JP2002176236A - Composition for via hole conductor and multilayer ceramic substrate and its producing method - Google Patents

Composition for via hole conductor and multilayer ceramic substrate and its producing method

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JP2002176236A
JP2002176236A JP2000372261A JP2000372261A JP2002176236A JP 2002176236 A JP2002176236 A JP 2002176236A JP 2000372261 A JP2000372261 A JP 2000372261A JP 2000372261 A JP2000372261 A JP 2000372261A JP 2002176236 A JP2002176236 A JP 2002176236A
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hole conductor
hole
ceramic
cuo
composition
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Ryoji Nakamura
良二 中村
Mitsuyoshi Nishide
充良 西出
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for a via hole conductor in which protrusion at a part of a via hole conductor or cracking of a ceramic layer or the via hole conductor can be prevented at the time of producing a multilayer ceramic substrate comprising a plurality of ceramic layers containing BaO-Al2O3-SiO2 mixture ceramic and the via hole conductors penetrating specified ceramic layers. SOLUTION: The composition of a via hole conductor principally comprises at least one kind selected from Cu, CuO, Cu2O, Cu-CuO compound, Cu-Cu2O compound and CuO-CuO compound, and is added with 0.5-30.0 wt.% of an inorganic bore forming agent composed of tungsten and/or inorganic boron compound having a mean particle size of 0.1-30.0 μm for the total weight of the principal component and the inorganic bore forming agent.

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、ビアホール導体
用組成物、ならびに、それを用いる多層セラミック基板
およびその製造方法に関するもので、特に、多層セラミ
ック基板におけるビアホール導体とセラミック層との焼
成時の収縮挙動差によるクラック等の構造欠陥の発生を
抑制するための改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a composition for a via-hole conductor, a multilayer ceramic substrate using the same, and a method of manufacturing the same, and more particularly, to shrinkage of a via-hole conductor and a ceramic layer in a multilayer ceramic substrate during firing. The present invention relates to an improvement for suppressing occurrence of a structural defect such as a crack due to a difference in behavior.

【0002】[0002]

【従来の技術】多層セラミック基板は、その上に種々の
電子部品を搭載したり、その内部に受動素子を内蔵した
りしながら、これら電子部品等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において、また、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。多層セラミック基板に備えるセラミック層のための
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、アルミナ質セラミックが多用されて
いる。
2. Description of the Related Art A multilayer ceramic substrate is used for wiring these electronic components while mounting various electronic components thereon and incorporating passive elements therein. Are used in package parts for housing semiconductor elements such as ICs and LSIs, and in hybrid integrated circuit devices on which a plurality of types of electronic parts are mounted. As a material for a ceramic layer provided in a multilayer ceramic substrate, alumina ceramics are often used because of their excellent properties such as electrical insulation and chemical stability.

【0003】しかしながら、多層セラミック基板におい
て、高周波化および高密度化が進むにつれて、セラミッ
ク層に対しては、より低い誘電率が要求され、上述した
アルミナ質セラミックでは、このような要求を十分に満
たし得ない状況となってきている。また、配線導体に対
しては、より低い配線抵抗が要求されるようになってき
ている。
However, as the frequency and density of the multilayer ceramic substrate increase, the dielectric constant of the ceramic layer is required to be lower, and the above-mentioned alumina ceramic sufficiently satisfies such a requirement. The situation is getting worse. In addition, lower wiring resistance has been required for wiring conductors.

【0004】このような状況の下、より低い誘電率を実
現するため、セラミック層の材料としては、アルミナ質
セラミックに代えて、BaO−Al2 3 −SiO2
合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] Under such circumstances, in order to achieve a lower dielectric constant, as the material of the ceramic layer, in place of the alumina ceramics, BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 mixed ceramic has attracted attention. Further, in order to realize low wiring resistance, it is preferable to use, for example, copper (Cu), gold (Au) or silver (Ag) as a material for the wiring conductor, and in particular, use copper in terms of cost. Is more preferred.

【0005】セラミック層の材料として、BaO−Al
2 3 −SiO2 混合セラミックを用い、かつ配線導体
において銅を用いながら、多層セラミック基板を製造す
るにあたっては、一般に、BaO−Al2 3 −SiO
2 混合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、この貫通孔に銅を含む導電
性ペーストを充填したり、銅を含む導電性ペーストを用
いて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
た生の積層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。
As a material for the ceramic layer, BaO-Al
When manufacturing a multilayer ceramic substrate using a 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic and using copper as a wiring conductor, BaO—Al 2 O 3 —SiO
(2 ) The slurry obtained by mixing the mixed ceramic raw material powder, the organic binder and the solvent is formed into a sheet by applying a sheet forming method such as a doctor blade method, and the obtained ceramic green sheet is optionally used. Then, a through-hole for a via-hole conductor is provided, and the through-hole is filled with a conductive paste containing copper, or a conductive film having a predetermined pattern is formed using a conductive paste containing copper by a screen printing method or the like. After forming by applying a film forming method, a plurality of ceramic green sheets are laminated, pressed, and a binder is removed by heating the obtained green laminate, and then firing is performed. Have been.

【0006】上述した多層セラミック基板の製造方法に
おいて、ビアホール導体や導体膜を形成するための銅を
含む導電性ペーストは、BaO−Al2 3 −SiO2
混合セラミックと同時に焼成される。
In the above-described method for manufacturing a multilayer ceramic substrate, the conductive paste containing copper for forming a via-hole conductor or a conductive film is made of BaO—Al 2 O 3 —SiO 2.
Fired simultaneously with the mixed ceramic.

【0007】しかしながら、銅を含む導電性ペーストと
BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミックとの焼成
工程における収縮挙動差によって、焼成後において、ビ
アホール導体が他の部分から隆起したり、セラミック層
部分に割れが生じたり、ビアホール導体に亀裂が生じた
りすることがある。
However, due to the difference in shrinkage behavior in the firing step between the conductive paste containing copper and the BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic, after firing, the via-hole conductor rises from other portions, or the ceramic layer becomes uneven. In some cases, a crack may occur in the portion or a crack may occur in the via-hole conductor.

【0008】この問題を解決するため、ビアホール導体
を形成するための導電性ペーストに、銅のような導電材
料に加えて、セラミック層に含まれる材料と同じ材料を
微量添加することが考えられる。このように、導電性ペ
ーストに、セラミック層に含まれる材料と同じ材料を添
加することにより、ビアホール導体における焼成時の収
縮挙動を、セラミック層側に近似させることができ、そ
のため、ビアホール導体とセラミック層との間での接合
性を向上させることができる。
In order to solve this problem, it is conceivable to add a trace amount of the same material as that contained in the ceramic layer to the conductive paste for forming the via-hole conductor, in addition to a conductive material such as copper. As described above, by adding the same material as the material contained in the ceramic layer to the conductive paste, the shrinkage behavior of the via-hole conductor during firing can be approximated to that of the ceramic layer side. The bondability with the layer can be improved.

【0009】また、ビアホール導体とセラミック層との
間での熱膨張係数差による焼成後の冷却時のクラックを
防止するため、ビアホール導体を形成するための導電性
ペーストに、熱膨張係数の小さいガラス成分を添加する
ことも考えられる。
Further, in order to prevent a crack during cooling after firing due to a difference in thermal expansion coefficient between the via hole conductor and the ceramic layer, a conductive paste for forming the via hole conductor is added to a glass having a small thermal expansion coefficient. It is also conceivable to add components.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビアホ
ール導体を形成するための導電性ペーストに、セラミッ
ク層に含まれる材料と同じ材料を微量添加する方法で
は、特に、比較的体積の大きいビアホール導体の場合、
その焼成時の収縮挙動を、セラミック層側の収縮挙動に
近似させることが困難であり、焼成後の冷却時にクラッ
クなどがしばしば生じてしまう。
However, in the method of adding a trace amount of the same material as the material contained in the ceramic layer to the conductive paste for forming the via hole conductor, particularly in the case of a via hole conductor having a relatively large volume, ,
It is difficult to approximate the shrinkage behavior during firing to the shrinkage behavior on the ceramic layer side, and cracks and the like often occur during cooling after firing.

