, and the adhesive strength is reduced to about 0.5 kg / 2 mm square. As a result, the stress exerted by the plating film causes There is also a problem that the conductor film is easily peeled off.

【0011】さらに、ニッケルめっきおよび金めっきが
施された導体膜に、半田を用いて電子部品を実装しよう
とする場合、半田の熱収縮応力によって、導体膜が容易
に剥がれる、という問題もある。
Furthermore, when an electronic component is to be mounted on a nickel-plated and gold-plated conductive film by using solder, there is a problem that the conductive film is easily peeled off due to the heat shrinkage stress of the solder.

【0012】なお、特開平10−95686号公報に
は、ガラスセラミックからなる基体材料と同時焼成が可
能で、基体に対して高い接着強度を与え得る導体膜のた
めの銅メタライズ組成物として、銅等の主成分に、N
i、Mo、Fe、Co等の金属およびNiO等の酸化物
を含有させた銅メタライズ組成物が記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-95686 discloses a copper metallized composition for a conductor film which can be co-fired with a base material made of glass ceramic and can give a high adhesive strength to the base. The main components such as
A copper metallized composition containing a metal such as i, Mo, Fe, Co and an oxide such as NiO is described.

【0013】しかしながら、ここに開示された銅メタラ
イズ組成物を用いた場合、これらNi、Mo、Fe、C
o等の金属は、めっきの前処理としての酸処理またはア
ルカリ処理のための処理液に銅とともに溶解するため、
めっき後の接着強度が2kg/2mm□未満となり、た
とえば、半田を用いて電子部品を実装する際、導体膜が
剥がれてしまう、という致命的な問題を引き起こすこと
がある。
However, when the copper metallized composition disclosed herein is used, these Ni, Mo, Fe, C
Metals such as o dissolve together with copper in a treatment solution for acid treatment or alkali treatment as a pretreatment for plating,
The adhesive strength after plating is less than 2 kg / 2 mm square, and for example, when an electronic component is mounted using solder, a fatal problem that a conductor film is peeled off may be caused.

【0014】そこで、この発明の目的は、たとえばBA
Sセラミックからなるセラミック基体との同時焼成が可
能で、セラミック基体に対して高い接着強度を示すとと
もに、特に酸系めっき浴に対する耐腐食性に優れた導体
膜を形成することができる銅メタライズ組成物、ならび
にそれを用いたセラミック配線基板およびその製造方法
を提供しようとすることである。
Therefore, an object of the present invention is to provide, for example, a BA
A copper metallized composition that can be co-fired with a ceramic substrate made of S-ceramic, exhibits high adhesive strength to the ceramic substrate, and can form a conductive film having excellent corrosion resistance especially to an acid-based plating bath And a ceramic wiring board using the same, and a method for manufacturing the same.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】この発明は、まず、銅メ
タライズ組成物に向けられる。この発明に係る銅メタラ
イズ組成物は、Cuを含む主成分に対して、平均粒径
0.1〜10.0μmであって、元素の周期律表による
第IVA族および/または第VA族の遷移金属および/
または当該遷移金属酸化物の粒子を総量で0.5〜3
0.0重量%添加したことを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is first directed to a copper metallized composition. The copper metallized composition according to the present invention has an average particle size of 0.1 to 10.0 μm with respect to a main component containing Cu, and has a transition of Group IVA and / or VA according to the periodic table of elements. Metal and / or
Alternatively, the transition metal oxide particles in a total amount of 0.5 to 3
It is characterized by adding 0.0% by weight.

【0016】上述した主成分としては、好ましくは、C
u、CuO、Cu−CuO混合物、Cu−Cu2 O混合
物、およびCuO−Cu2 O混合物から選ばれた少なく
とも1種が用いられる。
The main component described above is preferably C
u, CuO, Cu-CuO mixture, Cu-Cu 2 O mixture, and at least one selected from CuO-Cu 2 O mixture is used.

【0017】また、遷移金属としては、特に好ましく
は、Nbが用いられ、遷移金属酸化物としては、特に好
ましくは、Nb2 5 が用いられる。
Further, Nb is particularly preferably used as the transition metal, and Nb 2 O 5 is particularly preferably used as the transition metal oxide.

【0018】この発明に係る銅メタライズ組成物は、8
00〜1000℃の温度で、BaO、Al2 3 および
SiO2 を含む混合セラミック(BASセラミック)材
料と同時焼成される用途に向けられることが好ましい。
The copper metallized composition according to the present invention contains 8
It is preferably directed to an application which is co-fired with a mixed ceramic (BAS ceramic) material containing BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 at a temperature of 00 to 1000 ° C.

【0019】この発明は、また、セラミック配線基板の
製造方法に向けられる。この製造方法は、上述したよう
な銅メタライズ組成物を用意する工程と、BASセラミ
ック材料を含む、生のセラミック成形体を用意する工程
と、銅メタライズ組成物を生のセラミック成形体上に付
与する工程と、生のセラミック成形体を銅メタライズ組
成物とともに800〜1000℃の温度で還元性雰囲気
中において焼成する工程とを備えることを特徴としてい
る。
The present invention is also directed to a method for manufacturing a ceramic wiring board. This manufacturing method includes a step of preparing a copper metallized composition as described above, a step of preparing a green ceramic molded body containing a BAS ceramic material, and applying the copper metallized composition onto the green ceramic molded body. And a step of firing the green ceramic compact together with the copper metallized composition at a temperature of 800 to 1000 ° C. in a reducing atmosphere.

【0020】この発明は、さらに、上述のような製造方
法によって得られたセラミック配線基板にも向けられ
る。このセラミック配線基板は、生のセラミック成形体
から得られたセラミック基体、銅メタライズ組成物から
得られた導体膜、およびセラミック基体と導体膜との界
面に沿って形成されるガラス層を備えることを特徴とし
ている。
The present invention is further directed to a ceramic wiring board obtained by the above-described manufacturing method. The ceramic wiring board includes a ceramic substrate obtained from a raw ceramic molded body, a conductor film obtained from a copper metallized composition, and a glass layer formed along an interface between the ceramic substrate and the conductor film. Features.

【0021】上述したガラス層には、前述した第IVA
族および/または第VA族の遷移金属および/または当
該遷移金属酸化物が含まれるが、これら遷移金属および
遷移金属酸化物の粒子は、ガラス層の断面上での面積比
率で20〜80%の範囲において含有していることが好
ましい。
In the above-mentioned glass layer, the above-mentioned IVA No.
Group and / or group VA transition metals and / or transition metal oxides thereof, wherein the particles of these transition metals and transition metal oxides have an area ratio on the cross section of the glass layer of 20 to 80%. It is preferable to contain in the range.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態によるセラ
ミック配線基板を製造するため、次のような工程が実施
される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to manufacture a ceramic wiring board according to one embodiment of the present invention, the following steps are performed.

