JP2008109018A - Wiring board - Google Patents

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浩司 山本
Shinya Kawai
信也 川井
Tatsuji Furuse
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board having high dimensional accuracy and proper resistance against chemicals. <P>SOLUTION: In the wiring board made of glass ceramics and having at least two kinds of insulating layers that have different baking shrinkage start temperatures and a wiring layer, where the insulating layers to be baked and shrunk at a low temperature are first insulating layers 11, 23 and the insulating layers to be baked and shrunk at a temperature higher than that of the first insulating layers 11, 23 are second insulating layers 13-21 from among the insulating layers, the glass of each of the first insulating layer 11, 23 contains F, the F content in the first insulating layers 11, 23 is 1-6 mass%, and the total amount of B<SB>2</SB>O<SB>3</SB>and an alkali metal oxide of the first insulating layers 11, 23 is 10 mass% or smaller. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は配線基板に関するものであり、特に、高い寸法精度が必要とされる多層配線基板に関するものである。   The present invention relates to a wiring board, and more particularly to a multilayer wiring board that requires high dimensional accuracy.

従来、低抵抗で低融点のAu、Ag、Cuを配線層とした、いわゆるガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板が用いられている。さらに、近年においては、配線基板に対して種々の機能の付加が求められ、ガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板においても異種の組成の絶縁層を組み合わせることが提案されている。   Conventionally, a wiring substrate using a so-called glass ceramic as an insulating layer using Au, Ag, and Cu having a low resistance and a low melting point as a wiring layer has been used. Further, in recent years, various functions are required to be added to a wiring board, and it has been proposed to combine insulating layers having different compositions in a wiring board using glass ceramics as an insulating layer.

例えば、配線基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、低誘電率の絶縁層中に高誘電率の絶縁層などを積層したりした配線基板が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。   For example, a wiring board in which a high dielectric constant insulating layer or the like is laminated in a low dielectric constant insulating layer in order to incorporate a capacitor having a high capacitance value in the wiring board has been proposed (for example, Patent Documents). 1).

このような異種材料を積層した配線基板においては、組成や特性の異なる絶縁層間における焼成収縮率や熱膨張係数の不一致に起因して、絶縁層間にクラックやデラミネーション(層間剥離)が発生する恐れがあり、そのために各絶縁層材料の収縮率や熱膨張係数ができるだけ一致するように絶縁層の特性を選択、制御することが行われている。   In a wiring board in which different types of materials are laminated, cracks and delamination may occur between insulating layers due to mismatch in firing shrinkage and thermal expansion coefficients between insulating layers having different compositions and characteristics. Therefore, the characteristics of the insulating layer are selected and controlled so that the shrinkage rate and thermal expansion coefficient of each insulating layer material match as much as possible.

また、近年においては、絶縁層間の焼成収縮率の差を積極的に利用して、焼成時の平面方向(積層方向に垂直な方向)における配線基板の収縮率を小さくして、配線基板上に形成される電極の寸法精度を高めることも提案されている。   In recent years, the difference in firing shrinkage between insulating layers has been actively utilized to reduce the shrinkage of the wiring board in the plane direction during firing (the direction perpendicular to the stacking direction). It has also been proposed to increase the dimensional accuracy of the electrodes formed.

すなわち、焼成収縮開始温度の異なる絶縁層を積層して同時焼成することにより、2種類の絶縁層を異なる温度で収縮させて、絶縁層が互いに平面方向の収縮を制限するようにして、焼成による平面方向の収縮率を小さくし寸法精度を高める方法が提案されている(例えば、特許文献2を参照。)。   That is, by laminating insulating layers with different firing shrinkage start temperatures and co-firing, the two types of insulating layers are shrunk at different temperatures, so that the insulating layers limit the shrinkage in the plane direction to each other. A method has been proposed in which the shrinkage rate in the planar direction is reduced to increase the dimensional accuracy (see, for example, Patent Document 2).

このとき、焼成収縮開始温度の低い絶縁層は、焼成収縮開始温度が高い絶縁層が収縮を開始する際にはほぼ焼成収縮を完了していることが求められるため、絶縁層に含有するガラスは、多量のBやアルカリ金属酸化物を添加してガラス軟化点を低下させ、より低い温度でガラスの軟化流動が可能な状態にする必要がある(例えば、特許文献3を参照。)。
特開平8−228078号公報 特開2001−15875号公報 特開2003−246644号公報
At this time, since the insulating layer having a low firing shrinkage temperature is required to complete the firing shrinkage when the insulating layer having a high firing shrinkage temperature starts shrinking, the glass contained in the insulating layer is It is necessary to add a large amount of B 2 O 3 or an alkali metal oxide to lower the glass softening point so that the glass can be softened and flowed at a lower temperature (see, for example, Patent Document 3). .
JP-A-8-228078 JP 2001-15875 A JP 2003-246644 A

しかしながら、多量のBを添加して焼成収縮開始温度を低下させた場合、焼成時にガラスが結晶化し難くなり、焼成温度域において軟化流動する状態が継続されるため、剛性が不足して焼成収縮開始温度が高い絶縁層の平面収縮を十分に抑制することが出来ない、あるいは基板が反って変形しまう等の不具合を生じる可能性がある。また、多量のアルカリ金属酸化物を添加して焼成収縮開始温度を低下させた場合、焼成時の結晶化が促進されて焼成温度域での剛性は向上するものの、絶縁抵抗値が低下してしまうという問題があった。 However, when a large amount of B 2 O 3 is added to lower the firing shrinkage start temperature, the glass becomes difficult to crystallize during firing, and the state of softening and flowing in the firing temperature range is continued, resulting in insufficient rigidity. There is a possibility that the plane shrinkage of the insulating layer having a high firing shrinkage start temperature cannot be sufficiently suppressed, or that the substrate is warped and deformed. In addition, when a large amount of alkali metal oxide is added to lower the firing shrinkage start temperature, crystallization during firing is promoted and rigidity in the firing temperature range is improved, but the insulation resistance value is lowered. There was a problem.

したがって、本発明は、Bやアルカリ金属酸化物の添加を最小限に抑え、寸法精度が高く、かつ反り等の変形が小さく、絶縁性良好な配線基板を提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a wiring board with good insulation, minimizing the addition of B 2 O 3 and alkali metal oxide, having high dimensional accuracy, and small deformation such as warpage. Is.

本発明の配線基板は、ガラスセラミックスからなり、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも2種類の絶縁層と、配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層のうち、低温側で焼成収縮する絶縁層を第1の絶縁層、該第1の絶縁層よりも高温側で焼成収縮する絶縁層を第2の絶縁層としたとき、前記第1の絶縁層のガラスがFを含有しており、前記第1の絶縁層のFの含有量が1〜6質量%であり、前記第1の絶縁層のB2O3とアルカリ金属酸化物との合量が10質量%以下であることを特徴とする。   The wiring board of the present invention is made of glass ceramics and includes at least two types of insulating layers having different firing shrinkage start temperatures and a wiring layer, and among the insulating layers, the insulating layer that is fired and shrunk on a low temperature side. Is the first insulating layer, and the second insulating layer is an insulating layer that is baked and shrunk on a higher temperature side than the first insulating layer, the glass of the first insulating layer contains F, and The content of F in the first insulating layer is 1 to 6% by mass, and the total amount of B 2 O 3 and alkali metal oxide in the first insulating layer is 10% by mass or less.