【0011】特に、セラミック層において、BaO−A
2 3 −SiO2 混合セラミックやガラス−セラミッ
ク等の熱膨張係数の低い材料を用いた場合には、ビアホ
ール導体に含まれる金属材料の熱膨張係数との差がより
大きくなるため、この方法では、クラックを完全に防止
することがほとんど不可能である。
Particularly, in the ceramic layer, BaO-A
l 2 O 3 -SiO 2 mixed ceramic or glass - in the case of using a material having a low thermal expansion coefficient, such as ceramics, the difference between the thermal expansion coefficient of the metal material included in the via-hole conductor becomes larger, the method Then, it is almost impossible to completely prevent cracks.

【0012】他方、ビアホール導体を形成するための導
電性ペーストに、熱膨張係数の小さいガラス成分を添加
する場合、一般に、熱膨張係数の小さい材料は、結晶性
が高く、軟化点が高くなるため、セラミック層を構成す
るセラミックとの同時焼成時の収縮挙動差により、ビア
ホール導体とセラミック層との間の接合状態が劣化し、
クラックや空隙が生じてしまう。特に、セラミック層を
構成するセラミックの焼結開始温度が高い場合に、この
ような現象が生じやすい。
On the other hand, when a glass component having a small coefficient of thermal expansion is added to a conductive paste for forming a via-hole conductor, a material having a small coefficient of thermal expansion generally has high crystallinity and a high softening point. Due to the difference in shrinkage behavior during simultaneous firing with the ceramic constituting the ceramic layer, the bonding state between the via-hole conductor and the ceramic layer deteriorates,
Cracks and voids occur. In particular, such a phenomenon is likely to occur when the sintering start temperature of the ceramic constituting the ceramic layer is high.

【0013】そこで、この発明の目的は、上述したよう
な問題を解決し得る、ビアホール導体用組成物ならびに
多層セラミック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。
It is an object of the present invention to provide a composition for a via-hole conductor, a multilayer ceramic substrate, and a method for manufacturing the same, which can solve the above-mentioned problems.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】この発明は、まず、ビア
ホール導体用組成物に向けられる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is first directed to a composition for a via-hole conductor.

【0015】この発明に係るビアホール導体用組成物
は、Cu、CuO、Cu2 O、Cu−CuO混合物、C
u−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種を主成分とするもので、上述
した技術的課題を解決するため、平均粒径0.1〜3
0.0μmの無機空孔形成剤が、主成分とこの無機空孔
形成剤との合計に対して0.5〜30.0重量%添加さ
れていることを特徴としている。
The composition for a via-hole conductor according to the present invention comprises Cu, CuO, Cu 2 O, a Cu—CuO mixture, C
u-Cu 2 O mixture, and as a main component at least one selected from CuO-Cu 2 O mixtures, in order to solve the technical problems described above, an average particle diameter of 0.1 to 3
It is characterized in that an inorganic pore-forming agent of 0.0 μm is added in an amount of 0.5 to 30.0% by weight based on the total of the main component and the inorganic pore-forming agent.

【0016】上述した無機空孔形成剤としては、好まし
くは、タングステンおよび無機ホウ素化合物の少なくと
も一方が用いられる。
As the above-mentioned inorganic pore-forming agent, at least one of tungsten and an inorganic boron compound is preferably used.

【0017】この発明は、また、多層セラミック基板に
も向けられる。
The present invention is also directed to a multilayer ceramic substrate.

【0018】この発明に係る多層セラミック基板は、ビ
アホール導体を有し、かつ1050℃以下の温度で焼結
可能な低温焼成セラミック材料を含む、複数の積層され
たセラミック層を備え、ビアホール導体内には、複数の
空孔が形成され、当該ビアホール導体全体の空孔率が
0.3〜40.0体積%であり、空孔の最大空孔径が
0.1〜30.0μmであり、ビアホール導体の外周部
分であって、ビアホール導体とセラミック層との界面か
ら半径方向に測定したビアホール導体の半径の15%の
範囲において、ビアホール導体の空孔率が0.5〜1
0.0体積%であることを特徴としている。
The multilayer ceramic substrate according to the present invention has a plurality of laminated ceramic layers having a via-hole conductor and including a low-temperature fired ceramic material sinterable at a temperature of 1050 ° C. or less, and a via-hole conductor is provided in the via-hole conductor. Is characterized in that a plurality of holes are formed, the porosity of the entire via-hole conductor is 0.3 to 40.0% by volume, the maximum hole diameter of the holes is 0.1 to 30.0 μm, And the porosity of the via-hole conductor is 0.5 to 1 in the range of 15% of the radius of the via-hole conductor measured in the radial direction from the interface between the via-hole conductor and the ceramic layer.
It is characterized by being 0.0% by volume.

【0019】この発明に係る多層セラミック基板におい
て、セラミック層に含まれる低温焼成セラミック材料
は、BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミックを含
むことが好ましい。
In the multilayer ceramic substrate according to the present invention, the low-temperature fired ceramic material contained in the ceramic layer preferably contains a BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic.

【0020】この発明は、さらに、多層セラミック基板
の製造方法にも向けられる。
The present invention is further directed to a method for manufacturing a multilayer ceramic substrate.

【0021】この発明に係る多層セラミック基板の製造
方法は、第1の局面では、Cu、CuO、Cu2 O、C
u−CuO混合物、Cu−Cu2 O混合物、およびCu
O−Cu2 O混合物から選ばれた少なくとも1種を主成
分とし、平均粒径0.1〜30.0μmのタングステン
を、主成分と当該タングステンとの合計に対して0.5
〜30.0重量%添加した、ビアホール導体用組成物を
用意する工程と、BaO−Al2 3 −SiO2 混合セ
ラミックを含む低温焼成セラミック材料を含む、複数の
積層されたセラミックグリーン層を備え、セラミックグ
リーン層の特定のものに貫通孔が形成され、貫通孔に上
述のビアホール導体用組成物が充填された、生の積層体
を作製する工程と、生の積層体を、水蒸気を含んだ窒素
雰囲気中において、300〜599℃の範囲の温度で焼
成し、次いで、乾燥窒素雰囲気中において、600〜1
050℃の範囲の温度で焼成する工程とを備えることを
特徴としている。
According to a first aspect of the method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to the present invention, there is provided a method for manufacturing a substrate comprising Cu, CuO, Cu 2 O, C
u-CuO mixtures, Cu-Cu 2 O mixture, and Cu
At least one O-Cu selected from 2 O mixture as a main component, tungsten having an average particle size of 0.1~30.0Myuemu, the total of the main component and the tungsten 0.5
A step of preparing a composition for a via-hole conductor to which a ceramic green layer containing BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 has been added, and a plurality of laminated ceramic green layers including a low-temperature fired ceramic material including a BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic; A through hole was formed in a specific one of the ceramic green layers, and the through hole was filled with the composition for via-hole conductors described above.The step of producing a green laminate, and the raw laminate contained water vapor. Firing in a nitrogen atmosphere at a temperature in the range of 300 to 599 ° C .;
Baking at a temperature in the range of 050 ° C.

【0022】この発明に係る多層セラミック基板の製造
方法は、第2の局面では、Cu、CuO、Cu2 O、C
u−CuO混合物、Cu−Cu2 O混合物、およびCu
O−Cu2 O混合物から選ばれた少なくとも1種を主成
分とし、平均粒径0.1〜30.0μmの無機ホウ素化
合物を、主成分と当該無機ホウ素化合物との合計に対し
て0.5〜30.0重量%添加した、ビアホール導体用
組成物を用意する工程と、BaO−Al2 3 −SiO
2 混合セラミックを含む低温焼成セラミック材料を含
む、複数の積層されたセラミックグリーン層を備え、セ
ラミックグリーン層の特定のものに貫通孔が形成され、
貫通孔にビアホール導体用組成物が充填された、生の積
層体を作製する工程と、生の積層体を、窒素雰囲気中に
おいて、ビアホール導体用組成物および低温焼成セラミ
ック材料が焼結する温度で焼成する工程とを備えること
を特徴としている。
In a second aspect of the method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to the present invention, the method comprises the steps of: adding Cu, CuO, Cu 2 O,
u-CuO mixtures, Cu-Cu 2 O mixture, and Cu
An inorganic boron compound having at least one selected from an O—Cu 2 O mixture as a main component and having an average particle size of 0.1 to 30.0 μm is added in an amount of 0.5 to the total of the main component and the inorganic boron compound. Preparing a composition for a via-hole conductor, to which BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 is added;
Comprising a plurality of laminated ceramic green layers, including a low-temperature fired ceramic material including 2 mixed ceramics, a through hole is formed in a specific one of the ceramic green layers,
The step of producing a raw laminate, in which the through-hole is filled with the composition for via-hole conductor, and the step of preparing the raw laminate in a nitrogen atmosphere at a temperature at which the composition for via-hole conductor and the low-temperature fired ceramic material are sintered. Baking step.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の一実施形態に
よる多層セラミック基板1を図解的に示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a multilayer ceramic substrate 1 according to an embodiment of the present invention.

