JP2002234781A - Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor - Google Patents

Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor

Info

Publication number
JP2002234781A
JP2002234781A JP2001029254A JP2001029254A JP2002234781A JP 2002234781 A JP2002234781 A JP 2002234781A JP 2001029254 A JP2001029254 A JP 2001029254A JP 2001029254 A JP2001029254 A JP 2001029254A JP 2002234781 A JP2002234781 A JP 2002234781A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic
component
metallized composition
copper
ceramic substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001029254A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoji Nakamura
良二 中村
Akira Baba
彰 馬場
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2001029254A priority Critical patent/JP2002234781A/en
Publication of JP2002234781A publication Critical patent/JP2002234781A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
    • C04B41/5127Cu, e.g. Cu-CuO eutectic

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copper-metallized composition which is burnable simultaneously with a mixed ceramics material containing BaO, Al2O3 and SiO2, and is advantageously used for the purpose of obtaining a conductor film having high adhesive strength with a ceramic board containing the above ceramic material. SOLUTION: The copper-metallized composition contains the main component consisting of Cu, CuO, Cu2O, a Cu-CuO mixture, a Cu-Cu2O mixture or a CuO- Cu2O mixture. The composition further contains an additional component consisting of metallic niobium, metallic tantalum, niobium oxide or tantalum oxide by 0.5 to 30.0 wt.% in inorganic components.

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.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a copper metallized composition advantageously used for forming a conductive film on a substrate made of a mixed 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, a mixed ceramic containing BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 has attracted attention as a material for the substrate instead of alumina. 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BaO、
Al2 3 およびSiO2 を含む混合セラミックを用い
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、BaO、Al23 およびSiO2 を含む
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、この貫通孔に導電性ペースト
を充填したり、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。
There are two types of ceramic wiring boards, one having a single-layer structure and the other having a multi-layer structure.
Al 2 O 3 and when using a mixed ceramic comprising SiO 2 to produce a ceramic wiring board having a multilayer structure generally, BaO, and a solvent mixed ceramic raw material powder and an organic binder containing Al 2 O 3 and SiO 2 The slurry obtained by mixing is formed into a sheet by applying a sheet forming method such as a doctor blade method, and the obtained ceramic green sheet is provided with a through-hole for a via-hole conductor, if necessary, After filling the through hole with a conductive paste or forming a conductive film having a predetermined pattern using the conductive paste by applying a thick film forming method such as a screen printing method, a plurality of ceramic green sheets are formed. The binder is removed by laminating, pressing and heating the resulting green ceramic compact having the laminated structure, and then Firing is taking place.

【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。また、上述した焼成工程では、還元性雰囲気中にお
いて1000℃以下の温度で、セラミック成形体および
導電性ペーストを焼結させる方法が適用される。
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. In the above-described firing step, a method of sintering the ceramic molded body and the conductive paste at a temperature of 1000 ° C. or lower in a reducing atmosphere is applied.

【0007】また、セラミック配線基板の外表面上に位
置する導体膜は、その少なくとも一部が他の電子部品と
の接続のための接続パッドとして用いられる。この場
合、導体膜上には、めっき等によって、たとえばニッケ
ルおよび金からそれぞれなる金属薄膜が形成された後、
半田付けによって、他の電子部品を接続したり、あるい
は、金属薄膜上に半田膜または半田バンプを予め形成し
ておき、この半田を溶融させることによって、他の電子
部品を接続したりしている。
Further, at least a part of the conductor film located on the outer surface of the ceramic wiring board is used as a connection pad for connection to another electronic component. In this case, after a metal thin film made of, for example, nickel and gold is formed on the conductor film by plating or the like,
Other electronic components are connected by soldering, or a solder film or a solder bump is previously formed on a metal thin film, and the other electronic components are connected by melting the solder. .

【0008】しかしながら、このような導体膜とセラミ
ック基体との間の接着強度は比較的低いため、半田付け
時や半田膜または半田バンプの形成時や半田膜または半
田バンプの再溶融時などのような加熱工程で、導体膜と
セラミック基体との間の熱膨張率の差によってもたらさ
れる応力が原因となって、導体膜がセラミック基体から
容易に剥がれることがある。
However, since the bonding strength between such a conductor film and the ceramic substrate is relatively low, such as when soldering, when forming a solder film or solder bump, or when re-melting the solder film or solder bump, etc. In a proper heating step, the conductor film may be easily peeled off from the ceramic substrate due to a stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between the conductor film and the ceramic substrate.

【0009】この問題を解決するため、たとえば特開平
6−204656号公報では、セラミック基体と導体膜
との界面に、セラミック基体中の金属成分と導体膜中の
金属成分とを含みかつセラミック基体および導体膜の双
方に結合された金属層を形成することによって、セラミ
ック基体と導体膜との間での接着強度を高める技術が提
案されている。
In order to solve this problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-204656 discloses that an interface between a ceramic substrate and a conductor film contains a metal component in the ceramic substrate and a metal component in the conductor film. A technique has been proposed in which a metal layer bonded to both of the conductor films is formed to increase the adhesive strength between the ceramic substrate and the conductor film.

【0010】また、たとえば特開平4−367575号
公報では、アルミニウム等の金属を、銅を含有する導電
性ペーストに添加することによって、銅導体膜とガラス
セラミック基体との接着強度を高める技術が提案されて
いる。
[0010] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-369575 proposes a technique for increasing the adhesive strength between a copper conductor film and a glass ceramic substrate by adding a metal such as aluminum to a conductive paste containing copper. Have been.