本発明の配線基板は、前記第2の絶縁層のBとアルカリ金属酸化物との合量が前記第1の絶縁層よりも少なく、前記第2の絶縁層のガラスのFの含有量が前記第1の絶縁層よりも少ないことが望ましい。 In the wiring board of the present invention, the total amount of B 2 O 3 and the alkali metal oxide in the second insulating layer is smaller than that in the first insulating layer, and the glass F in the second insulating layer is contained. Desirably, the amount is less than the first insulating layer.

また、本発明の配線基板は、前記第1の絶縁層がZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種をその合量で1〜5質量%含有することが望ましい。 In the wiring board of the present invention, the first insulating layer may contain at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 in a total amount of 1 to 5% by mass. It is desirable to contain.

また、本発明の配線基板は、前記第2の絶縁層がZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種を含有するとともにその合量が第1の絶縁層よりも少ないことが望ましい。 In the wiring board of the present invention, the second insulating layer contains at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 , and the total amount is the first. It is desirable that the number be less than that of the insulating layer.

本発明の配線基板によれば、低温側で焼成収縮する第1の絶縁層において、B2O3とアルカリ金属酸化物との合量を10%以下とすることにより、第1の絶縁層の焼成温度域においてB添加によるガラス相の結晶化率の低下や、アルカリ金属酸化物添加による絶縁抵抗値の低下を最小限にすることができる。その上で、Fを1〜6質量%含有させることにより第1の絶縁層の焼成収縮開始温度を効果的に低下させ、また、結晶化を促進させることにより、焼成温度域における剛性が高くなるため、第2の絶縁層が焼成収縮を開始する際に効果的に平面方向の収縮を抑制することができ、寸法精度に優れた配線基板となる。また、配線基板の反り等の変形に対する抵抗が大きくなる。 According to the wiring substrate of the present invention, in the first insulating layer that is fired and contracted on the low temperature side, the total amount of B2O3 and the alkali metal oxide is set to 10% or less, whereby the firing temperature range of the first insulating layer Therefore, it is possible to minimize the decrease in the crystallization rate of the glass phase due to the addition of B 2 O 3 and the decrease in the insulation resistance value due to the addition of the alkali metal oxide. In addition, by containing 1 to 6% by mass of F, the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer is effectively lowered, and by promoting crystallization, rigidity in the firing temperature range is increased. Therefore, when the second insulating layer starts firing shrinkage, the shrinkage in the plane direction can be effectively suppressed, and the wiring board having excellent dimensional accuracy is obtained. Further, resistance to deformation such as warping of the wiring board is increased.

また、本発明の配線基板によれば、前記第2の絶縁層が結晶相を具備するとともに、前記第2の絶縁層のB2O3とアルカリ金属酸化物との合量が前記第1の絶縁層よりも少なく、前記第2の絶縁層のFの含有量が前記第1の絶縁層よりも少ないことが望ましい。これにより、第2の絶縁層においても、Bおよびアルカリ金属酸化物の添加による結晶化率の低下および絶縁抵抗値の低下を最小限に抑えることが出来る。また、Fを含有せしめることにより、結晶化を促進させ、第1の絶縁層と合わせて第2の絶縁層の強度も改善させることができ、基板全体としての強度を向上せしめることができる。さらには、第2の絶縁層に含まれるB、アルカリ金属酸化物、Fの含有量がいずれも第1の絶縁層と比して少なくすることで、焼成の際にこれらの焼成開始温度を低下させる成分が第1の絶縁層に移動して、種々の不具合を発生させることを抑制できる。 According to the wiring board of the present invention, the second insulating layer has a crystal phase, and the total amount of B2O3 and alkali metal oxide of the second insulating layer is greater than that of the first insulating layer. It is desirable that the content of F in the second insulating layer is less than that in the first insulating layer. Thus, also in the second insulating layer, B 2 O 3 and alkali metal reduction of the crystallization rate by addition of the oxide and the reduction in the insulation resistance can be minimized. Further, by containing F, crystallization can be promoted, the strength of the second insulating layer can be improved together with the first insulating layer, and the strength of the entire substrate can be improved. Furthermore, since the content of B 2 O 3 , alkali metal oxide, and F contained in the second insulating layer is less than that of the first insulating layer, these firings are started during firing. It can suppress that the component which reduces temperature moves to a 1st insulating layer, and generate | occur | produces a various malfunction.

また、本発明の配線基板によれば、前記第1の絶縁層がZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種をその合量で1〜5質量%含有することがより望ましい。ZrO、CeO、Y、SnO、TiOは、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果がある。結晶化が促進されることにより、焼成温度域における剛性を高くすることができるため、第2の絶縁層が焼成収縮を開始する際により効果的に平面方向の収縮を抑制することができ、また、基板の反り等の変形に対する抵抗がより大きくなる。また、焼成後の結晶質の割合が大きくなるためガラスを含有することにより第1の絶縁層の強度をより改善させることができる。さらに、収縮開始温度が低くなることにより、より確実に第2の絶縁層の収縮開始温度より低い温度で収縮を開始させることが容易となる。 Moreover, according to the wiring board of the present invention, the first insulating layer contains at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 in a total amount of 1 to 5 It is more desirable to contain by mass. ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 are effective in promoting crystallization of the glass and lowering the shrinkage start temperature. By promoting the crystallization, the rigidity in the firing temperature range can be increased, so that the shrinkage in the planar direction can be more effectively suppressed when the second insulating layer starts firing shrinkage. In addition, resistance to deformation such as warpage of the substrate is further increased. Moreover, since the ratio of the crystalline after baking becomes large, the intensity | strength of a 1st insulating layer can be improved more by containing glass. Furthermore, since the shrinkage start temperature is lowered, it becomes easier to start shrinkage at a temperature lower than the shrinkage start temperature of the second insulating layer.

また、本発明の配線基板によれば、前記第2の絶縁層がZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種を含有するとともに、その合量が第1の絶縁層よりも少ないことが望ましい。前述のように、ZrO、CeO、Y、SnO、TiOは、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果があるから、結晶化が促進されることにより、第1の絶縁層と合わせて第2の絶縁層の強度も改善させることができ、基板全体としての強度を向上せしめることができる。特に、ZrO、CeO、Y、SnO、TiOの合量が第1の絶縁層よりも少なくすることにより、第2の絶縁層の焼成収縮開始温度を第1の絶縁層よりも高くすることが容易となる。 According to the wiring board of the present invention, the second insulating layer contains at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 , and its total amount Is less than the first insulating layer. As described above, ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 have the effect of promoting the crystallization of glass and lowering the shrinkage start temperature. The strength of the second insulating layer can be improved together with the first insulating layer, and the strength of the entire substrate can be improved. In particular, when the total amount of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 is less than that of the first insulating layer, the firing shrinkage start temperature of the second insulating layer is reduced to the first insulating layer. It becomes easy to make it higher.

本発明を、添付図面に基づいて説明する。   The present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

例えば、図1に示すように、本発明の配線基板100は、複数のガラスセラミックスからなる絶縁層からなる絶縁基板1、絶縁基板1の表裏面に形成された表面配線層3、絶縁基板1の内部に形成された内部配線層5、および、これらの配線層間を接続するビアホール導体7から構成されている。これらの表面配線層3、内部配線層5およびビアホール導体7は、Au、Ag、Cuのうちいずれかを主成分として含有するものである。   For example, as shown in FIG. 1, a wiring substrate 100 of the present invention includes an insulating substrate 1 made of an insulating layer made of a plurality of glass ceramics, a surface wiring layer 3 formed on the front and back surfaces of the insulating substrate 1, and an insulating substrate 1. An internal wiring layer 5 formed inside and a via-hole conductor 7 connecting these wiring layers are configured. These surface wiring layer 3, internal wiring layer 5, and via-hole conductor 7 contain any one of Au, Ag, and Cu as a main component.