【0024】多層セラミック基板1は、積層された複数
のセラミック層2を備えている。このような多層セラミ
ック基板1に関連して設けられる配線導体として、セラ
ミック層2の特定のものの主面に沿って、いくつかの導
体膜3が形成され、また、セラミック層2の特定のもの
を貫通して、いくつかのビアホール導体4が設けられて
いる。
The multilayer ceramic substrate 1 has a plurality of stacked ceramic layers 2. As a wiring conductor provided in connection with such a multilayer ceramic substrate 1, several conductor films 3 are formed along a main surface of a specific ceramic layer 2. Several via-hole conductors 4 are provided therethrough.

【0025】この多層セラミック基板1において、セラ
ミック層2は、たとえばBaO−Al2 3 −SiO2
混合セラミックを含む低温焼成セラミック材料のよう
に、1050℃以下の温度で焼結可能な低温焼成セラミ
ック材料を含む組成を有するようにされる。
In the multilayer ceramic substrate 1, the ceramic layer 2 is made of, for example, BaO--Al 2 O 3 --SiO 2
Like the low-temperature fired ceramic material including the mixed ceramic, it is made to have a composition including the low-temperature fired ceramic material that can be sintered at a temperature of 1050 ° C. or less.

【0026】図2は、図1に示された特定のセラミック
層2を貫通するように設けられたビアホール導体4を拡
大して示す断面図である。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a via-hole conductor 4 provided so as to penetrate the specific ceramic layer 2 shown in FIG.

【0027】図2を参照して、ビアホール導体4内に
は、複数の空孔5が形成されている。この空孔率は、ビ
アホール導体4全体において、0.3〜40.0体積%
であり、また、空孔5の最大空孔径は、0.1〜30.
0μmである。さらに、ビアホール導体4の外周部分6
であって、ビアホール導体4とセラミック層2との界面
から半径方向に測定したビアホール導体4の半径の15
%の範囲においては、ビアホール導体4の空孔率が0.
5〜10.0体積%となるようにされる。すなわち、ビ
アホール導体4の中心付近に空孔5がより多く存在する
ようにされる。
Referring to FIG. 2, a plurality of holes 5 are formed in via-hole conductor 4. This porosity is 0.3 to 40.0% by volume in the entire via-hole conductor 4.
The maximum pore diameter of the pores 5 is 0.1 to 30.
0 μm. Further, the outer peripheral portion 6 of the via hole conductor 4
Where the radius of the via-hole conductor 4 measured in the radial direction from the interface between the via-hole conductor 4 and the ceramic layer 2 is 15
%, The porosity of the via-hole conductor 4 is 0.1%.
It is adjusted to be 5 to 10.0% by volume. That is, more holes 5 exist near the center of via-hole conductor 4.

【0028】このような多層セラミック基板1を製造す
るため、次のような工程が実施される。
In order to manufacture such a multilayer ceramic substrate 1, the following steps are performed.

【0029】まず、ビアホール導体4を形成するための
ビアホール導体用組成物が用意される。ビアホール導体
用組成物は、Cu、CuO、Cu2 O、Cu−CuO混
合物、Cu−Cu2 O混合物、およびCuO−Cu2
混合物から選ばれた少なくとも1種を主成分とし、平均
粒径0.1〜30.0μmのタングステンまたは無機ホ
ウ素化合物のような無機空孔形成剤を、主成分と当該無
機空孔形成剤との合計に対して0.5〜30.0重量%
添加したものである。上述の主成分については、好まし
くは、平均粒径2.0〜4.0μmの粉末が用いられ
る。
First, a via-hole conductor composition for forming the via-hole conductor 4 is prepared. Via-hole conductor compositions, Cu, CuO, Cu 2 O , Cu-CuO mixture, Cu-Cu 2 O mixture, and CuO-Cu 2 O
An inorganic pore-forming agent such as tungsten or an inorganic boron compound having at least one selected from a mixture as a main component and an average particle size of 0.1 to 30.0 μm; 0.5 to 30.0% by weight based on the total
It has been added. As for the above-mentioned main component, powder having an average particle size of 2.0 to 4.0 μm is preferably used.

【0030】上述したビアホール導体用組成物は、通
常、ペースト化されて用いられる。このペースト化のた
め、上述した主成分の粉末および無機空孔形成剤の粉末
に対して、有機ビヒクルを所定量加え、攪拌擂潰機また
は3本ロール等によって攪拌かつ混練することが行なわ
れる。このとき、主成分の粉末については、粗大粉や極
端な凝集粉がなく、ペースト化してからの最大粗粒の粒
径が50μm以下であることが好ましい。
The composition for via-hole conductors described above is usually used in the form of a paste. In order to form the paste, a predetermined amount of an organic vehicle is added to the above-described main component powder and inorganic pore-forming agent powder, and the mixture is stirred and kneaded by a stirring grinder or a three-roll mill. At this time, it is preferable that the powder of the main component has no coarse powder or extremely agglomerated powder, and the particle size of the largest coarse particle after the paste is formed is 50 μm or less.

【0031】有機ビヒクルは、バインダと溶剤とを混合
したものであるが、バインダとしては、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、また、溶剤とし
ては、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。また、必要に応じて、ビアホール
導体用組成物ペーストに、分散剤、可塑剤、活性剤等を
添加してもよい。また、このペーストの粘度は、印刷性
を考慮して、100〜1000Pa・s-1に選ばれるこ
とが好ましい。
The organic vehicle is a mixture of a binder and a solvent. Examples of the binder include ethyl cellulose, acrylic resin, polyvinyl butyral, and the like.
A methacrylic resin or the like can be used. As the solvent, for example, terpineol, butyl carbitol, butyl carbitol acetate, alcohols, or the like can be used. If necessary, a dispersant, a plasticizer, an activator, and the like may be added to the via-hole conductor composition paste. Further, the viscosity of the paste is preferably selected from 100 to 1000 Pa · s −1 in consideration of printability.

【0032】また、導体膜3を形成するための導電性ペ
ーストが用意される。この導電性ペーストとしては、た
とえば、平均粒径2.0〜4.0μmの銅粉末を主成分
とするものが用いられる。なお、この導電性ペーストに
おいて、導電成分として、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
少なくとも1種を含む合金が用いられてもよい。また、
焼成時の収縮挙動の制御や印刷性および接合強度の向上
を目的として、樹脂、ガラスまたはその他の無機物を添
加したり、これら樹脂等によって導電成分を表面処理し
たりしてもよい。
Further, a conductive paste for forming the conductive film 3 is prepared. As this conductive paste, for example, a paste mainly containing copper powder having an average particle size of 2.0 to 4.0 μm is used. In this conductive paste, in addition to copper, aluminum,
Nickel, silver, gold or palladium, or an alloy containing at least one of these may be used. Also,
For the purpose of controlling the shrinkage behavior during firing and improving printability and bonding strength, a resin, glass or other inorganic substance may be added, or the conductive component may be surface-treated with such a resin.

【0033】また、セラミック層2を形成するため、B
aO−Al2 3 −SiO2 混合セラミックを含む低温
焼成セラミック材料を含むスラリーが用意される。たと
えば、酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化カル
シウムおよび酸化ホウ素の各粉末を混合したものに、バ
インダとしてのポリビニルブチラールと、可塑剤として
のジ−n−ブチルフタレートと、溶剤としてのトルエン
およびイソプロピレンアルコールとを添加し、これらを
混合することによって、スラリーが作製される。
In order to form the ceramic layer 2, B
The slurry containing the low-temperature fired ceramic material including aO-Al 2 O 3 -SiO 2 mixed ceramic is prepared. For example, a mixture of barium oxide, silicon oxide, alumina, calcium oxide and boron oxide powder, polyvinyl butyral as a binder, di-n-butyl phthalate as a plasticizer, and toluene and isopropylene as solvents A slurry is prepared by adding an alcohol and mixing them.

