JP2006310340A - Conductor paste, molded body, and wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種配線基板や半導体素子収納用パッケージ等に適用される配線基板並びに、その製造に好適に用いられる導体ペーストおよび成形体に関するものである。 The present invention relates to a wiring board that is applied to various wiring boards, semiconductor element storage packages, and the like, and a conductor paste and a molded body that are preferably used in the manufacture thereof.
従来、配線基板は、絶縁基板のスルーホール部あるいは表面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、電気素子、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電気素子収納用パッケージがある。 Conventionally, a wiring board has a structure in which a metallized wiring layer is disposed on a through hole portion or a surface of an insulating substrate. As a typical example using this wiring board, there is an electrical element housing package for housing an electrical element, particularly a semiconductor integrated circuit element such as an LSI (Large Scale Integrated Circuit Element).
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℃前後で焼成可能なガラス−セラミックスなどの焼結体からなる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。 Further, as an insulating substrate in a package for housing a semiconductor element, a glass that can be fired at around 1000 ° C. that can use a low-resistance metal such as Cu or Ag as a metallized wiring layer in place of the alumina ceramics or the like recently. An insulating material made of a sintered body such as ceramic has been proposed, and a low resistance wiring layer used for a low-temperature fired wiring board is currently a mainstream for forming a wiring layer by a copper-based material.
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から1000℃で焼成することにより作製されている。 As a specific method for forming a metallized wiring layer mainly composed of copper on the surface and / or inside of an insulating substrate made of glass ceramics, a slurry prepared by adding a glass ceramic raw material powder and a solvent to an organic binder is used as a doctor blade. The through hole is punched into the obtained green sheet by a method, etc., and the via hole conductor is formed by filling the through hole with a conductor paste mainly composed of copper. At the same time, copper is formed on the green sheet. This is made by printing a conductor paste mainly composed of copper on a wiring pattern by screen printing or the like, pressing and laminating a plurality of green sheets on which wiring patterns and via-hole conductors are formed, and firing at 800 to 1000 ° C. Has been.
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、導体ペーストの収縮挙動をグリーンシートと近似させるために、金属酸化物としてAl2O3,ZrO2,Y2O3,NiO,MgO,ZnO,Mg2SiO4,MgSiO3,SiO2,Nb2O5,または金属としてNi,W,Mo,Si,Fe,Co,Agのうち少なくとも一種を無機成分中に総量で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(例えば、特許文献1を参照。)。
ところが、特許文献1の方法では、グリーンシートと導体ペーストとを同時焼成した場合に、巨視的には両者の収縮挙動を近似させることはできるものの、金属粉末を形成する金属元素がグリーンシートあるいは絶縁層側に拡散し、スルーホール部あるいはメタライズ配線層周辺のグリーンシートあるいは絶縁層の収縮が、他の部分の収縮に比べ、速く進行し、微視的にはスルーホール部あるいはメタライズ配線層と、絶縁層の間にクラックが発生するという問題があった。 However, in the method of Patent Document 1, when the green sheet and the conductor paste are simultaneously fired, the contraction behavior of both can be macroscopically approximated, but the metal element forming the metal powder is the green sheet or the insulating material. Diffusion to the layer side, the shrinkage of the green sheet or insulating layer around the through-hole part or metallized wiring layer proceeds faster than the shrinkage of other parts, microscopically with the through-hole part or metallized wiring layer, There was a problem that cracks occurred between the insulating layers.
また、この金属元素の拡散は、スルーホール部あるいはメタライズ配線層の周辺の絶縁層の絶縁性を低下させたり、色調が変化するなどの問題もある。 In addition, the diffusion of the metal element has problems such as a decrease in insulation of the insulating layer around the through-hole portion or the metallized wiring layer and a change in color tone.
従って、本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであって、導体ペーストからの金属元素の拡散を抑制することができる導体ペーストおよび成形体並びに配線基板を提供することを目的とするものである。 Accordingly, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a conductor paste, a molded body, and a wiring board that can suppress diffusion of a metal element from the conductor paste. It is.
本発明の導体ペーストは、金属粉末の表面に10nm以上の厚みの金属酸化物が形成された複合金属粉末と、ガラス粉末と、樹脂とを含有することを特徴とする。 The conductor paste of the present invention is characterized by containing a composite metal powder in which a metal oxide having a thickness of 10 nm or more is formed on the surface of the metal powder, a glass powder, and a resin.