【0011】また、たとえば特開平8−181441号
公報では、導体膜を2層構造とし、ガラスセラミック基
体側の第1層は、銅を主成分とし、これにガラスセラミ
ックとの接着性を高めるためにアルミナ、ムライト、チ
タン等の無機物を添加したペーストを、グリーンシート
上に印刷し、その上の第2の層は、銅を主成分とし、上
記無機物を含まないペーストを、第1層上の上に印刷す
ることによって形成し、それによって、ガラスセラミッ
クとの接着性を向上させ、金属めっき層やろう剤との接
着性も向上させる技術が提案されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-181441, for example, the conductor film has a two-layer structure, and the first layer on the side of the glass ceramic base contains copper as a main component, in order to enhance the adhesion to the glass ceramic. A paste obtained by adding an inorganic substance such as alumina, mullite, and titanium to a green sheet is printed on the green sheet, and a second layer on the paste is made of a paste containing copper as a main component and not containing the inorganic substance on the first layer. A technique has been proposed in which the adhesive layer is formed by printing on the substrate, thereby improving the adhesiveness with the glass ceramic and the adhesiveness with the metal plating layer and the brazing agent.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
6−204656号公報に記載の技術は、銅を含む導体
膜とBaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミックから
なる基体との接着性を向上させるためには適用できるも
のではない。
[0007] However, the technique disclosed in JP-A-6-204656 can enhance the adhesion between the conductive film and the BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 mixture of ceramic substrates containing copper It is not applicable to make it happen.

【0013】また、特開平4−367575号公報に記
載の技術は、銅を含む導体膜とBaO−Al2 3 −S
iO2 混合セラミックからなる基体との接着強度を高め
るために適用できるものの、導体膜への金属めっきが困
難になるという重大な問題を含んでいる。これは、銅を
含む導電性ペースト中に添加しているアルミニウム等の
無機物が、めっき膜との接着性が低く、しかも、このよ
うな無機物が導体膜の表面に露出しているからである。
Further, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-369575 discloses a technique in which a conductive film containing copper and BaO-Al 2 O 3 -S
Although it can be applied to increase the adhesive strength to a substrate made of iO 2 mixed ceramic, it has a serious problem that metal plating on a conductor film becomes difficult. This is because an inorganic substance such as aluminum added to the conductive paste containing copper has low adhesion to the plating film, and such an inorganic substance is exposed on the surface of the conductive film.

【0014】また、特開平8−181441号公報に記
載の技術は、2層構造の導体膜を形成するため、第1層
と第2層とをそれぞれ1層ごとに印刷する必要があるた
め、ペーストのにじみによるパターン形成精度が悪く、
部品の小型化に対応できないという問題を有するととも
に、重ね合わせ印刷のため、重ね合わせ精度を高くしな
ければならず、製造歩留まりが低下するという問題を有
している。
In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-181441, it is necessary to print the first layer and the second layer one by one in order to form a conductor film having a two-layer structure. Poor pattern formation accuracy due to paste bleeding,
In addition to the problem that it is not possible to cope with the miniaturization of components, there is a problem that the overlay precision must be increased for overlay printing, and the production yield decreases.

【0015】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。
It is an object of the present invention to provide a copper metallized composition which can solve the above-mentioned problems, a ceramic wiring board using the same, and a method of manufacturing the same.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】この発明は、まず、セラ
ミック成分を含むセラミック基体上に導体膜を形成する
ために、セラミック基体となるべき生のセラミック成形
体上に付与され、1000℃以下の温度で生のセラミッ
ク成形体と同時に焼成される用途に向けられる、銅メタ
ライズ組成物を提供しようとするもので、上述した技術
的課題を解決するため、この銅メタライズ組成物は、無
機成分として、Cuを含む主成分を含有するとともに、
セラミック成分と反応することによって、その一部が結
晶化する添加成分を含有することを特徴としている。
According to the present invention, first, in order to form a conductive film on a ceramic base containing a ceramic component, the conductive film is applied on a green ceramic molded body to be a ceramic base, and is applied at a temperature of 1000 ° C. or lower. Aimed to provide a copper metallized composition intended for use simultaneously with green ceramic molded bodies at a temperature, and in order to solve the above-mentioned technical problems, this copper metallized composition is, as an inorganic component, While containing a main component containing Cu,
It is characterized in that it contains an additive component that partially crystallizes by reacting with the ceramic component.

【0017】上述した主成分としては、好ましくは、C
u、CuO、Cu2 O、Cu−CuO混合物、Cu−C
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種を含むようにされ、添加成分は、腐
食電位が−2.0〜+2.0V、pHが2〜10の範囲
において不動態となる金属の少なくとも1種および/ま
たは金属酸化物の少なくとも1種を含み、添加成分の含
有量は、無機成分中において、0.5〜30.0重量%
となるようにされる。
The above-mentioned main component is preferably C
u, CuO, Cu 2 O, Cu-CuO mixtures, Cu-C
u 2 O mixture, and is to include at least one selected from CuO-Cu 2 O mixture, additional components, the corrosion potential is -2.0 to + 2.0 V, at a pH range of 2 to 10 non It contains at least one kind of metal which becomes active and / or at least one kind of metal oxide, and the content of the additive component is 0.5 to 30.0% by weight in the inorganic component.
Is to be.

【0018】この発明において、添加成分としては、よ
り具体的には、金属ニオブ、金属タンタル、酸化ニオブ
および酸化タンタルからなる群から選ばれた少なくとも
1種が用いられる。
In the present invention, more specifically, at least one selected from the group consisting of niobium metal, tantalum metal, niobium oxide and tantalum oxide is used as the additive component.

【0019】また、この発明に係る銅メタライズ組成物
と同時に焼成される生のセラミック成形体に含まれるセ
ラミック成分は、BaO、Al2 3 およびSiO2
含む混合セラミック材料を含むことが好ましい。
Further, the ceramic component contained in the green ceramic molded article fired simultaneously with the copper metallized composition according to the present invention preferably contains a mixed ceramic material containing BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 .

