JP2010056271A - Multilayer wiring board and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer wiring board having wiring using a low-resistance conductor as a main component and high in coefficient of thermal expansion and insulation reliability and a method of manufacturing the board. <P>SOLUTION: The invention is characterized in that in the multilayer wiring board of the type that a through conductor 2 and a wiring layer 3 having at least one kind of low resistance conductors selected from a group consisting of Cu, Ag and Au as the main component are formed in an insulating substrate 1 formed by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14 containing quartz as a main crystal and forsterite as a sub crystal, the void fraction of the insulating substrate 1 is not more than 5%, the content of quartz is 30 to 40 mass%, the content of forsterite is 16 to 25 mass% and the content of cordierite is less than 1.0 mass% in the insulating substrate 1 obtained by the Rietveld analysis from the peak intensity of X-ray diffraction. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子収納用パッケージや高周波モジュール基板等に適用され、低抵抗導体を主成分とする配線を備えた多層配線基板およびその製造方法に関するものである。   The present invention is applied to a package for housing a semiconductor element, a high-frequency module substrate, and the like, and relates to a multilayer wiring board having wiring mainly composed of a low-resistance conductor and a manufacturing method thereof.

近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達はより高速化、高周波化が進み、搭載される半導体素子もより高集積化され、光通信や高速インターフェースといったGHzレベル以上の高周波信号を処理する電子機器として携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などの電子機器が急速に普及している。   In recent years, with the advent of the advanced information era, information transmission has become faster and higher in frequency, and mounted semiconductor elements are more highly integrated, and electronic devices that process high-frequency signals above GHz level, such as optical communication and high-speed interfaces. Electronic devices such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) are rapidly spreading.

このような電子機器に使用される配線基板は、マサーボードなどの有機樹脂を含む高熱膨張係数のプリント配線基板に実装したときに、プリント配線基板との間の熱膨張差による応力で配線基板とプリント配線基板との半田接合部が剥離したり、この半田接合部にクラックが生じたりしてしまうのを防止するために、配線基板を構成する絶縁基体の熱膨張係数がプリント配線基板の熱膨張係数と近い値(高熱膨張係数)であることが要求される。   The wiring board used in such electronic devices is printed on the printed circuit board due to the stress caused by the difference in thermal expansion between the printed circuit board and the printed circuit board. The thermal expansion coefficient of the insulating substrate constituting the wiring board is the thermal expansion coefficient of the printed wiring board in order to prevent the solder joint with the wiring board from peeling off or cracking in the solder joint. And a value close to (high thermal expansion coefficient).

この要求に対し、絶縁基体が、LiOを5〜30重量%含有し、屈伏点が400℃〜800℃のリチウム珪酸ガラスを20〜80体積%と、少なくともフォルステライトとクォーツとを含むフィラー成分を総量で20〜80体積%の割合で含む成形体を焼成して得られた40℃〜400℃における線熱膨張係数が8〜18ppm/℃の焼結体からなることを特徴とする配線基板が提案されている(特許文献1を参照。)。
特開平9−74153号公報
In response to this requirement, the insulating substrate contains 5 to 30% by weight of Li 2 O, 20 to 80% by volume of lithium silicate glass having a yield point of 400 to 800 ° C., and a filler containing at least forsterite and quartz. Wiring comprising a sintered body having a linear thermal expansion coefficient of 8 to 18 ppm / ° C. at 40 ° C. to 400 ° C. obtained by firing a molded body containing 20 to 80% by volume of the total amount of components. A substrate has been proposed (see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 9-74153

しかしながら、特許文献1に記載の配線基板では、フォルステライトとクォーツとを含むフィラー成分を多くすることで高い熱膨張係数を有する焼結体からなる絶縁基体が得られるものの、フィラー成分を多くするとガラス成分が少なくなって焼結性が低下することから、低ボイド率(ボイド率5%以下)の焼結体を得ることができない。   However, in the wiring board described in Patent Document 1, an insulating base made of a sintered body having a high thermal expansion coefficient can be obtained by increasing the filler component containing forsterite and quartz. Since the component is reduced and the sinterability is lowered, a sintered body having a low void ratio (void ratio of 5% or less) cannot be obtained.