【0023】まず、セラミック配線基板に備えるセラミ
ック基体を得るため、たとえば、酸化バリウム、酸化珪
素、アルミナ、酸化カルシウムおよび酸化硼素を混合し
たものに、ポリビニルブチラールからなるバインダと、
ジ−n−ブチルフタレートからなる可塑剤と、トルエン
およびイソプロピレンアルコールからなる溶剤とを混合
して、スラリーが作製される。次いで、このスラリー
は、ドクターブレード法によって、有機フィルム上でシ
ート状に成形され、乾燥させることによって、セラミッ
クグリーンシートが得られる。
First, in order to obtain a ceramic base provided on a ceramic wiring board, for example, a mixture of barium oxide, silicon oxide, alumina, calcium oxide and boron oxide, a binder made of polyvinyl butyral,
A slurry is prepared by mixing a plasticizer composed of di-n-butyl phthalate and a solvent composed of toluene and isopropylene alcohol. Next, the slurry is formed into a sheet on an organic film by a doctor blade method, and dried to obtain a ceramic green sheet.

【0024】上述したセラミックグリーンシートを得る
ためのスラリーにおいて、焼結促進、収縮挙動制御、強
度改善および電気的特性制御等を目的として、特定の無
機化合物やガラスを添加したり、セラミック基体の絶縁
性を損なわない範囲で金属を添加したりしてもよく、帯
電防止剤や粘着性付与剤等をさらに添加してもよい。ま
た、上述したバインダ、可塑剤および溶剤についても、
上に例示した以外のものを用いてもよい。
In the slurry for obtaining the above-mentioned ceramic green sheet, a specific inorganic compound or glass is added to the slurry for the purpose of accelerating sintering, controlling shrinkage behavior, improving strength and controlling electric characteristics, or insulating the ceramic substrate. A metal may be added as long as the properties are not impaired, and an antistatic agent and a tackifier may be further added. Also, for the above-mentioned binder, plasticizer and solvent,
Other than those exemplified above may be used.

【0025】次に、前述のようにして作製された各セラ
ミックグリーンシートに、所望のパターンを有する導体
膜やビアホール導体といった配線導体が形成される。
Next, a wiring conductor such as a conductor film having a desired pattern or a via-hole conductor is formed on each of the ceramic green sheets produced as described above.

【0026】複数のグリーンシートの成形体の内部に位
置する導体膜やビアホール導体のような配線導体を形成
するにあたっては、平均粒径0.5〜4.0μmの銅粉
末を主成分として含む導電性ペーストが用いられ、特に
導体膜の形成のためには、この導電性ペーストを印刷す
ることが行なわれる。
In forming a wiring conductor such as a conductor film or a via-hole conductor located inside a green body formed of a plurality of green sheets, a conductive material containing copper powder having an average particle size of 0.5 to 4.0 μm as a main component is used. A conductive paste is used. In particular, for forming a conductive film, the conductive paste is printed.

【0027】ここで用いられる導電性ペーストとして
は、銅のほかに、アルミニウム、ニッケル、銀、金もし
くはパラジウムまたはこれらの金属の少なくとも1種を
含む合金を含むものを用いてもよく、また、収縮温度特
性の制御、印刷性向上および接合強度向上などを目的と
して、特定の樹脂や無機物やガラス等を添加したり、こ
れらによる表面処理を行なってもよい。
As the conductive paste used here, in addition to copper, a paste containing aluminum, nickel, silver, gold or palladium or an alloy containing at least one of these metals may be used. For the purpose of controlling the temperature characteristics, improving the printability, and improving the bonding strength, a specific resin, an inorganic substance, glass, or the like may be added, or a surface treatment with these may be performed.

【0028】また、複数のグリーンシートの積層体の外
表面上に形成される導体膜については、この発明に係る
銅メタライズ組成物を含む導電性ペーストが用いられ
る。
For the conductive film formed on the outer surface of the laminate of a plurality of green sheets, a conductive paste containing the copper metallized composition according to the present invention is used.

【0029】すなわち、平均粒径0.1〜10.0μ
m、好ましくは、0.5〜4.0μmのCu、CuO、
Cu2 O、Cu−CuO混合物、Cu−Cu2 O混合
物、またはCuO−Cu2 O混合物を主成分としなが
ら、添加物として、平均粒径0.1〜10.0μmであ
って、元素の周期律表による第IVA族遷移金属、すな
わち、Ti、ZrおよびHfのうちの少なくとも1種、
および/または第VA族遷移金属、すなわち、V、Nb
およびTaのうちの少なくとも1種、および/または当
該遷移金属酸化物、すなわち、TiO2 、ZrO2 、H
fO2 、V2 5 、Nb2 5 およびTa2 5 のうち
の少なくとも1種の粒子を総量で0.5〜30.0重量
%添加した、銅メタライズ組成物を含む導電性ペースト
が用いられ、これを印刷することによって所望のパター
ンに形成される。
That is, the average particle size is 0.1 to 10.0 μm.
m, preferably 0.5 to 4.0 μm Cu, CuO,
While having Cu 2 O, a Cu—CuO mixture, a Cu—Cu 2 O mixture, or a CuO—Cu 2 O mixture as a main component, as an additive, the average particle diameter is 0.1 to 10.0 μm, and the period of the element is A Group IVA transition metal according to the table, ie at least one of Ti, Zr and Hf;
And / or Group VA transition metals, ie, V, Nb
And / or Ta and / or the transition metal oxide, ie, TiO 2 , ZrO 2 , H
A conductive paste containing a copper metallized composition to which at least one kind of particles of fO 2 , V 2 O 5 , Nb 2 O 5 and Ta 2 O 5 is added in a total amount of 0.5 to 30.0% by weight. It is used and printed to form a desired pattern.

【0030】上述した銅メタライズ組成物を含む導電性
ペーストは、Cu粉末、CuO粉末およびCu2 O粉末
の少なくとも1種に対して、有機バインダおよび溶剤か
らなる有機ビヒクルを混合して得られた有機ビヒクルを
所定量加え、攪拌擂潰機および/または3本ロールによ
って攪拌および混練することによって得ることができ
る。
The conductive paste containing the above-mentioned copper metallized composition is an organic paste obtained by mixing at least one of Cu powder, CuO powder and Cu 2 O powder with an organic vehicle comprising an organic binder and a solvent. It can be obtained by adding a predetermined amount of vehicle, stirring and kneading with a stirring grinder and / or a three-roll mill.

