JP2003179320A - セラミック配線基板 - Google Patents
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- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】めっき性を低下させず、基板反りを低減したま
ま、メタライズ配線層とセラミック絶縁基板間の膨れの
発生を抑制する。 【解決手段】ガラスと、セラミックフィラーとからなる
セラミック組成物を焼成して得られたセラミック絶縁基
板１の少なくとも表面に絶縁基板１と同時焼成して形成
され、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界に無機成分を含有
するメタライズ配線層３を被着形成してなるセラミック
配線基板において、メタライズ配線層３中の前記Ｃｕ粒
子の表面に、Ｃｕ粒子に対して１質量％以上の割合でＭ
ｇＯからなる被覆層を形成するとともに、セラミック絶
縁基板１におけるＭｇの含有量が酸化物換算で２質量％
以下であることを特徴とする。
ま、メタライズ配線層とセラミック絶縁基板間の膨れの
発生を抑制する。 【解決手段】ガラスと、セラミックフィラーとからなる
セラミック組成物を焼成して得られたセラミック絶縁基
板１の少なくとも表面に絶縁基板１と同時焼成して形成
され、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界に無機成分を含有
するメタライズ配線層３を被着形成してなるセラミック
配線基板において、メタライズ配線層３中の前記Ｃｕ粒
子の表面に、Ｃｕ粒子に対して１質量％以上の割合でＭ
ｇＯからなる被覆層を形成するとともに、セラミック絶
縁基板１におけるＭｇの含有量が酸化物換算で２質量％
以下であることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温焼成セラミッ
ク焼結体を絶縁基板とするメタライズ配線層を具備する
セラミック配線基板に関するものである。
ク焼結体を絶縁基板とするメタライズ配線層を具備する
セラミック配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】従来、配線基板は、絶縁基板の表面あるい
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板を用いた代表的な例として、半導体
素子、特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集
積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッケー
ジがある。
は内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板を用いた代表的な例として、半導体
素子、特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集
積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッケー
ジがある。
【０００３】これらの半導体素子収納用パッケージは、
一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料を用いて
おり、その絶縁基板の表面および、内部にかけてＷ、Ｍ
ｏ等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線
層が形成される。さらに、その絶縁基板下面には接続パ
ッドが形成されており、その接続パッドには適当な接続
端子が取り付けられ、外部回路基板と電気的に接続す
る。絶縁基板上面に搭載された半導体素子は、蓋体によ
って気密に封止された構造からなる。
一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料を用いて
おり、その絶縁基板の表面および、内部にかけてＷ、Ｍ
ｏ等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線
層が形成される。さらに、その絶縁基板下面には接続パ
ッドが形成されており、その接続パッドには適当な接続
端子が取り付けられ、外部回路基板と電気的に接続す
る。絶縁基板上面に搭載された半導体素子は、蓋体によ
って気密に封止された構造からなる。
【０００４】また、半導体素子収納用パッケージにおけ
る絶縁基板としては、前記アルミナセラミックス等に代
えて、最近では、メタライズ配線層をＣｕ、Ａｇなどの
低抵抗金属を用いることができる１０００℃前後で焼成
可能なセラミック材料として、ガラス粉末にセラミック
フィラー粉末を添加し焼成してなる、いわゆるガラスセ
ラミックスなどの絶縁材料が提案されており、低温焼成
配線基板に用いる低抵抗の配線層は現在、銅系材料が配
線層を形成するための主流となっている。
る絶縁基板としては、前記アルミナセラミックス等に代
えて、最近では、メタライズ配線層をＣｕ、Ａｇなどの
低抵抗金属を用いることができる１０００℃前後で焼成
可能なセラミック材料として、ガラス粉末にセラミック
フィラー粉末を添加し焼成してなる、いわゆるガラスセ
ラミックスなどの絶縁材料が提案されており、低温焼成
配線基板に用いる低抵抗の配線層は現在、銅系材料が配
線層を形成するための主流となっている。
【０００５】ガラスセラミックスからなる絶縁基板の表
面および／または内部に銅を主成分とするメタライズ配
線層を形成する具体的方法としては、ガラスセラミック
ス原料粉末、有機バインダーに溶剤を添加して調製した
スラリーをドクターブレード法などによってシート状に
成形し、得られたグリーンシートに貫通孔を打ち抜き加
工し、該貫通孔に銅を主成分とする導体ペーストを充填
してビアホール導体を形成し、同時にグリーンシート上
に銅を主成分とする導体ペーストを配線パターン状にス