本発明によれば、ガラス相を具備し、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも2種以上の絶縁層が積層されていることが重要である。例えば、絶縁基板1は、7層の絶縁層11〜絶縁層23からなっており、これらの絶縁層のうち、例えば、絶縁層11と絶縁層23は第1の絶縁層である。一方、絶縁層13〜絶縁層21は、第1の絶縁層である絶縁層11、絶縁層23とは組成が異なり、焼成収縮開始温度が第1の絶縁層よりも高い第2の絶縁層である。   According to the present invention, it is important that at least two or more insulating layers having a glass phase and having different firing shrinkage start temperatures are laminated. For example, the insulating substrate 1 includes seven insulating layers 11 to 23, and among these insulating layers, for example, the insulating layer 11 and the insulating layer 23 are first insulating layers. On the other hand, the insulating layers 13 to 21 are second insulating layers that are different in composition from the insulating layers 11 and 23, which are the first insulating layers, and whose firing shrinkage start temperature is higher than that of the first insulating layer. is there.

なお、絶縁基板1の積層数は、例えば2〜50層としてもよい。また、絶縁層11〜絶縁層23の厚みは、例えば、3〜300μmとすることができる。さらに、絶縁層13〜絶縁層21は、収縮を十分に制限できる限り第1の絶縁層あるいは第2の絶縁層のいずれでもさしつかえない。   Note that the number of stacked insulating substrates 1 may be 2 to 50 layers, for example. Moreover, the thickness of the insulating layers 11-23 can be 3-300 micrometers, for example. Furthermore, the insulating layers 13 to 21 can be either the first insulating layer or the second insulating layer as long as the shrinkage can be sufficiently limited.

また、図1では、配線層間に1種類の絶縁層が配置されているが、配線層間に複数の種類の絶縁層が配置されていても差し支えない。   In FIG. 1, one type of insulating layer is arranged between the wiring layers, but a plurality of types of insulating layers may be arranged between the wiring layers.

上記のように、収縮開始温度の異なる2種類の絶縁層を組み合わせて焼成することにより、互いの平面方向の収縮を抑制する力が強くなり平面方向の焼成収縮率が5%以下、特に2%以下、最適には1%以下とすることができる。   As described above, by firing by combining two types of insulating layers having different shrinkage start temperatures, the force to suppress mutual shrinkage in the planar direction becomes strong, and the firing shrinkage rate in the planar direction is 5% or less, particularly 2%. Hereinafter, it can be optimally 1% or less.

すなわち、第1の絶縁層からなる絶縁層11、絶縁層23が焼成収縮を開始する温度では、まだ焼成収縮を開始していない第2の絶縁層からなる絶縁層13〜絶縁層21に拘束されて平面方向の収縮が制限される。その後、第2の絶縁層からなる絶縁層13〜絶縁層21が焼成収縮を開始する温度では、すでに焼成収縮を開始している第1の絶縁層からなる絶縁層11、絶縁層23に拘束されて平面方向の収縮が制限される。このようにして互いの平面方向の収縮を制限しあい、平面方向の収縮量を5%以下とすることができるため、平面方向の収縮量のばらつきも抑制できる。   That is, at the temperature at which the insulating layer 11 and the insulating layer 23 made of the first insulating layer start firing shrinkage, they are restrained by the insulating layers 13 to 21 made of the second insulating layer that have not yet started firing shrinkage. Thus, contraction in the plane direction is limited. After that, the insulating layer 13 to the insulating layer 21 made of the second insulating layer are restrained by the insulating layers 11 and 23 made of the first insulating layer that have already started firing shrinkage at a temperature at which the firing shrinkage starts. Thus, contraction in the plane direction is limited. In this way, the contraction in the planar direction can be limited and the contraction amount in the planar direction can be reduced to 5% or less, so that variation in the contraction amount in the planar direction can also be suppressed.

より効果的に平面方向の収縮を制限しあうためには、第2の絶縁層が焼成収縮を開始する際には、第1の絶縁層は焼成収縮をほぼ収縮していることが望ましい。   In order to more effectively limit the shrinkage in the planar direction, it is desirable that the first insulating layer substantially contracts the firing shrinkage when the second insulating layer starts firing shrinkage.

なお、ここでいう焼成収縮がほぼ終了しているとは、最終焼成体積収縮量の98%以上の収縮が終了しているということであり、特に98%収縮した温度を収縮完了温度と呼ぶ。一方、収縮開始温度とは、最終焼成体積収縮量の2%収縮した温度を指す。   Here, the term “shrinkage shrinkage is almost finished” means that shrinkage of 98% or more of the final firing volume shrinkage is finished, and the temperature at which 98% shrinkage is called the shrinkage completion temperature. On the other hand, the shrinkage start temperature refers to a temperature at which the final firing volume shrinkage has shrunk by 2%.

本発明の配線基板によれば、第1の絶縁層のB2O3とアルカリ金属酸化物との合量が10%以下であり、第1の絶縁層のガラスがFを含有し、第1の絶縁層のFの含有量が1〜6質量%であることが重要である。このB2O3とアルカリ金属酸化物との合量は、絶縁層中のBとアルカリ金属の含有量を、それぞれ酸化物換算した値である。   According to the wiring board of the present invention, the total amount of B2O3 and the alkali metal oxide of the first insulating layer is 10% or less, the glass of the first insulating layer contains F, and the first insulating layer It is important that the content of F is 1 to 6% by mass. The total amount of B2O3 and alkali metal oxide is a value obtained by converting the contents of B and alkali metal in the insulating layer into oxides.

また、第2の絶縁層のB2O3とアルカリ金属酸化物との合量が前記第1の絶縁層よりも少なく、前記第2の絶縁層のFの含有量が前記第1の絶縁層よりも少ないことが望ましい。   Further, the total amount of B2O3 and alkali metal oxide in the second insulating layer is smaller than that in the first insulating layer, and the F content in the second insulating layer is smaller than that in the first insulating layer. It is desirable.

このBおよびアルカリ金属酸化物の量は、絶縁層中のBおよびアルカリ金属元素を酸化物に換算して求めた値であって、絶縁層中にBとアルカリ金属酸化物の形態で存在する必要はない。 The amounts of B 2 O 3 and alkali metal oxide are values obtained by converting B and alkali metal elements in the insulating layer into oxides, and B 2 O 3 and alkali metal oxide in the insulating layer. There is no need to exist in the form.

このようなアルカリ金属元素としては、例えば、LiやNaおよびKがあげられるが、ガラスの軟化点を下げる効果が高く、結晶化しやすいLiが最も好ましい。そして、アルカリ金属元素は水和物を形成しやすいためガラス粉末の状態で用いることが望ましい。   Examples of such an alkali metal element include Li, Na, and K, and Li is most preferable because it has a high effect of lowering the softening point of glass and is easily crystallized. And since an alkali metal element tends to form a hydrate, it is desirable to use it in the state of glass powder.

また、アルカリ金属の炭酸塩の形態で用いることもできるが、焼成段階で炭酸塩はガラスに溶融するため、炭酸塩として添加したとしても、焼結性を向上させる機能はガラスとして用いた場合と同様である。   Also, although it can be used in the form of an alkali metal carbonate, since the carbonate melts in the glass in the firing stage, even if added as a carbonate, the function to improve the sinterability is used as a glass It is the same.

また、Bについては、水和物を形成しやすいためにガラス粉末の状態で用いることが望ましい。なお、Bについては水和物を形成しやすいために焼成後もガラス中に存在することが望ましい。   Moreover, about B, since it is easy to form a hydrate, it is desirable to use it in the state of glass powder. In addition, about B, since it is easy to form a hydrate, it is desirable to exist in glass after baking.