一方、情報伝達の高速化および半導体素子の高集積化に対応するため、狭ピッチであって絶縁層が薄層であることも要求されている。そのため、絶縁基体を低ボイド率なものとして高い絶縁信頼性を確保する必要がある。   On the other hand, in order to cope with higher speed of information transmission and higher integration of semiconductor elements, it is also required that the insulating layer is a thin layer with a narrow pitch. Therefore, it is necessary to ensure high insulation reliability by using an insulating substrate with a low void ratio.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、低抵抗導体を主成分とする配線を備え、熱膨張率および絶縁信頼性の高い多層配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multilayer wiring board including a wiring mainly composed of a low-resistance conductor and having a high thermal expansion coefficient and insulation reliability, and a method for manufacturing the same. .

本発明は、クォーツを主結晶とし、フォルステライトを副結晶として含む複数のガラスセラミック絶縁層を積層した絶縁基体の内部に、Cu、AgおよびAuの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を主成分とする貫通導体および配線層を備えた多層配線基板において、前記絶縁基体のボイド率が5%以下であり、X線回折のピーク強度からリートベルト解析により求めた前記絶縁基体における前記クォーツの含有量が30〜40質量%、前記フォルステライトの含有量が16〜25質量%、コージェライトの含有量が1.0質量%未満であることを特徴とするものである。   The present invention mainly includes at least one low-resistance conductor selected from the group consisting of Cu, Ag, and Au inside an insulating substrate in which a plurality of glass ceramic insulating layers containing quartz as a main crystal and forsterite as a subcrystal are laminated. In a multilayer wiring board having through conductors and wiring layers as components, the void ratio of the insulating base is 5% or less, and the quartz content in the insulating base determined by Rietveld analysis from the peak intensity of X-ray diffraction The amount is 30 to 40% by mass, the forsterite content is 16 to 25% by mass, and the cordierite content is less than 1.0% by mass.

また本発明は、クォーツからなるフィラー本体の表面を覆うように該フィラー本体100質量部に対して3〜10質量部の割合で複数のTiO粒子を付着させてセラミックフィラーを作製する工程と、SiO換算で38〜50mol%のSiと、B換算で5〜10mol%のBと、Al換算で4〜9mol%のAlと、MgO換算で25〜38mol%のMgと、CaO換算で1〜3mol%のCaと、BaO換算で7〜11mol%のBaとを含有するガラス粉末を用意する工程と、前記フィラー本体が30〜40質量%で前記ガラス粉末が60〜70質量%の割合となるように、前記セラミックフィラーと前記ガラス粉末とを含むガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、該ガラスセラミックグリーンシートを貫通する貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともに前記ガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記貫通導体用ペーストの充填および前記配線層用導体ペーストの塗布がなされた前記ガラスセラミックグリーンシートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、該ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法である。 The present invention also includes a step of making a ceramic filler by attaching a plurality of TiO 2 particles at a ratio of 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the filler body so as to cover the surface of the filler body made of quartz, and 38~50Mol% of Si in terms of SiO 2, and 5 to 10 mol% of B in terms of B 2 O 3, and 4~9Mol% of Al in terms of Al 2 O 3, and 25~38Mol% of Mg in terms of MgO A step of preparing a glass powder containing 1 to 3 mol% of Ca in terms of CaO and 7 to 11 mol% of Ba in terms of BaO, and 30 to 40% by mass of the filler body and 60 to 70 of the glass powder. A step of producing a glass ceramic green sheet containing the ceramic filler and the glass powder so as to have a mass% ratio, and the glass ceramic green Forming a through-hole penetrating the sheet and filling the through-conductor paste and applying a wiring layer conductor paste to one main surface of the glass ceramic green sheet; and filling the through-conductor paste and the A step of producing a glass ceramic green sheet laminate by laminating a plurality of the glass ceramic green sheets coated with the conductor paste for wiring layers; and a step of firing the glass ceramic green sheet laminate. A method for manufacturing a multilayer wiring board.