【0031】ここで用いられるCu粉末、CuO粉末お
よびCu2 O粉末については、粗大粉や極端な凝集粉が
なく、導電性ペーストにしてからの最大粗粒の粒径が5
0μm以下となるようにすることが好ましい。
The Cu powder, CuO powder and Cu 2 O powder used here have no coarse powder or extremely agglomerated powder, and have a maximum coarse particle diameter of 5% after forming the conductive paste.
It is preferable that the thickness be 0 μm or less.

【0032】有機ビヒクルに含まれるバインダとして
は、任意のものを用いることができるが、たとえば、エ
チルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラー
ル、メタクリル樹脂等を用いることができる。また、溶
剤としては、任意のものを用いることができるが、たと
えば、テレピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカ
ルビトールアセテート、アルコール類等を用いることが
できる。
As the binder contained in the organic vehicle, any one can be used. For example, ethyl cellulose, acrylic resin, polyvinyl butyral, methacrylic resin and the like can be used. Further, any solvent can be used, and for example, terpineol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, alcohols and the like can be used.

【0033】また、導電性ペースト中に、必要に応じ
て、分散剤、可塑剤および活性剤を添加してもよい。
[0033] If necessary, a dispersant, a plasticizer and an activator may be added to the conductive paste.

【0034】また、導電性ペーストの粘度は、印刷性を
考慮して、50〜700Pa・s-1に調整されることが
好ましい。
The viscosity of the conductive paste is preferably adjusted to 50 to 700 Pa · s −1 in consideration of printability.

【0035】次に、前述したように、導体膜およびビア
ホール導体のような配線導体を形成した複数のグリーン
シートが積層される。このとき、Cuを含む主成分に対
して、第IVA族および/または第VA族の遷移金属お
よび/または当該遷移金属酸化物の粒子を添加した、銅
メタライズ組成物を含む導電性ペーストによって導体膜
が形成されたグリーンシートについては、最表層を形成
するように積層される。そして、積層された複数のグリ
ーンシートは、温度80℃および圧力200kg/cm
2 の条件でプレスされ、それによって、積層構造を有す
る生のセラミック成形体が得られる。
Next, as described above, a plurality of green sheets on which wiring conductors such as conductor films and via-hole conductors are formed are laminated. At this time, the conductive film is formed by a conductive paste containing a copper metallization composition in which a transition metal of Group IVA and / or Group VA and / or particles of the transition metal oxide are added to a main component containing Cu. Are formed so as to form the outermost layer. Then, the stacked green sheets have a temperature of 80 ° C. and a pressure of 200 kg / cm.
Pressing is performed under the conditions of 2 , whereby a green ceramic molded body having a laminated structure is obtained.

【0036】次いで、この生のセラミック成形体は、
0.1〜30ppmの酸素濃度の還元性雰囲気中、たと
えば窒素雰囲気中において、800〜1000℃の温
度、たとえば980℃の温度で、1時間の保持時間をも
って焼成される。
Next, this green ceramic molded body is
In a reducing atmosphere having an oxygen concentration of 0.1 to 30 ppm, for example, in a nitrogen atmosphere, firing is performed at a temperature of 800 to 1000 ° C., for example, 980 ° C. for a holding time of one hour.

【0037】次いで、焼成後の導体膜を、適当な濃度の
塩酸や硫酸等の酸溶液またはアンモニア等のアルカリ溶
液にて処理した後、所定の膜厚のニッケル膜および金膜
がそれぞれ析出するように、ニッケルめっきおよび金め
っきが施される。
Next, the fired conductor film is treated with an acid solution such as hydrochloric acid or sulfuric acid of an appropriate concentration or an alkali solution such as ammonia, so that a nickel film and a gold film having a predetermined thickness are respectively deposited. Is subjected to nickel plating and gold plating.

【0038】次いで、導体膜上に適当なフラックスが塗
布された後、半田がディッピング法等によって導体膜を
覆うように付与される。
Next, after an appropriate flux is applied on the conductor film, solder is applied so as to cover the conductor film by a dipping method or the like.

【0039】図1は、上述のようにして得られたセラミ
ック配線基板1の一部を拡大して示す断面図である。図
1には、生のセラミック成形体から得られたセラミック
基体2および銅メタライズ組成物から得られた導体膜3
の界面部分が拡大されて図解的に示されている。
FIG. 1 is an enlarged sectional view showing a part of the ceramic wiring board 1 obtained as described above. FIG. 1 shows a ceramic substrate 2 obtained from a green ceramic compact and a conductor film 3 obtained from a copper metallized composition.
Is shown schematically in an enlarged manner.

【0040】図1に示すように、セラミック基体2に含
まれるBASセラミック中のガラス成分4の一部は、導
体膜3に含まれるCu粒子5間に浸透することによっ
て、浸透ガラス部を形成するとともに、セラミック基体
2と導体膜3との界面に沿ってガラス層7を形成してい
る。
As shown in FIG. 1, a part of the glass component 4 in the BAS ceramic contained in the ceramic substrate 2 penetrates between the Cu particles 5 contained in the conductor film 3 to form a penetrated glass portion. At the same time, a glass layer 7 is formed along the interface between the ceramic substrate 2 and the conductor film 3.

【0041】より詳細には、導体膜3に含まれる遷移金
属および/または遷移金属酸化物は、セラミック基体2
に含まれるBASセラミック中のガラス成分と反応する
ことによって、このガラス成分の流動性を高める。その
結果、図1に示すように、ガラス成分4は、浸透ガラス
部6を形成するように、Cu粒子5間に浸透すると同時
に、導体膜3におけるCuと遷移金属および/または遷
移金属酸化物との間での拡散度合いの差に基づき、遷移
金属および/または遷移金属酸化物がガラス成分4中に
拡散する。
More specifically, the transition metal and / or transition metal oxide contained in the conductor film 3
By reacting with the glass component in the BAS ceramic contained in the above, the fluidity of this glass component is increased. As a result, as shown in FIG. 1, the glass component 4 penetrates between the Cu particles 5 so as to form the infiltrated glass portion 6, and simultaneously the Cu and the transition metal and / or the transition metal oxide in the conductor film 3 The transition metal and / or the transition metal oxide diffuses into the glass component 4 based on the difference in the degree of diffusion between them.