【0034】なお、このようなスラリーにおいて、焼結
促進、収縮挙動制御、強度改善および電気特性制御等を
目的として、適宜の無機化合物やガラスを添加したり、
得られたセラミック層2における電気絶縁性を損なわな
い範囲で金属を添加してもよい。また、上述したバイン
ダ、可塑剤および溶剤については、上で例示した以外の
ものを用いてもよい。また、必要に応じて、耐電防止剤
や粘着性付与剤を添加してもよい。
In such a slurry, an appropriate inorganic compound or glass may be added for the purpose of accelerating sintering, controlling shrinkage behavior, improving strength, and controlling electric characteristics.
Metals may be added within a range that does not impair the electrical insulation of the obtained ceramic layer 2. As the above-mentioned binder, plasticizer and solvent, those other than those exemplified above may be used. If necessary, an antistatic agent or a tackifier may be added.

【0035】上述のスラリーは、適当なキャリアフィル
ム上で、たとえばドクターブレード法を適用することに
よってシート状に成形され、乾燥されることによって、
セラミック層2となるべきセラミックグリーンシートが
作製される。
The above-mentioned slurry is formed into a sheet on a suitable carrier film by applying, for example, a doctor blade method, and dried to form a sheet.
A ceramic green sheet to be the ceramic layer 2 is produced.

【0036】次に、このようにして得られた複数のセラ
ミックグリーンシートのうちの特定のものに、たとえ
ば、ドリル加工、パンチ加工、レーザ加工等の方法によ
って、ビアホール導体4を設けるための貫通孔が形成さ
れる。そして、これら貫通孔には、印刷等の方法を適用
して、前述したビアホール導体用組成物ペーストが充填
される。
Next, a through-hole for providing a via-hole conductor 4 in a specific one of the plurality of ceramic green sheets obtained in this manner by, for example, drilling, punching, laser processing, or the like. Is formed. These through holes are filled with the via-hole conductor composition paste described above by applying a method such as printing.

【0037】また、複数のセラミックグリーンシートの
特定のものの主面上には、前述した導電性ペーストが、
たとえばスクリーン印刷法によって付与され、それによ
って、導体膜3となるべき導電性ペースト膜が形成され
る。
On the main surface of a specific one of the plurality of ceramic green sheets, the above-mentioned conductive paste is provided.
For example, the conductive paste film is applied by a screen printing method, thereby forming a conductive paste film to be the conductive film 3.

【0038】次に、複数のセラミックグリーンシートが
積層され、たとえば、温度80℃および圧力200kg
/cm2 の条件でプレスすることによって、生の積層体
が得られる。この生の積層体は、セラミックグリーンシ
ートによって与えられた複数の積層されたセラミックグ
リーン層を備え、セラミックグリーン層の特定のものに
貫通孔が形成され、貫通孔にビアホール導体用組成物が
充填されている。
Next, a plurality of ceramic green sheets are laminated, for example, at a temperature of 80 ° C. and a pressure of 200 kg.
By pressing under the condition of / cm 2 , a green laminate is obtained. The green laminate comprises a plurality of laminated ceramic green layers provided by ceramic green sheets, through holes are formed in specific ones of the ceramic green layers, and the through holes are filled with a composition for via-hole conductors. ing.

【0039】なお、上述のような構造を有する生の積層
体を作製するにあたって、貫通孔にビアホール導体用組
成物が予め充填され、かつ、導体膜3となる導電性ペー
スと膜が予め形成された、複数のセラミックグリーンシ
ートを積層するのではなく、複数のセラミックグリーン
シートを積層しながら、貫通孔へのビアホール導体組成
物の充填および導電性ペースト膜の形成を行なうように
してもよく、あるいは、複数の積層されたセラミックグ
リーン層を形成するため、前述したスラリーを印刷等に
より塗布することを繰り返し、この繰り返される塗布の
間に、貫通孔へのビアホール導体組成物の充填および導
電性ペースト膜の形成を行なうようにしてもよい。
In producing a green laminate having the above-described structure, the via hole conductor composition is filled in advance in the through-holes, and a conductive paste and a film to be the conductor film 3 are formed in advance. Instead of laminating a plurality of ceramic green sheets, while laminating a plurality of ceramic green sheets, the filling of the via-hole conductor composition into the through-hole and the formation of the conductive paste film may be performed, or In order to form a plurality of stacked ceramic green layers, the above-mentioned slurry is repeatedly applied by printing or the like, and during this repeated application, the through-hole is filled with the via-hole conductor composition and the conductive paste film is formed. May be formed.

【0040】次に、生の積層体は焼成され、それによっ
て、多層セラミック基板1が得られる。この焼成工程の
詳細について、前述したビアホール導体用組成物に含ま
れる無機空孔形成剤がタングステンの場合と無機ホウ素
化合物の場合とに分けて説明する。
Next, the green laminate is fired, whereby a multilayer ceramic substrate 1 is obtained. The details of the firing step will be described separately for the case where the inorganic pore forming agent contained in the via-hole conductor composition is tungsten and the case where the inorganic boron compound is an inorganic boron compound.

【0041】無機空孔形成剤がタングステンである場
合、生の積層体は、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中におい
て、300〜599℃の範囲の温度、たとえば450℃
の温度で、保持時間を2時間とする条件でまず焼成され
る。このとき、セラミックグリーン層、ビアホール導体
用組成物ペーストおよび導電性ペースト膜の各々に含ま
れる有機バインダが飛散するとともに、ビアホール導体
用組成物においては、W+3/2O2 →WO3で示され
る反応が生じる。
When the inorganic pore-forming agent is tungsten, the green laminate is heated in a nitrogen atmosphere containing water vapor to a temperature in the range of 300 to 599 ° C., for example, 450 ° C.
At a temperature of 2 hours with a holding time of 2 hours. At this time, the organic binder contained in each of the ceramic green layer, the via-hole conductor composition paste, and the conductive paste film is scattered, and the reaction represented by W + 3 / 2O 2 → WO 3 is caused in the via-hole conductor composition. Occurs.

【0042】この反応によって生成したWO3 は粉末状
であり、粉末状のWO3 は、ビアホール導体用組成物か
ら飛散し、飛散した後に空孔5を形成する。この空孔5
は、ビアホール導体用組成物とセラミックグリーン層と
の間での膨張差による応力を緩和する。また、ビアホー
ル導体用組成物の内部に微量のWO3 が残留しても、W
3 は粉末状であるため、応力緩和を図るように十分に
作用し、また、焼成後のビアホール導体4の抵抗値をそ
れほど大きくすることはない。
WO 3 produced by this reaction is in the form of a powder. The WO 3 in the form of a powder scatters from the composition for via-hole conductors and forms holes 5 after the scatter. This hole 5
Reduces stress caused by a difference in expansion between the via-hole conductor composition and the ceramic green layer. Further, even if a trace amount of WO 3 remains inside the via-hole conductor composition,
Since O 3 is in a powder form, it acts sufficiently to relieve stress, and does not increase the resistance value of the via-hole conductor 4 after firing.

【0043】次いで、上述の焼成の後、乾燥窒素雰囲気
中において、600〜1050℃の範囲の温度、たとえ
ば980℃の温度で、保持時間を1時間とする条件で焼
成される。この焼成工程により、ビアホール導体用組成
物中において、 CuO→Cu+1/2O2 Cu2 O→2Cu+1/2O2 のような反応が起こり、ビアホール導体組成物の体積が
減少する。このとき、ビアホール導体用組成物とセラミ
ックグリーン層に含まれる特にBaO−Al2 3 −S
iO2 混合セラミックとの間での収縮開始温度の差およ
び収縮量の差による応力が発生するが、前述した空孔5
が応力緩和に働くため、焼成後において、ビアホール導
体4の部分に隆起が生じたり、セラミック層2に割れが
生じたり、ビーホール導体4に亀裂が生じたりすること
が抑制される。
Next, after the above-mentioned firing, dry nitrogen atmosphere
In the temperature in the range of 600 to 1050 ° C.,
At a temperature of 980 ° C. for 1 hour.
Is done. By this firing step, the composition for via-hole conductor
In the material, CuO → Cu + 1 / 2OTwo CuTwoO → 2Cu + 1 / 2OTwo A reaction such as the following occurs, and the volume of the via-hole conductor composition decreases.
Decrease. At this time, the via-hole conductor composition and the ceramic
BaO-Al contained in the black green layerTwoO Three-S
iOTwoThe difference in shrinkage onset temperature between
Although the stress is generated due to the difference in the amount of
Works to alleviate stress.
A bulge occurs in the part of the body 4 and cracks in the ceramic layer 2
Or cracks in the beehole conductor 4
Is suppressed.