また、本発明の導体ペーストは、前記金属酸化物が、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2の群から選ばれる少なくとも1種を含有することが望ましい。 The conductive paste of the present invention, the metal oxide, SiO 2, Al 2 O 3 , MgO, it is desirable to include at least one selected from the group consisting of ZrO 2.
また、本発明の導体ペーストは、前記金属粉末が、Cu、Ag、Pt、Au、Niの群から選ばれる少なくとも1種を含有することが望ましい。 Moreover, as for the conductor paste of this invention, it is desirable for the said metal powder to contain at least 1 sort (s) chosen from the group of Cu, Ag, Pt, Au, and Ni.
また、本発明の導体ペーストは、前記ガラス粉末が結晶化ガラス粉末であることが望ましい。 In the conductor paste of the present invention, the glass powder is preferably a crystallized glass powder.
また、本発明の導体ペーストは、前記複合金属粉末100体積部に対して、前記結晶化ガラス粉末を5〜20体積部含有してなるとともに、前記結晶化ガラス粉末の結晶化温度が650〜800℃であることが望ましい。 The conductor paste of the present invention contains 5 to 20 parts by volume of the crystallized glass powder with respect to 100 parts by volume of the composite metal powder, and the crystallization temperature of the crystallized glass powder is 650 to 800. It is desirable to be at ° C.
本発明の成形体は、セラミック粉末と樹脂とを含有するグリーンシートに、請求項1乃至5のうちいずれかに記載の導体ペーストを塗布又は充填したことを特徴とする。 The molded body of the present invention is characterized in that the conductive paste according to any one of claims 1 to 5 is applied or filled into a green sheet containing ceramic powder and a resin.
本発明の成形体は、前記グリーンシートが、ガラス粉末を含有することが望ましい。 In the molded article of the present invention, the green sheet preferably contains glass powder.
本発明の配線基板は、以上説明した成形体を焼成してなることを特徴とする。 The wiring board of the present invention is obtained by firing the molded body described above.
本発明の配線基板は、焼結体からなる絶縁層と、配線層とを具備してなる配線基板であって、前記配線層が、金属と、該金属を被覆した無機被膜とを具備するとともに、前記金属の融点よりも、前記無機被膜の軟化点が高いことを特徴とする。 The wiring board of the present invention is a wiring board comprising an insulating layer made of a sintered body and a wiring layer, wherein the wiring layer comprises a metal and an inorganic coating coated with the metal. The softening point of the inorganic coating is higher than the melting point of the metal.
本発明の導体ペーストおよびこの導体ペーストを用いて作製された成形体、配線基板によれば、金属粉末表面に10nm以上の厚みの金属酸化物を形成することで、焼成時の複合金属粉末同士の焼結を阻害し、焼結開始を遅らせることができるとともに、金属粉末に含有される元素が絶縁層に拡散することを抑制することができる。また、この導体ペーストに、ガラス粉末を含有させることで、複合金属粉末同士の焼結が阻害されたとしても、空隙の少ない、実質的に緻密な配線層を形成することができる。 According to the conductor paste of the present invention and the molded body and wiring board produced using this conductor paste, by forming a metal oxide having a thickness of 10 nm or more on the surface of the metal powder, Sintering can be inhibited, the start of sintering can be delayed, and diffusion of elements contained in the metal powder into the insulating layer can be suppressed. Moreover, even if sintering of composite metal powder is inhibited by including glass powder in this conductor paste, a substantially dense wiring layer with few voids can be formed.
また、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2の群から選ばれる少なくとも1種を含有する金属酸化物を用いることで、金属元素の拡散を更に抑制することができる。 Further, by using a metal oxide containing at least one selected from the group consisting of SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, and ZrO 2 , diffusion of the metal element can be further suppressed.
また、Cu、Ag、Pt、Au、Niの群から選ばれる少なくとも1種を含有する金属粉末を用いることで、金属酸化物に被覆されたとしても、十分に低抵抗な配線層を形成することができる。 Further, by using a metal powder containing at least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Pt, Au, and Ni, a sufficiently low-resistance wiring layer can be formed even when coated with a metal oxide. Can do.