【0042】このようにして、浸透ガラス部6およびガ
ラス層7を構成する微量のガラス成分4をもって、アン
カー効果が発揮され、その結果、ガラス成分4を介在さ
せた状態で、導体膜3はセラミック基体2と強固に接着
する。そして、特にガラス層7において、遷移金属およ
び/または遷移金属酸化物が拡散しているため、導体膜
3に含まれるCuが、セラミック基体2に含まれるBA
Sセラミック中へ拡散することが有利に抑制される。
As described above, the anchor effect is exhibited by the trace amount of the glass component 4 constituting the infiltrated glass portion 6 and the glass layer 7, and as a result, the conductor film 3 is made of ceramic with the glass component 4 interposed therebetween. Strongly adheres to the substrate 2. In particular, since the transition metal and / or the transition metal oxide is diffused in the glass layer 7, Cu contained in the conductor film 3 contains BA contained in the ceramic substrate 2.
Diffusion into the S-ceramic is advantageously suppressed.

【0043】また、めっきが施される場合、その前処理
としての酸処理またはアルカリ処理のための溶液、ある
いはめっき浴を構成する酸系またはアルカリ系の溶液に
曝される面積が、浸透ガラス部6およびガラス層7を構
成するガラス成分4によって小さくされるため、これら
溶液による導体膜3への悪影響が減じられ、導体膜3の
耐腐食性を大幅に向上させることができる。
When plating is performed, the area exposed to a solution for acid treatment or alkali treatment as a pre-treatment, or an acid or alkali solution constituting a plating bath is limited by the penetration glass part. 6 and the glass component 4 constituting the glass layer 7, the influence of the solution on the conductor film 3 is reduced, and the corrosion resistance of the conductor film 3 can be greatly improved.

【0044】その結果、導体膜3の接着強度について
は、めっき後においても、たとえば2kg/2mm□以
上に保たれ、めっき膜から及ぼされる応力によって、導
体膜3が剥がれたり、半田を用いた実装工程において、
半田の熱収縮応力によって、導体膜3が剥がれたりする
ことを抑制することができる。
As a result, the adhesive strength of the conductor film 3 is maintained at, for example, 2 kg / 2 mm square or more even after plating, and the conductor film 3 is peeled off by a stress exerted from the plating film, or is mounted using solder. In the process,
The conductor film 3 can be prevented from peeling off due to the heat shrinkage stress of the solder.

【0045】上述した銅メタライズ組成物における添加
物としての遷移金属および/または遷移金属酸化物のう
ち、少なくとも1種の平均粒径が0.1μm未満になる
と、添加物同士の凝集が進み、当該銅メタライズ組成物
中で分離してしまう。その結果、BASセラミック中の
ガラス成分との反応が進まなくなるため、アンカー効果
が得られず、接着強度の向上が望めない。
When at least one of the transition metal and / or transition metal oxide as an additive in the above-mentioned copper metallized composition has an average particle size of less than 0.1 μm, aggregation of the additives proceeds, and Separates in copper metallized compositions. As a result, the reaction with the glass component in the BAS ceramic does not proceed, so that an anchor effect cannot be obtained and an improvement in adhesive strength cannot be expected.

【0046】他方、遷移金属および/または遷移金属酸
化物の平均粒径が10.0μmより大きくなると、BA
Sセラミック中のガラス成分との反応において、これら
添加物がガラス中に拡散せず、主成分のCuがガラス中
に拡散してしまい、その結果、導体膜3の表面におい
て、添加物としての遷移金属および/または遷移金属酸
化物が析出するため、めっき付与性が低下する。
On the other hand, when the average particle size of the transition metal and / or the transition metal oxide is larger than 10.0 μm, BA
In the reaction with the glass component in the S ceramic, these additives do not diffuse into the glass, but the main component Cu diffuses into the glass. As a result, the transition as the additive on the surface of the conductive film 3 occurs. Since a metal and / or a transition metal oxide is deposited, the plating property is reduced.

【0047】また、遷移金属および/または遷移金属酸
化物のうち、少なくとも1種の含有率が、総量で0.5
重量%未満になると、BASセラミック中のガラス成分
と銅メタライズ組成物との反応が過度に促進されてしま
い、その結果、主成分としての銅および/または酸化銅
のBASセラミックへの拡散が促進されてしまい、その
ため、めっき時の酸またはアルカリ処理後において、拡
散した銅および/または酸化銅が溶解し、導体膜3の接
着強度が低下してしまう。
The content of at least one of the transition metals and / or transition metal oxides is 0.5% in total.
When the content is less than the weight percentage, the reaction between the glass component in the BAS ceramic and the copper metallized composition is excessively promoted, and as a result, diffusion of copper and / or copper oxide as a main component into the BAS ceramic is promoted. Therefore, after the acid or alkali treatment at the time of plating, the diffused copper and / or copper oxide dissolves, and the adhesive strength of the conductor film 3 is reduced.

【0048】他方、遷移金属および/または遷移金属酸
化物の含有率が30.0重量%を超えると、BASセラ
ミック中のガラス成分が過度に銅メタライズ組成物中に
浸透し、遷移金属および/または遷移金属酸化物が導体
膜3の表面上に析出し、そのため、導体膜3の半田濡れ
性やめっき付与性が低下する。
On the other hand, when the content of the transition metal and / or the transition metal oxide exceeds 30.0% by weight, the glass component in the BAS ceramic excessively penetrates into the copper metallized composition, and The transition metal oxide precipitates on the surface of the conductor film 3, so that the solder wettability and the plating ability of the conductor film 3 are reduced.

【0049】このようなことから、銅メタライズ組成物
に添加される遷移金属および/または遷移金属酸化物の
粒子については、その平均粒径が0.1〜10.0μm
であり、かつ添加量が0.5〜30.0重量%でなけれ
ばならない。
From the above, the average particle diameter of the transition metal and / or transition metal oxide particles added to the copper metallized composition is 0.1 to 10.0 μm.
And the amount added is 0.5-30.0% by weight.

【0050】前述したように、ガラス層7には、遷移金
属および/または遷移金属酸化物が拡散しているが、こ
れら遷移金属および遷移金属酸化物の含有率は、ガラス
層7の断面上での面積比率で20〜80%であること、
すなわち、遷移金属および遷移金属酸化物が、ガラス層
7の断面上での面積比率で20〜80%の範囲において
含有していることが好ましい。
As described above, the transition metal and / or the transition metal oxide is diffused in the glass layer 7, and the content of the transition metal and the transition metal oxide is determined on the cross section of the glass layer 7. 20-80% in area ratio of
That is, it is preferable that the transition metal and the transition metal oxide are contained in a range of 20 to 80% in area ratio on the cross section of the glass layer 7.

