JP2004235347A - Insulating ceramics and multilayer ceramic substrate using the same - Google Patents

Insulating ceramics and multilayer ceramic substrate using the same Download PDF

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JP2004235347A
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insulating
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ceramic substrate
multilayer ceramic
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Masahiro Tomisako
正浩 冨迫
Kazuyoshi Kodama
和善 児玉
Takasuke Nishiura
崇介 西浦
Satoshi Hamano
智 濱野
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulating ceramics whose specific resistance is 10<SP>11</SP>Ωcm or higher even in the case the thickness is 100 μm or less, and to provide a multilayer ceramic substrate using the same. <P>SOLUTION: A multilayer ceramic substrate 1 comprises an insulating board 2 where a plurality of insulating layers 2a-2f are laminated, and a wiring circuit layer 3 arranged on the surface of the insulating board 2 and among the insulting layers 2a-2f. At least one layer, or the insulating layer 2a, between the insulating layers 2a and 2f comprises a thin layer of 100 μm or less. The maximum diameter of the crystallite constituting the insulating layers 2a and 2f comprising the thin layer is set to be 5 μm or less, a void area rate to be 3% or less, and maximum void bore to be 5 μm or less, so that the specific resistance of the insulating layer is 10<SP>11</SP>Ωcm or higher, resulting in preventing occurrence of failure at plating. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁性セラミックス及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層セラミック基板に関するものである。
【0002】
【従来技術】
近年、高集積化が進むICやLSI等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板においては、高密度化、小型軽量化が要求されている。このような高密度化、小型軽量化の要求に対して、特に基板の低背化という観点で、多層セラミック配線基板を構成する各絶縁体厚みは、低背化に伴い薄層化へ移行し、具体的には20μm〜100μmの厚みで構成される必要がある(例えば、特許文献1、2、3参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−111218号公報
【特許文献2】
特開平10−93238号公報
【特許文献3】
特開平7−154073号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように絶縁層が薄くなる場合、絶縁層のち密性が不十分であると、絶縁層の比抵抗が1011Ω・cm未満となり、薄層の絶縁層を挟む2つの配線導体層間で短絡や相互干渉作用が大きくなる不具合が生じる。とりわけ、配線基板表面にこの薄層絶縁層が配置される構造で、メッキ層を被着形成する場合、絶縁層のち密性が不十分であると、ボイド等の欠陥部にメッキ膜が付着し、前述の不具合が顕著となる。
【0005】
本発明は、厚みが100μm以下でも比抵抗1011Ω・cm以上となる絶縁性セラミックスおよびそれを用いた多層セラミック基板を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記のような課題について鋭意検討した結果、絶縁層の厚みが100μm以下の薄層のセラミック層においては、絶縁層を構成する結晶子の最大径が5μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下で、最大ボイド径が5μm以下とすることによって、絶縁層の比抵抗を1011Ω・cm以上とすることができ、前記目的が達成できることを見いだし本発明に至った。
【0007】
即ち、本発明の絶縁性セラミックスは、厚みが100μm以下の薄層からなり、絶縁層を構成するセラミック結晶子の最大径が5μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下で、最大ボイド径が5μm以下であることを特徴とするものであり、かかる構成によって、比抵抗が1011Ω・cm以上であることを特徴とする。
【0008】