また、導体ペーストに結晶化ガラス粉末を含有させた場合には、配線層を緻密化させることが容易となり、しかも配線層の非晶質のガラス成分が結晶化ガラス粉末の結晶化により減少するため金属元素の拡散も抑制することができる。 In addition, when the crystallized glass powder is included in the conductor paste, it becomes easy to densify the wiring layer, and the amorphous glass component of the wiring layer is reduced by crystallization of the crystallized glass powder. The diffusion of metal elements can also be suppressed.
また、さらに、複合金属粉末100体積部に対して、結晶化ガラス粉末の含有量を5〜20体積部とし、結晶化ガラス粉末の結晶過温度を650〜800℃とすることで、金属元素の拡散を抑制できるとともに、緻密で低抵抗な配線層となる。 Furthermore, with respect to 100 parts by volume of the composite metal powder, the content of the crystallized glass powder is 5 to 20 parts by volume, and the crystal overtemperature of the crystallized glass powder is 650 to 800 ° C. Diffusion can be suppressed and the wiring layer becomes dense and low resistance.
本発明の配線基板は、上記の導体ペーストを用いた成形体を焼成してなるものであり、導体ペーストからの絶縁層への金属元素の拡散が抑制されたものであり、絶縁層の絶縁性の低下が抑制され、絶縁層と配線層との間のクラックの発生が抑制されたものである。 The wiring board of the present invention is obtained by firing a molded body using the above-mentioned conductor paste, and suppresses diffusion of metal elements from the conductor paste to the insulating layer. Is suppressed, and the occurrence of cracks between the insulating layer and the wiring layer is suppressed.
また、本発明の配線基板は、配線層において、金属粉末の融点よりも高い軟化点の無機被膜で金属粉末が被覆されており、金属粉末より絶縁層へ金属元素が拡散することを抑制したものである。 In the wiring board of the present invention, the metal layer is coated with an inorganic film having a softening point higher than the melting point of the metal powder in the wiring layer, and the metal element is prevented from diffusing from the metal powder to the insulating layer. It is.
図1は、本発明の導体ペースト1を説明する模式図である。 FIG. 1 is a schematic view for explaining a conductor paste 1 of the present invention.
この導体ペースト1は、例えば、金属粉末3aの表面に10nm以上の厚みを有する金属酸化物3bが形成された複合金属粉末3と、ガラス粉末5と、樹脂7とを含有している。また、必要に応じて溶剤(図示せず)を含有していても良い。
The conductor paste 1 contains, for example, a
また、図2に示すように、本発明の成形体11は、セラミック粉末(図示せず)と樹脂(図示せず)とを含有するグリーンシート13と、このグリーンシート13の表面に導体ペースト1を印刷するなどして形成された配線層成形体15あるいはこのグリーンシート13を貫通して形成された貫通孔17に導体ペースト1を充填して形成された貫通導体成形体19とから形成されている。
As shown in FIG. 2, the molded
また、図3に示すように、本発明の配線基板21は、例えば、本発明の成形体11を焼成して作製されるものであり、グリーンシート13が焼成されて形成された絶縁層23と、配線層成形体15が焼成されて形成された配線層25と、貫通導体成形体19が焼成されて形成された貫通導体29とを具備している。
Further, as shown in FIG. 3, the
本発明の導体ペースト1においては、金属粉末3aの表面に10nm以上の厚みを有する金属酸化物3bが形成されていることが重要であり、この金属酸化物3bが障壁となり、金属粉末を形成する金属元素が、配線層25や、貫通導体29から絶縁層23に拡散することを抑制することができるのである。
In the conductor paste 1 of the present invention, it is important that the
なお、金属酸化物3bの厚みが10nm以上必要であるのは、金属酸化物3bの厚みが10nm未満の場合には、金属元素の拡散を抑制する効果が認められないためである。また、10nm未満の厚みの金属酸化物3bは、大気中の酸素により金属粉末3aが酸化された場合であっても形成されうるもので実質的に金属酸化物3bが形成されていない従来の金属粉末と同じである。
The reason why the thickness of the
また、この導体ペースト1に、ガラス粉末5を含有させることで、複合金属粉末3同士の焼結が阻害されたとしても、空隙の少ない、実質的に緻密な配線層25、貫通導体29を形成することができる。
Moreover, even if the sintering of the
この金属酸化物3bは、金属粉末3aの融点よりも、高い軟化点を備えたものが望ましく、特に、その差が50℃、さらに200℃以上であることが望ましい。
The
そして、軟化点の高い金属酸化物3bとして、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2の群から選ばれる少なくとも1種を含有することが望ましい。
Then, the high softening
また、これらの金属酸化物は、複数の金属元素を含まないことが軟化点を高くする点で望ましい。 Moreover, it is desirable that these metal oxides do not contain a plurality of metal elements from the viewpoint of increasing the softening point.