【0051】上述の含有率が20%未満になると、導体
膜3の表面に遷移金属および/または遷移金属酸化物が
析出するため、めっき付与性が極端に悪くなり、他方、
含有率が80%を超えると、導体膜3とガラス層7との
熱膨張係数の差が大きくなって、クラックが生じ、導体
膜3が剥がれてしまうことがあるからである。
When the content is less than 20%, the transition metal and / or the transition metal oxide is deposited on the surface of the conductor film 3, so that the plating property is extremely deteriorated.
If the content exceeds 80%, the difference in the coefficient of thermal expansion between the conductor film 3 and the glass layer 7 increases, causing cracks and peeling of the conductor film 3 in some cases.

【0052】なお、セラミック基体2の反りやうねりを
より確実に防止するという点からは、上述した含有率
は、40〜60%であることがより好ましい。
From the viewpoint of more reliably preventing warpage and undulation of the ceramic substrate 2, the above-mentioned content is more preferably 40 to 60%.

【0053】また、遷移金属がNbであり、遷移金属酸
化物がNb2 5 であることが好ましい。これらNbお
よびNb2 5 は、BASセラミック中のガラスとの濡
れ性が良好であり、そのため、導体膜3において、その
表層に銅、かつ下層にガラス成分がより偏析しやすいか
らである。その結果、導体膜3に対するめっき付与性が
より良好になるとともに、導体膜3のセラミック基体2
に対する接着強度が2kg/2mm□を確実に超えるよ
うに高められることができる。
Preferably, the transition metal is Nb and the transition metal oxide is Nb 2 O 5 . This is because these Nb and Nb 2 O 5 have good wettability with the glass in the BAS ceramic, and therefore, in the conductor film 3, copper is more easily segregated in the surface layer and the glass component is more easily segregated in the lower layer. As a result, the plating ability to the conductor film 3 becomes better, and the ceramic substrate 2 of the conductor film 3 is formed.
Can be increased so as to ensure that the adhesive strength with respect to 2 kg / 2 mm square exceeds 2 kg / 2 mm square.

【0054】[0054]

【実験例】以下に、この発明に係る銅メタライズ組成物
の特性を評価するために実施した実験例について説明す
る。この実験例では、BASセラミックを含むセラミッ
ク基体上に、銅メタライズ組成物から得られた導体膜を
形成した、セラミック配線基板を作製した。
EXPERIMENTAL EXAMPLES Hereinafter, experimental examples conducted to evaluate the characteristics of the copper metallized composition according to the present invention will be described. In this experimental example, a ceramic wiring board in which a conductor film obtained from a copper metallized composition was formed on a ceramic substrate containing a BAS ceramic.

【0055】表1には、この実験例において用いた銅メ
タライズ組成物の主成分、遷移金属および遷移金属酸化
物の各種組成、ならびにセラミック基体の組成が示され
ている。
Table 1 shows the main components of the copper metallized composition, various compositions of transition metals and transition metal oxides, and the compositions of the ceramic substrates used in this experimental example.

【0056】[0056]

【表1】 [Table 1]

【0057】表1を参照して、セラミック基体の材料と
して、種類のBASセラミックを用いる場合、酸化バ
リウム、酸化珪素、アルミナ、酸化カルシウムおよび酸
化硼素を混合したものに、ポリビニルブチラールからな
るバインダと、ジ−n−ブチルフタレートからなる可塑
剤と、トルエンおよびイソプロピレンアルコールからな
る溶剤とを加えて混合することによって、スラリーを作
製し、このスラリーをドクターブレード法によって有機
フィルム上でシート状に成形し、次いで乾燥させて、厚
み125μmのセラミックグリーンシートを作製した。
Referring to Table 1, when a type of BAS ceramic is used as the material of the ceramic substrate, a mixture of barium oxide, silicon oxide, alumina, calcium oxide and boron oxide, a binder made of polyvinyl butyral, A slurry was prepared by adding and mixing a plasticizer composed of di-n-butyl phthalate and a solvent composed of toluene and isopropylene alcohol, and forming the slurry into a sheet on an organic film by a doctor blade method. Then, drying was performed to produce a ceramic green sheet having a thickness of 125 μm.

【0058】他方、セラミック基体の材料として、種類
のガラスセラミックを用いる場合には、特開平10−
95686号公報に記載されるように、屈伏点が480
℃であって、SiO2 を74重量%、LiO2 を14重
量%、Al2 3 を4重量%、P2 5 を2重量%、K
2 Oを2重量%、ZnOを2重量%およびNa2 Oを2
重量%それぞれ含む組成を有するリチウム珪酸ガラスと
フィラー成分としてのフォルステライトとを混合した原
料粉末に対して、アクリル樹脂からなるバインダとジブ
チルフタレートからなる可塑剤と、トルエンおよびイソ
プロピルアルコールからなる溶剤とを加えて混合するこ
とによって、スラリーを作製し、このスラリーをドクタ
ーブレード法によって有機フィルム上でシート状に成形
し、次いで乾燥させることによって、厚み125μmの
ガラスセラミックグリーンシートを作製した。
On the other hand, when a kind of glass ceramic is used as the material of the ceramic substrate, the method disclosed in
As described in U.S. Pat.
° C, 74% by weight of SiO 2 , 14% by weight of LiO 2 , 4% by weight of Al 2 O 3 , 2 % by weight of P 2 O 5 , K
2 % by weight of 2 O, 2% by weight of ZnO and 2% by weight of Na 2 O
% By weight of a raw material powder obtained by mixing lithium silicate glass having a composition containing each and forsterite as a filler component, a binder made of an acrylic resin, a plasticizer made of dibutyl phthalate, and a solvent made of toluene and isopropyl alcohol. A slurry was prepared by adding and mixing, and the slurry was formed into a sheet on an organic film by a doctor blade method, and then dried to prepare a glass ceramic green sheet having a thickness of 125 μm.

【0059】他方、銅メタライズ組成物を含む導電性ペ
ーストを作製するため、表1に示すような各種組成を有
する主成分、遷移金属および遷移金属酸化物を用意し
た。
On the other hand, in order to prepare a conductive paste containing a copper metallizing composition, main components, transition metals and transition metal oxides having various compositions as shown in Table 1 were prepared.

【0060】そして、これら主成分、遷移金属および遷
移金属酸化物のうちから適宜選択して、表2ないし表1
2に示すように、種々の含有率となるように、これら主
成分、遷移金属および遷移金属酸化物をそれぞれ秤量
し、それらに有機バインダとしてのアクリル樹脂と溶剤
としてのテレピネオールとを添加して混練し、銅メタラ
イズ組成物を含む導電性ペーストを作製した。
Table 2 and Table 1 are appropriately selected from these main components, transition metals and transition metal oxides.
As shown in FIG. 2, these main components, transition metals and transition metal oxides are weighed so as to have various contents, and an acrylic resin as an organic binder and terpineol as a solvent are added thereto and kneaded. Then, a conductive paste containing the copper metallized composition was produced.