また、本発明の多層セラミック基板は、複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板表面および絶縁層間に配設された配線回路層とを具備するものであって、該絶縁層のうち少なくとも1層の絶縁層が100μm以下の薄層からなり、該薄層からなる絶縁層を構成する結晶子の最大径が5μm以下、ボイド面積率が3%以下、最大ボイド径が5μm以下であることを特徴とするものであり、特に前記薄層からなる絶縁層の比抵抗が1011Ω・cm以上であることを特徴とする。
【0009】
また、厚さ100μm以下の薄層の絶縁層が最表面に形成されてなる場合に好適あり、さらには表面に配設された配線回路層の表面にメッキ層が被着形成されている場合に好適である。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層セラミック基板について、図面に基づいて説明する。図1は本発明のセラミック基板の1例である。図1の断面図によれば、多層セラミック基板1は、複数のセラミック絶縁層2a〜2fを積層してなる積層体から構成される絶縁基板2と、その絶縁層2a〜2f間および絶縁基板2表面には、厚みが5〜20μm程度の金属導体からなる配線回路層3が被着形成されている。また、各セラミック絶縁層2a〜2fの厚み方向を貫くように形成された直径が80〜200μmのビアホ−ル導体4が形成され、これにより、配線回路層3間を接続し所定の回路が形成される。
【0011】
本発明の多層セラミック基板1は、セラミック粉末、ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミック粉末との混合物を焼成してなる焼結体によって形成されたものである。特に、低温焼成を実現する上では、平均粒径1μm以下のガラス粉末を50質量%以上、特に55質量%以上含有する組成物を焼成したものであることが望ましい。
【0012】
用いられるガラス粉末としては、少なくともSiOを含み、Al、B、ZnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、例えば、SiO−B系、SiO−B−Al系−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。これらのガラスは焼成処理することによっても非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によって、リチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、ディオプサイド、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも1種類を析出するものが用いられる。
【0013】
一方、セラミック粉末としては、Al、ZrO、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシアの群から選ばれる少なくとも1種が上げられ、これらは前記ガラス粉末と複合化して用いることによって焼結体の強度や特性の改善を図ることができる。この場合セラミック粉末は、ガラスに対して10〜90質量%の割合で含有させることが望ましい。
【0014】
一方、配線回路層2およびビアホ−ル導体4は、W、Mo、Mo、Cu、Agの群から選ばれる少なくとも1種によって形成される。特に低抵抗化を図り低温でセラミック基板と同時焼成して形成することを考慮すると、CuまたはAgからなることが望ましい。
【0015】
本発明によれば、上記の多層セラミック基板における絶縁基板2を構成する複数のセラミック絶縁層2a〜2fのうち、厚みが100μm以下の薄層からなる絶縁層を有するものである。この図1の例では、最表面および最底面に厚みが100μm以下の薄層が形成されている。
【0016】
このような薄層を形成するセラミック絶縁層2a、2fを構成する絶縁性セラミックスとして、本発明によれば、絶縁層を構成するセラミック結晶子の最大径が5μm以下、特に3μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下、特に2%以下で、最大ボイド径が5μm以下、特に3μm以下であることを特徴とする。
【0017】
各要因を上記の範囲に制御したのは、絶縁層2a、2bを構成するセラミック結晶子の最大径と発生する最大ボイド径はほぼ同じとなる傾向にあり、例えば、結晶子の最大径が5μmであると、最大ボイド径もほぼ5μmとなり、セラミック結晶子の最大径または最大ボイド径が5μmより大きくなると、100μm厚み以下の絶縁体においては、絶縁層の有効体積が減少し、比抵抗が1011Ω・cm未満となる。同様に、絶縁層のボイド面積率が3%よりも大きくなる場合においても、絶縁層の有効体積が減少して比抵抗が1011Ω・cm未満となる。
【0018】
また、かかる特性の絶縁性セラミックスは、厚みが100μm以下、特に50μm以下、さらには30μm以下である場合においても室温での比抵抗が1011Ω・cm以上を達成できる。
【0019】
次に、本発明の配線基板を作製する方法について上記ガラス−セラミック材料をセラミック絶縁基板材料として用いた場合について説明する。まず、上述したような結晶化ガラス又は非結晶ガラスと前記のセラミック成分を混合してガラスセラミック組成物を調製し、その混合物に有機バインダー等を加えた後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法などによりシート状に成形して厚さ約20〜500μmのグリーンシートを作製する。
【0020】
次に、このグリーンシートにレーザーやマイクロドリル、パンチングなどにより、直径80〜200μmの貫通孔を形成し、その内部に銅や銀を主成分とするビアホール用導体ペーストを充填する。ビアホール用導体ペースト中には、金属成分以外に、アクリル樹脂などからなる有機バインダーとテルピネオール、ジブチルフタレートなどの有機溶剤とを均質混合して形成される。
【0021】
有機バインダーは、金属成分100質量部に対して、0.5〜15.0質量部、有機溶剤は、固形成分及び有機バインダー100質量部に対して、5〜100質量部の割合で混合されることが望ましい。なお、このビア用導体ペースト中には20質量%未満のセラミックフィラーやガラス成分等を添加してもよい。
【0022】