また、金属酸化物3bは、ガラス成分を含んでいても良く、結晶とガラスとが混在していてもかまわない。
Further, the
この金属酸化物3bの厚みは、10nm以上であることが必要であり、金属酸化物3bの欠損を防止するためには、0.05μm以上であることが望ましい。
The thickness of the
また、成形体11を焼成することに伴い、図4に示すように、金属粉末3a同士が接触し、ネックを形成するとともに、この金属粉末3aにより形成されたネットワーク33の表面を、金属酸化物3bにより形成されたが覆う構造となる。また、このネットワークの間をガラス粉末に起因するガラス成分35が充填している。
Further, as shown in FIG. 4, as the
なお、カラス粉末として結晶化ガラスを用いた場合には、ガラス成分35と、ガラスから析出した結晶(図示せず)とがネットワークの間を充填することになる。この場合には、非晶質のガラスよりも金属元素の拡散を抑制する効果が高い結晶の割合が増加することから、さらに高い効果が得られる。
When crystallized glass is used as the crow powder, the
このような結晶化ガラスを導体ペースト1に用いる場合には、結晶化温度が、650〜800℃の範囲の結晶化ガラスを用いることが、金属粉末を構成する元素が絶縁層に拡散することを抑制することができると供に、緻密で低抵抗な配線層を形成することができるため望ましい。 When such crystallized glass is used for the conductor paste 1, the use of crystallized glass having a crystallization temperature in the range of 650 to 800 ° C. means that the elements constituting the metal powder diffuse into the insulating layer. In addition to being able to be suppressed, a dense and low resistance wiring layer can be formed, which is desirable.
また、この結晶化ガラス粉末の量は、複合粉末100体積部に対して、ボイドの発生を防止するという観点で5体積%以上、さらに8体積%以上、特に10体積%以上添加することが望ましい。また、配線層25並びに貫通導体29の抵抗を小さくするという観点から、結晶化ガラス粉末の量は、複合粉末100体積部に対して、20体積%以下、更に、17体積%以下、特に、15体積%以下とすることが望ましい。
The amount of the crystallized glass powder is preferably 5% by volume or more, more preferably 8% by volume or more, and particularly preferably 10% by volume or more with respect to 100 parts by volume of the composite powder from the viewpoint of preventing generation of voids. . Further, from the viewpoint of reducing the resistance of the
そして、例えば、ガラス粉末としては、SiO2 35〜55質量%、Al2O3 5〜30質量%、MgO 0〜20質量%、B2O3 5〜30質量%、CaO 5〜30質量%、BaO 0〜20質量%、SrO 0〜10質量%の組成のものが例示でき、このような組成のガラス粉末を用いた場合には、金属粉末を構成する元素が絶縁層に拡散することを抑制することができると供に、緻密で低抵抗な配線層を形成することができる。
Then, for example, as the glass powder, SiO 2 35 to 55 wt%, Al 2
また、金属粉末同士が接続されたネットワークの形成を容易とするためには、導体ペースト1における金属酸化物3bの厚みは、1μm以下であることが望ましく、さらに、0.5μm以下、特に、0.2μm以下とすることが望ましい。なお、配線基板21においては、金属粉末3aの表面に形成された金属酸化物3bの厚みは、ほぼ、導体ペースト1の形態を維持している。
In order to facilitate the formation of a network in which metal powders are connected to each other, the thickness of the
また、グリーンシート13にガラス粉末を用いると、1050℃以下の低温で焼成することが容易となり、Ag、Cu、Au、Niなどの低融点で、低抵抗な金属粉末を用いることができる。
Further, when glass powder is used for the
このガラス粉末としては、例えば、少なくともSiO2、Al2O3、MgO、ZnO、B2O3、を含むほう珪酸ガラス粉末が例示でき、例えば、このほう珪酸ガラス粉末を60〜99.5質量%と、少なくともコーディエライト粉末0.5〜20質量%、セラミック粉末0〜35質量%とにより形成することで、ガラスセラミック焼結体の熱膨張係数、ヤング率を低下せしめることが可能となる。