低温側で焼成収縮する第1の絶縁層において、B2O3とアルカリ金属酸化物との合量を10%以下とすることにより、第1の絶縁層の焼成温度域においてB添加によるガラス相の結晶化率の低下や、アルカリ金属酸化物添加による絶縁抵抗値の低下を最小限にすることができる。その上で、Fを1〜6質量%含有させることにより第1の絶縁層の焼成収縮開始温度を効果的に低下させ、また、結晶化を促進させることにより、焼成温度域における剛性が高くなるため、第2の絶縁層が焼成収縮を開始する際に効果的に平面方向の収縮を抑制することができ、また、配線基板の反り等の変形に対する抵抗が大きくなるため、高寸法精度の配線基板となるのである。 In the first insulating layer that is fired and shrunk on the low temperature side, the total amount of B2O3 and the alkali metal oxide is 10% or less, so that the glass phase by the addition of B 2 O 3 in the firing temperature range of the first insulating layer It is possible to minimize a decrease in the crystallization rate and a decrease in the insulation resistance value due to the addition of an alkali metal oxide. In addition, by containing 1 to 6% by mass of F, the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer is effectively lowered, and by promoting crystallization, rigidity in the firing temperature range is increased. Therefore, when the second insulating layer starts firing shrinkage, the shrinkage in the planar direction can be effectively suppressed, and the resistance to deformation such as warping of the wiring board is increased. It becomes a substrate.

このような第1の絶縁層は、例えば、結晶性を有するガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して作製した成形体を焼成することで作製することができる。なお、結晶性を有するガラス粉末とは、一般に結晶化ガラスと呼ばれ、加熱することで非晶質のガラスから結晶が析出する性質を備えたものである。また、ガラス粉末単独では結晶を析出しないものであっても、セラミックス粉末との組合せにより、結晶を析出させることもできるから、そのような組合せとしてもよい。   Such a 1st insulating layer can be produced by baking the molded object produced by mixing the glass powder which has crystallinity, and ceramic powder, for example. The glass powder having crystallinity is generally called crystallized glass and has a property that crystals are precipitated from amorphous glass by heating. Moreover, even if the glass powder alone does not precipitate crystals, crystals can be precipitated in combination with ceramic powder, so such a combination may be used.

この第1の絶縁層および第2の絶縁層を構成する成分について以下に説明する。   Components constituting the first insulating layer and the second insulating layer will be described below.

Fは、ガラスの軟化点を低下させ、高温時の流動性を高めるため、絶縁層の焼結性を高める働きがあるとともに、ガラスの結晶化を促進するため、第1の絶縁層の高温時の剛性や焼結後の基板強度を向上せしめる働きがある。Bとアルカリ金属酸化物を組み合わせて含有させることによっても同様の効果が得られるが、Fを含有させることにより、より少量で上記効果が得られる。 F lowers the softening point of the glass and increases the fluidity at high temperatures, so that it has the function of increasing the sinterability of the insulating layer and promotes the crystallization of the glass. It has the function of improving the rigidity of the substrate and the strength of the substrate after sintering. The same effect can be obtained by containing B 2 O 3 and an alkali metal oxide in combination, but the above effect can be obtained in a smaller amount by containing F.

Fの含有量が上記範囲よりも多い場合には耐薬品性が悪化する。また、上記範囲より少ない場合はガラスが結晶化する割合が少なくなり第1の絶縁層の剛性が不足して強度が劣化する。特に第1の絶縁層においては、剛性不足により第2の絶縁層が焼成収縮を開始した際に平面方向の収縮を拘束する力が十分でなく5%以上収縮してしまったり、基板が反る等の変形を起こしたりする。また、ガラスの軟化点が高くなるため、第2の絶縁層よりも低温で焼成収縮を開始させることが困難となる。Fの特に望ましい範囲は、第1の絶縁層においては2〜5%、第2の絶縁層においては1〜4%である。   When the content of F is more than the above range, the chemical resistance is deteriorated. On the other hand, when the amount is less than the above range, the rate of crystallization of the glass decreases, and the rigidity of the first insulating layer is insufficient and the strength deteriorates. In particular, in the first insulating layer, when the second insulating layer starts firing shrinkage due to insufficient rigidity, the force for restraining the shrinkage in the planar direction is not sufficient, and the substrate is warped by 5% or more. Or other deformations. Moreover, since the softening point of glass becomes high, it becomes difficult to start baking shrinkage at a temperature lower than that of the second insulating layer. A particularly desirable range of F is 2 to 5% for the first insulating layer and 1 to 4% for the second insulating layer.

は、ガラスのネットワークフォーマーであると同時に、軟化温度、溶解温度を低下せしめる働きがあり、Bがアルカリ金属酸化物との合量で前記範囲内である場合には、工業的に安価に製造することが容易になると同時にガラスのガラス転移点を低下させることができる一方、Bはガラスの結晶化を抑制する成分でもある。 B 2 O 3 is a glass network former and at the same time has a function of lowering the softening temperature and the melting temperature, and when B 2 O 3 is in the above range in the total amount with the alkali metal oxide. The glass transition point of the glass can be lowered at the same time that it is easy to produce industrially at low cost, while B 2 O 3 is also a component that suppresses crystallization of the glass.

その含有量が、アルカリ金属酸化物との合量で上記範囲よりも多い場合には、耐薬品性が著しく悪化するとともに、ガラスが結晶化する割合が不足して焼成温度域で軟化流動した状態が継続されるため、第1の絶縁層の剛性が不足して第2の絶縁層が焼成収縮を開始した際に平面方向の収縮を拘束する力が十分でなく5%以上収縮してしまったり、基板が反る等の変形を起こしたりする。Bの特に望ましい範囲は、第1の絶縁層においては3〜8質量%であり、第2の絶縁層においては2〜7質量%である。特に、その全量をガラス粉末中に含有せしめることが望ましい。 When the content is more than the above range in the total amount with the alkali metal oxide, the chemical resistance is remarkably deteriorated and the glass is crystallized insufficiently and softened and flowed in the firing temperature range. Therefore, when the rigidity of the first insulating layer is insufficient and the second insulating layer starts firing shrinkage, the force for restraining the shrinkage in the plane direction is not sufficient and the shrinkage may be 5% or more. Or deformation such as warping of the substrate. A particularly desirable range of B 2 O 3 is 3 to 8% by mass in the first insulating layer and 2 to 7% by mass in the second insulating layer. In particular, it is desirable to include the entire amount in the glass powder.

また、アルカリ金属酸化物は、ガラスの修飾体であり、軟化温度、溶解温度を低下せしめる働きがある。アルカリ金属酸化物がBとの合量で前記範囲内である場合には、工業的に安価に製造することが容易になると同時にガラスのガラス転移点を低下させることができる一方、アルカリ金属酸化物はガラスの絶縁抵抗値を低下させる成分でもある。 Alkali metal oxide is a modified body of glass and has a function of lowering the softening temperature and the melting temperature. When the alkali metal oxide is in the above range with the total amount of B 2 O 3 , the glass transition point of the glass can be lowered at the same time that it becomes easy to produce industrially inexpensively, while the alkali Metal oxide is also a component that lowers the insulation resistance value of glass.