クリーン印刷法などで印刷形成し、配線パターンやビア
ホール導体が形成されたグリーンシートを複数枚加圧積
層し、８００〜１０００℃で焼成することにより作製さ
れている。
面および／または内部に銅を主成分とするメタライズ配
線層を形成する具体的方法としては、ガラスセラミック
ス原料粉末、有機バインダーに溶剤を添加して調製した
スラリーをドクターブレード法などによってシート状に
成形し、得られたグリーンシートに貫通孔を打ち抜き加
工し、該貫通孔に銅を主成分とする導体ペーストを充填
してビアホール導体を形成し、同時にグリーンシート上
に銅を主成分とする導体ペーストを配線パターン状にス
クリーン印刷法などで印刷形成し、配線パターンやビア
ホール導体が形成されたグリーンシートを複数枚加圧積
層し、８００〜１０００℃で焼成することにより作製さ
れている。
【０００６】前記銅を主成分とする導体ペーストとして
主成分のＣｕまたはＣｕ2Ｏ、あるいはＣｕ−Ｃｕ2Ｏ混
合物またはＣｕ−ＣｕＯ混合物に対して、金属酸化物と
してＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの無機成分を総量で０．５
〜３０．０体積％含有したことを特徴とする銅メタライ
ズ組成物などが提案されている。（特開平１０−９５６
８６号公報）
主成分のＣｕまたはＣｕ2Ｏ、あるいはＣｕ−Ｃｕ2Ｏ混
合物またはＣｕ−ＣｕＯ混合物に対して、金属酸化物と
してＡｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2などの無機成分を総量で０．５
〜３０．０体積％含有したことを特徴とする銅メタライ
ズ組成物などが提案されている。（特開平１０−９５６
８６号公報）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記銅メタライズ組成
物では後工程の半田濡れ性を阻害せず、かつガラスセラ
ミックスからなる絶縁基板の反りやうねりなどの変形を
効果的に防止することができ、銅メタライズ配線層とガ
ラスセラミック絶縁基板との界面の接着強度が高く、安
定した接着強度を得ることができる。
物では後工程の半田濡れ性を阻害せず、かつガラスセラ
ミックスからなる絶縁基板の反りやうねりなどの変形を
効果的に防止することができ、銅メタライズ配線層とガ
ラスセラミック絶縁基板との界面の接着強度が高く、安
定した接着強度を得ることができる。
【０００８】しかしながら、ガラスセラミック絶縁基板
は、７５０〜８００℃付近で焼成収縮が開始するが、上
記銅メタライズ組成物は６００〜７００℃付近から収縮
が始まる。さらに両者の焼成収縮曲線は全く異なること
から、メタライズ収縮曲線をガラスセラミック絶縁基板
の収縮曲線に近づけて基板反りを無くす為には、焼成を
抑制するために上記メタライズ組成物中に金属酸化物な
どの無機成分の添加量を多くしなければならず、また、
銅メタライズ配線層とガラスセラミック絶縁基板間の剥
離による膨れを抑制するためにはメタライズ収縮曲線の
適正化が必要となり、そのためにも金属酸化物などの無
機成分の添加量を多くしなければならなかった。
は、７５０〜８００℃付近で焼成収縮が開始するが、上
記銅メタライズ組成物は６００〜７００℃付近から収縮
が始まる。さらに両者の焼成収縮曲線は全く異なること
から、メタライズ収縮曲線をガラスセラミック絶縁基板
の収縮曲線に近づけて基板反りを無くす為には、焼成を
抑制するために上記メタライズ組成物中に金属酸化物な
どの無機成分の添加量を多くしなければならず、また、
銅メタライズ配線層とガラスセラミック絶縁基板間の剥
離による膨れを抑制するためにはメタライズ収縮曲線の
適正化が必要となり、そのためにも金属酸化物などの無
機成分の添加量を多くしなければならなかった。
【０００９】その結果、メタライズ配線層の表面に金属
酸化物が露出し、めっき性の低減、外観歩留りの低下、
メタライズ配線層の絶縁基板との接着強度の低下につな
がる。逆にめっき性、外観、接着強度等をすべて考慮す
ると、基板反りが発生するといった問題があった。
酸化物が露出し、めっき性の低減、外観歩留りの低下、
メタライズ配線層の絶縁基板との接着強度の低下につな
がる。逆にめっき性、外観、接着強度等をすべて考慮す
ると、基板反りが発生するといった問題があった。
【００１０】従って、本発明は、セラミック絶縁基板の
少なくとも表面に絶縁基板と同時焼成して形成され、Ｃ
ｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界にガラス相とを含有するメ
タライズ配線層を被着形成してなるセラミック配線基板
において、めっき性を低下させず、基板反りを低減した
まま、メタライズ配線層とセラミック絶縁基板間の膨れ
の発生を抑制することができるセラミック配線基板を提
供することを目的とする。
少なくとも表面に絶縁基板と同時焼成して形成され、Ｃ
ｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界にガラス相とを含有するメ
タライズ配線層を被着形成してなるセラミック配線基板
において、めっき性を低下させず、基板反りを低減した
まま、メタライズ配線層とセラミック絶縁基板間の膨れ
の発生を抑制することができるセラミック配線基板を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、セラミックス
からなる絶縁基板の少なくとも表面に該絶縁基板と同時
焼成して形成され、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界に無
機成分とを含有するメタライズ配線層を被着形成してな
るセラミック配線基板において、前記メタライズ配線層
中の前記Ｃｕ粒子の表面に、該Ｃｕ粒子に対してＭｇＯ
からなる被覆層を形成するとともに、セラミック絶縁基
板におけるＭｇの含有量を酸化物換算で２質量％以下と
することによって、メタライズ配線層中に大量の無機成