【0020】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、BaO、Al
2 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、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1000℃以下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 also relates to a ceramic wiring board.
Directed to manufacturing methods. This manufacturing method is as described above.
A step of preparing a copper metallized composition, BaO, Al
TwoO ThreeAnd SiOTwoIncluding mixed ceramic materials
First, a process of preparing a raw ceramic molded body and a copper metalla
Of applying the composition to a green ceramic molded body
And the raw ceramic compact together with the copper metallized composition
In a reducing atmosphere at a temperature of 1000 ° C or less
And a step of performing

【0021】また、この発明は、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、および銅メタライズ組成物か
ら得られた導体膜を備え、セラミック基体と導体膜との
界面付近には、銅メタライズ組成物に含まれる添加成分
と生のセラミック成形体に含まれるセラミック成分とが
反応することによって結晶化したガラスからなる結晶化
ガラス層が形成されていることを特徴としている。
The present invention is also directed to a ceramic wiring board obtained by the above-described manufacturing method.
This ceramic wiring board includes a ceramic substrate obtained from a raw ceramic molded body, and a conductor film obtained from a copper metallized composition, and the vicinity of the interface between the ceramic substrate and the conductor film is included in the copper metallized composition. It is characterized in that a crystallized glass layer made of glass crystallized by reacting the added component to be reacted with the ceramic component contained in the raw ceramic molded body.

【0022】上述した結晶化ガラス層は、セラミック基
体と導体膜との界面からセラミック基体側に0.1〜1
5.0μmの厚みをもって形成されていることが好まし
い。
The above-mentioned crystallized glass layer is 0.1 to 1 from the interface between the ceramic substrate and the conductor film on the ceramic substrate side.
Preferably, it is formed with a thickness of 5.0 μm.

【0023】この発明は、さらに、上述したような製造
方法によって得られたものであるかどうかを問わず、セ
ラミック配線基板に向けられる。このセラミック配線基
板は、セラミック基体、およびセラミック基体上に形成
された導体膜とを備え、セラミック基体と導体膜との界
面付近には、セラミック基体に含まれる成分と導体膜に
含まれる成分とが反応することによって結晶化したガラ
スからなる結晶化ガラス層が形成されていることを特徴
としている。
The present invention is further directed to a ceramic wiring board irrespective of whether it is obtained by the above-described manufacturing method. The ceramic wiring board includes a ceramic base and a conductive film formed on the ceramic base, and near the interface between the ceramic base and the conductive film, components included in the ceramic base and components included in the conductive film are provided. It is characterized in that a crystallized glass layer made of glass crystallized by the reaction is formed.

【0024】[0024]

【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.

【0025】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、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 substrate 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, and di-n-butyl phthalate Is mixed with a solvent composed of toluene and isopropylene alcohol to prepare a slurry. 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.

【0026】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, and 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.

【0027】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.

【0028】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.

【0029】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.

【0030】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、すなわち、
無機成分として、Cuを含む主成分を含有するととも
に、前述したグリーンシートに含まれるセラミック成分
と反応することによって、その一部が結晶化する添加成
分を含有する、銅メタライズ組成物を含む導電性ペース
トが用いられ、これを印刷することによって、導体膜が
所望のパターンに形成される。
Further, as 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, that is,
As an inorganic component, while containing a main component containing Cu, and reacting with the ceramic component contained in the green sheet described above, a part thereof is crystallized. A paste is used, and by printing this, the conductor film is formed in a desired pattern.

【0031】より具体的な実施形態では、平均粒径0.
5〜4.0μmのCu、CuO、Cu2 O、Cu−Cu
O混合物、Cu−Cu2 O混合物、またはCuO−Cu
2 O混合物を主成分としながら、添加成分として、金属
ニオブ、金属タンタル、酸化ニオブおよび酸化タンタル
からなる群から選ばれた少なくとも1種を、無機成分中
において、0.5〜39.0重量%の含有量をもって添
加した、銅メタライズ組成物を含む導電性ペーストが用
いられる。
In a more specific embodiment, the average particle size is 0.1.
5 to 4.0 μm Cu, CuO, Cu 2 O, Cu—Cu
O mixture, Cu-Cu 2 O mixture, or CuO-Cu
While the main component 2 O mixture, as an additive component, niobium metal, tantalum metal, at least one selected from the group consisting of niobium oxide and tantalum oxide, in the inorganic component, from 0.5 to 39.0 wt% The conductive paste containing the copper metallized composition added with the content of is used.

【0032】上述した添加成分は、腐食電位が−2.0
〜+2.0V、pHが2〜10の範囲において不動態と
なる金属の少なくとも1種および/または金属酸化物の
少なくとも1種を含んでいることになる。
The above-mentioned additive has a corrosion potential of -2.0.
It contains at least one kind of metal and / or at least one kind of metal oxide that is passivated at a range of +2.0 V and a pH of 2 to 10.

【0033】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.

【0034】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.

【0035】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.

【0036】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。
Further, a dispersing agent, a plasticizer and an activator may be added to the conductive paste as needed.

【0037】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.

【0038】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を含む主成分を含
有するとともに、グリーンシートに含まれるセラミック
成分と反応することによって、その一部が結晶化する添
加成分を含有する、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/cm2 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, a conductive paste containing a copper metallized composition containing a main component containing Cu and containing an additive component that partially crystallizes by reacting with a ceramic component contained in the green sheet is used. The green sheets having the film formed thereon are laminated so as to form the outermost layer. And
The laminated green sheets are pressed under the conditions of a temperature of 80 ° C. and a pressure of 200 kg / cm 2 , thereby obtaining a green ceramic molded body having a laminated structure.

【0039】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、1000℃以下の温度、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 1000 ° C. or lower, for example, 980 ° C., for a holding time of 1 hour.