その含有量が、Bとの合量で上記範囲よりも多い場合には、第1の絶縁層およびBの絶縁抵抗値が低下し、配線基板においてはショートなどの不良を発生させてしまう可能性が高くなる。アルカリ金属酸化物の特に望ましい範囲は、第1の絶縁層においては0.1〜2%であり、第2の絶縁層においては0.05%〜1.5%である。特に、その全量をガラス粉末中に含有せしめることが望ましい。 If the content of B 2 O 3 is more than the above range, the insulation resistance values of the first insulating layer and B are lowered, and a defect such as a short circuit occurs in the wiring board. There is a high possibility that A particularly desirable range of the alkali metal oxide is 0.1 to 2% in the first insulating layer and 0.05% to 1.5% in the second insulating layer. In particular, it is desirable to include the entire amount in the glass powder.

また、ZrO、CeO、Y、SnO、TiOは、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果がある。ZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種のその合量が、上記範囲よりも少ない場合には、結晶化不足となり、焼成収縮開始温度が高くなる。逆に、その合量が、上記範囲よりも多い場合には、緻密なガラスセラミック焼結体を得ることが困難となる。なお、ZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種のその合量の特に望ましい範囲は、第1の絶縁層においては2〜4質量%、第2の絶縁層においては1〜3質量%である。 ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 have the effect of promoting glass crystallization and lowering the shrinkage start temperature. When the total amount of at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 is less than the above range, crystallization is insufficient and the firing shrinkage start temperature is high. Become. On the other hand, when the total amount is larger than the above range, it becomes difficult to obtain a dense glass ceramic sintered body. A particularly desirable range of the total amount of at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 is 2 to 4% by mass in the first insulating layer, In 2 insulation layers, it is 1-3 mass%.

また、第1の絶縁層ガラス相の例としては、SiO−F−B系ガラス、SiO−F−B−MO系ガラス、SiO−F−B−Al−MO系ガラス等のほう珪酸系ガラスやBi系ガラス等を例示できる。これらのガラス相は、ガラスセラミック材料中のガラスが、未焼成粉末状態時から焼成の際の結晶化に伴ってその組成が変化した、いわゆる残留ガラス相であってもよい。 Examples of the first insulating layer glass phase include SiO 2 —F—B 2 O 3 glass, SiO 2 —F—B 2 O 3 —MO glass, SiO 2 —F—B 2 O 3 —. Examples thereof include borosilicate glass such as Al 2 O 3 —MO glass and Bi glass. These glass phases may be so-called residual glass phases in which the composition of the glass in the glass ceramic material is changed with the crystallization during firing from the unfired powder state.

さらに、本発明においては、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、結晶相、例えばAl、ZnSiO、ZrO、MgSiO、MgSiO、MgAl、ZnAl、CaAlSi、SrAlSi、CaMgSi、SrMgSi、BaMgSi、ZrSiO、CaMgSi、CaSiO、CaZrO、SrSiO、BaSiO等を混合することもできる。 Furthermore, in the present invention, a crystal phase, for example, Al 2 O 3 , ZnSiO 4 , ZrO 2 , MgSiO 3 , Mg 2 SiO 4 , MgAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , without departing from the scope of the present invention, CaAl 2 Si 2 O 8 , SrAl 2 Si 2 O 8 , Ca 2 MgSi 2 O 7 , Sr 2 MgSi 2 O 7 , Ba 2 MgSi 2 O 7 , ZrSiO 4 , CaMgSi 2 O 6 , CaSiO 3 , CaZrO 3 , SrSiO 3 , BaSiO 3 and the like can be mixed.

特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Al結晶相を含有させることが望ましい。 In particular, it is desirable to contain an Al 2 O 3 crystal phase in terms of high chemical resistance and high bending strength.

なお、第1の絶縁層の剛性を高め、より効果的に平面方向の収縮を制限するためには、第1の絶縁層に用いるガラス粉末は、焼成により結晶層が析出する結晶化ガラスであることが好ましい。さらには、第1の絶縁層の焼成収縮開始温度が第2の絶縁層の焼成収縮開始温度より、10℃以上、さらには50℃以上、好適には80℃以上低いことが2種の絶縁層の収縮する温度域の重畳が少なくなるので好ましい。   In order to increase the rigidity of the first insulating layer and more effectively limit the shrinkage in the planar direction, the glass powder used for the first insulating layer is crystallized glass in which a crystal layer is deposited by firing. It is preferable. Further, the two types of insulating layers have a firing shrinkage start temperature of the first insulating layer that is 10 ° C. or more, more preferably 50 ° C. or more, and preferably 80 ° C. or more lower than the firing shrinkage start temperature of the second insulation layer. This is preferable because superposition of the shrinking temperature range is reduced.

また、絶縁層11、絶縁層23と絶縁層13〜絶縁層21とは、いずれも1050℃以下での焼成が可能であり、配線層をCu、Ag、Auなどの低抵抗導体を用いて形成することが可能である。   The insulating layer 11, the insulating layer 23, and the insulating layers 13 to 21 can all be fired at 1050 ° C. or lower, and the wiring layer is formed using a low-resistance conductor such as Cu, Ag, or Au. Is possible.

なお、第1の絶縁層および第2の絶縁層は、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。   The first insulating layer and the second insulating layer are designed according to the purpose by changing various porcelain characteristics such as relative dielectric constant, bending strength, dielectric loss, thermal conductivity, and temperature coefficient. be able to.

さらには、第1の絶縁層および第2の絶縁層以外の絶縁層を加えても良い。また、第1の絶縁層および第2の絶縁層以外の絶縁層が複数種類であっても良い。   Furthermore, an insulating layer other than the first insulating layer and the second insulating layer may be added. There may be a plurality of types of insulating layers other than the first insulating layer and the second insulating layer.

続いて、本発明の配線基板の製造方法を詳述する。   Next, a method for manufacturing a wiring board according to the present invention will be described in detail.

本発明の配線基板の製造方法では、まず、焼成後に第1の絶縁層となる第1の絶縁層成形体と、焼成後に第2の絶縁層となり、焼成収縮開始温度が第1の絶縁層成形体よりも高い第2の絶縁層成形体を準備する。   In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, first, a first insulating layer molded body that becomes the first insulating layer after firing, and a second insulating layer after firing, the firing shrinkage starting temperature becomes the first insulating layer molding. A second insulating layer molded body higher than the body is prepared.

第1の絶縁層成形体の組成としては、B2O3とアルカリ金属酸化物との合量が10%以下であり、Fの含有量が1〜6質量%となるようなガラス粉末を用いることが望ましい。これにより、ガラスの結晶化率低下や絶縁抵抗値低下を最小限とした上で、第1の絶縁層成形体の焼成収縮開始温度を効果的に低下させ、また、結晶化を促進させることが容易となるため、第2の絶縁層の平面方向の収縮の抑制、配線基板の反り抑制、および強度向上が可能となるという観点から重要である。   As the composition of the first insulating layer molded body, it is desirable to use a glass powder in which the total amount of B2O3 and the alkali metal oxide is 10% or less and the F content is 1 to 6% by mass. . As a result, it is possible to effectively lower the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer molded body and promote crystallization while minimizing the reduction in the crystallization rate and the insulation resistance value of the glass. Since it becomes easy, it is important from the viewpoint that it is possible to suppress the shrinkage of the second insulating layer in the planar direction, to suppress the warp of the wiring board, and to improve the strength.

さらには、第1の絶縁層成形体が、ZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種をその合量で1〜5質量%含有することが、ガラスの結晶化を促進させ、第2の絶縁層が焼成収縮を開始する際により効果的に平面方向の収縮をより確実に抑制することができるという点、また、収縮開始温度が低くなることにより、より確実に第2の絶縁層の収縮開始温度より低い温度で収縮を開始させることが可能となる点から、より望ましい。 Furthermore, the first insulating layer molded article, ZrO 2, CeO 2, Y 2 O 3, at least one selected from SnO 2, TiO 2 groups in the total amount to contain 1 to 5 mass% The crystallization of the glass is promoted, and the shrinkage in the planar direction can be more effectively suppressed when the second insulating layer starts firing shrinkage, and the shrinkage start temperature is lowered. Therefore, it is more desirable from the viewpoint that shrinkage can be started more reliably at a temperature lower than the shrinkage start temperature of the second insulating layer.