次に、このグリーンシートの表面にパターン用導体ペーストをスクリーン印刷法で配線回路層を形成する。パターン導体ペースト中には、金属成分以外に、アクリル樹脂などからなる有機バインダーとテルピネオール、ジブチルフタレートなどの有機溶剤とを均質混合して形成される。有機バインダ−は、金属成分100質量部に対して、0.5〜15.0質量部、有機溶剤は、固形成分及び有機バインダ−100質量部に対して、5〜100質量部の割合で混合されることが望ましい。なお、このパターン用導体ペースト中には20質量%未満のセラミックフィラーやガラス成分等を添加してもよい。
【0023】
その後、同様にして得られた複数のグリーンシートを積層圧着して積層体を形成する。グリーンシートの積層には、積み重ねられたグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダー、可塑剤、溶剤等からなる接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【0024】
次に、この積層体を100〜850℃、特に400〜750℃の窒素雰囲気中で加熱処理してグリーンシート内や導体ペ−スト中の有機成分等を分解除去した後、1000℃以下の窒素雰囲気中で同時焼成する。この焼成の冷却速度が早すぎると、セラミック基板と配線回路層の熱膨張差によるクラックが発生するために、冷却速度は400℃/hr以下であることが望ましい。焼成時には反りを防止するために積層体上面に重しを載せる等して荷重をかけてもよい。荷重は50Pa〜1MPaが適当である。
【0025】
また、セラミック絶縁層の結晶粒子、ボイドなどの制御には、用いるガラス粉末の平均粒径やセラミックフィラーの粉末の平均粒径を細かく制御し、特に、いずれも1.2μm以下、特に1μm以下の粉末を用いる。また、ガラスの含有量を50質量%以上、特に55質量%以上に制御することが必要である。また、合わせて焼成温度も可能な限り低温で焼成することによって微細組織のガラスセラミック絶縁層を有する基板を作製することができる。
【0026】
得られる多層セラミック基板の各絶縁層における結晶子の最大径を5μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下で、最大ボイド径が5μm以下となり、100μm厚み以下の場合でも比抵抗が1011Ω・cm以上の高い絶縁性を有することが可能となる。
【0027】
【実施例】
本発明のセラミック配線基板について、一実施例に基づき評価する。
先ず、SiO:44質量%、Al:28質量%、MgO:11質量%、ZnO:7質量%、B:10質量%の組成からなる平均粒径が0.8〜4.8μmのガラスと、セラミックフィラー成分として平均粒径が0.8〜4.6μmのAlをガラス:Alの質量比が70:30となるように秤量し、ガラスセラミック組成物を作製した。それらに、バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてDBP(ジブチルフタレート)、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコ−ルを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚さ25〜125μmのグリーンシートを作製した。
【0028】
次に、Cu粉末100質量部に対し、アルミナ粉末1質量部およびガラス粉末10質量部を秤量し、それに有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてDBPを添加、混練して、ビアホール導体用ペースト試料を作製した。尚、前記ビアホール用ペースト試料中の有機バインダ−量は、Cu粉末に対して2.0質量部であり、固形成分、有機バインダーに対して40質量部の割合で溶剤を加えた。このCuペーストを、グリーンシートの所定個所に形成されたビアホールに充填した。
【0029】
さらに、Cu粉末100質量部に対しアルミナ粉末1質量部およびガラス粉末5質量部を秤量し、それに有機バインダ−としてアクリル樹脂を、溶媒としてDBPを添加、混練して、パターン用Cuペースト試料を作製した。尚、有機バインダ−量は、主成分に対して3.0質量部であり、固形成分、有機バインダ−に対して50質量部の割合で溶剤を加えた。得られたCuペーストを先のビアインクを充填したグリーンシートに、スクリーン印刷法で配線回路層を形成した。このときの配線層の印刷厚みは10〜30μmとした。その後、この配線回路を形成したグリーンシートを図1に示す構成で積層し、50℃、5MPaの条件で加圧積層し、積層体を作製した。
【0030】
次いで、この積層体を、Alセッターに載置して有機バインダ−等の有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中、750℃で焼成し、次に窒素雰囲気中、900℃で1時間焼成を行い、配線基板を作製した。その後、この基板にNi/Auメッキを施した。この時のメッキ厚みは、それぞれ3μmと0.5μmとした。
【0031】
得られた多層セラミック基板についてX線回折測定で析出結晶相の同定を行った結果、ガーナイト、Alの結晶が認められた。
【0032】
得られた多層セラミック基板の絶縁層の評価を行った。セラミック絶縁層を構成する結晶子の大きさは、鏡面研磨処理した絶縁体断面を走査電子顕微鏡(SEM)写真によりインターセプト法によって算出した。また、ボイド面積率および最大ボイド径は、同様に走査電子顕微鏡(SEM)写真から、ボイド部を画像解析装置を用いて算出した。結果を表1に示す。
【0033】
さらに、得られた多層セラミック基板を用いて金属メッキを施した表面配線回路層と内部配線回路層間の絶縁抵抗を測定した。測定は絶縁計を用いて、表面配線回路層からビア導体、内部配線回路層を経由して裏面の配線回路層間に10Vの電圧を20秒間印加して行なった。結果を表1に示す。
【0034】
【表1】

Figure 2004235347
【0035】
表1の結果より、各絶縁層の結晶子の最大径が5μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下で、最大ボイド径が5μm以下の絶縁性セラミックスからなる場合、100μm厚み以下、特に50μm以下の薄層を形成した場合でも比抵抗が1011Ω・cm以上の高い絶縁性を示した。