【0044】他方、ビアホール導体用組成物に含まれる
無機空孔形成剤として、無機ホウ素化合物、たとえばH
3 BO3 が用いられる場合には、生の積層体は、窒素雰
囲気中において、ビアホール導体用組成物およびBaO
−Al2 3 −SiO2 混合セラミックを含む低温焼成
セラミック材料が焼結する温度、たとえば980℃の温
度で、保持時間を1時間とする条件で焼成される。この
焼成時の窒素雰囲気については、水蒸気を含んだ窒素雰
囲気であっても、乾燥窒素雰囲気であってもよい。
On the other hand, as an inorganic pore-forming agent contained in the via-hole conductor composition, an inorganic boron compound such as H
When 3 BO 3 is used, the raw laminate is placed in a nitrogen atmosphere in a composition for a via-hole conductor and BaO.
It is fired at a temperature at which a low-temperature fired ceramic material containing -Al 2 O 3 -SiO 2 mixed ceramic is sintered, for example, at a temperature of 980 ° C., with a holding time of 1 hour. The nitrogen atmosphere at the time of firing may be a nitrogen atmosphere containing water vapor or a dry nitrogen atmosphere.

【0045】この焼成工程において、H3 BO3 は分解
し、飛散するため、飛散した後に空孔5が形成される。
この空孔5は、上述したタングステンを用いた場合と同
様、応力緩和に働くため、焼成後において、ビアホール
導体4の部分に隆起が生じたり、セラミック層2に割れ
が生じたり、ビアホール導体4に亀裂が生じたりするこ
とを抑制することができる。
In this firing step, H 3 BO 3 is decomposed and scattered, so that holes 5 are formed after the scatter.
Since the holes 5 act to relieve stress as in the case of using the above-described tungsten, after firing, a bulge occurs in the portion of the via-hole conductor 4, a crack occurs in the ceramic layer 2, or the via-hole conductor 4 The occurrence of cracks can be suppressed.

【0046】なお、無機空孔形成剤として、タングステ
ンおよび無機ホウ素化合物の双方を併用してもよい。
As the inorganic pore-forming agent, both tungsten and an inorganic boron compound may be used in combination.

【0047】前述したように、ビアホール導体用組成物
に含まれるタングステンまたは無機ホウ素化合物は、平
均粒径が0.1〜30.0μmであり、0.5〜30.
0重量%の添加量をもって添加される。
As described above, the average particle diameter of the tungsten or inorganic boron compound contained in the via-hole conductor composition is 0.1 to 30.0 μm, and 0.5 to 30.
It is added in an amount of 0% by weight.

【0048】無機空孔形成剤の平均粒径が0.1μm未
満であったり、添加量が0.5重量%未満であったりす
ると、焼成後において、ビアホール導体4中に十分な空
孔5が形成されないため、セラミック層2とビアホール
導体4との間の熱膨張差による応力を十分に緩和でき
ず、そのため、セラミック層2とビアホール導体4との
界面において剥離が生じやすくなる。
If the average particle size of the inorganic pore-forming agent is less than 0.1 μm or the addition amount is less than 0.5% by weight, sufficient pores 5 in the via-hole conductor 4 after firing are formed. Since it is not formed, the stress due to the difference in thermal expansion between the ceramic layer 2 and the via-hole conductor 4 cannot be sufficiently reduced, and therefore, the separation easily occurs at the interface between the ceramic layer 2 and the via-hole conductor 4.

【0049】他方、無機空孔形成剤の平均粒径が30.
0μmより大きくなったり、添加量が30重量%を超え
たりすると、無機空孔形成剤がタングステンである場合
には、焼成時にタングステンが酸化してWO3 に変化す
るとき、また、無機空孔形成剤が、無機ホウ素化合物で
ある場合には、焼成時に無機ホウ素化合物が分解すると
き、それぞれ、ビアホール導体4における体積膨張が大
きくなりすぎて、そのため、セラミック層2におけるビ
アホール導体4の周辺部分において亀裂が発生しやすく
なる。
On the other hand, when the average particle size of the inorganic pore-forming agent is 30.
When the inorganic pore-forming agent is tungsten when the thickness is larger than 0 μm or when the added amount exceeds 30% by weight, when the tungsten is oxidized at the time of firing and changes to WO 3 , When the agent is an inorganic boron compound, when the inorganic boron compound is decomposed at the time of firing, the volume expansion of the via-hole conductor 4 becomes too large, so that cracks are formed in the ceramic layer 2 around the via-hole conductor 4. Is more likely to occur.

【0050】また、得られた多層セラミック基板1にお
いて、ビアホール導体4内の空孔5について、前述した
ように、最大空孔径は0.1〜30.0μmとなるよう
にされる。
In the multilayer ceramic substrate 1 obtained, the maximum diameter of the holes 5 in the via-hole conductors 4 is set to 0.1 to 30.0 μm as described above.

【0051】この最大空孔径が0.1μmより小さい場
合には、ビアホール導体4とセラミック層2との間での
収縮量の差による応力の緩和が不十分であり、ビアホー
ル導体4とセラミック層2との界面において剥離が生じ
やすい。他方、最大空孔径が30.0μmより大きい場
合には、ビアホール導体4の側壁とセラミック層2との
間で十分な密着強度が得られず、そのため、熱的信頼性
に乏しくなる。
When the maximum hole diameter is smaller than 0.1 μm, the stress is not sufficiently relaxed due to the difference in shrinkage between the via hole conductor 4 and the ceramic layer 2, and the via hole conductor 4 and the ceramic layer 2 Separation easily occurs at the interface with the substrate. On the other hand, if the maximum pore diameter is larger than 30.0 μm, sufficient adhesion strength between the side wall of the via-hole conductor 4 and the ceramic layer 2 cannot be obtained, resulting in poor thermal reliability.

【0052】また、前述したように、ビアホール導体4
全体の空孔率は0.3〜40.0体積%となるようにさ
れる。
As described above, the via-hole conductor 4
The total porosity is set to be 0.3 to 40.0% by volume.

【0053】最大空孔径が0.1〜30.0μmとなる
ようにされても、ビアホール導体4での空孔率が0.3
体積%より低い場合には、ビアホール導体4とセラミッ
ク層2との間での収縮量の差による応力の緩和が不十分
となり、ビアホール導体4とセラミック層2との界面に
おいて剥離が生じやすい。
Even if the maximum pore diameter is set to be 0.1 to 30.0 μm, the porosity of the via-hole conductor 4 is 0.3
When the volume percentage is lower than the volume percentage, the relaxation of the stress due to the difference in the amount of shrinkage between the via-hole conductor 4 and the ceramic layer 2 becomes insufficient, and peeling is likely to occur at the interface between the via-hole conductor 4 and the ceramic layer 2.

【0054】他方、空孔率が40.0体積%を超える
と、ビアホール導体4の側壁とセラミック層2との間で
十分な密着強度が得られず、そのため熱的信頼性に劣る
ことになる。
On the other hand, if the porosity exceeds 40.0% by volume, sufficient adhesion strength between the side wall of the via hole conductor 4 and the ceramic layer 2 cannot be obtained, resulting in poor thermal reliability. .

【0055】また、前述したように、ビアホール導体4
の外周部分6であって、ビアホール導体4とセラミック
層2との界面から半径方向に測定したビアホール導体4
の半径の15%の範囲において、ビアホール導体4の空
孔率が0.5〜10.0体積%となるようにされる。
As described above, the via-hole conductor 4
Of the via-hole conductor 4 measured in the radial direction from the interface between the via-hole conductor 4 and the ceramic layer 2.
Is set so that the porosity of the via-hole conductor 4 is 0.5 to 10.0% by volume in the range of 15% of the radius of

【0056】このような範囲を外れると、ビアホール導
体4の側壁とセラミック層2との間で十分な密着強度が
得られなくなる。なお、より高い密着強度を得るために
は、ビアホール導体4の半径の5%の範囲において、ビ
アホール導体4の空孔率が0.5〜1.0体積%とされ
ることがより好ましい。
Outside of such a range, sufficient adhesion strength between the side wall of the via-hole conductor 4 and the ceramic layer 2 cannot be obtained. In order to obtain a higher adhesion strength, it is more preferable that the porosity of the via-hole conductor 4 is 0.5 to 1.0% by volume within a range of 5% of the radius of the via-hole conductor 4.