【0061】ここで、導電性ペースト中の有機バインダ
量は、主成分に対して10重量%とした。また、用いた
遷移金属および遷移金属酸化物については、表2ないし
表12に示すような平均粒径を有するものを用い、主成
分については、3μmの平均粒径のものを用いた。
Here, the amount of the organic binder in the conductive paste was 10% by weight based on the main component. The transition metals and transition metal oxides used had average particle diameters as shown in Tables 2 to 12, and the main components used had an average particle diameter of 3 μm.

【0062】[0062]

【表2】 [Table 2]

【0063】[0063]

【表3】 [Table 3]

【0064】[0064]

【表4】 [Table 4]

【0065】[0065]

【表5】 [Table 5]

【0066】[0066]

【表6】 [Table 6]

【0067】[0067]

【表7】 [Table 7]

【0068】[0068]

【表8】 [Table 8]

【0069】[0069]

【表9】 [Table 9]

【0070】[0070]

【表10】 [Table 10]

【0071】[0071]

【表11】 [Table 11]

【0072】[0072]

【表12】 [Table 12]

【0073】次に、同じく表2ないし表12に示すよう
に、前述した種類のBASセラミックまたは種類の
ガラスセラミックが含まれるセラミック基体となるべき
グリーンシート上に、上述の銅メタライズ組成物を含む
導電性ペーストを用いて、焼成後の平面寸法が2mm
□、厚みが約15μmとなるように導体膜を形成し、こ
の導体膜が形成されたグリーンシートを最表層としなが
ら、導体膜が形成されていない7枚のグリーンシートを
加圧しながら積層し、生のセラミック成形体を得た。
Next, as shown in Tables 2 to 12, a conductive sheet containing the above-described copper metallized composition is formed on a green sheet to be a ceramic substrate containing the above-described type of BAS ceramic or the type of glass ceramic. Plane size after firing is 2 mm using conductive paste
□, a conductive film is formed so as to have a thickness of about 15 μm, and while the green sheet on which the conductive film is formed is the outermost layer, seven green sheets on which the conductive film is not formed are laminated while being pressed, A green ceramic compact was obtained.

【0074】次に、この生のセラミック成形体を、温度
80℃および圧力200kg/cm 2 の条件でプレスし
た後、10ppmの酸素濃度を有する還元性雰囲気中に
おいて、温度980℃および保持時間1時間の条件で、
導体膜と同時に焼成し、それによって、試料となるセラ
ミック配線基板を得た。
Next, this green ceramic molded body was heated at a temperature
80 ° C and pressure 200kg / cm TwoPress under the conditions
After that, in a reducing atmosphere having an oxygen concentration of 10 ppm
At a temperature of 980 ° C. and a holding time of 1 hour,
Sintered at the same time as the conductive film, thereby
A mixed wiring substrate was obtained.

【0075】これら試料としてのセラミック配線基板に
ついての評価結果が、表13ないし表23に示されてい
る。
Tables 13 to 23 show the evaluation results of the ceramic wiring boards as these samples.

【0076】[0076]

【表13】 [Table 13]

【0077】[0077]

【表14】 [Table 14]

【0078】[0078]

【表15】 [Table 15]

【0079】[0079]

【表16】 [Table 16]

【0080】[0080]

【表17】 [Table 17]

【0081】[0081]

【表18】 [Table 18]

【0082】[0082]

【表19】 [Table 19]

【0083】[0083]

【表20】 [Table 20]

【0084】[0084]

【表21】 [Table 21]

【0085】[0085]

【表22】 [Table 22]

【0086】[0086]

【表23】 [Table 23]

【0087】表2ないし表12ならびに表13ないし表
23において、試料番号に*を付したものは、この発明
の範囲外の比較例に相当する試料である。
In Tables 2 to 12 and 13 to 23, those marked with * are the samples corresponding to comparative examples outside the scope of the present invention.

【0088】表13ないし表23において、「ガラス層
中の金属粒子占有率」は、試料となるセラミック配線基
板を、導体膜を横切るように、導体膜の主面に対して垂
直方向に切断し、導体膜とセラミック基体との界面に存
在するガラス層の厚さを走査型電子顕微鏡を用いて計測
するとともに、波長分散型X線マイクロアナライザ(E
PMA)を用いて遷移金属および遷移金属酸化物の占有
率をマッピングにより定量分析し、ガラス層の所定範囲
における遷移金属および遷移金属酸化物の拡散している
領域の面積比率を求めたものである。
In Tables 13 to 23, the “metal particle occupancy ratio in the glass layer” refers to the value obtained by cutting a ceramic wiring substrate as a sample in a direction perpendicular to the main surface of the conductive film so as to cross the conductive film. The thickness of the glass layer existing at the interface between the conductive film and the ceramic substrate is measured using a scanning electron microscope, and a wavelength dispersive X-ray microanalyzer (E
The occupancy of the transition metal and the transition metal oxide is quantitatively analyzed by mapping using PMA), and the area ratio of the region where the transition metal and the transition metal oxide are diffused in a predetermined range of the glass layer is obtained. .

【0089】「接着強度」については、導体膜の表面に
Cu系のリード線を半田付けし、このリード線を20m
m/分の引張速度で、導体膜の主面に対して垂直方向に
引張り、導体膜がリード線とともにセラミック基体から
剥離したときの最大(ピーク)荷重を評価したものであ
る。なお、「めっき後」は、導体膜上に厚み5.0μm
のニッケルめっき、および、その上に厚み0.5μmの
金めっきを施した後での「接着強度」を評価したもの
で、「めっき前」は、このようなめっきを施す前の「接
着強度」を評価したものである。
Regarding the “adhesive strength”, a Cu-based lead wire was soldered to the surface of the conductive film, and this lead wire was
The maximum (peak) load when the conductive film was peeled from the ceramic substrate together with the lead wire at a pulling speed of m / min in a direction perpendicular to the main surface of the conductive film was evaluated. In addition, “after plating” has a thickness of 5.0 μm on the conductive film.
The "adhesion strength" after nickel plating and gold plating having a thickness of 0.5 μm thereon was evaluated. "Before plating" means "adhesion strength" before such plating. Was evaluated.

【0090】「半田濡れ性」は、上述しためっきを施し
た後の半田濡れ性を目視観察して、その良否を判定した
ものである。
“Solder wettability” is determined by visually observing the solder wettability after plating as described above and determining whether the solder wettability is good or not.

【0091】「判定」は、上述のような各種評価結果を
総合して判定した結果を示している。
"Judgment" indicates the result of the judgment made by integrating the various evaluation results as described above.