分を添加することなしに、効果的なメタライズ配線層の
収縮挙動制御による基板反りの抑制ができ、且つメタラ
イズ配線層と絶縁基板との間の中間生成物の発生を抑制
し、それを起点とする剥離による膨れ不良を低減するこ
とができる。
からなる絶縁基板の少なくとも表面に該絶縁基板と同時
焼成して形成され、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界に無
機成分とを含有するメタライズ配線層を被着形成してな
るセラミック配線基板において、前記メタライズ配線層
中の前記Ｃｕ粒子の表面に、該Ｃｕ粒子に対してＭｇＯ
からなる被覆層を形成するとともに、セラミック絶縁基
板におけるＭｇの含有量を酸化物換算で２質量％以下と
することによって、メタライズ配線層中に大量の無機成
分を添加することなしに、効果的なメタライズ配線層の
収縮挙動制御による基板反りの抑制ができ、且つメタラ
イズ配線層と絶縁基板との間の中間生成物の発生を抑制
し、それを起点とする剥離による膨れ不良を低減するこ
とができる。
【００１２】また、本発明は、ＭｇＯ被覆層はＣｕ粒子
１００質量部に対して１質量部以上の割合で形成するこ
とが望ましく、前記セラミック絶縁基板が、ガラスと、
セラミックフィラーとからなるセラミック組成物を焼成
して得られたものである場合には、さらに基板反り抑
制、メタライズ配線層と絶縁基板との接着強度を高く維
持するのに効果がある。特に有効である。
１００質量部に対して１質量部以上の割合で形成するこ
とが望ましく、前記セラミック絶縁基板が、ガラスと、
セラミックフィラーとからなるセラミック組成物を焼成
して得られたものである場合には、さらに基板反り抑
制、メタライズ配線層と絶縁基板との接着強度を高く維
持するのに効果がある。特に有効である。
【００１３】また、前記Ｃｕ粒子の平均粒径は、１．０
〜５．０μｍであることがさらにメタライズ配線層と基
板反りの抑制に効果がある。
〜５．０μｍであることがさらにメタライズ配線層と基
板反りの抑制に効果がある。
【００１４】さらに、前記メタライズ配線層中における
無機成分の含有量がＣｕ１００質量部に対して、１０質
量部以下であると、めっき性の劣化や、外観検査歩留り
低下を引き起こさずに、基板の反りの抑制やメタライズ
配線層と絶縁基板と間での剥離や膨れの発生を抑制する
ことができる。
無機成分の含有量がＣｕ１００質量部に対して、１０質
量部以下であると、めっき性の劣化や、外観検査歩留り
低下を引き起こさずに、基板の反りの抑制やメタライズ
配線層と絶縁基板と間での剥離や膨れの発生を抑制する
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を、実施例に
示す添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明
の配線基板の一例を示すもので、絶縁基板の表面あるい
は内部にメタライズ配線層が配設された、いわゆる配線
基板を基礎的構造とするものであるが、図１は、その代
表的な例として半導体素子収納用パッケージの概略断面
図である。
示す添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明
の配線基板の一例を示すもので、絶縁基板の表面あるい
は内部にメタライズ配線層が配設された、いわゆる配線
基板を基礎的構造とするものであるが、図１は、その代
表的な例として半導体素子収納用パッケージの概略断面
図である。
【００１６】図１の半導体素子収納用パッケージは、絶
縁基板１と蓋体２とメタライズ配線層３と接続端子４お
よびパッケージの内部に収納される半導体素子５により
構成され、絶縁基板１及び蓋体２は半導体素子５を内部
に気密に収容するための容器６を構成する。つまり、絶
縁基板１は上面に半導体素子５が載置収容され半導体素
子５は、ガラス、樹脂等の接着剤を介して絶縁基板１に
接着固定される。
縁基板１と蓋体２とメタライズ配線層３と接続端子４お
よびパッケージの内部に収納される半導体素子５により
構成され、絶縁基板１及び蓋体２は半導体素子５を内部
に気密に収容するための容器６を構成する。つまり、絶
縁基板１は上面に半導体素子５が載置収容され半導体素
子５は、ガラス、樹脂等の接着剤を介して絶縁基板１に
接着固定される。
【００１７】また、絶縁基板１には半導体素子５が載置
された周辺から下面にかけて複数個のメタライズ配線層
３が被着形成されており、更に絶縁基板１の下面には多
数の接続パッド４ａが設けられており、メタライズ配線
層３と電気的に接続されている。この接続パッド４ａの
表面には半田（錫−鉛合金）などのロウ材から成る突起
状端子４ｂが外部回路基板（図示せず）への接続端子と
して取着されている。
された周辺から下面にかけて複数個のメタライズ配線層
３が被着形成されており、更に絶縁基板１の下面には多
数の接続パッド４ａが設けられており、メタライズ配線
層３と電気的に接続されている。この接続パッド４ａの
表面には半田（錫−鉛合金）などのロウ材から成る突起
状端子４ｂが外部回路基板（図示せず）への接続端子と
して取着されている。
【００１８】この突起状端子４ｂの取付け方法として
は、球状もしくは柱状のロウ材を接続パッド４ａに並べ
る方法と、スクリーン印刷法によりロウ材を接続パッド
４ａ上に印刷する方法がある。
は、球状もしくは柱状のロウ材を接続パッド４ａに並べ
る方法と、スクリーン印刷法によりロウ材を接続パッド
４ａ上に印刷する方法がある。
【００１９】なお、接続パッド４ａと電気的に接続され
たメタライズ配線層３は、半導体素子５の各電極とボン
ディングワイヤを介して電気的に接続されることによ
り、半導体素子５の電極は、接続パッド４ａと電気的に
接続されることになる。
たメタライズ配線層３は、半導体素子５の各電極とボン
ディングワイヤを介して電気的に接続されることによ
り、半導体素子５の電極は、接続パッド４ａと電気的に
接続されることになる。