【0036】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、結晶子の最大径が5μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下で、最大ボイド径が5μm以下となる絶縁性セラミックスを厚み100μm以下の薄層を形成した場合においても比抵抗が1011Ω・cm以上の高い絶縁性を有することから、多層セラミック基板として高い信頼性を付与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による多層セラミック基板の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 多層セラミック基板
2 絶縁基板
2a〜2f 絶縁層
3 配線回路層
4 ビアホール導体
5 半導体素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer ceramic substrate suitable for an insulating ceramic, a package for housing a semiconductor element, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, high-density, small-sized semiconductor devices such as ICs and LSIs, and packages for mounting semiconductor devices such as LSIs, and wiring boards applied to hybrid integrated circuit devices on which various electronic components are mounted have been developed. Lightening is required. In response to such demands for higher density, smaller size and lighter weight, the thickness of each insulator constituting the multilayer ceramic wiring board has shifted to a thinner layer as the height has been reduced, particularly from the viewpoint of reducing the height of the board. Specifically, it is necessary to be configured with a thickness of 20 μm to 100 μm (for example, see Patent Documents 1, 2, and 3).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-111218 [Patent Document 2]
JP 10-93238 A [Patent Document 3]
JP-A-7-154073
[Problems to be solved by the invention]
However, when the insulating layer is thin, if the denseness of the insulating layer is insufficient, the specific resistance of the insulating layer becomes less than 10 11 Ω · cm, and the two wiring conductor layers sandwiching the thin insulating layer. As a result, there is a problem that the short circuit and the mutual interference effect increase. In particular, in the case where the thin insulating layer is disposed on the surface of the wiring board and a plating layer is formed by adhesion, if the insulating layer has insufficient tightness, the plating film adheres to defective portions such as voids. However, the above-mentioned disadvantages become significant.
[0005]
An object of the present invention is to provide an insulating ceramic having a specific resistance of 10 11 Ω · cm or more even when the thickness is 100 μm or less, and a multilayer ceramic substrate using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies on the above problems, and as a result, in a thin ceramic layer having a thickness of the insulating layer of 100 μm or less, the maximum diameter of crystallites constituting the insulating layer is 5 μm or less, and When the void area ratio of the insulating layer is 3% or less and the maximum void diameter is 5 μm or less, the specific resistance of the insulating layer can be 10 11 Ω · cm or more, and the above object can be achieved. Invented the invention.