As the glass powder, for example, at least SiO 2, Al 2 O 3, MgO, ZnO, B 2
また、本発明の配線基板21の配線層25や、貫通導体29は、図4の要部拡大図に示すように、少なくとも、金属粉末3aにより形成された金属のネットワーク33と、金属酸化物3bを起源として形成された金属ネットワーク33を被覆する無機被膜35とから構成されている。この金属のネットワーク33は、原料として用いた金属粉末3aが結合してネットワークを形成した構造を有し、このネットワークにより配線基板21の配線層25や、貫通導体29に導電性が付与される。
Further, the
また、配線層25や、貫通導体29には、金属31、無機被膜35に加えて、ガラス相37を含有させて、配線層25や、貫通導体29に気孔が形成されることを抑制することが望ましい。
Further, the
また、ガラス相37に換えて、無機粉末35を含有させても良く、ガラス相37、無機粉末(図示せず)の両方を含有させても良い。
Moreover, it may replace with the
このような構成において、無機被膜35の軟化温度は、金属のネットワーク33の融点よりも高くなっており、金属のネットワーク33に含まれる金属元素が絶縁層23に拡散することが抑制されている。
In such a configuration, the softening temperature of the
従って、金属元素が絶縁層23に拡散することによって発生していた種々の不具合が抑制される。つまり、配線層25や、貫通導体29と、絶縁層23との間にクラックが発生することを抑制することができる。
Accordingly, various problems caused by diffusion of the metal element into the insulating
また、配線層25や、貫通導体29の周辺の絶縁層23の色調の変化や絶縁性の低下も抑制されるのである。
In addition, a change in color tone and a decrease in insulating properties of the
特に、貫通導体29は、配線層25よりも金属の量が多いことから、貫通導体29を形成するにあたり、本発明の導体ペースト1を用いることが望ましい。
In particular, since the through
なお、配線基板21に搭載される半導体素子(図示せず)と、配線基板21との実装信頼性を向上させるという点から、絶縁層23の−40〜400℃における熱膨張係数は、2〜5×10−6/℃とすることが望ましい。
Note that the thermal expansion coefficient of the insulating
また、絶縁層23のヤング率を150GPa、さらに120GPa以下とすることで、配線基板21を変形させやすくなり、配線基板21と、半導体素子あるいは配線基板21を実装する外部回路基板(図示せず)との間に発生する応力を緩和することができる。
Further, by setting the Young's modulus of the insulating
また、絶縁層23の強度は、配線基板の割れや欠けを防ぎ、ハンドリング性を向上させることを勘案すれば、200MPa以上とすることが望ましく、さらに230MPa以上、特に、260MPa以上とすることが望ましい。
Further, the strength of the insulating
以下に本発明の導体ペースト1を用いて作製した成形体11並びに配線基板21の製造方法を説明する。
Below, the manufacturing method of the molded
まず、セラミック粉末と樹脂とを含有するグリーンシートをドクターブレード法などにより作製する。 First, a green sheet containing ceramic powder and resin is produced by a doctor blade method or the like.
このグリーンシートには、セラミック粉末として、Al2O3やSiO2などのフィラーと、ガラス粉末を用いることが低温焼成が可能で、種々の特性を容易に発現させることができるという観点で望ましい。 For this green sheet, it is desirable to use a filler such as Al 2 O 3 and SiO 2 and glass powder as ceramic powder from the viewpoint that low temperature firing is possible and various characteristics can be easily expressed.
また、いわゆるフィラーと、焼結助剤として低温焼成を可能とするB2O3やPbO、アルカリ金属を含有する化合物とを用いても良い。 Moreover, so-called filler, B 2 O 3 and PbO to enable low-temperature sintering as a sintering aid, it may be used a compound containing an alkali metal.