【００２０】本発明によれば、上記半導体素子収納用パ
ッケージにおける絶縁基板１は、少なくともＳｉＯ2を
１０質量％以上含有するセラミックスからなるもので、
メタライズ配線層３は、絶縁基板１と同時焼成して形成
されたものであって、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界に
ガラスや金属酸化物などのフィラーからなる無機成分と
を含有するものである。
ッケージにおける絶縁基板１は、少なくともＳｉＯ2を
１０質量％以上含有するセラミックスからなるもので、
メタライズ配線層３は、絶縁基板１と同時焼成して形成
されたものであって、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ粒子の粒界に
ガラスや金属酸化物などのフィラーからなる無機成分と
を含有するものである。
【００２１】本発明においては、このメタライズ配線層
３中の前記Ｃｕ粒子の少なくとも一部の表面にＭｇＯか
らなる被覆層を形成したことが大きな特徴である。
３中の前記Ｃｕ粒子の少なくとも一部の表面にＭｇＯか
らなる被覆層を形成したことが大きな特徴である。
【００２２】従来のようにＣｕ粒子表面に何ら被覆層を
形成することなくメタライズ配線層３を形成した場合、
絶縁基板１とメタライズ配線層３との焼成収縮挙動の不
一致によって基板反りが発生、絶縁基板１とメタライズ
配線層３との接着強度の低下、メタライズ配線層３のめ
っき性低下、外観不良などが発生することがないよう
に、Ｃｕ粒子の平均粒径やメタライズ配線層３における
金属酸化物などの無機成分の添加量の制御を行なうが、
すべての特性を満足する結果は得られない。
形成することなくメタライズ配線層３を形成した場合、
絶縁基板１とメタライズ配線層３との焼成収縮挙動の不
一致によって基板反りが発生、絶縁基板１とメタライズ
配線層３との接着強度の低下、メタライズ配線層３のめ
っき性低下、外観不良などが発生することがないよう
に、Ｃｕ粒子の平均粒径やメタライズ配線層３における
金属酸化物などの無機成分の添加量の制御を行なうが、
すべての特性を満足する結果は得られない。
【００２３】本発明によれば、絶縁基板１中に含まれる
成分であるＳｉＯ2をメタライズ配線層３中のＣｕ粒子
の表面に被覆することにより、絶縁基板１とメタライズ
配線層３との濡れが改善され、接着強度を高く維持でき
るとともに、メタライズ配線層３中にめっき性を劣下さ
せる金属酸化物などのフィラー成分を多量に添加するこ
となく、基板反りを抑制できる。
成分であるＳｉＯ2をメタライズ配線層３中のＣｕ粒子
の表面に被覆することにより、絶縁基板１とメタライズ
配線層３との濡れが改善され、接着強度を高く維持でき
るとともに、メタライズ配線層３中にめっき性を劣下さ
せる金属酸化物などのフィラー成分を多量に添加するこ
となく、基板反りを抑制できる。
【００２４】ここで、前記絶縁基板１におけるＭｇＯの
含有量を２質量％以下としたのは、それよりも多いと絶
縁基板１とメタライズ配線層３との間にＭｇを含む結晶
などの中間生成物が形成され、そこを起点とした絶縁基
板とメタライズ配線層３との間で剥離による膨れが発生
してしまうからである。さらに前記ＭｇＯ被覆層形成の
為のＭｇＯ添加量は前記Ｃｕ粒子１００質量％に対して
１質量％以上であれば、さらに確実に、絶縁基板１とメ
タライズ配線層３との接着強度を維持したまま基板反り
を抑制することができる。
含有量を２質量％以下としたのは、それよりも多いと絶
縁基板１とメタライズ配線層３との間にＭｇを含む結晶
などの中間生成物が形成され、そこを起点とした絶縁基
板とメタライズ配線層３との間で剥離による膨れが発生
してしまうからである。さらに前記ＭｇＯ被覆層形成の
為のＭｇＯ添加量は前記Ｃｕ粒子１００質量％に対して
１質量％以上であれば、さらに確実に、絶縁基板１とメ
タライズ配線層３との接着強度を維持したまま基板反り
を抑制することができる。
【００２５】また、前記Ｃｕ粒子の平均粒径は、１．０
〜５．０μｍ、特に１．０〜３．０μｍであれば効果的
にＭｇＯ被覆層が形成でき、基板反りの改善、絶縁基板
１とメタライズ配線層３との接着強度を維持できる。ま
た、前記メタライズ配線層３中における無機成分、即
ち、金属酸化物、ガラス、およびＣｕ粒子表面に被覆さ
れたＭｇＯ量の合計の含有量がＣｕ１００質量部に対し
て、１０質量部以下、特に８質量部以下であることが、
めっき性、外観検査歩留りを低下させることなしに基板
反りの改善、絶縁基板とメタライズとの接着強度を維持
できる。
〜５．０μｍ、特に１．０〜３．０μｍであれば効果的
にＭｇＯ被覆層が形成でき、基板反りの改善、絶縁基板
１とメタライズ配線層３との接着強度を維持できる。ま
た、前記メタライズ配線層３中における無機成分、即
ち、金属酸化物、ガラス、およびＣｕ粒子表面に被覆さ
れたＭｇＯ量の合計の含有量がＣｕ１００質量部に対し
て、１０質量部以下、特に８質量部以下であることが、
めっき性、外観検査歩留りを低下させることなしに基板
反りの改善、絶縁基板とメタライズとの接着強度を維持
できる。
【００２６】また、前記絶縁基板１は、ガラスと、セラ
ミックフィラーとを含むセラミック組成物を焼成して得
られたものであれば、さらに、絶縁基板１とメタライズ
配線層３との濡れ性が向上できるとともに接着強度も高
く維持できる。
ミックフィラーとを含むセラミック組成物を焼成して得
られたものであれば、さらに、絶縁基板１とメタライズ
配線層３との濡れ性が向上できるとともに接着強度も高
く維持できる。
【００２７】本発明において用いられるガラスセラミッ
ク中のガラスとしては、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛系ガ
ラス、リチウム珪酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ
系ガラスなどが用いられ、これらのガラスは、非晶質ま
たは焼成によって結晶相が析出する結晶化ガラスであっ