[0007]
That is, the insulating ceramic of the present invention is formed of a thin layer having a thickness of 100 μm or less, the maximum diameter of the ceramic crystallite constituting the insulating layer is 5 μm or less, and the void area ratio of the insulating layer is 3% or less. , The maximum void diameter is 5 μm or less, and the specific resistance is 10 11 Ω · cm or more.
[0008]
Further, the multilayer ceramic substrate of the present invention includes an insulating substrate formed by laminating a plurality of insulating layers, and a wiring circuit layer disposed between the insulating substrate surface and the insulating layer. At least one of the insulating layers is formed of a thin layer having a thickness of 100 μm or less, and the maximum diameter of crystallites constituting the insulating layer made of the thin layer is 5 μm or less, the void area ratio is 3% or less, and the maximum void diameter is 5 μm or less. In particular, the specific resistance of the thin insulating layer is 10 11 Ω · cm or more.
[0009]
Further, it is suitable when a thin insulating layer having a thickness of 100 μm or less is formed on the outermost surface, and further when a plating layer is formed on the surface of a wiring circuit layer provided on the surface. It is suitable.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the multilayer ceramic substrate of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of the ceramic substrate of the present invention. According to the cross-sectional view of FIG. 1, the multilayer ceramic substrate 1 includes an insulating substrate 2 composed of a laminate formed by laminating a plurality of ceramic insulating layers 2a to 2f, the insulating substrate 2 between the insulating layers 2a to 2f, and the insulating substrate 2 The wiring circuit layer 3 made of a metal conductor having a thickness of about 5 to 20 μm is formed on the surface. Also, via-hole conductors 4 having a diameter of 80 to 200 μm are formed so as to penetrate through the thickness direction of each of the ceramic insulating layers 2 a to 2 f, thereby connecting the wiring circuit layers 3 to form a predetermined circuit. Is done.
[0011]
The multilayer ceramic substrate 1 of the present invention is formed of a sintered body obtained by firing ceramic powder, glass powder, or a mixture of glass powder and ceramic powder. In particular, in order to realize low-temperature firing, it is desirable to fire a composition containing 50% by mass or more, particularly 55% by mass or more, of glass powder having an average particle size of 1 μm or less.
[0012]
The glass powder used contains at least SiO 2 and at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, PbO, an alkaline earth metal oxide, and an alkali metal oxide. For example, borosilicate such as SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system—MO system (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn) Examples include acid glass, alkali silicate glass, Ba-based glass, Pb-based glass, and Bi-based glass. These glasses are also amorphous glasses by calcination, and lithium silicate, quartz, cristobalite, cordierite, mullite, anorthite, Celsian, diopside, spinel, garde Those which precipitate at least one kind of crystals of knight, willemite, dolomite, petalite and substituted derivatives thereof are used.
[0013]
On the other hand, as the ceramic powder, at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , ZrO 2 , mullite, forsterite, enstatite, spinel, and magnesia is used, and these are used in combination with the glass powder. The strength and characteristics of the sintered body can be improved. In this case, the ceramic powder is desirably contained at a ratio of 10 to 90% by mass with respect to the glass.
[0014]
On the other hand, the wiring circuit layer 2 and the via hole conductor 4 are formed of at least one selected from the group consisting of W, Mo, Mo, Cu, and Ag. In particular, it is desirable to use Cu or Ag in consideration of the fact that it is formed by simultaneously firing with a ceramic substrate at a low temperature for low resistance.
[0015]
According to the present invention, among the plurality of ceramic insulating layers 2a to 2f constituting the insulating substrate 2 in the above-described multilayer ceramic substrate, the multilayer ceramic substrate has an insulating layer composed of a thin layer having a thickness of 100 μm or less. In the example of FIG. 1, a thin layer having a thickness of 100 μm or less is formed on the outermost surface and the lowermost surface.
[0016]
According to the present invention, as the insulating ceramics constituting the ceramic insulating layers 2a and 2f forming such a thin layer, the maximum diameter of the ceramic crystallite constituting the insulating layer is 5 μm or less, particularly 3 μm or less, and The insulating layer has a void area ratio of 3% or less, particularly 2% or less, and a maximum void diameter of 5 μm or less, particularly 3 μm or less.