つぎに、このグリーンシートにパンチングやレーザー光を用いることで貫通孔を形成し、この貫通孔に本発明の導体ペースト1を充填する。また、グリーンシートの表面に回路形状の導体ペースト1を印刷する。 Next, through holes are formed in the green sheet by using punching or laser light, and the conductive paste 1 of the present invention is filled into the through holes. Further, the circuit-shaped conductor paste 1 is printed on the surface of the green sheet.
このようにして作製した導体ペースト1を充填、印刷したグリーンシートを複数積層して、本発明の成形体11を作製する。
A plurality of green sheets filled and printed with the conductor paste 1 produced in this way are stacked to produce the molded
さらに、所定の温度で、この成形体11を焼成することで、本発明の配線基板21を作製することができる。
Furthermore, by firing the molded
まず、42質量%SiO2−5質量%B2O3−6質量%Al2O3−22質量%BaO−12質量%ZnOの組成のほう珪酸ガラス粉末:72質量%と、コーディエライト粉末:5質量%、アルミナ:20質量%、CaZrO3:3質量%を用いて調合し、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100μmのグリーンシートを作製した。 First, borosilicate glass powder having a composition of 42 mass% SiO 2 -5 mass% B 2 O 3 -6 mass% Al 2 O 3 -22 mass% BaO-12 mass% ZnO: 72 mass%, cordierite powder : 5% by mass, alumina: 20% by mass, CaZrO 3 : 3% by mass, an acrylic resin as an organic binder is added to this mixture, and further pulverized with toluene as a solvent, followed by a doctor blade method. A green sheet having a thickness of 100 μm was produced.
また、表1に示す組成の平均粒径が1.0〜3.0μmのガラス粉末A〜Eを準備した。 Moreover, glass powders A to E having an average particle size of 1.0 to 3.0 μm having the composition shown in Table 1 were prepared.
また、平均粒径が5.0μmの金属粉末の表面に、表2に記載した金属酸化物により形成された被膜を具備する複合金属粉末と、平均粒径5μmの銅粉末を準備した。 Moreover, the composite metal powder which comprises the film formed with the metal oxide described in Table 2 on the surface of the metal powder whose average particle diameter is 5.0 micrometers, and the copper powder whose average particle diameter is 5 micrometers were prepared.
そして、ガラス粉末A〜Eを、複合金属粉末及び銅粉末100重量部(Cu換算)に対して表2に示す割合で添加し、さらに無機物成分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10重量部、有機溶剤としてα−テルピネオールを10重量部添加混錬し、導体ペーストを調製した。
次に、グリーンシートを焼成後の形状が200μmφとなるように穴加工し、さらに、こうして作製した貫通孔に導体ペーストを充填した。 Next, the green sheet was drilled so that the shape after firing was 200 μmφ, and the through-hole thus fabricated was filled with a conductor paste.
次に、このグリーンシート表面に導体ペーストを印刷して形成し、グリーンシート4枚を加圧積層して成形体を作製した。 Next, a conductive paste was printed on the surface of the green sheet to form, and four green sheets were pressure-laminated to form a molded body.
次いで、この成形体を、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750℃の温度で1時間保持して脱脂した後、窒素雰囲気中で900℃に昇温して1時間保持し、配線基板を作製した。 Next, in order to decompose and remove organic components such as an organic binder, the molded body was degreased by holding at a temperature of 750 ° C. for 1 hour in a steam-containing nitrogen atmosphere, and then heated to 900 ° C. in a nitrogen atmosphere. Held for 1 hour to fabricate a wiring board.
こうして作製した試料について、貫通導体、配線層の周囲の色調変化、クラックの有無、配線層間の絶縁性、貫通導体の抵抗について調査した。なお、色調変化、クラックの有無については、焼結体を表層/断面を鏡面研磨して準備し、金属顕微鏡を用いて確認した。また、配線層間の絶縁性については、試料を信頼性試験(高温高湿バイアス試験:85℃/85%/5.5V)に投入し、1000時間後に絶縁抵抗109Ω以上を絶縁性劣化無しとした。また、貫通導体の抵抗については長さ1mm、φ100μmのサンプルを作製して測定した。 With respect to the sample thus prepared, the penetration conductor, the color tone change around the wiring layer, the presence or absence of cracks, the insulation between the wiring layers, and the resistance of the penetration conductor were investigated. In addition, about the color tone change and the presence or absence of cracks, the sintered body was prepared by mirror polishing the surface layer / cross section, and was confirmed using a metal microscope. As for insulation between the wiring layers, the sample was put into a reliability test (high temperature and high humidity bias test: 85 ° C./85%/5.5 V), and after 1000 hours, an insulation resistance of 10 9 Ω or more was not deteriorated. It was. Further, the resistance of the through conductor was measured by preparing a sample having a length of 1 mm and φ100 μm.