【0040】次いで、焼成後の導体膜上に、周知のめっ
き法に従って、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。より具体的には、pHが2〜5で、温度が
80〜95℃に設定されたニッケルめっき浴に、1時間
浸漬され、引き続き、pHが7〜8で、温度が80〜9
5℃に設定された金めっき浴に、30分間浸漬される。
Next, nickel plating and gold plating are performed on the baked conductor film according to a well-known plating method so that a nickel film and a gold film having a predetermined thickness are respectively deposited. More specifically, it is immersed in a nickel plating bath having a pH of 2 to 5 and a temperature of 80 to 95 ° C. for 1 hour, and subsequently has a pH of 7 to 8 and a temperature of 80 to 9
Immerse in a gold plating bath set at 5 ° C. for 30 minutes.

【0041】前述したように、導電性ペーストに含まれ
る銅メタライズ組成物の添加成分としての金属ニオブお
よび金属タンタルならびに酸化ニオブおよび酸化タンタ
ルは、腐食電位が−2.0〜+2.0V、pHが2〜1
0の範囲において不動態となる金属ならびに金属酸化物
でそれぞれあるため、上述したようなめっき浴に対して
腐食せず、それゆえ、めっき処理のために溶解すること
による接着強度の劣化は生じない。
As described above, niobium metal and metal tantalum, as well as niobium oxide and tantalum oxide, which are added components of the copper metallization composition contained in the conductive paste, have a corrosion potential of −2.0 to +2.0 V and a pH of −2.0 to +2.0 V. 2-1
Since it is a metal and a metal oxide that are passivated in the range of 0, they do not corrode to the plating bath as described above, and therefore do not cause deterioration of the adhesive strength due to dissolution for the plating process. .

【0042】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.

【0043】図1に示すように、セラミック基体2と導
体膜3との界面付近に、結晶化ガラス層4が形成されて
いる。
As shown in FIG. 1, a crystallized glass layer 4 is formed near the interface between the ceramic substrate 2 and the conductor film 3.

【0044】より詳細には、導体膜3に含まれる金属ニ
オブ、金属タンタル、酸化ニオブおよび/または酸化タ
ンタルといった添加成分は、焼成中に、比重の差によっ
てCuを含む主成分の粒子の外側に移動し、セラミック
基体2に含まれるBaO−Al2 3 −SiO2 混合セ
ラミック中のBaおよびSiといったガラス成分と反応
し、Baa Nbb Sic d 、Baa Tab Sic d
(a、b、cおよびdは、正の任意の数)等の組成を有
する結晶化ガラスを生成し、それによって、結晶化ガラ
ス層4を形成する。
More specifically, an additive component such as niobium metal, tantalum metal, niobium oxide and / or tantalum oxide contained in the conductor film 3 is added to the outside of the main component particles containing Cu due to a difference in specific gravity during firing. move, reacts with BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 Ba and Si, such as glass components in the mixed ceramic contained in the ceramic base 2, Ba a Nb b Si c O d, Ba a Ta b Si c O d
A crystallized glass having a composition such as (a, b, c, and d is a positive arbitrary number) is generated, thereby forming a crystallized glass layer 4.

【0045】その結果、セラミック基体2と導体膜3と
の熱膨張率の差によって発生する応力5(その典型的な
方法を矢印で示す。)が、結晶化ガラス層4によって分
散かつ緩和されるため、半田付け等の熱処理が付与され
ても、セラミック基体2と導体膜3との間で強固な接着
状態を確保することができ、また、クラック等を生じに
くくすることができる。この接着に関して、たとえば、
20N/2mm□以上の接着強度を得ることができ、そ
のため、剥がれを生じにくくすることができる。
As a result, the stress 5 generated by the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic substrate 2 and the conductive film 3 (a typical method is indicated by an arrow) is dispersed and relaxed by the crystallized glass layer 4. Therefore, even if heat treatment such as soldering is applied, a strong bonding state between the ceramic base 2 and the conductive film 3 can be ensured, and cracks and the like can be hardly generated. For this bonding, for example,
Adhesive strength of 20 N / 2 mm square or more can be obtained, and therefore, peeling can be suppressed.

【0046】上述した銅メタライズ組成物における添加
成分の含有量が、無機成分中において、0.5重量%未
満であると、BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミ
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、その結果、Cu、CuOおよび/または
Cu2 Oの、BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミ
ックへの拡散が過度に促進され、めっき工程における酸
あるいはアルカリ処理時に、拡散したCu、CuOおよ
び/またはCu2 Oが溶解するため、接着強度が低下す
る。
If the content of the additional component in the above-mentioned copper metallized composition is less than 0.5% by weight in the inorganic component, the glass component in the BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic and the copper metallized The reaction with the composition is excessively promoted. As a result, the diffusion of Cu, CuO and / or Cu 2 O into the BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic is excessively promoted, and the acid or At the time of the alkali treatment, the diffused Cu, CuO and / or Cu 2 O are dissolved, so that the adhesive strength is reduced.

【0047】他方、銅メタライズ組成物における添加成
分の含有量が、無機成分中において、30.0重量%を
超えると、BaO−Al2 3 −SiO2 混合セラミッ
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、添加成分が導体膜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き性が低下する。
On the other hand, when the content of the additional component in the copper metallized composition exceeds 30.0% by weight in the inorganic component, the glass component in the BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic becomes excessively copper. It penetrates into the metallized composition, and the added component precipitates on the surface of the conductor film 3,
The solder wettability and plating ability of the conductor film 3 are reduced.

【0048】このようなことから、銅メタライズ組成物
の添加成分の添加量は、0.5〜30.0重量%である
ことが好ましい。
From the above, it is preferable that the added amount of the additive component of the copper metallized composition is 0.5 to 30.0% by weight.

【0049】また、結晶化ガラス層4は、図1に示すよ
うに、セラミック基体2と導体膜3との界面からセラミ
ック基体2側に形成されるが、その厚みは、0.1〜1
5.0μmの範囲にあることが好ましい。
The crystallized glass layer 4 is formed on the ceramic substrate 2 side from the interface between the ceramic substrate 2 and the conductive film 3 as shown in FIG.
It is preferably in the range of 5.0 μm.