【0057】次に、この発明に係るビアホール導体用組
成物を評価するために実施した実験例について説明す
る。
Next, a description will be given of an experimental example carried out to evaluate the composition for a via-hole conductor according to the present invention.

【0058】[0058]

【実験例】酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化
カルシウムおよび酸化ホウ素を混合したものに、バイン
ダとしてのポリビニルブチラールと、可塑剤としてのジ
−n−ブチルフタレートと、溶剤としてのトルエンおよ
びイソプロピレンアルコールとを添加し、これらを混合
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、キャリアフィルム上
でシート状に成形し、次いで乾燥させて、厚み125μ
mのセラミックグリーンシートを作製した。
[Experimental example] A mixture of barium oxide, silicon oxide, alumina, calcium oxide and boron oxide, polyvinyl butyral as a binder, di-n-butyl phthalate as a plasticizer, and toluene and isopropylene alcohol as solvents And a slurry is prepared by mixing them. The slurry is formed into a sheet on a carrier film by a doctor blade method, and then dried to a thickness of 125 μm.
m of ceramic green sheets.

【0059】次に、セラミックグリーンシートに対し
て、炭酸ガスレーザを適用して、直径200μmの貫通
孔を形成した。
Next, a carbon dioxide laser was applied to the ceramic green sheets to form through holes having a diameter of 200 μm.

【0060】他方、平均粒径3μmのCu粉末、CuO
粉末およびCu2 O粉末を適当量混合した主成分に対し
て、表1に示すように、種々の平均粒径を有するW粉末
を種々の含有量となるように添加し、あるいは、表2に
示すように、種々の平均粒径を有するH3 BO3 粉末を
種々の含有量となるように添加し、さらに、バインダと
してのアクリル樹脂および溶剤としてのテレピネオール
を添加し、これらを混練することによって、ビアホール
導体用組成物ペーストを作製した。このペースト中にお
けるバインダの量は、主成分に対して10重量%とし
た。
On the other hand, Cu powder having an average particle size of 3 μm, CuO
As shown in Table 1, W powder having various average particle diameters was added so as to have various contents with respect to the main component obtained by mixing powder and Cu 2 O powder in appropriate amounts. As shown, H 3 BO 3 powders having various average particle sizes are added so as to have various contents, and further, an acrylic resin as a binder and terpineol as a solvent are added, and these are kneaded. Then, a composition paste for via-hole conductor was prepared. The amount of the binder in this paste was 10% by weight based on the main component.

【0061】次に、前述したセラミックグリーンシート
に設けられた貫通孔に、キャリアフィルムを介しての印
刷法を適用することによって、上述のビアホール導体用
組成物ペーストを充填した。
Next, the above-mentioned via-hole conductor composition paste was filled in the through-holes provided in the above-mentioned ceramic green sheet by applying a printing method via a carrier film.

【0062】次に、上述のようにビアホール導体用組成
物ペーストが付与された7枚のセラミックグリーンシー
トを積層し、温度80℃および圧力200kg/cm2
の条件でプレスすることによって、生の積層体を得た。
Next, seven ceramic green sheets to which the via-hole conductor composition paste was applied as described above were laminated, and the temperature was 80 ° C. and the pressure was 200 kg / cm 2.
By pressing under the conditions described above, a raw laminate was obtained.

【0063】次に、生の積層体に含まれるバインダ等の
有機成分を分解除去するため、生の積層体を、水蒸気を
含む窒素雰囲気中において、450℃の温度で2時間焼
成した後、炉内雰囲気を乾燥窒素雰囲気に切り替え、9
80℃の温度にまで昇温して、これを1時間保持しなが
ら、焼成工程を継続した。これによって、ビアホール導
体とセラミック層とが同時に焼成された、試料としての
多層セラミック基板を得た。
Next, in order to decompose and remove organic components such as a binder contained in the green laminate, the green laminate is fired at 450 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere containing steam, and then fired in a furnace. The internal atmosphere was switched to a dry nitrogen atmosphere and 9
The temperature was raised to a temperature of 80 ° C., and the firing step was continued while maintaining the temperature for 1 hour. As a result, a multilayer ceramic substrate as a sample in which the via-hole conductor and the ceramic layer were simultaneously fired was obtained.

【0064】得られた各試料に係る多層セラミック基板
について、ビアホール導体を目視によって外観検査し、
セラミック層およびビアホール導体におけるクラックま
たは割れの有無を評価した。
With respect to the obtained multilayer ceramic substrate of each sample, the appearance of the via-hole conductor was visually inspected.
The presence or absence of cracks or cracks in the ceramic layer and via-hole conductor was evaluated.

【0065】また、各試料に係る多層セラミック基板に
ついて、ビアホール導体の断面を走査型顕微鏡を用いて
観察することによって、最大空孔径を測定するととも
に、単位面積あたりにおける空孔径0.1μm以上の空
孔の数および各空孔径を求めることによって、空孔率を
算出した。また、空孔率については、ビアホール導体の
外周部分であって、ビアホール導体の半径の15%の範
囲における空孔率も求めた。
In the multilayer ceramic substrate of each sample, the maximum hole diameter was measured by observing the cross section of the via-hole conductor using a scanning microscope, and the hole diameter of the hole hole was 0.1 μm or more per unit area. The porosity was calculated by determining the number of holes and the diameter of each hole. As for the porosity, the porosity in the range of 15% of the radius of the via hole conductor, which is the outer peripheral portion of the via hole conductor, was also determined.

【0066】以上の評価結果が表1および表2に示され
ている。
The above evaluation results are shown in Tables 1 and 2.

【0067】[0067]

【表1】 [Table 1]

【0068】[0068]

【表2】 [Table 2]

【0069】表1および表2において、試料番号に
「*」を付したものは、この発明の範囲外にあるもので
あり、いずれも、クラックまたは割れが発生している。
In Tables 1 and 2, the samples numbered with “*” are out of the scope of the present invention, and all of them have cracks or cracks.

【0070】より詳細には、試料1では、W含有量が、
0.5重量%未満の0.3重量%であり、ビアホール導
体における全体の空孔率が、0.3体積%未満の0.1
体積%であり、15%の範囲における空孔率が、0.5
体積%未満の0.3体積%となっている。
More specifically, in Sample 1, the W content was
0.3% by weight of less than 0.5% by weight, and the total porosity of the via-hole conductor is 0.1% by weight of less than 0.3% by weight.
% By volume, and the porosity in the range of 15% is 0.5%.
It is less than 0.3% by volume.

【0071】試料6では、ビアホール導体における全体
の空孔率が、40.0体積%を超える48.0体積%で
あり、15%の範囲における空孔率が、10.0体積%
を超える15.5体積%となっている。
In sample 6, the total porosity of the via-hole conductor was 48.0% by volume exceeding 40.0% by volume, and the porosity in the range of 15% was 10.0% by volume.
15.5% by volume.

【0072】試料7では、ビアホール導体における最大
空孔径が、0.1μm未満の0.05μmであり、15
%の範囲における空孔率が、0.5体積%未満の0.1
体積%となっている。
In sample 7, the maximum hole diameter in the via-hole conductor was 0.05 μm, which was less than 0.1 μm, and
% Porosity in the range of less than 0.5 vol.
% By volume.

【0073】試料14では、W粉末の平均粒径が、3
0.0μmを超える35.0μmであり、ビアホール導
体における最大空孔径が、30.0μmを超える35.
0μmであり、15%の範囲における空孔率が、10.
0体積%を超える12.5体積%となっている。
In sample 14, the average particle size of the W powder was 3
35.0 μm exceeding 0.0 μm, and the maximum pore diameter in the via-hole conductor exceeds 30.0 μm.
0 μm, and the porosity in the range of 15% is 10.
It is 12.5% by volume exceeding 0% by volume.