【0092】表2ないし表12ならびに表13ないし表
23からわかるように、銅メタライズ組成物における遷
移金属および/または遷移金属酸化物の含有率が0.5
重量%未満であり、「ガラス層中の金属粒子占有率」が
20%未満の試料では、「めっき後」の「接着強度」が
2kg/2mm□未満となったり、あるいは「半田濡れ
性」が悪くなっている。
As can be seen from Tables 2 to 12 and 13 to 23, the content of the transition metal and / or the transition metal oxide in the copper metallized composition was 0.5%.
In the sample having less than 20% by weight and the “metal particle occupation ratio in the glass layer” being less than 20%, the “adhesion strength” after “plating” is less than 2 kg / 2 mm □, or the “solder wettability” is low. It's getting worse.

【0093】他方、銅メタライズ組成物における遷移金
属および/または遷移金属酸化物の含有率が30.0重
量%を超えたり、「ガラス層中の金属粒子占有率」が8
0%を超える試料であって、「めっき後」の「接着強
度」が2kg/2mm□以上のものでは、「半田濡れ
性」が悪くなっている。
On the other hand, the content of the transition metal and / or the transition metal oxide in the copper metallized composition exceeds 30.0% by weight, and the “metal particle occupation ratio in the glass layer” is 8%.
If the sample exceeds 0% and the “adhesion strength” of “after plating” is 2 kg / 2 mm □ or more, the “solder wettability” is poor.

【0094】また、銅メタライズ組成物における遷移金
属または遷移金属酸化物の平均粒径が0.1μm未満の
試料では、「めっき後」の「接着強度」が2kg/2m
m□未満となったり、「半田濡れ性」が悪くなってい
る。
Further, in the sample in which the average particle size of the transition metal or transition metal oxide in the copper metallized composition is less than 0.1 μm, the “adhesive strength” of “after plating” is 2 kg / 2 m.
It is less than m □ or the “solder wettability” is poor.

【0095】他方、銅メタライズ組成物における遷移金
属または遷移金属酸化物の平均粒径が10.0μmを超
える試料であって、「めっき後」の「接着強度」が2k
g/mm□以上であるものでは、「半田濡れ性」が悪く
なっている。
On the other hand, a sample in which the average particle size of the transition metal or transition metal oxide in the copper metallized composition exceeds 10.0 μm, and the “adhesive strength” of “after plating” is 2 k
In the case of g / mm □ or more, the “solder wettability” is poor.

【0096】また、試料367〜403のように、セラ
ミック基体がガラスセラミックをもって構成される場合
には、ガラス成分が導体膜の表面を覆ってしまうか、導
体膜に含まれるCu粒子がガラスセラミック中に沈み込
んでしまうため、いずれも、「めっき後」の「接着強
度」が2kg/2mm□未満となったり、「半田濡れ
性」が悪くなっている。
When the ceramic base is made of glass ceramic as in samples 367 to 403, the glass component covers the surface of the conductor film, or Cu particles contained in the conductor film In any case, the “adhesive strength” of “after plating” is less than 2 kg / 2 mm □, and the “solder wettability” is poor.

【0097】これらに対して、この発明の範囲内にある
試料によれば、「めっき前」および「めっき後」の各々
の「接着強度」が2kg/2mm□以上であり、「半田
濡れ性」も良好であり、総合的に満足する特性を与える
ことができる。
On the other hand, according to the samples within the scope of the present invention, the “adhesive strength” of each of “before plating” and “after plating” is 2 kg / 2 mm □ or more, and the “solder wettability” Is also good, and a totally satisfactory characteristic can be given.

【0098】[0098]

【発明の効果】以上のように、この発明に係る銅メタラ
イズ組成物によれば、Cuを含む主成分に対して、平均
粒径0.1〜10.0μmであって、第IVA族および
/または第VA族の遷移金属および/または当該遷移金
属酸化物の粒子を総量で0.5〜30.0重量%添加し
て得られたものであるので、還元性雰囲気中において、
800〜1000℃の温度でBASセラミック材料と同
時焼成すれば、上述の遷移金属および/または遷移金属
酸化物がBAS中のガラス成分と反応して、このガラス
成分の流動性を高め、Cuと遷移金属および/または遷
移金属酸化物との拡散度合いの差に基づき、遷移金属お
よび/または遷移金属酸化物がガラス成分中に拡散する
と同時に、適当な量のガラス成分がCu粒子間に浸透す
る。
As described above, according to the copper metallized composition of the present invention, the average particle diameter is 0.1 to 10.0 μm with respect to the main component containing Cu, and the group IVA and / or Alternatively, since it is obtained by adding a total of 0.5 to 30.0% by weight of particles of a transition metal of Group VA and / or the transition metal oxide, in a reducing atmosphere,
When co-fired with the BAS ceramic material at a temperature of 800 to 1000 ° C., the above-described transition metal and / or transition metal oxide reacts with the glass component in the BAS to increase the fluidity of the glass component, and increase the transition between Cu and the transition metal. Based on the difference in the degree of diffusion from the metal and / or the transition metal oxide, the appropriate amount of the glass component penetrates between the Cu particles while the transition metal and / or the transition metal oxide diffuses into the glass component.

【0099】その結果、この銅メタライズ組成物をもっ
て形成された導体膜は、上述のガラス成分をもって構成
されたガラス層を介在させて、BASセラミックを含む
セラミック基体と強固に接着し、また、ガラス成分中に
は遷移金属および/または遷移金属酸化物が拡散してい
るため、導体膜中のCuがセラミック基体へ拡散するこ
とが抑制される。このようなことから、遷移金属および
/または遷移金属酸化物は、導体膜とセラミック基体と
の接着性を高めるように作用するとともに、めっき処理
に対する耐腐食性が大幅に向上し、そのため、導体膜の
めっき前の接着強度がめっき後においても実質的に維持
され、また、半田を用いた実装工程において半田の熱収
縮応力による導体膜の剥がれも生じにくくすることがで
きる。
As a result, the conductor film formed of the copper metallized composition is firmly adhered to the ceramic substrate containing the BAS ceramic with the glass layer composed of the above-mentioned glass component interposed therebetween. Since the transition metal and / or the transition metal oxide is diffused therein, the diffusion of Cu in the conductor film to the ceramic base is suppressed. For this reason, the transition metal and / or the transition metal oxide acts to enhance the adhesion between the conductor film and the ceramic substrate, and significantly improves the corrosion resistance to the plating treatment. The adhesion strength before plating is substantially maintained even after plating, and peeling of the conductor film due to the heat shrinkage stress of the solder in the mounting step using the solder can be suppressed.