第2の絶縁層成形体の組成としては、B2O3とアルカリ金属酸化物との合量が第1の絶縁層成形体よりも少なく、Fの含有量が前記第1の絶縁層成形体よりも少ないことが望ましい。前述の第1の絶縁層成形体における効果と同様、ガラスの結晶化率低下や絶縁抵抗値低下を最小限とした上で、結晶化を促進させることが容易となるため、配線基板の強度を向上せしめることが可能となるという点、さらには、焼成収縮開始温度をより確実に第1の絶縁層成形体の焼成収縮開始温度より高くすることが可能となるという点から望ましい。   As the composition of the second insulating layer molded body, the total amount of B2O3 and the alkali metal oxide is smaller than that of the first insulating layer molded body, and the content of F is smaller than that of the first insulating layer molded body. It is desirable. Similar to the effects of the first insulating layer molded body described above, it is easy to promote crystallization while minimizing the decrease in the crystallization rate and the insulation resistance value of the glass. It is desirable from the standpoint that it is possible to improve the temperature, and that the firing shrinkage start temperature can be more reliably set higher than the firing shrinkage start temperature of the first insulating layer molded body.

また、第2の絶縁層成形体が、ZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種を含有するとともにその合量が第1の絶縁層成形体よりも少ないことが、ガラスの結晶化を促進させ、配線基板の強度を向上せしめることが可能となるという点、また、より確実に第1の絶縁層成形体の収縮開始温度より高い温度で収縮を開始させることが可能となる点から、より望ましい。 The second insulating layer molded body contains at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 , and the total amount thereof is the first insulating layer molded body. Is less than the point that it is possible to promote the crystallization of glass and improve the strength of the wiring board, and more reliably shrink at a temperature higher than the shrinkage start temperature of the first insulating layer molded body. It is more desirable from the point that it is possible to start.

これらの第1の絶縁層成形体および第2の絶縁層成形体が焼成されてなる第1の絶縁層および第2の絶縁層は、Cu、Ag、Auといった低融点の配線層を同時焼成にて形成するために、1050℃以下の低温で焼成する必要があるため、低温で軟化するガラス粉末を用い、その軟化流動により低温焼成するガラスセラミックスにて構成される。   The first insulating layer and the second insulating layer formed by firing the first insulating layer molded body and the second insulating layer molded body are used for simultaneous firing of low-melting-point wiring layers such as Cu, Ag, and Au. Therefore, it is necessary to fire at a low temperature of 1050 ° C. or lower. Therefore, the glass powder is softened at a low temperature and is composed of glass ceramics that are fired at a low temperature by the softening flow.

まず、原料粉末として、第1の絶縁層成形体および第2の絶縁層成形体を構成するガラス粉末およびセラミックス粉末を準備する。   First, the glass powder and ceramic powder which comprise the 1st insulating layer molded object and the 2nd insulating layer molded object are prepared as raw material powder.

そして、これらのガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して焼成収縮挙動の異なる2種の絶縁層成形体を作製する。   These glass powder and ceramic powder are mixed to produce two types of insulating layer molded bodies having different firing shrinkage behaviors.

また、ガラス粉末の量は、60〜95質量%、特に70〜90質量%であることが焼成収縮率の低減と、良好な絶縁層の焼結性を確保することができるため望ましい。なお、残部はセラミックス粉末である。   Further, the amount of the glass powder is preferably 60 to 95% by mass, particularly 70 to 90% by mass, because it is possible to secure a reduction in the firing shrinkage and good sinterability of the insulating layer. The balance is ceramic powder.

また、セラミックス粉末は、本発明の範囲を逸脱しない限りは特に制限されるものではなく、例えば、Al、ZnSiO、ZrO、MgSiO、MgSiO、MgAl、ZnAl、CaAlSi、SrAlSi、BaAlSi、CaMgSi、SrMgSi、BaMgSi、ZrSiO、CaMgSi、CaSiO、CaZrO、SrSiO、BaSiO等を選択することもできる。 The ceramic powder is not particularly limited as long as it does not depart from the scope of the present invention. For example, Al 2 O 3 , ZnSiO 4 , ZrO 2 , MgSiO 3 , Mg 2 SiO 4 , MgAl 2 O 4 , ZnAl 2 O 4 , CaAl 2 Si 2 O 8 , SrAl 2 Si 2 O 8 , BaAl 2 Si 2 O 8 , Ca 2 MgSi 2 O 7 , Sr 2 MgSi 2 O 7 , Ba 2 MgSi 2 O 7 , ZrSiO 4 , CaMgSi 2 O 6 , CaSiO 3 , CaZrO 3 , SrSiO 3 , BaSiO 3 and the like can also be selected.

ガラス粉末の組成、ガラス粉末の量、セラミックス粉末の種類および量を選択することにより、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。   By selecting the composition of glass powder, the amount of glass powder, the type and amount of ceramic powder, various porcelain characteristics such as relative dielectric constant, bending strength, dielectric loss, thermal conductivity, temperature coefficient, etc., depending on the purpose It is possible to design materials with different

セラミックス粉末として、特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Alが望ましい。 As the ceramic powder, Al 2 O 3 is particularly preferable in terms of high chemical resistance and high bending strength.

これら2種の絶縁層成形体の原料粉末と、有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合しセラミックスラリーを作製する。   A raw material powder of these two types of insulating layer molded bodies, an organic binder, an organic solvent, and, if necessary, a plasticizer are mixed to produce a ceramic slurry.

このセラミックスラリーを用いて、リップコーター法やドクターブレード法などの公知の成形法によってグリーンシートを作製する。なお、場合によっては、片方の絶縁層はペースト化し、印刷により絶縁層を形成することも可能である。   Using this ceramic slurry, a green sheet is produced by a known forming method such as a lip coater method or a doctor blade method. In some cases, one of the insulating layers can be pasted and the insulating layer can be formed by printing.

次にこのグリーンシートにパンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填し、また、表面配線層や内部配線層を、導体ペーストを用いてスクリーン印刷法やグラビア印刷法などの公知の印刷法によって被着形成する。   Next, through holes are formed in the green sheet by punching or the like, and a conductive paste is filled in the through holes, and the surface wiring layer and the internal wiring layer are screen printed or gravure printed using the conductive paste. It is formed by a known printing method.

このようにして得られた各グリーンシートからなる第1の絶縁層となる第1の絶縁シートおよび第2の絶縁層となる第2の絶縁シートを所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。   The first insulating sheet to be the first insulating layer made of each green sheet and the second insulating sheet to be the second insulating layer obtained in this manner are stacked in accordance with a predetermined stacking order to be stacked. After the body is formed, it is fired.

焼成にあたっては、昇温して、第1の絶縁シートの収縮開始温度に達した後、徐々に昇温するか、または収縮開始温度、あるいは収縮開始温度以上、第2の絶縁シートの収縮開始温度よりも低い温度で、一時的に炉内温度を保持して第1の絶縁シートが最終収縮率の90%以上焼成が進行するまで保持する。このとき第1の絶縁シートは、その温度で焼成収縮しない第2の絶縁シートによって平面方向への収縮が抑制されるため、厚み方向に焼成収縮する。   In firing, the temperature is raised and reaches the contraction start temperature of the first insulating sheet, and then the temperature is gradually increased, or the contraction start temperature, or the contraction start temperature of the second insulating sheet is equal to or higher than the contraction start temperature. The temperature inside the furnace is temporarily maintained at a lower temperature, and the first insulating sheet is maintained until firing of 90% or more of the final shrinkage proceeds. At this time, the first insulating sheet is baked and shrunk in the thickness direction because the shrinkage in the plane direction is suppressed by the second insulating sheet that is not baked and shrunk at that temperature.