【0050】上述の結晶化ガラス層4の厚みが0.1μ
m未満であると、導体膜3の表面に添加成分が露出する
ため、めっき付き性や半田濡れ性が劣化し、他方、厚み
が15.0μmを超えると、結晶化ガラス層4とセラミ
ック基体2との熱膨張係数の差のため、導体膜3の周囲
が変形してしまうことがあり、極端な場合には、セラミ
ック基体2に反りやうねりが生じることがあるからであ
る。このセラミック基体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、上述した厚みは、0.1〜1
0.0μmであることがより好ましい。
The thickness of the crystallized glass layer 4 is 0.1 μm.
When the thickness is less than 15.0 m, the additive component is exposed on the surface of the conductive film 3, so that the plating property and the solder wettability deteriorate. On the other hand, when the thickness exceeds 15.0 μm, the crystallized glass layer 4 and the ceramic This is because the periphery of the conductor film 3 may be deformed due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate 2 and the ceramic substrate 2 in an extreme case. In order to more reliably prevent warpage and undulation of the ceramic base 2, the above-mentioned thickness is 0.1 to 1
More preferably, it is 0.0 μm.

【0051】[0051]

【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、BaO−Al2 3 −SiO2
合セラミックまたはガラス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, the ceramic substrate on which includes a BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 mixed ceramic or glass ceramic, to form a conductive film obtained from a copper metallizing composition, to produce a ceramic circuit board.

【0052】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および添加成分の各種組成、な
らびにセラミック基体の組成が示されている。
Table 1 shows various compositions of the main component and the additional component of the copper metallized composition used in this experimental example, and the composition of the ceramic substrate.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】表1を参照して、セラミック基体の材料と
して、種類のBaO−Al2 3−SiO2 混合セラ
ミックを用いる場合、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、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 BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic is used as the material of the ceramic substrate, a mixture of barium oxide, silicon oxide, alumina, calcium oxide and boron oxide is used. A binder made of polyvinyl butyral, and di-n
A slurry is prepared by adding and mixing a plasticizer composed of butyl phthalate and a solvent composed of toluene and isopropylene alcohol, forming the slurry into a sheet on an organic film by a doctor blade method, and then drying the slurry. Thus, a ceramic green sheet having a thickness of 125 μm was produced.

【0055】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8−1
81441号公報の実施例1に記載されるように、平均
粒径3μmのホウケイ酸ガラス粉末63重量部と、平均
粒径3μmのムライト粉末37重量部と、メタクリル酸
系のバインダ20重量部と、トリクロルエチレン124
重量部と、テトラクロルエチレン32重量部と、n−ブ
チルアルコール44重量部とを、ボールミルで24時間
湿式混合して、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。
On the other hand, when a kind of glass ceramic is used as the material of the ceramic base, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in Example 1 of No. 81441, 63 parts by weight of a borosilicate glass powder having an average particle diameter of 3 μm, 37 parts by weight of mullite powder having an average particle diameter of 3 μm, and 20 parts by weight of a methacrylic acid-based binder, Trichlorethylene 124
Parts by weight, 32 parts by weight of tetrachloroethylene, and 44 parts by weight of n-butyl alcohol were wet-mixed with a ball mill for 24 hours to prepare a slurry, and the slurry was formed into a sheet on an organic film by a doctor blade method. It was molded and then dried to produce a 125 μm thick ceramic green sheet.

【0056】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
する平均粒径3μmの主成分および添加成分を用意し
た。
On the other hand, in order to prepare a conductive paste containing a copper metallized composition, a main component having an average particle size of 3 μm and various additional components having various compositions as shown in Table 1 were prepared.

【0057】そして、表2および表3に示すように、こ
れら主成分および添加成分のうちから適宜選択するとと
もに、主成分および添加成分の合計に対して、添加成分
が表2および表3に示すような種々の含有率となるよう
に、これら主成分および添加成分をそれぞれ秤量し、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。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。
Then, as shown in Tables 2 and 3, these components are appropriately selected from the main components and the added components, and the added components are shown in Tables 2 and 3 with respect to the total of the main components and the added components. To obtain such various contents, each of these main components and additional components is weighed, and an acrylic resin as an organic binder and terpineol as a solvent are added thereto, kneaded, and a conductive material including a copper metallized composition is added. A paste was prepared. Here, the amount of the organic binder in the conductive paste was 10% by weight based on the main component.

【0058】[0058]

【表2】 [Table 2]

【0059】[0059]

【表3】 [Table 3]

【0060】次に、同じく表2および表3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 also shown in Tables 2 and 3, a conductive sheet containing the above-described copper metallized composition was placed on a green sheet to be a ceramic substrate containing the above-mentioned kind of BAS ceramic or kind 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.

【0061】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, the 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.

【0062】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4および表5に示されている。
Tables 4 and 5 show the evaluation results of the ceramic wiring substrates as these samples.

【0063】[0063]

【表4】 [Table 4]

【0064】[0064]

【表5】 [Table 5]

【0065】表2および表3ならびに表4および表5に
おいて、試料番号に*を付したものは、この発明の好ま
しい実施態様の範囲外の比較例に相当する試料である。
In Tables 2 and 3, and Tables 4 and 5, those marked with an asterisk (*) are samples corresponding to comparative examples outside the scope of the preferred embodiment of the present invention.

【0066】表4ないし表5において、「結晶化ガラス
層厚み」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結晶化
ガラス層の厚さを走査型電子顕微鏡を用いて計測して求
めたものである。
In Tables 4 and 5, "crystallized glass layer thickness" means that a ceramic wiring substrate as a sample is cut in a direction perpendicular to the main surface of the conductor film so as to cross the conductor film. The thickness of the crystallized glass layer existing at the interface between the glass substrate and the ceramic substrate was measured by using a scanning electron microscope.