[0017]
The reason that each factor was controlled in the above range is that the maximum diameter of the ceramic crystallites constituting the insulating layers 2a and 2b and the maximum void diameter generated tend to be substantially the same. For example, the maximum diameter of the crystallite is 5 μm. , The maximum void diameter is also approximately 5 μm, and if the maximum diameter or the maximum void diameter of the ceramic crystallite is larger than 5 μm, the effective volume of the insulating layer is reduced in the insulator having a thickness of 100 μm or less, and the specific resistance is reduced by 10 μm. It is less than 11 Ω · cm. Similarly, even when the void area ratio of the insulating layer is larger than 3%, the effective volume of the insulating layer is reduced, and the specific resistance is less than 10 11 Ω · cm.
[0018]
In addition, the insulating ceramic having such properties can achieve a specific resistance of 10 11 Ω · cm or more at room temperature even when the thickness is 100 μm or less, particularly 50 μm or less, and even 30 μm or less.
[0019]
Next, a method of manufacturing a wiring board according to the present invention will be described in the case where the above glass-ceramic material is used as a ceramic insulating substrate material. First, a glass-ceramic composition is prepared by mixing the above-mentioned ceramic component with the above-mentioned crystallized glass or amorphous glass, and after adding an organic binder and the like to the mixture, doctor blade method, rolling method, press method A green sheet having a thickness of about 20 to 500 [mu] m is formed by forming the sheet into a sheet shape.
[0020]
Next, a through hole having a diameter of 80 to 200 μm is formed in the green sheet by laser, micro drill, punching, or the like, and the inside thereof is filled with a conductive paste for via holes containing copper or silver as a main component. The conductive paste for via holes is formed by homogeneously mixing an organic binder such as an acrylic resin and an organic solvent such as terpineol and dibutyl phthalate, in addition to the metal component.
[0021]
The organic binder is mixed at a ratio of 0.5 to 15.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal component, and the organic solvent is mixed at a ratio of 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid component and the organic binder. It is desirable. Note that less than 20% by mass of a ceramic filler, a glass component, or the like may be added to the via conductor paste.
[0022]
Next, a wiring circuit layer is formed on the surface of the green sheet by using a pattern conductive paste by a screen printing method. The patterned conductor paste is formed by homogeneously mixing an organic binder such as an acrylic resin and an organic solvent such as terpineol and dibutyl phthalate, in addition to the metal component. The organic binder is mixed at a ratio of 0.5 to 15.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal component, and the organic solvent is mixed at a ratio of 5 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid component and the organic binder. It is desirable to be done. Note that less than 20% by mass of a ceramic filler, a glass component, or the like may be added to the conductor paste for a pattern.
[0023]
Thereafter, a plurality of green sheets obtained in the same manner are laminated and pressed to form a laminate. Green sheets are laminated by applying heat and pressure to the stacked green sheets and thermocompression bonding, or by applying an adhesive consisting of an organic binder, plasticizer, solvent, etc. between the sheets and thermocompression bonding. It is possible.
[0024]
Next, this laminate is subjected to heat treatment in a nitrogen atmosphere at 100 to 850 ° C., particularly 400 to 750 ° C. to decompose and remove organic components and the like in the green sheet and the conductor paste. Co-firing in atmosphere. If the cooling rate of this firing is too fast, cracks occur due to the difference in thermal expansion between the ceramic substrate and the wiring circuit layer. Therefore, the cooling rate is desirably 400 ° C./hr or less. During firing, a load may be applied by placing a weight on the upper surface of the laminate to prevent warpage. An appropriate load is 50 Pa to 1 MPa.
[0025]
In addition, for controlling the crystal particles and voids of the ceramic insulating layer, the average particle size of the glass powder to be used and the average particle size of the ceramic filler powder are finely controlled, and in particular, each is 1.2 μm or less, particularly 1 μm or less. Use powder. Further, it is necessary to control the glass content to 50% by mass or more, particularly 55% by mass or more. In addition, by firing at the lowest possible firing temperature, a substrate having a glass ceramic insulating layer with a fine structure can be manufactured.
[0026]
The maximum diameter of crystallites in each insulating layer of the obtained multilayer ceramic substrate is 5 μm or less, the void area ratio of the insulating layer is 3% or less, and the maximum void diameter is 5 μm or less. It is possible to have a high insulating property with a resistance of 10 11 Ω · cm or more.