てもよい。
ク中のガラスとしては、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛系ガ
ラス、リチウム珪酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ
系ガラスなどが用いられ、これらのガラスは、非晶質ま
たは焼成によって結晶相が析出する結晶化ガラスであっ
てもよい。
【００２８】また、セラミックフィラーとしては、アル
ミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、フォル
ステライト及び石英などのＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2（クオー
ツ、トリジマイト、クリストバライト）、ムライト、フ
ォルステライト、ペタライト、ネフェリン、リチウムシ
リケート、カーネギアナイト、ガーナイト、ジルコニア
などが使用される。
ミナ、ジルコニア、ムライト、コージェライト、フォル
ステライト及び石英などのＡｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2（クオー
ツ、トリジマイト、クリストバライト）、ムライト、フ
ォルステライト、ペタライト、ネフェリン、リチウムシ
リケート、カーネギアナイト、ガーナイト、ジルコニア
などが使用される。
【００２９】上記ガラスとフィラーとは、ガラスが３０
〜９０質量％、特に４０〜７０質量％、フィラーが１０
〜７０質量％、特に３０〜６０質量％の割合で混合され
たものであることが望ましい。
〜９０質量％、特に４０〜７０質量％、フィラーが１０
〜７０質量％、特に３０〜６０質量％の割合で混合され
たものであることが望ましい。
【００３０】上記セラミック絶縁基板１を作製するに
は、上記ガラスとフィラーとの混合物は、適当な成形の
有機樹脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例
えば、ドクターブレード、圧延法、金型プレス等により
シート状に任意の形状に成形後、成形のために配合した
有機樹脂バインダー成分を７００℃前後の大気雰囲気中
で熱処理して除去する。この時、成形体の収縮開始温度
は７００〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる
収縮開始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難
となるため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏
点を本発明のように制御することが必要となる。
は、上記ガラスとフィラーとの混合物は、適当な成形の
有機樹脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、例
えば、ドクターブレード、圧延法、金型プレス等により
シート状に任意の形状に成形後、成形のために配合した
有機樹脂バインダー成分を７００℃前後の大気雰囲気中
で熱処理して除去する。この時、成形体の収縮開始温度
は７００〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる
収縮開始温度がこれより低いとバインダーの除去が困難
となるため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏
点を本発明のように制御することが必要となる。
【００３１】焼成は、８５０℃〜１０５０℃の酸化性雰
囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻
密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライ
ズ配線層３との同時焼成でメタライズ配線層が溶融して
しまう。
囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻
密化される。この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻
密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライ
ズ配線層３との同時焼成でメタライズ配線層が溶融して
しまう。
【００３２】但し、配線用の導体としてＣｕを用いる場
合には、８５０〜１０５０℃の非酸化性雰囲気中で行わ
れる。
合には、８５０〜１０５０℃の非酸化性雰囲気中で行わ
れる。
【００３３】このようにして作製されたガラスセラミッ
ク焼結体中には、結晶性ガラスから生成した結晶相、ガ
ラスとフィラーとの反応により生成した結晶相、あるい
はフィラー成分が分解して生成した結晶相等が存在し、
これらの結晶相の粒界にはガラス相が存在する。
ク焼結体中には、結晶性ガラスから生成した結晶相、ガ
ラスとフィラーとの反応により生成した結晶相、あるい
はフィラー成分が分解して生成した結晶相等が存在し、
これらの結晶相の粒界にはガラス相が存在する。
【００３４】また上記ガラスセラミックスからなる絶縁
基板１の表面に、Ｃｕからなるメタライズ配線層３を配
設した配線基板を製造するには、絶縁基板１を構成する
ための前述したようなガラスとフィラーからなる原料粉
末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合し
て泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法
やカレンダーロール法を採用することによってグリーン
シート（生シート）と作製する。
基板１の表面に、Ｃｕからなるメタライズ配線層３を配
設した配線基板を製造するには、絶縁基板１を構成する
ための前述したようなガラスとフィラーからなる原料粉
末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合し
て泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法
やカレンダーロール法を採用することによってグリーン
シート（生シート）と作製する。
【００３５】そして、メタライズ配線層３及び接続パッ
ド４ａ用として、表面にＭｇＯが被覆されたＣｕ粉末
と、無機成分として、ガラスおよび／またはフォルステ
ライト、ジルコニア、アルミナ、ムライト、コージェラ
イトの群から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物粉末
を添加混合する。望ましくは、金属成分１００質量部に
対して、ガラスを０．５〜２質量部、金属酸化物系のセ
ラミックフィラーを２〜４質量部の割合で配合する。そ
して、この混合物に有機バインダー、可塑剤、溶剤を加
えて混合しメタライズペーストを作製する。なお、Ｃｕ
粉末表面へのＭｇＯ被覆層の形成は、スパッタリングな
どの方法によって形成することができる。
ド４ａ用として、表面にＭｇＯが被覆されたＣｕ粉末
と、無機成分として、ガラスおよび／またはフォルステ
ライト、ジルコニア、アルミナ、ムライト、コージェラ
イトの群から選ばれる少なくとも１種の金属酸化物粉末
を添加混合する。望ましくは、金属成分１００質量部に
対して、ガラスを０．５〜２質量部、金属酸化物系のセ
ラミックフィラーを２〜４質量部の割合で配合する。そ
して、この混合物に有機バインダー、可塑剤、溶剤を加
えて混合しメタライズペーストを作製する。なお、Ｃｕ
粉末表面へのＭｇＯ被覆層の形成は、スパッタリングな
どの方法によって形成することができる。
【００３６】そして、このメタライズペーストを前記グ
リーンシートに周知のスクリーン印刷法により所定パタ
ーンに印刷塗布する。また、場合によっては、前記グリ
ーンシートに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形
成し、このホール内にも上記メタライズペーストを充填
する。そしてこれらのグリーンシートを複数枚積層す
る。
リーンシートに周知のスクリーン印刷法により所定パタ
ーンに印刷塗布する。また、場合によっては、前記グリ
ーンシートに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形
成し、このホール内にも上記メタライズペーストを充填
する。そしてこれらのグリーンシートを複数枚積層す
る。
【００３７】その後、この積層体を５００〜７００℃の
水蒸気を含有する窒素雰囲気中で熱処理して有機樹脂バ
インダーを除去した後に、８５０℃〜１０５０℃の窒素
などの非酸化性雰囲気中で焼成して、絶縁基板が相対密
度９０％以上まで緻密化されるまで焼成する。
水蒸気を含有する窒素雰囲気中で熱処理して有機樹脂バ
インダーを除去した後に、８５０℃〜１０５０℃の窒素
などの非酸化性雰囲気中で焼成して、絶縁基板が相対密
度９０％以上まで緻密化されるまで焼成する。
【００３８】その後、配線基板の表面のメタライズ配線
層３の表面に、電解めっき法や無電解めっき法によって
Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどのめっき層を形成することによっ
て、配線基板を完成することができる。
層３の表面に、電解めっき法や無電解めっき法によって
Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉなどのめっき層を形成することによっ
て、配線基板を完成することができる。
【００３９】
【実施例】結晶性ガラスとして、重量比率で４３％Ｓｉ
Ｏ2−８％Ｂ2Ｏ3−５％ＣａＯ−７％Ａｌ2Ｏ3−３７％
ＢａＯ（屈伏点７００℃）の組成の非晶質ガラスを準備
し、このガラスに対してフィラー成分として、平均粒径
が３μｍのクオーツ（ＳｉＯ2）、平均粒径が３μｍの
ＭｇＣＯ3、平均粒径が３μｍのジルコニア（Ｚｒ
Ｏ 2）、平均粒径が１．５μｍのＡｌ2Ｏ3を用い、表１
の組成で混合した。
Ｏ2−８％Ｂ2Ｏ3−５％ＣａＯ−７％Ａｌ2Ｏ3−３７％
ＢａＯ（屈伏点７００℃）の組成の非晶質ガラスを準備
し、このガラスに対してフィラー成分として、平均粒径
が３μｍのクオーツ（ＳｉＯ2）、平均粒径が３μｍの
ＭｇＣＯ3、平均粒径が３μｍのジルコニア（Ｚｒ
Ｏ 2）、平均粒径が１．５μｍのＡｌ2Ｏ3を用い、表１
の組成で混合した。
【００４０】この混合物に有機バインダーとしてアクリ
ル系樹脂を添加し、さらに溶媒としてトルエンを用いて
粉砕後、ドクターブレード法により厚さ２５０μｍのテ
ープを作製した。
ル系樹脂を添加し、さらに溶媒としてトルエンを用いて
粉砕後、ドクターブレード法により厚さ２５０μｍのテ
ープを作製した。
【００４１】次に、平均粒径が１．０〜７．０μｍの銅
粉末と、平均粒径が１．０μｍの銅粉末に銅粒子１００
質量部に対して０〜３．０質量部の割合でＭｇＯ被覆層
を形成した銅粉末を準備した。そして、この銅粉末に１
００重量部（Ｃｕ換算）に対して、平均粒径が３μｍの
フォルステライト粉末、平均粒径が３．５μｍの上記絶
縁基板の形成に用いた結晶性ガラス粉末をフォルステラ
イト換算、ガラス換算でそれぞれ表１に示す割合で秤量
添加した。さらに、これら無機物成分１００重量部に対
して有機バインダーとしてアクリル樹脂を２重量部、有
機溶剤としてα−テルピネオールを１５重量部添加混錬
し、導体ペーストを調製した。
粉末と、平均粒径が１．０μｍの銅粉末に銅粒子１００
質量部に対して０〜３．０質量部の割合でＭｇＯ被覆層
を形成した銅粉末を準備した。そして、この銅粉末に１
００重量部（Ｃｕ換算）に対して、平均粒径が３μｍの
フォルステライト粉末、平均粒径が３．５μｍの上記絶
縁基板の形成に用いた結晶性ガラス粉末をフォルステラ
イト換算、ガラス換算でそれぞれ表１に示す割合で秤量
添加した。さらに、これら無機物成分１００重量部に対
して有機バインダーとしてアクリル樹脂を２重量部、有