【0067】「接着強度」については、2mm□の導体
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、その上にC
u系のリード線を半田付けし、このリード線を20mm
/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。
Regarding the “adhesive strength”, a 5.0 μm thick nickel plating on a 2 mm square conductor film and a 0.5 μm thick gold plating thereon were applied, and then a C
Solder the u-type lead wire,
The maximum (peak) load when the conductor film was peeled from the ceramic substrate together with the lead wire by pulling the conductor film in the direction perpendicular to the main surface of the conductor film at a tensile speed of / min was evaluated.

【0068】「めっき付け性」は、上述しためっきを施
したときのめっき膜の形成状態を目視観察して、その良
否を判定したものである。
The “plating property” is determined by visually observing the state of formation of a plating film when the above-described plating is performed, and determining the quality of the plating film.

【0069】「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.

【0070】「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 judgment made by integrating the various evaluation results as described above.

【0071】まず、セラミック基体においてBaO−
Al2 3 −SiO2 混合セラミックを用いた試料を示
す、表2および表4を参照すると、銅メタライズ組成物
における添加成分の含有率が0.5重量%未満であり、
「結晶化ガラス層厚み」が0.1未満の試料1〜3で
は、「接着強度」が20N/2mm□未満となってい
る。
First, BaO-
Referring to Tables 2 and 4 showing samples using the Al 2 O 3 —SiO 2 mixed ceramic, the content of the additional component in the copper metallized composition is less than 0.5% by weight,
In Samples 1 to 3 in which the “crystallized glass layer thickness” is less than 0.1, the “adhesion strength” is less than 20 N / 2 mm □.

【0072】他方、銅メタライズ組成物における添加成
分の含有率が30.0重量%を超えたり、「結晶化ガラ
ス層厚み」が15.0μmを超える試料12では、「め
っき付け性」および「半田濡れ性」が悪くなっている。
On the other hand, in Sample 12 in which the content of the additional component in the copper metallized composition exceeds 30.0% by weight or the “crystallized glass layer thickness” exceeds 15.0 μm, the “plating property” and “solder” Wettability "is getting worse.

【0073】次に、セラミック基体においてガラスセ
ラミックを用いた試料を示す、表3および表5を参照す
ると、ガラス成分が銅メタライズ組成物の表面を覆って
しまうか、あるいは、銅メタライズ組成物がガラスセラ
ミック中に沈み込んでしまうため、銅メタライズ組成物
における添加成分の含有率が0.5重量%未満の試料2
5〜27を除く試料28〜48のいずれにおいても、
「めっき付け性」および「半田濡れ性」が悪く、ほとん
どのものが評価不可能であり、また、銅メタライズ組成
物における添加成分の含有率が0.5重量%未満の試料
25〜27では、評価可能ではあったが、「接着強度」
が5N/2mm□未満となっている。
Next, referring to Tables 3 and 5 showing samples using a glass ceramic in the ceramic substrate, the glass component covers the surface of the copper metallized composition or the copper metallized composition Sample 2 in which the content of the additional component in the copper metallized composition is less than 0.5% by weight because it sinks into the ceramic.
In any of the samples 28 to 48 except for the samples 5 to 27,
"Plating property" and "solder wettability" are poor, most of them cannot be evaluated, and samples 25 to 27 in which the content of the additive component in the copper metallized composition is less than 0.5% by weight, Although evaluation was possible, "adhesive strength"
Is less than 5 N / 2 mm □.

【0074】これらに対して、表2および表4に示す、
この発明の好ましい実施態様の範囲内にある試料4〜1
1および13〜24によれば、いずれも、「めっき付け
性」および「半田濡れ性」が良好であり、「接着強度」
が20N/2mm□以上であり、総合的に満足する特性
を与えることができる。
On the other hand, as shown in Tables 2 and 4,
Samples 4-1 within the scope of the preferred embodiment of the invention
According to Nos. 1 and 13 to 24, "plating property" and "solder wettability" are all good, and "adhesive strength"
Is 20 N / 2 mm □ or more, which can provide comprehensively satisfactory characteristics.

【0075】なお、以上説明した実験例においては、銅
メタライズ組成物に含有される添加成分として、酸化ニ
オブおよび酸化タンタルを用いたが、金属ニオブおよび
金属タンタルを用いても、実質的に同様の結果が得られ
ることが確認されている。
In the experimental examples described above, niobium oxide and tantalum oxide were used as additional components contained in the copper metallizing composition. However, even when niobium metal and tantalum metal were used, substantially the same It has been confirmed that results can be obtained.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、銅メ
タライズ組成物が、無機成分として、Cuを含む主成分
を含有するとともに、セラミック成分と反応することに
よって、その一部が結晶化する添加成分を含有している
ので、この銅メタライズ組成物が、生のセラミック成形
体上に付与され、1000℃以下の温度で生のセラミッ
ク成形体と同時に焼成されたとき、生のセラミック成形
体から得られたセラミック基体と銅メタライズ組成物か
ら得られた導体膜との界面付近には、上述の結晶化によ
って生成された結晶化層が形成される。
As described above, according to the present invention, a copper metallized composition contains a main component containing Cu as an inorganic component and reacts with a ceramic component to partially crystallize. When the copper metallized composition is applied on a green ceramic molded body and fired simultaneously with the green ceramic molded body at a temperature of 1000 ° C. or less, the raw ceramic molded body In the vicinity of the interface between the ceramic substrate obtained from the above and the conductor film obtained from the copper metallized composition, a crystallized layer generated by the above-mentioned crystallization is formed.

【0077】したがって、セラミック基体と導体膜との
間の熱膨張率の差によって発生する応力を、結晶化層に
よって分散かつ緩和することができ、そのため、半田付
け等の熱処理によっても、セラミック基体と導体膜との
間で強固な接着状態を確保することができる。
Therefore, the stress generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the ceramic substrate and the conductor film can be dispersed and reduced by the crystallized layer. A strong adhesive state can be secured with the conductive film.