[0027]
【Example】
The ceramic wiring board of the present invention is evaluated based on one example.
First, SiO 2: 44 wt%, Al 2 O 3: 28 wt%, MgO: 11 wt%, ZnO: 7 wt%, B 2 O 3: average particle size of 10% by weight of the composition 0.8 4.8 μm glass and Al 2 O 3 having an average particle size of 0.8 to 4.6 μm as a ceramic filler component are weighed so that the mass ratio of glass: Al 2 O 3 becomes 70:30, and the glass ceramic is weighed. A composition was made. Using a slurry prepared by adding an acrylic resin as a binder, DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer, and toluene and isopropyl alcohol as a solvent, a green sheet having a thickness of 25 to 125 μm was prepared by a doctor blade method. .
[0028]
Next, 1 part by mass of alumina powder and 10 parts by mass of glass powder were weighed with respect to 100 parts by mass of Cu powder, and an acrylic resin as an organic binder and DBP as a solvent were added thereto and kneaded, and a paste sample for via-hole conductor was prepared. Produced. The amount of the organic binder in the via-hole paste sample was 2.0 parts by mass with respect to the Cu powder, and the solvent was added at a ratio of 40 parts by mass with respect to the solid component and the organic binder. This Cu paste was filled into via holes formed at predetermined locations on the green sheet.
[0029]
Further, 1 part by mass of alumina powder and 5 parts by mass of glass powder were weighed with respect to 100 parts by mass of Cu powder, and an acrylic resin as an organic binder and DBP as a solvent were added and kneaded to prepare a Cu paste sample for a pattern. did. The amount of the organic binder was 3.0 parts by mass with respect to the main component, and the solvent was added at a ratio of 50 parts by mass with respect to the solid component and the organic binder. A wiring circuit layer was formed by screen printing on the green sheet filled with the obtained Cu paste and the via ink. The printed thickness of the wiring layer at this time was 10 to 30 μm. Thereafter, the green sheets on which the wiring circuits were formed were laminated in the configuration shown in FIG. 1 and were laminated under pressure at 50 ° C. and 5 MPa to produce a laminate.
[0030]
Next, the laminate is placed on an Al 2 O 3 setter and calcined at 750 ° C. in a nitrogen atmosphere to decompose and remove organic components such as an organic binder, and then at 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. Baking was performed for one hour to produce a wiring substrate. Thereafter, the substrate was plated with Ni / Au. The plating thickness at this time was 3 μm and 0.5 μm, respectively.
[0031]
As a result of identifying the precipitated crystal phase of the obtained multilayer ceramic substrate by X-ray diffraction measurement, garnite and Al 2 O 3 crystals were recognized.
[0032]
The insulating layer of the obtained multilayer ceramic substrate was evaluated. The size of crystallites constituting the ceramic insulating layer was calculated by an intercept method from a scanning electron microscope (SEM) photograph of a mirror-polished insulator cross section. The void area ratio and the maximum void diameter were similarly calculated from the scanning electron microscope (SEM) photograph of the void portion using an image analyzer. Table 1 shows the results.
[0033]
Further, using the obtained multilayer ceramic substrate, the insulation resistance between the surface wiring circuit layer plated with metal and the internal wiring circuit layer was measured. The measurement was performed by applying a voltage of 10 V for 20 seconds between the wiring circuit layers on the back surface through the via conductors and the internal wiring circuit layers from the front wiring circuit layer using an insulated meter. Table 1 shows the results.
[0034]
[Table 1]
Figure 2004235347
[0035]
From the results shown in Table 1, when the maximum diameter of crystallites of each insulating layer is 5 μm or less, the void area ratio of the insulating layer is 3% or less, and when the insulating layer is made of insulating ceramics having a maximum void diameter of 5 μm or less, 100 μm Even when a thin layer having a thickness of not more than 50 μm or less was formed, a high insulating property having a specific resistance of 10 11 Ω · cm or more was exhibited.