なお、色調変化については、色調変化の領域が5μm未満の試料を「○」と判定し、色調変化の領域が5〜20μmの領域の試料を「△」と判定し、色調変化の領域が20μmを超えるものを「×」と判定した。 Regarding the color change, a sample having a color change area of less than 5 μm is determined as “◯”, a sample having a color change area of 5 to 20 μm is determined as “Δ”, and the color change area is 20 μm. A sample exceeding “x” was judged as “×”.
測定結果を表2に示す。
本発明の範囲外である金属粉末の表面に10nm以上の酸化物が形成されていない従来の導体ペーストを用いて作製した試料No.1〜4では、貫通導体と絶縁層との間にクラックが発生した。 Sample No. produced using a conventional conductor paste in which an oxide of 10 nm or more is not formed on the surface of the metal powder which is outside the scope of the present invention. In 1-4, the crack generate | occur | produced between the penetration conductor and the insulating layer.
一方、本発明の試料No.5〜25では、貫通導体と絶縁層との間にクラックが発生せず、絶縁層の色調も変化せず、配線間の絶縁信頼性もあり、配線層の抵抗も低く、要求機能をすべて満足でき、高信頼性を確保できた。 On the other hand, sample no. 5 to 25, no cracks are generated between the through conductor and the insulating layer, the color of the insulating layer does not change, the insulation reliability between wirings is low, the resistance of the wiring layers is low, and all the required functions are satisfied. It was possible to secure high reliability.
また、結晶化温度が600℃のガラス粉末を含有する導体ペーストを用いて作製した試料No.5では、抵抗値が若干高くなった。また、結晶化温度が850℃のガラス粉末を含有する導体ペーストを用いて作製した試料No.8では、抵抗値が若干高くなった。 Sample No. 2 produced using a conductor paste containing glass powder having a crystallization temperature of 600 ° C. In 5, the resistance value was slightly higher. Sample No. 2 produced using a conductor paste containing glass powder having a crystallization temperature of 850 ° C. In 8, the resistance value was slightly higher.
また、非晶質のガラス粉末を用いた試料No.9では、実用上問題はないものの、絶縁層に若干の色調変化があった。 Sample No. using amorphous glass powder was used. In No. 9, although there was no problem in practical use, there was a slight color change in the insulating layer.
また、ガラス粉末量が、26体積部の試料No.17では、実用上問題はないものの、抵抗が、若干大きくなった。 In addition, the amount of glass powder was 26 parts by volume of sample No. In No. 17, although there was no problem in practical use, the resistance slightly increased.
また、複合金属粉末の金属酸化物、すなわち、無機被膜の軟化点が金属の融点よりも低い試料No.24では、実用上問題はないものの、絶縁層に若干の色調変化があった。 In addition, the metal oxide of the composite metal powder, that is, Sample No. whose softening point of the inorganic coating is lower than the melting point of the metal. In 24, although there was no problem in practical use, there was a slight color change in the insulating layer.
1・・・導体ペースト
3・・・複合金属粉末
3a・・金属粉末
3b・・金属酸化物
5・・・ガラス粉末
7・・・樹脂
11・・成形体
13・・グリーンシート
15・・配線層成形体
17・・貫通孔
19・・貫通導体成形体
21・・配線基板
23・・絶縁層
25・・配線層
29・・貫通導体
33・・ネットワーク
35・・無機被膜
37・・ガラス成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (9)
A wiring board comprising an insulating layer made of a sintered body and a wiring layer, wherein the wiring layer comprises a metal and an inorganic film coated with the metal, and has a melting point higher than that of the metal. A wiring board having a high softening point of the inorganic coating film.
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- 2005-04-26 JP JP2005127393A patent/JP2006310340A/en active Pending
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