【0100】また、この発明に係る配線基板において、
セラミック基体と導体膜との界面に沿って形成されるガ
ラス層における遷移金属および遷移金属酸化物が、この
ガラス層の断面上での面積比率で20〜80%の範囲に
おいて含有するようにすれば、導体膜のめっき付与性を
良好に保ち、また、導体膜とガラス層との熱膨張係数の
差によるクラックの発生、ひいては導体膜の剥離を生じ
にくくすることができる。
In the wiring board according to the present invention,
If the transition metal and the transition metal oxide in the glass layer formed along the interface between the ceramic substrate and the conductor film are contained in the area ratio on the cross section of the glass layer in the range of 20 to 80%. In addition, the plating ability of the conductive film can be kept good, and the occurrence of cracks due to the difference in thermal expansion coefficient between the conductive film and the glass layer, and further, the peeling of the conductive film can be suppressed.

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

【図1】この発明の一実施形態によるセラミック配線基
板1におけるセラミック基体2と導体膜3との界面部分
を拡大して図解的に示す断面図である。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view schematically illustrating an interface between a ceramic substrate 2 and a conductive film 3 in a ceramic wiring board 1 according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 セラミック配線基板 2 セラミック基体 3 導体膜 4 ガラス成分 5 Cu粒子 6 浸透ガラス部 7 ガラス層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic wiring board 2 Ceramic base 3 Conductive film 4 Glass component 5 Cu particle 6 Permeation glass part 7 Glass layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01B 3/12 336 H01B 3/12 336 H01L 23/12 H05K 3/12 610G 23/14 3/38 B H05K 3/12 610 H01L 23/12 D 3/38 23/14 M (72)発明者 吉田 大介 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 Fターム(参考) 5E343 AA24 BB22 BB24 BB59 BB72 DD32 ER38 GG02 GG20 5G301 AA08 AA27 AD10 DA02 DA06 DA23 DD01 5G303 AA05 AB06 CA03 CB01 CB03 CB30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01B 3/12 336 H01B 3/12 336 H01L 23/12 H05K 3/12 610G 23/14 3/38 B H05K 3/12 610 H01L 23/12 D 3/38 23/14 M (72) Inventor Daisuke Yoshida 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto F-term in Murata Manufacturing Co., Ltd. (Reference) 5E343 AA24 BB22 BB24 BB59 BB72 DD32 ER38 GG02 GG20 5G301 AA08 AA27 AD10 DA02 DA06 DA23 DD01 5G303 AA05 AB06 CA03 CB01 CB03 CB30

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Cuを含む主成分に対して、平均粒径
0.1〜10.0μmであって、元素の周期律表による
第IVA族および/または第VA族の遷移金属および/
または当該遷移金属酸化物の粒子を総量で0.5〜3
0.0重量%添加した、銅メタライズ組成物。
1. A transition metal of Group IVA and / or VA according to the periodic table of elements, having an average particle size of 0.1 to 10.0 μm with respect to a main component containing Cu.
Alternatively, the transition metal oxide particles in a total amount of 0.5 to 3
A copper metallized composition to which 0.0% by weight was added.
【請求項2】 前記主成分は、Cu、CuO、Cu−C
uO混合物、Cu−Cu2 O混合物、およびCuO−C
2 O混合物から選ばれた少なくとも1種を含む、請求
項1に記載の銅メタライズ組成物。
2. The main component is Cu, CuO, Cu—C.
uO mixture Cu-Cu 2 O mixture, and CuO-C
containing at least one selected from the u 2 O mixture, copper metallizing composition according to claim 1.
【請求項3】 前記遷移金属がNbであり、前記遷移金
属酸化物がNb2 5 である、請求項1または2に記載
の配線基板。
3. The transition metal according to claim 1, wherein the transition metal is Nb,
Group oxide is NbTwoO FiveThe method according to claim 1, wherein
Wiring board.
【請求項4】 800〜1000℃の温度で、BaO、
Al2 3 およびSiO2 を含む混合セラミック材料と
同時焼成される用途に向けられる、請求項1ないし3の
いずれかに記載の銅メタライズ組成物。
4. At a temperature of 800 to 1000 ° C., BaO,
It is directed to Al 2 O 3 and mixed ceramic material comprising SiO 2 and cofired the applications, the copper metallizing composition according to any one of claims 1 to 3.
【請求項5】 請求項1ないし3のいずれかに記載の銅
メタライズ組成物を用意する工程と、 BaO、Al2 3 およびSiO2 を含む混合セラミッ
ク材料を含む、生のセラミック成形体を用意する工程
と、 前記銅メタライズ組成物を前記生のセラミック成形体上
に付与する工程と、 前記生のセラミック成形体を前記銅メタライズ組成物と
ともに800〜1000℃の温度で還元性雰囲気中にお
いて焼成する工程とを備える、セラミック配線基板の製
造方法。
5. A step of preparing the copper metallized composition according to claim 1, and a step of preparing a green ceramic molded body containing a mixed ceramic material containing BaO, Al 2 O 3 and SiO 2. Performing the step of applying the copper metallized composition on the green ceramic molded body; and firing the green ceramic molded body together with the copper metallized composition at a temperature of 800 to 1000 ° C. in a reducing atmosphere. And a method for manufacturing a ceramic wiring board.
【請求項6】 請求項5に記載の製造方法によって得ら
れたものであって、前記生のセラミック成形体から得ら
れたセラミック基体、前記銅メタライズ組成物から得ら
れた導体膜、および前記セラミック基体と前記導体膜と
の界面に沿って形成されるガラス層を備える、セラミッ
ク配線基板。
6. A ceramic substrate obtained from the green ceramic molded body, a conductor film obtained from the copper metallized composition, and the ceramic obtained by the manufacturing method according to claim 5. A ceramic wiring board, comprising: a glass layer formed along an interface between a base and the conductive film.
【請求項7】 前記ガラス層には、前記第IVA族およ
び/または第VA族の遷移金属および当該遷移金属酸化
物の粒子が、当該ガラス層の断面上での面積比率で20
〜80%の範囲において含有している、請求項6に記載
のセラミック配線基板。
7. The glass layer contains particles of the Group IVA and / or Group VA transition metal and the transition metal oxide in an area ratio of 20% on the cross section of the glass layer.
The ceramic wiring board according to claim 6, wherein the content is in a range of from about 80%.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009004516A (en) * 2007-06-20 2009-01-08 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic wiring board and manufacturing method of the ceramic wiring board
JP2009004515A (en) * 2007-06-20 2009-01-08 Ngk Spark Plug Co Ltd Ceramic wiring board and manufacturing method of the ceramic wiring board

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