[0036]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the insulating ceramic having a maximum crystallite diameter of 5 μm or less, a void area ratio of the insulating layer of 3% or less, and a maximum void diameter of 5 μm or less is used. Even when a thin layer having a thickness of 100 μm or less is formed, the multilayer ceramic substrate has high insulation properties with a specific resistance of 10 11 Ω · cm or more.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a multilayer ceramic substrate according to the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 multilayer ceramic substrate 2 insulating substrates 2 a to 2 f insulating layer 3 wiring circuit layer 4 via-hole conductor 5 semiconductor element

Claims (6)

厚みが100μm以下の薄層からなり、絶縁層を構成するセラミック結晶子の最大径が5μm以下であり、かつその絶縁層のボイド面積率が3%以下で、最大ボイド径が5μm以下であることを特徴とする絶縁性セラミックス。It is made of a thin layer having a thickness of 100 μm or less, the maximum diameter of ceramic crystallites constituting the insulating layer is 5 μm or less, the void area ratio of the insulating layer is 3% or less, and the maximum void diameter is 5 μm or less. An insulating ceramic characterized by the following. 比抵抗が1011Ω・cm以上であることを特徴とする請求項1記載の絶縁性セラミックス。2. The insulating ceramic according to claim 1, wherein the specific resistance is 10 11 Ω · cm or more. 複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板表面および絶縁層間に配設された配線回路層とを具備する多層セラミック基板であって、該絶縁層のうち少なくとも1層の絶縁層が100μm以下の薄層からなり、該薄層からなる絶縁層を構成する結晶子の最大径が5μm以下、ボイド面積率が3%以下、最大ボイド径が5μm以下であることを特徴とする多層セラミック基板。A multilayer ceramic substrate comprising: an insulating substrate formed by laminating a plurality of insulating layers; and a wiring circuit layer provided between the insulating substrate surface and the insulating layers, wherein at least one of the insulating layers is an insulating layer. Has a maximum thickness of 5 μm or less, a void area ratio of 3% or less, and a maximum void diameter of 5 μm or less. Ceramic substrate. 絶縁層の比抵抗が1011Ω・cm以上であることを特徴とする請求項3記載の多層セラミック基板。Multilayer ceramic substrate according to claim 3, wherein the specific resistance of the insulating layer is 10 11 Ω · cm or more. 厚さ100μm以下の薄層の絶縁層が最表面に形成されてなる請求項3または請求項4記載の多層セラミック基板。The multilayer ceramic substrate according to claim 3 or 4, wherein a thin insulating layer having a thickness of 100 µm or less is formed on the outermost surface. 表面に配設された配線回路層の表面にメッキ層が被着形成されている請求項1乃至請求項5のいずれか記載の多層セラミック基板。6. The multilayer ceramic substrate according to claim 1, wherein a plating layer is formed on the surface of the wiring circuit layer provided on the surface.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006222307A (en) * 2005-02-10 2006-08-24 Kyocera Corp Wiring board
JP2009049205A (en) * 2007-08-20 2009-03-05 Murata Mfg Co Ltd Ceramic multilayered substrate, and its manufacturing method
JP2010171275A (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Hitachi Metals Ltd Multilayer ceramic board, electronic parts using the same, and manufacturing method of the same
EP2790215A4 (en) * 2011-12-08 2015-08-12 Ngk Insulators Ltd Substrate for large-capacity module, and manufacturing method for said substrate
JP2017152631A (en) * 2016-02-26 2017-08-31 京セラ株式会社 Wiring board

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006222307A (en) * 2005-02-10 2006-08-24 Kyocera Corp Wiring board
JP4703207B2 (en) * 2005-02-10 2011-06-15 京セラ株式会社 Wiring board
JP2009049205A (en) * 2007-08-20 2009-03-05 Murata Mfg Co Ltd Ceramic multilayered substrate, and its manufacturing method
JP2010171275A (en) * 2009-01-23 2010-08-05 Hitachi Metals Ltd Multilayer ceramic board, electronic parts using the same, and manufacturing method of the same
EP2790215A4 (en) * 2011-12-08 2015-08-12 Ngk Insulators Ltd Substrate for large-capacity module, and manufacturing method for said substrate
JP2017152631A (en) * 2016-02-26 2017-08-31 京セラ株式会社 Wiring board

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