機溶剤としてα−テルピネオールを１５重量部添加混錬
し、導体ペーストを調製した。
【００４２】かくして得られた導体ペーストを前記ガラ
スセラミックグリーンシート上に焼成後の形状が１×１
ｃｍ角、厚さ約１５μｍとなる銅メタライズ配線用パタ
ーン状にスクリーン印刷し、その下部にグリーンシート
４枚を加圧積層したものを、めっき性、絶縁基板反りを
測定する為のモニターとし、焼成後の形状が０．８６ｍ
ｍφ、厚さ約１５μｍとなる銅配線用パターン状にスク
リーン印刷し、その下部にグリーンシート６枚を加圧積
層したものを、メタライズ配線層と絶縁基板の接着強度
測定サンプルとした。
スセラミックグリーンシート上に焼成後の形状が１×１
ｃｍ角、厚さ約１５μｍとなる銅メタライズ配線用パタ
ーン状にスクリーン印刷し、その下部にグリーンシート
４枚を加圧積層したものを、めっき性、絶縁基板反りを
測定する為のモニターとし、焼成後の形状が０．８６ｍ
ｍφ、厚さ約１５μｍとなる銅配線用パターン状にスク
リーン印刷し、その下部にグリーンシート６枚を加圧積
層したものを、メタライズ配線層と絶縁基板の接着強度
測定サンプルとした。
【００４３】次いで、この未焼結状態の配線パターンが
形成された積層体を、有機バインダーなどの有機成分を
分解除去するために、水蒸気含有窒素雰囲気中で７００
℃の温度で３時間保持して脱脂した後、窒素雰囲気中で
９１０℃に昇温して１時間保持し、配線基板を作製し
た。
形成された積層体を、有機バインダーなどの有機成分を
分解除去するために、水蒸気含有窒素雰囲気中で７００
℃の温度で３時間保持して脱脂した後、窒素雰囲気中で
９１０℃に昇温して１時間保持し、配線基板を作製し
た。
【００４４】反り測定モニターは表面粗さ計でＸ、Ｙ方
向を測定し、その平均値で１００μｍ／１０ｍｍ以下を
良品とした。
向を測定し、その平均値で１００μｍ／１０ｍｍ以下を
良品とした。
【００４５】接着強度測定モニターはその配線基板の銅
配線層に厚さ１μｍのＮｉめっきを行い、その上に厚さ
０．１μｍのＡｕめっきを施し、その上にフラックスを
塗布し、さらに直径０．９ｍｍφのＳｎ／Ｐｂ共晶半田
ボールを乗せて、大気中で２４５℃で１分間保持して半
田ボール付けを行った。そしてクランププル強度測定機
にて、半田ボールをつかんで垂直方向に引っ張り銅配線
層が破断したときの最大荷重を銅配線層の接着強度とし
て評価した。なお、良否の判断としては、最大荷重の最
低値が３ｋｇ／０．８６ｍｍφを超える場合を良品とし
た。
配線層に厚さ１μｍのＮｉめっきを行い、その上に厚さ
０．１μｍのＡｕめっきを施し、その上にフラックスを
塗布し、さらに直径０．９ｍｍφのＳｎ／Ｐｂ共晶半田
ボールを乗せて、大気中で２４５℃で１分間保持して半
田ボール付けを行った。そしてクランププル強度測定機
にて、半田ボールをつかんで垂直方向に引っ張り銅配線
層が破断したときの最大荷重を銅配線層の接着強度とし
て評価した。なお、良否の判断としては、最大荷重の最
低値が３ｋｇ／０．８６ｍｍφを超える場合を良品とし
た。
【００４６】また、反り測定モニターに接着強度測定モ
ニターと同様のめっきをほどこし、めっき表面観察にて
全体の９８％以上めっきがかかっていれば○、８０〜９
８％を△、８０％以下を×として評価した。
ニターと同様のめっきをほどこし、めっき表面観察にて
全体の９８％以上めっきがかかっていれば○、８０〜９
８％を△、８０％以下を×として評価した。
【００４７】さらに膨れモニターを用いて２０倍の顕微
鏡にて目視を行い、膨れ発生の有り無し判定で単位当り
の発生個数をカウントし、０．５個/ｃｍ2以下を良品と
した。
鏡にて目視を行い、膨れ発生の有り無し判定で単位当り
の発生個数をカウントし、０．５個/ｃｍ2以下を良品と
した。
【００４８】
【表１】
【００４９】表１より明らかなように、従来のように、
Ｃｕ粒子の表面にＭｇＯを被覆しない場合、反り量を１
００μｍ程度にするためには、金属酸化物などを２０質
量部程度添加することが必要になるが、めっき性が低下
し全く使用に耐えない。
Ｃｕ粒子の表面にＭｇＯを被覆しない場合、反り量を１
００μｍ程度にするためには、金属酸化物などを２０質
量部程度添加することが必要になるが、めっき性が低下
し全く使用に耐えない。
【００５０】これに対して、本発明に従い、Ｃｕ粒子の
表面にＭｇＯを被覆すると、絶縁成分の含有量が１０質
量部以下であっても反り量を１５０μｍ以下に抑制する
ことができ、メタライズ配線層の最大荷重最低値が３．
０ｋｇ／０．８６ｍｍφ以上と良好で安定した接着強度
を有するものであり、また、絶縁基板とメタライズ配線
層間の膨れ発生数が低減できた。特にＭｇＯ被覆層を１
質量部以上、Ｃｕ粒子の粒径を１．０〜５．０μｍにす
ることにより、反りを１００μｍ以下に低減させること
ができた。
表面にＭｇＯを被覆すると、絶縁成分の含有量が１０質
量部以下であっても反り量を１５０μｍ以下に抑制する
ことができ、メタライズ配線層の最大荷重最低値が３．
０ｋｇ／０．８６ｍｍφ以上と良好で安定した接着強度
を有するものであり、また、絶縁基板とメタライズ配線
層間の膨れ発生数が低減できた。特にＭｇＯ被覆層を１
質量部以上、Ｃｕ粒子の粒径を１．０〜５．０μｍにす
ることにより、反りを１００μｍ以下に低減させること
ができた。
【００５１】また、セラミック絶縁基板として、ＭｇＯ
量が２質量％を超えると、メタライズ配線層と絶縁基板
との界面に膨れによるメタライズ配線層のはがれが発生
し、接着強度の低下が見られ、セラミック絶縁基板中の
ＭｇＯが２質量％以下であることが必要であることがわ
かった。
量が２質量％を超えると、メタライズ配線層と絶縁基板
との界面に膨れによるメタライズ配線層のはがれが発生
し、接着強度の低下が見られ、セラミック絶縁基板中の
ＭｇＯが２質量％以下であることが必要であることがわ
かった。
【００５２】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、メ