その後、第1の絶縁シートが最終収縮率の90%以上収縮した後、第2の絶縁シートの収縮開始温度に昇温して焼成する。この焼成によって、第2の絶縁シートは、焼結がほぼ完了した第1の絶縁シートに起因する第1の絶縁層によって平面方向への焼成収縮が抑制され、厚み方向に焼成収縮する。その結果、第1の絶縁シートおよび第2の絶縁シートともに平面方向への焼成収縮が抑制され、厚み方向に焼成収縮した寸法精度の高い基板を作製することができる。   Thereafter, after the first insulating sheet contracts by 90% or more of the final contraction rate, the temperature is raised to the contraction start temperature of the second insulating sheet and fired. By this firing, the second insulating sheet is restrained from firing shrinkage in the plane direction by the first insulating layer resulting from the first insulating sheet that has been almost sintered, and shrinks in the thickness direction. As a result, both the first insulating sheet and the second insulating sheet are suppressed from firing shrinkage in the planar direction, and a substrate with high dimensional accuracy that is fired and shrunk in the thickness direction can be manufactured.

得られた焼結体を必要に応じて、例えば、アルカリ脱脂やガラスエッチング等の前処理を行った後、Ni−Au、Cu−Au等のめっき処理を施すことにより、本発明の配線基板を得ることができる。   The obtained sintered body is subjected to a pretreatment such as alkali degreasing and glass etching as necessary, and then subjected to a plating treatment such as Ni-Au, Cu-Au, etc. Obtainable.

まず、以下のようにして絶縁シートを作製した。表1および表3に示す平均粒径が2.0μmのガラス粉末A1〜A17およびB1〜B6と、平均粒径が2.0μmのアルミナ粉末を焼成後の磁器の組成が表2および表4のa1〜a17およびb1〜b6の組成となるように秤量し、有機バインダーとしてアクリルバインダー、有機溶剤としてトルエンとを混合してスラリーを作製し、これをドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、配線基板用の絶縁シートとした。   First, an insulating sheet was produced as follows. The composition of the porcelain after firing the glass powders A1 to A17 and B1 to B6 having an average particle diameter of 2.0 μm shown in Tables 1 and 3 and the alumina powder having an average particle diameter of 2.0 μm is shown in Tables 2 and 4. A1 to a17 and b1 to b6 are weighed, an acrylic binder as an organic binder, and toluene as an organic solvent are mixed to prepare a slurry, which is used to prepare a green sheet by a doctor blade method, and a wiring board Insulating sheet for use.

なお、表2の第1の絶縁層は、表1のガラス粉末を75質量%とアルミナ粉末を25質量%混合したものである。また、表4の第2の絶縁層は、表3のガラス粉末を60質量%とアルミナ粉末を40質量%混合したものである。   In addition, the 1st insulating layer of Table 2 mixes 75 mass% of glass powder of Table 1, and 25 mass% of alumina powder. The second insulating layer in Table 4 is obtained by mixing 60% by mass of the glass powder of Table 3 and 40% by mass of alumina powder.

得られた絶縁シートの所定の位置にパンチング等により貫通孔を形成し、この貫通孔に平均粒径5μmのAg粉末を含む導電性ペーストを充填するとともに、この導電性ペーストを絶縁シート表面にスクリーン印刷して配線パターンを形成した後、これを乾燥させた。   A through-hole is formed in a predetermined position of the obtained insulating sheet by punching or the like, and the through-hole is filled with a conductive paste containing Ag powder having an average particle size of 5 μm, and the conductive paste is screened on the surface of the insulating sheet. After printing to form a wiring pattern, this was dried.

そして、これらの配線パターンを形成した絶縁シートを、第1の絶縁層成形体Aおよび第2の絶縁層成形体Bとして使用した。   And the insulating sheet which formed these wiring patterns was used as the 1st insulating layer molded object A and the 2nd insulating layer molded object B.

次に、厚み方向の積層形態がABABABABAの9層構成となるように、第1の絶縁層成形体および第2の絶縁層成形体である絶縁シートを交互に積層し、積層成形体を作成した。   Next, the first insulating layer molded body and the insulating sheet, which is the second insulating layer molded body, were alternately stacked so that the laminated form in the thickness direction had a 9-layer configuration of ABABABABA, thereby creating a laminated molded body. .

得られた積層成形体を、大気中400℃で脱バインダー処理し、さらに900℃、1hで焼成し、多層基板を作製した。また、前処理後に、Ni−Auめっき処理を施すことにより、本発明の配線基板を作製した。なお、各絶縁層11〜23の厚みは0.05mmであり、多層基板の大きさは、縦70mm、横70mmとした。   The obtained laminated molded body was subjected to a binder removal treatment at 400 ° C. in the atmosphere, and further fired at 900 ° C. for 1 h to produce a multilayer substrate. Moreover, the wiring board of this invention was produced by performing Ni-Au plating processing after pre-processing. In addition, the thickness of each insulating layer 11-23 was 0.05 mm, and the magnitude | size of the multilayer substrate was 70 mm long and 70 mm wide.

次に、焼成前の積層成形体と焼成後の多層基板に対して、長さ65mmのポイント間の収縮率を表裏面双方について測定し、収縮率の大きい方の値を表5に記載した。平面方向の寸法精度として、収縮率の最大値と最小値の差を評価した。なお、n数は22とし、収縮率の最大値と最小値の差が±0.1%以下を合格とし、結果を表5に記載した。   Next, the shrinkage ratio between points of 65 mm in length was measured for both the front and back surfaces of the multilayer molded body before firing and the multilayer substrate after firing, and the value with the larger shrinkage ratio is shown in Table 5. As the dimensional accuracy in the planar direction, the difference between the maximum value and the minimum value of the shrinkage rate was evaluated. The n number was 22, and the difference between the maximum value and the minimum value of shrinkage rate was ± 0.1% or less, and the results are shown in Table 5.

また、レーザー式3次元形状測定器を用いて基板表面の中央65mm角の部位の凹凸形状を測定し、その部位(正方形)の2本の対角線上の最高点と最低点の高低差のうち大きいほうをその基板の反り値とした。n数は22とした。反りの最大値が200μm以下を合格とし、反りの最大値の結果を表5に記載した。   In addition, the uneven shape of the central 65 mm square portion of the substrate surface is measured using a laser type three-dimensional shape measuring instrument, and the height difference between the highest point and the lowest point on the two diagonal lines of that portion (square) is large. Was the warp value of the substrate. The n number was 22. Table 5 shows the results of the maximum value of warpage, with the maximum value of warpage being 200 μm or less.

また、第1の絶縁層の絶縁抵抗値を測定した。第1の絶縁層成形体A1の表裏面の同じ平面位置に対向電極となる10mm角の導電性ペーストを上述のスクリーン印刷法により形成し、電極付きの第1の絶縁層成形体A1とした。さらに、第1の絶縁層成形体Aおよび第2の絶縁層成形体Bを4枚ずつ用意し、それぞれ同じ平面位置にビアホールとなる貫通孔を形成し、導電性ペーストを充填した。   In addition, the insulation resistance value of the first insulating layer was measured. A 10 mm square conductive paste serving as a counter electrode was formed at the same plane position on the front and back surfaces of the first insulating layer molded body A1 by the above-described screen printing method to obtain a first insulating layer molded body A1 with electrodes. Furthermore, four sheets of the first insulating layer molded body A and the second insulating layer molded body B were prepared, through holes serving as via holes were formed at the same plane position, and the conductive paste was filled.