【0074】試料15では、H3 BO3 の含有量が、
0.5重量5未満の0.3重量%であり、ビアホール導
体における全体の空孔率が、0.3体積%未満の0.1
体積%であり、15%の範囲における空孔率が、0.5
体積%未満の0.3体積%となっている。
In Sample 15, the content of H 3 BO 3 was
0.3% by weight of less than 0.5% by weight, and the total porosity of the via-hole conductor is 0.1% by weight of less than 0.3% by volume.
% By volume, and the porosity in the range of 15% is 0.5%.
It is less than 0.3% by volume.

【0075】試料20では、ビアホール導体における全
体の空孔率が、40.0体積%を超える50.5体積%
であり、15%の範囲における空孔率が、10.0体積
%を超える16.0体積%となっている。
In sample 20, the total porosity of the via-hole conductor was more than 40.0% by volume and 50.5% by volume.
The porosity in the range of 15% is 16.0% by volume exceeding 10.0% by volume.

【0076】試料21では、ビアホール導体における最
大空孔径が、0.1μm未満の0.05μmであり、1
5%の範囲における空孔率が、0.5体積%未満の0.
1体積%となっている。
In sample 21, the maximum hole diameter in the via-hole conductor was 0.05 μm, which was less than 0.1 μm, and
The porosity in the range of 5% is less than 0.5% by volume.
It is 1% by volume.

【0077】試料28では、H3 BO3 粉末の平均粒径
が、30.0μmを超える35.0μmであり、ビアホ
ール導体における最大空孔径が、30.0μmを超える
38.0μmであり、15%の範囲における空孔率が、
10.0体積%を超える12.5体積%となっている。
In sample 28, the average particle diameter of the H 3 BO 3 powder was 35.0 μm exceeding 30.0 μm, the maximum pore diameter in the via hole conductor was 38.0 μm exceeding 30.0 μm, and 15% Porosity in the range of
It is 12.5% by volume, which exceeds 10.0% by volume.

【0078】これらに対して、この発明の範囲内にある
試料2〜5、8〜13、16〜19、ならびに22〜2
7によれば、いずれも、クラックや割れが生じていな
い。
On the other hand, Samples 2 to 5, 8 to 13, 16 to 19, and 22 to 2 within the scope of the present invention
According to No. 7, no crack or crack occurred.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上のように、この発明に係るビアホー
ル導体用組成物によれば、Cu、CuO、Cu2 O、C
u−CuO混合物、Cu−Cu2 O混合物、およびCu
O−Cu2 O混合物から選ばれた少なくとも1種を主成
分とし、平均粒径0.1〜30.0μmのたとえばタン
グステンおよび無機ホウ素化合物の少なくとも一方から
なる無機空孔形成剤を、主成分と当該無機空孔形成剤と
の合計に対して0.5〜30.0重量%添加しているの
で、これを用いてビアホール導体が設けられた多層セラ
ミック基板を作製すれば、焼成工程において、無機空孔
形成剤が飛散し、ビアホール導体には空孔が形成され、
この空孔によって、ビアホール導体とセラミック層との
間での収縮量の差による応力が緩和され、したがって、
焼成後において、ビアホール導体の部分に隆起が生じた
り、セラミック層に割れやクラックが生じたり、ビアホ
ール導体に亀裂が生じたりすることを抑制することがで
きる。
As described above, according to the composition for via-hole conductor according to the present invention, Cu, CuO, Cu 2 O, C
u-CuO mixtures, Cu-Cu 2 O mixture, and Cu
At least one member selected from O-Cu 2 O mixture as a main component, the average particle size 0.1~30.0μm example an inorganic pore-forming agent comprising at least one of tungsten and inorganic boron compounds, and the main component Since 0.5 to 30.0% by weight based on the total amount of the inorganic pore-forming agent is added, if this is used to produce a multilayer ceramic substrate provided with via-hole conductors, the firing step will result in an inorganic The hole-forming agent is scattered, and holes are formed in the via-hole conductor,
Due to the holes, the stress due to the difference in the amount of shrinkage between the via-hole conductor and the ceramic layer is reduced, and therefore,
After the firing, it is possible to suppress the occurrence of a bump in the via-hole conductor, the occurrence of cracks and cracks in the ceramic layer, and the occurrence of cracks in the via-hole conductor.

【0080】この発明に係る多層セラミック基板によれ
ば、ビアホール導体内に、複数の空孔が形成され、この
ビアホール導体全体の空孔率が0.3〜40.0体積%
であり、空孔の最大空孔径が0.1〜30.0μmであ
り、ビアホール導体の外周部分であって、ビアホール導
体とセラミック層との界面から半径方向に測定したビア
ホール導体の半径の15%の範囲において、ビアホール
導体の空孔率が0.5〜10.0体積%であるので、ビ
アホール導体の部分での隆起や、セラミック層の割れま
たはクラックや、ビアホール導体の亀裂が生じにくく、
また、ビアホール導体とセラミック層との間の密着強度
を高めることができ、多層セラミック基板の熱的信頼性
を高めることができる。
According to the multilayer ceramic substrate of the present invention, a plurality of holes are formed in the via-hole conductor, and the porosity of the entire via-hole conductor is 0.3 to 40.0% by volume.
Wherein the maximum pore diameter of the pores is 0.1 to 30.0 μm, which is 15% of the radius of the via-hole conductor measured in the radial direction from the interface between the via-hole conductor and the ceramic layer at the outer peripheral portion of the via-hole conductor In the range, the porosity of the via-hole conductor is 0.5 to 10.0% by volume, so that the protrusion in the via-hole conductor, cracks or cracks in the ceramic layer, and cracks in the via-hole conductor are less likely to occur.
Further, the adhesion strength between the via-hole conductor and the ceramic layer can be increased, and the thermal reliability of the multilayer ceramic substrate can be increased.

【0081】この発明に係る多層セラミック基板の製造
方法によれば、上述したようなビアホール導体組成物を
用いているので、BaO−Al2 3 −SiO2 混合セ
ラミックを含むセラミック層を有する多層セラミック基
板を良好な状態で製造することができる。したがって、
セラミック層において低い誘電率を有し、配線導体にお
いて低い配線抵抗を有する多層セラミック基板を良好な
状態で製造することができ、多層セラミック基板の高周
波化および高密度化に有利に対応することができる。
According to the method for manufacturing a multilayer ceramic substrate according to the present invention, since the via-hole conductor composition as described above is used, a multilayer ceramic having a ceramic layer containing a BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic is used. The substrate can be manufactured in good condition. Therefore,
A multilayer ceramic substrate having a low dielectric constant in a ceramic layer and a low wiring resistance in a wiring conductor can be manufactured in a favorable state, and can advantageously cope with higher frequency and higher density of the multilayer ceramic substrate. .

【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多層セラミック基
板1を図解的に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a multilayer ceramic substrate 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示した特定のセラミック層2を貫通する
ように設けられたビアホール導体4を拡大して図解的に
示す断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view schematically showing a via-hole conductor 4 provided so as to penetrate a specific ceramic layer 2 shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多層セラミック基板 2 セラミック層 4 ビアホール導体 5 空孔 6 外周部分 REFERENCE SIGNS LIST 1 multilayer ceramic substrate 2 ceramic layer 4 via-hole conductor 5 void 6 outer periphery