タライズ配線層中のＣｕ粒子の表面にＭｇＯからなる被
覆層を形成することにより、絶縁基板とメタライズ配線
層との濡れが改善され、接着強度を高く維持しつつ、に
メタライズ中にめっき性を劣下させる多量のフィラー成
分を添加することなしに基板反りを抑制できるととも
に、絶縁基板とメタライズ配線層間の中間生成物の発現
を抑制し、それを起点とする剥離による膨れ不良を低減
できる。
タライズ配線層中のＣｕ粒子の表面にＭｇＯからなる被
覆層を形成することにより、絶縁基板とメタライズ配線
層との濡れが改善され、接着強度を高く維持しつつ、に
メタライズ中にめっき性を劣下させる多量のフィラー成
分を添加することなしに基板反りを抑制できるととも
に、絶縁基板とメタライズ配線層間の中間生成物の発現
を抑制し、それを起点とする剥離による膨れ不良を低減
できる。
【図１】本発明の配線基板の代表例である半導体素子収
納用パッケージの概略断面図である。
納用パッケージの概略断面図である。
１ セラミック絶縁基板
２ 蓋体
３ メタライズ配線層
４ 接続端子
５ 半導体素子
６ 容器
Claims (5)
- 【請求項１】セラミック絶縁基板の少なくとも表面に該
絶縁基板と同時焼成して形成され、Ｃｕ粒子と、該Ｃｕ
粒子の粒界に無機成分を含有するメタライズ配線層を被
着形成してなるセラミック配線基板において、前記メタ
ライズ配線層中の前記Ｃｕ粒子の表面に、該Ｃｕ粒子に
対してＭｇＯからなる被覆層を形成するとともに、前記
セラミック絶縁基板におけるＭｇの含有量が酸化物換算
で２質量％以下であることを特徴とするセラミック配線
基板。 - 【請求項２】該Ｃｕ粒子１００質量部に対して１質量部
以上の割合でＭｇＯからなる被覆層を形成することを特
徴とする請求項１記載のセラミック配線基板。 - 【請求項３】前記セラミック絶縁基板が、ガラスと、セ
ラミックフィラーとからなるセラミック組成物を焼成し
て得られたものである請求項１または請求項２記載のセ
ラミック配線基板。 - 【請求項４】前記Ｃｕ粒子の平均粒径が１．０〜５．０
μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のい
ずれか記載のセラミック配線基板 - 【請求項５】前記メタライズ配線層中における無機成分
の含有量がＣｕ１００質量部に対して、１０質量部以下
である請求項１乃至請求項４のいずれか記載のセラミッ
ク配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377145A JP2003179320A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | セラミック配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001377145A JP2003179320A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | セラミック配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003179320A true JP2003179320A (ja) | 2003-06-27 |
Family
ID=19185188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001377145A Pending JP2003179320A (ja) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | セラミック配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003179320A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005048667A1 (ja) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 導電性ペーストおよび多層セラミック基板 |
| JP2014232767A (ja) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 京セラ株式会社 | 配線基板 |
-
2001
- 2001-12-11 JP JP2001377145A patent/JP2003179320A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005048667A1 (ja) * | 2003-11-14 | 2005-05-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 導電性ペーストおよび多層セラミック基板 |
| US7569162B2 (en) | 2003-11-14 | 2009-08-04 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Electrically conductive paste and multilayer ceramic substrate |
| JP2011023762A (ja) * | 2003-11-14 | 2011-02-03 | Murata Mfg Co Ltd | 多層セラミック基板の製造方法 |
| JP2014232767A (ja) * | 2013-05-28 | 2014-12-11 | 京セラ株式会社 | 配線基板 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20051206 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060203 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060228 |