次に、積層形態がABABA1BABAとなるように、また、電極付きの第1の絶縁層成形体A1以外の絶縁シートに形成されたビアホールが厚み方向に電気的に接続されるように位置あわせしながら積層し、積層成形体を作成した。   Next, while aligning so that the laminated form is ABABA1BABA and via holes formed in the insulating sheet other than the first insulating layer molded body A1 with electrodes are electrically connected in the thickness direction. Lamination was performed to prepare a laminated molded body.

得られた積層成形体を、大気中400℃で脱バインダー処理し、さらに900℃、1hで焼成し、対向電極を具備した絶縁抵抗値測定用サンプルとした。サンプル表面の表面および裏面に露出したビアホールに抵抗測定端子を接触させて、対向電極間の絶縁抵抗値を測定した。n数は22とした。絶縁抵抗の最小値が1×10Ω以上を合格とし、絶縁抵抗の最小値を表5に記載した。なお、絶縁抵抗値が1×1012Ω以上であるものは1×1012Ωであるとし、n数22の全てが1×1012Ω以上であったものは結果の欄に>1×1012と記載した。 The obtained laminated molded body was subjected to a binder removal treatment at 400 ° C. in the atmosphere, and further baked at 900 ° C. for 1 h to obtain an insulation resistance value measurement sample provided with a counter electrode. Resistance measurement terminals were brought into contact with via holes exposed on the front and back surfaces of the sample surface, and the insulation resistance value between the counter electrodes was measured. The n number was 22. The minimum value of the insulation resistance was 1 × 10 9 Ω or higher, and the minimum value of the insulation resistance is shown in Table 5. It should be noted that an insulation resistance value of 1 × 10 12 Ω or more is 1 × 10 12 Ω, and an n number of 22 is 1 × 10 12 Ω or more in the result column> 1 × 10 12 It was described as 12 .

また、第1の絶縁層に用いたガラス粉末のガラス転移点Tg、第2の絶縁層に用いたガラス粉末のガラス転移点Tgを、DTA(示唆熱分析)により測定した。なお、昇温速度は10℃/分とした。結果を表1および表3に示す。   Moreover, the glass transition point Tg of the glass powder used for the 1st insulating layer and the glass transition point Tg of the glass powder used for the 2nd insulating layer were measured by DTA (implicit thermal analysis). The temperature rising rate was 10 ° C./min. The results are shown in Tables 1 and 3.

また、各絶縁シートの焼成収縮開始温度および収縮終了温度を、大気中にてTMA(熱機械分析)による40℃〜1000℃の温度範囲により各絶縁層の収縮開始温度、収縮終了温度を評価した。結果を表2および表4に示す。

Figure 2008109018
Moreover, the shrinkage start temperature and the shrinkage end temperature of each insulating layer were evaluated by the temperature range of 40 ° C. to 1000 ° C. by TMA (thermomechanical analysis) in the atmosphere for the firing shrinkage start temperature and shrinkage end temperature of each insulating sheet. . The results are shown in Table 2 and Table 4.
Figure 2008109018

Figure 2008109018
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第1の絶縁層と第2の絶縁層の組成が、本発明の範囲内である試料では、収縮率は5%以下、寸法精度は±0.1%以下と小さく、また、基板の反りは200μm以上で、配線基板に変色などの欠陥は観察されなかった。このように、本発明の配線基板は、寸法精度が高く、かつ反り等の変形が小さく、絶縁性が良好な特徴を持つ。   In the sample in which the composition of the first insulating layer and the second insulating layer is within the range of the present invention, the shrinkage rate is 5% or less, the dimensional accuracy is as small as ± 0.1%, and the warpage of the substrate is At 200 μm or more, no defects such as discoloration were observed on the wiring board. As described above, the wiring board of the present invention is characterized by high dimensional accuracy, small deformation such as warpage, and good insulation.

一方、第1の絶縁層または第2の絶縁層の組成が本発明の範囲外である試料No.8〜16では、収縮率が5%を超える、または基板反りが200μm以上、または、絶縁抵抗値が1×10Ω以下であった。 On the other hand, sample No. 1 in which the composition of the first insulating layer or the second insulating layer is outside the scope of the present invention. In 8 to 16, the shrinkage ratio exceeded 5%, the substrate warpage was 200 μm or more, or the insulation resistance value was 1 × 10 9 Ω or less.

なお、第1の絶縁層および第2の絶縁層をX線回折で分析したところ、セラミック粉末のAlの結晶が存在することが確認された。また、Fがガラス中に存在することも確認された。 Note that the first insulating layer and the second insulating layer was analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that crystals of Al 2 O 3 ceramic powder is present. It was also confirmed that F was present in the glass.

本発明の配線基板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the wiring board of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・絶縁基板
11、23・・・第1の絶縁層
13、15、17、19、21・・・第1の絶縁層
3・・・配線層、表面配線層
5・・・配線層、内部配線層
100・・・配線基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 11, 23 ... 1st insulating layer 13, 15, 17, 19, 21 ... 1st insulating layer 3 ... Wiring layer, surface wiring layer 5 ... Wiring layer , Internal wiring layer 100 ... wiring board

Claims (4)

ガラスセラミックスからなり、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも2種類の絶縁層と、配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層のうち、低温側で焼成収縮する絶縁層を第1の絶縁層、該第1の絶縁層よりも高温側で焼成収縮する絶縁層を第2の絶縁層としたとき、前記第1の絶縁層のガラスがFを含有しており、前記第1の絶縁層のFの含有量が1〜6質量%であり、前記第1の絶縁層のB2O3とアルカリ金属酸化物との合量が10質量%以下であることを特徴とする配線基板。 In a wiring board comprising at least two types of insulating layers made of glass ceramics and having different firing shrinkage start temperatures and a wiring layer, the insulating layer that is fired and shrunk on the low temperature side among the insulating layers is a first insulating layer, When the insulating layer that is baked and shrunk on the higher temperature side than the first insulating layer is the second insulating layer, the glass of the first insulating layer contains F, and the F of the first insulating layer is F. A wiring board, wherein the content of B2O3 and the alkali metal oxide of the first insulating layer is 10% by mass or less. 前記第2の絶縁層のBとアルカリ金属酸化物との合量が前記第1の絶縁層よりも少なく、前記第2の絶縁層のガラスのFの含有量が前記第1の絶縁層よりも少ないことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。 The total amount of B 2 O 3 and alkali metal oxide in the second insulating layer is less than that in the first insulating layer, and the F content of the glass in the second insulating layer is the first insulating layer. The wiring board according to claim 1, wherein there are fewer layers. 前記第1の絶縁層がZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種をその合量で1〜5質量%含有することを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板。 The first insulating layer contains at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 in a total amount of 1 to 5% by mass. The wiring board according to 1 or 2. 前記第2の絶縁層がZrO、CeO、Y、SnO、TiOの群から選ばれる少なくとも1種を含有するとともに、その合量が第1の絶縁層よりも少ないことを特徴とする請求項3に記載の配線基板。

The second insulating layer contains at least one selected from the group consisting of ZrO 2 , CeO 2 , Y 2 O 3 , SnO 2 , and TiO 2 , and the total amount thereof is less than that of the first insulating layer. The wiring board according to claim 3.

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