【0078】上述した銅メタライズ組成物において、主
成分として、Cu、CuO、Cu2O、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種を用い、添加成分と
して、腐食電位が−2.0〜+2.0V、pHが2〜1
0の範囲において不動態となる金属の少なくとも1種お
よび/または金属酸化物の少なくとも1種、より具体的
には、金属ニオブ、金属タンタル、酸化ニオブおよび酸
化タンタルからなる群から選ばれた少なくとも1種を用
い、添加成分の含有量を、無機成分中において、0.5
〜30.0重量%とすれば、めっき工程における酸ある
いはアルカリ処理による導体膜の接着強度の低下を確実
に防止することができるとともに、導体膜の半田濡れ性
やめっき付き性の低下を確実に防止することができる。
In the above-mentioned copper metallized composition, Cu, CuO, Cu 2 O, a Cu—CuO mixture, a Cu—Cu 2 O mixture, and a CuO—Cu 2 O
At least one selected from a mixture is used, and as an additional component, a corrosion potential is −2.0 to +2.0 V, and a pH is 2-1.
At least one kind of metal and / or at least one kind of metal oxide that is passivated in the range of 0, more specifically, at least one kind selected from the group consisting of niobium metal, tantalum metal, niobium oxide and tantalum oxide Using the seeds, the content of the additive component in the inorganic component was 0.5
When the content is set to 30.0% by weight, a decrease in the adhesive strength of the conductor film due to an acid or alkali treatment in the plating step can be reliably prevented, and a decrease in solder wettability and plating ability of the conductor film can be surely achieved. Can be prevented.

【0079】また、セラミック基体に含まれるセラミッ
ク成分が、BaO、Al2 3 およびSiO2 を含む混
合セラミック材料であるとき、前述した結晶化層とし
て、結晶化ガラス層が形成される。この結晶化ガラス層
は、前述したような応力の分散かつ緩和の作用を確実に
果たし、そのため、セラミック基体と導体膜との間での
接着強度を確実に高く維持することができる。
When the ceramic component contained in the ceramic substrate is a mixed ceramic material containing BaO, Al 2 O 3 and SiO 2 , a crystallized glass layer is formed as the above-mentioned crystallized layer. The crystallized glass layer reliably acts to disperse and relieve the stress as described above, so that the adhesive strength between the ceramic substrate and the conductive film can be reliably maintained at a high level.

【0080】また、この発明に係るセラミック配線基板
において、上述した結晶化ガラス層が、0.1〜15.
0μmの厚みをもって形成されるようにすると、導体膜
のめっき付き性や半田濡れ性が劣化したり、導体膜の周
囲が変形したりすることを、確実に防止することができ
る。
Further, in the ceramic wiring board according to the present invention, the above-mentioned crystallized glass layer may be 0.1 to 15.
When the conductive film is formed to have a thickness of 0 μm, it is possible to reliably prevent the plating property and solder wettability of the conductive film from deteriorating and the periphery of the conductive film from being deformed.

【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 結晶化ガラス層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ceramic wiring board 2 Ceramic base 3 Conductive film 4 Crystallized glass layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E351 AA07 BB01 BB24 BB31 CC12 CC22 CC31 CC35 DD04 DD14 DD21 DD31 DD33 DD58 EE02 EE03 EE27 GG02 5E343 AA24 BB24 BB53 BB59 BB77 DD02 ER33 ER38 ER39 GG01 5G301 AA08 AA27 AA30 AB20 AD10 AE02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4E351 AA07 BB01 BB24 BB31 CC12 CC22 CC31 CC35 DD04 DD14 DD21 DD31 DD33 DD58 EE02 EE03 EE27 GG02 5E343 AA24 BB24 BB53 BB59 BB77 DD02 ER33 ER38 ER39 GG01 A30A08 AB08