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/20 H01B 1/20 A Fターム(参考) 4E351 AA07 BB01 BB26 BB31 BB44 BB49 CC12 CC23 CC31 CC33 DD04 DD17 DD28 DD33 GG03 5E346 AA15 AA41 CC19 CC32 DD13 EE21 GG04 GG09 HH06 HH11 HH25 5G301 DA06 DA14 DA23 DA32 DD01──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // H01B 1/20 H01B 1/20 A F term (Reference) 4E351 AA07 BB01 BB26 BB31 BB44 BB49 CC12 CC23 CC31 CC33 DD04 DD17 DD28 DD33 GG03 5E346 AA15 AA41 CC19 CC32 DD13 EE21 GG04 GG09 HH06 HH11 HH25 5G301 DA06 DA14 DA23 DA32 DD01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Cu、CuO、Cu2 O、Cu−CuO
混合物、Cu−Cu 2 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種を主成分とし、平
均粒径0.1〜30.0μmの無機空孔形成剤を、前記
主成分と当該無機空孔形成剤との合計に対して0.5〜
30.0重量%添加した、ビアホール導体用組成物。
1. Cu, CuO, CuTwoO, Cu-CuO
Mixture, Cu-Cu TwoO mixture, and CuO-CuTwo
O as a main component, at least one selected from O mixtures.
An inorganic pore-forming agent having an average particle size of 0.1 to 30.0 μm is
0.5 to the total of the main component and the inorganic pore-forming agent
A composition for a via-hole conductor added at 30.0% by weight.
【請求項2】 前記無機空孔形成剤は、タングステンお
よび無機ホウ素化合物の少なくとも一方である、請求項
1に記載のビアホール導体用組成物。
2. The composition for a via-hole conductor according to claim 1, wherein the inorganic pore-forming agent is at least one of tungsten and an inorganic boron compound.
【請求項3】 ビアホール導体を有し、かつ1050℃
以下の温度で焼結可能な低温焼成セラミック材料を含
む、複数の積層されたセラミック層を備え、前記ビアホ
ール導体内には、複数の空孔が形成され、当該ビアホー
ル導体全体の空孔率が0.3〜40.0体積%であり、
前記空孔の最大空孔径が0.1〜30.0μmであり、
前記ビアホール導体の外周部分であって、前記ビアホー
ル導体と前記セラミック層との界面から半径方向に測定
した前記ビアホール導体の半径の15%の範囲におい
て、前記ビアホール導体の空孔率が0.5〜10.0体
積%である、多層セラミック基板。
3. It has a via-hole conductor and 1050 ° C.
A plurality of laminated ceramic layers including a low-temperature fired ceramic material sinterable at the following temperature, wherein a plurality of holes are formed in the via-hole conductor, and the porosity of the entire via-hole conductor is 0; 0.3 to 40.0% by volume,
The maximum pore diameter of the pores is 0.1 to 30.0 μm,
The porosity of the via-hole conductor is in the range of 0.5% to 15% of the radius of the via-hole conductor measured in the radial direction from the interface between the via-hole conductor and the ceramic layer in the outer peripheral portion of the via-hole conductor. A multilayer ceramic substrate having a volume ratio of 10.0%.
【請求項4】 前記低温焼成セラミック材料は、BaO
−Al2 3 −SiO2 混合セラミックを含む、請求項
3に記載の多層セラミック基板。
4. The low-temperature fired ceramic material is BaO
-Al including 2 O 3 -SiO 2 mixed ceramic, multilayer ceramic substrate according to claim 3.
【請求項5】 Cu、CuO、Cu2 O、Cu−CuO
混合物、Cu−Cu 2 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種を主成分とし、平
均粒径0.1〜30.0μmのタングステンを、前記主
成分と当該タングステンとの合計に対して0.5〜3
0.0重量%添加した、ビアホール導体用組成物を用意
する工程と、 BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミックを含む低
温焼成セラミック材料を含む、複数の積層されたセラミ
ックグリーン層を備え、前記セラミックグリーン層の特
定のものに貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記ビアホ
ール導体用組成物が充填された、生の積層体を作製する
工程と、 前記生の積層体を、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中におい
て、300〜599℃の範囲の温度で焼成し、次いで、
乾燥窒素雰囲気中において、600〜1050℃の範囲
の温度で焼成する工程とを備える、多層セラミック基板
の製造方法。
5. Cu, CuO, CuTwoO, Cu-CuO
Mixture, Cu-Cu TwoO mixture, and CuO-CuTwo
O as a main component, at least one selected from O mixtures.
Tungsten having an average particle size of 0.1 to 30.0 μm is
0.5 to 3 with respect to the sum of the components and the tungsten
Preparation of via-hole conductor composition with 0.0% by weight added
And BaO-AlTwoOThree-SiOTwoMixed ceramic containing low
Multiple stacked ceramics containing warm fired ceramic material
A ceramic green layer.
A through-hole is formed in a fixed object, and the via hole is formed in the through-hole.
To produce a green laminate filled with a conductor composition
And placing the green laminate in a nitrogen atmosphere containing water vapor.
And firing at a temperature in the range of 300-599 ° C.,
In a dry nitrogen atmosphere, in the range of 600 to 1050 ° C
Firing at a temperature of
Manufacturing method.
【請求項6】 Cu、CuO、Cu2 O、Cu−CuO
混合物、Cu−Cu 2 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種を主成分とし、平
均粒径0.1〜30.0μmの無機ホウ素化合物を、前
記主成分と当該無機ホウ素化合物との合計に対して0.
5〜30.0重量%添加した、ビアホール導体用組成物
を用意する工程と、 BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミックを含む低
温焼成セラミック材料を含む、複数の積層されたセラミ
ックグリーン層を備え、前記セラミックグリーン層の特
定のものに貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記ビアホ
ール導体用組成物が充填された、生の積層体を作製する
工程と、 前記生の積層体を、窒素雰囲気中において、前記ビアホ
ール導体用組成物および前記低温焼成セラミック材料が
焼結する温度で焼成する工程とを備える、多層セラミッ
ク基板の製造方法。
6. Cu, CuO, CuTwoO, Cu-CuO
Mixture, Cu-Cu TwoO mixture, and CuO-CuTwo
O as a main component, at least one selected from O mixtures.
An inorganic boron compound having an average particle size of 0.1 to 30.0 μm
The amount of 0.1 to the total of the main component and the inorganic boron compound.
Composition for via-hole conductor added with 5 to 30.0% by weight
And a step of preparing BaO-AlTwoOThree-SiOTwoMixed ceramic containing low
Multiple stacked ceramics containing warm fired ceramic material
A ceramic green layer.
A through-hole is formed in a fixed object, and the via hole is formed in the through-hole.
To produce a green laminate filled with a conductor composition
The raw laminate is placed in a nitrogen atmosphere,
The conductor composition and the low-temperature fired ceramic material
Baking at a sintering temperature.
Manufacturing method of the substrate.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004055559A (en) * 2002-07-17 2004-02-19 Ngk Spark Plug Co Ltd Copper paste and wiring board using the same
WO2012073669A1 (en) * 2010-11-29 2012-06-07 株式会社村田製作所 Multilayer flexible substrate
WO2013111767A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 株式会社村田製作所 Multilayer circuit board
JP5436662B2 (en) * 2010-03-31 2014-03-05 京セラ株式会社 Mounting boards and devices
JP2019208006A (en) * 2018-05-29 2019-12-05 日本特殊陶業株式会社 Manufacturing method of electrode embedding member
CN115831942A (en) * 2023-01-10 2023-03-21 四川斯艾普电子科技有限公司 Thick film circuit multilayer through hole connection impedance matching structure and method and radio frequency system

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004055559A (en) * 2002-07-17 2004-02-19 Ngk Spark Plug Co Ltd Copper paste and wiring board using the same
JP4544838B2 (en) * 2002-07-17 2010-09-15 日本特殊陶業株式会社 Copper paste for via conductor and ceramic wiring board using the same
JP5436662B2 (en) * 2010-03-31 2014-03-05 京セラ株式会社 Mounting boards and devices
WO2012073669A1 (en) * 2010-11-29 2012-06-07 株式会社村田製作所 Multilayer flexible substrate
US9253881B2 (en) 2010-11-29 2016-02-02 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multilayer flexible substrate
JP5273320B2 (en) * 2010-11-29 2013-08-28 株式会社村田製作所 Multilayer flexible board
US20140318847A1 (en) * 2012-01-27 2014-10-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multilayer wiring substrate
JP5692419B2 (en) * 2012-01-27 2015-04-01 株式会社村田製作所 Multilayer wiring board
WO2013111767A1 (en) * 2012-01-27 2013-08-01 株式会社村田製作所 Multilayer circuit board
US9468100B2 (en) 2012-01-27 2016-10-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Multilayer wiring substrate
JP2019208006A (en) * 2018-05-29 2019-12-05 日本特殊陶業株式会社 Manufacturing method of electrode embedding member
JP7280059B2 (en) 2018-05-29 2023-05-23 日本特殊陶業株式会社 Method for manufacturing electrode-embedded member
CN115831942A (en) * 2023-01-10 2023-03-21 四川斯艾普电子科技有限公司 Thick film circuit multilayer through hole connection impedance matching structure and method and radio frequency system
CN115831942B (en) * 2023-01-10 2023-05-05 四川斯艾普电子科技有限公司 Multi-layer via connection impedance matching structure and method of thick film circuit and radio frequency system

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