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック成分を含むセラミック基体上
に導体膜を形成するために、前記セラミック基体となる
べき生のセラミック成形体上に付与され、1000℃以
下の温度で前記生のセラミック成形体と同時に焼成され
る用途に向けられる、銅メタライズ組成物であって、 無機成分として、Cuを含む主成分を含有するととも
に、前記セラミック成分と反応することによって、その
一部が結晶化する添加成分を含有する、銅メタライズ組
成物。
1. A method for forming a conductive film on a ceramic substrate containing a ceramic component, the method comprising applying the conductive film on a raw ceramic molded body to be the ceramic substrate, at a temperature of 1000 ° C. or less. A copper metallized composition intended for use at the same time as firing, which contains a main component containing Cu as an inorganic component, and reacts with the ceramic component to form an additional component that partially crystallizes. A copper metallized composition to be contained.
【請求項2】 前記主成分は、Cu、CuO、Cu
2 O、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
種を含み、 前記添加成分は、腐食電位が−2.0〜+2.0V、p
Hが2〜10の範囲において不動態となる金属の少なく
とも1種および/または金属酸化物の少なくとも1種を
含み、 前記添加成分の含有量は、前記無機成分中において、
0.5〜30.0重量%である、請求項1に記載の銅メ
タライズ組成物。
2. The method according to claim 1, wherein the main component is Cu, CuO, Cu.
At least one selected from the group consisting of 2 O, Cu—CuO mixture, Cu—Cu 2 O mixture, and CuO—Cu 2 O mixture;
The additive component has a corrosion potential of −2.0 to +2.0 V, p
H contains at least one kind of metal and / or at least one kind of metal oxide that is passivated in the range of 2 to 10, and the content of the additional component is as follows:
The copper metallized composition according to claim 1, which is 0.5 to 30.0% by weight.
【請求項3】 前記添加成分は、金属ニオブ、金属タン
タル、酸化ニオブおよび酸化タンタルからなる群から選
ばれた少なくとも1種である、請求項2に記載の銅メタ
ライズ組成物。
3. The copper metallized composition according to claim 2, wherein the additive component is at least one selected from the group consisting of niobium metal, tantalum metal, niobium oxide and tantalum oxide.
【請求項4】 前記セラミック成分は、BaO、Al2
3 およびSiO2を含む混合セラミック材料を含む、
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. The ceramic component comprises BaO, Al 2
A mixed ceramic material comprising O 3 and SiO 2 ,
The copper metallized composition according to claim 1.
【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1000℃以下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 in a reducing atmosphere at a temperature of 1000 ° C. or less. A method for manufacturing a ceramic wiring board, comprising:
【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、および前記銅メタライズ組成物か
ら得られた導体膜を備え、前記セラミック基体と前記導
体膜との界面付近には、前記銅メタライズ組成物に含ま
れる前記添加成分と前記生のセラミック成形体に含まれ
る前記セラミック成分とが反応することによって結晶化
したガラスからなる結晶化ガラス層が形成されている、
セラミック配線基板。
6. A method according to claim 5, comprising a ceramic substrate obtained from the green ceramic molded body, and a conductive film obtained from the copper metallized composition. The vicinity of the interface between the ceramic base and the conductor film is made of glass crystallized by reacting the additive component contained in the copper metallized composition with the ceramic component contained in the green ceramic molded body. A crystallized glass layer is formed,
Ceramic wiring board.
【請求項7】 前記結晶化ガラス層は、前記セラミック
基体と前記導体膜との界面から前記セラミック基体側に
0.1〜15.0μmの厚みをもって形成されている、
請求項6に記載のセラミック配線基板。
7. The crystallized glass layer is formed with a thickness of 0.1 to 15.0 μm on the ceramic substrate side from an interface between the ceramic substrate and the conductor film.
The ceramic wiring board according to claim 6.
【請求項8】 セラミック基体、および前記セラミック
基体上に形成された導体膜とを備え、前記セラミック基
体と前記導体膜との界面付近には、前記セラミック基体
に含まれる成分と前記導体膜に含まれる成分とが反応す
ることによって結晶化したガラスからなる結晶化ガラス
層が形成されている、セラミック配線基板。
8. A ceramic substrate, and a conductor film formed on the ceramic substrate, and a component contained in the ceramic substrate and a component contained in the conductor film near an interface between the ceramic substrate and the conductor film. A ceramic wiring board in which a crystallized glass layer made of glass crystallized by reacting with a component to be formed is formed.
【請求項9】 前記結晶化ガラス層は、前記セラミック
基体と前記導体膜との界面から前記セラミック基体側に
0.1〜15.0μmの厚みをもって形成されている、
請求項8に記載のセラミック配線基板。
9. The crystallized glass layer is formed with a thickness of 0.1 to 15.0 μm on the ceramic substrate side from an interface between the ceramic substrate and the conductor film.
A ceramic wiring board according to claim 8.
JP2001029254A 2001-02-06 2001-02-06 Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor Pending JP2002234781A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001029254A JP2002234781A (en) 2001-02-06 2001-02-06 Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001029254A JP2002234781A (en) 2001-02-06 2001-02-06 Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002234781A true JP2002234781A (en) 2002-08-23

Family

ID=18893623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001029254A Pending JP2002234781A (en) 2001-02-06 2001-02-06 Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002234781A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009016862A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Kyocera Corporation Composite substrate, functional device utilizing the same, and process for producing them
JPWO2021095401A1 (en) * 2019-11-14 2021-05-20

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009016862A1 (en) * 2007-07-30 2009-02-05 Kyocera Corporation Composite substrate, functional device utilizing the same, and process for producing them
JPWO2021095401A1 (en) * 2019-11-14 2021-05-20
JP7243856B2 (en) 2019-11-14 2023-03-22 株式会社村田製作所 Circuit board and circuit board manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8609256B2 (en) Nickel-gold plateable thick film silver paste
JP3517062B2 (en) Copper metallized composition and glass-ceramic wiring board using the same
KR100744855B1 (en) High Thermal Cycle Conductor System
JPH08181441A (en) Circuit board, manufacture thereof, electronic device mount and green sheet
JP2001342063A (en) Low temperature-baked ceramic composition, low temperature ceramic, its production method, wiring board using the same and its production method
JP2002234781A (en) Copper-metallized composition, ceramic wiring board using the composition and production method therefor
JP2004228410A (en) Wiring board
JP2002134885A (en) Circuit board, manufacturing method thereof, electronic device mounting body, and green sheet
JP4544837B2 (en) Copper paste for ceramic wiring board, ceramic wiring board, and method for manufacturing ceramic wiring board
JP2002084051A (en) Metallized copper composition, low-temperature sintered ceramic wiring board, and method of manufacturing the same
JP2001291959A (en) Manufacturing method for multilayer ceramic substrate and copper conductive paste
JP3366479B2 (en) Metallized composition and method for producing wiring board
JPH11284296A (en) Wiring board
JP3152854B2 (en) Multilayer wiring board
JP3420424B2 (en) Wiring board
JP2001185838A (en) Ceramic wiring board
JPH11186727A (en) Wiring board and manufacture thereof
JP2002128581A (en) Copper-metallized composition, ceramic wiring substrate using the same and method of fabrication
JP3905991B2 (en) Glass ceramic wiring board
JP4762564B2 (en) Conductor composition, wiring board using the same, and method for producing the same
JPH11135899A (en) Ceramic circuit board
JP2000044332A (en) Glass ceramic composition for wiring board and package for housing semiconductor element
JPS60254638A (en) Glass-ceramic substrate for mounting semiconductor device
JPH03116608A (en) Conductor paste and conductor
JP2892220B2 (en) Manufacturing method of ceramic wiring board