本発明の多層配線基板によれば、高い熱膨張係数(13〜15×10−6/℃)を有するクォーツを30〜40質量%、高い熱膨張係数(約10×10−6/℃)を有するフォルステライトを16〜25質量%含有することによって、高い熱膨張係数を有する絶縁基体を実現することができる。これにより、多層配線基板の外部回路基板(プリント配線基板)との二次実装信頼性を確保することができる。 According to the multilayer wiring board of the present invention, quartz having a high thermal expansion coefficient (13 to 15 × 10 −6 / ° C.) is 30 to 40% by mass, and a high thermal expansion coefficient (about 10 × 10 −6 / ° C.). By containing the forsterite having 16 to 25% by mass, an insulating substrate having a high thermal expansion coefficient can be realized. Thereby, the secondary mounting reliability with the external circuit board (printed wiring board) of a multilayer wiring board is securable.

また本発明の多層配線基板によれば、ガラスセラミック絶縁層からなる絶縁基体が5%以下のボイド率であることから、高い絶縁信頼性を有することができる。   Further, according to the multilayer wiring board of the present invention, since the insulating base made of the glass ceramic insulating layer has a void ratio of 5% or less, high insulation reliability can be obtained.

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、高熱膨張のフォルステライト結晶を析出するための組成を有するガラス粉末と、クォーツからなるフィラー本体の表面を覆うようにフィラー本体100質量部に対して3〜10質量部の割合で複数のTiO粒子を付着させたセラミックフィラーとを、フィラー本体が30〜40質量%で前記ガラス粉末が60〜70質量%の割合となるように混合してガラスセラミックグリーンシートを作製し、これを積層して焼成することから、高い熱膨張係数を有するとともにボイド率5%以下の絶縁基体を有する多層配線基板を得ることができる。 According to the method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention, a glass powder having a composition for precipitating a high thermal expansion forsterite crystal, and 100 parts by mass of the filler body so as to cover the surface of the filler body made of quartz. A ceramic filler having a plurality of TiO 2 particles attached at a rate of 3 to 10 parts by mass is mixed so that the filler body is 30 to 40% by mass and the glass powder is 60 to 70% by mass. Since a ceramic green sheet is produced, laminated and fired, a multilayer wiring board having a high thermal expansion coefficient and an insulating base with a void ratio of 5% or less can be obtained.

以下、本発明の多層配線基板の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the multilayer wiring board of the present invention will be described.

図1は本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。図1に示す多層配線基板は、クォーツを主結晶とし、フォルステライトを副結晶として含む複数のガラスセラミック絶縁層11、12、13、14を積層した絶縁基体1の内部に、ガラスセラミック絶縁層11、12、13、14を貫通する貫通導体2を備えるとともに配線層3を備えている。   FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention. The multilayer wiring board shown in FIG. 1 includes a glass ceramic insulating layer 11 in an insulating substrate 1 in which a plurality of glass ceramic insulating layers 11, 12, 13, and 14 containing quartz as a main crystal and forsterite as a sub crystal are laminated. , 12, 13, and 14, and a wiring layer 3.

絶縁基体1は、主結晶として高い熱膨張係数(13×10−6/℃〜15×10−6/℃)のクォーツを有していて、具体的には30〜40質量%のクォーツを含有している。このクォーツは、原料段階(ガラスセラミックグリーンシート)にセラミックフィラーとして混合され、焼成後のガラスセラミック絶縁層11、12、13、14にほぼそのままの割合で残存したものである。クォーツは熱膨張係数が高いことから、クォーツの存在が絶縁基体1の熱膨張係数を高めるのに極めて重要である。また、クォーツは誘電率が低いことから、高周波領域における伝送信号の減衰を抑制でき、信号遅延による伝送ロスを少なくすることができる。 The insulating substrate 1 has a quartz having a high thermal expansion coefficient (13 × 10 −6 / ° C. to 15 × 10 −6 / ° C.) as a main crystal, and specifically contains 30 to 40% by mass of quartz. is doing. This quartz is mixed as a ceramic filler in the raw material stage (glass ceramic green sheet) and remains in the glass ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14 after firing in an almost intact ratio. Since quartz has a high coefficient of thermal expansion, the presence of quartz is extremely important for increasing the coefficient of thermal expansion of the insulating substrate 1. In addition, since quartz has a low dielectric constant, attenuation of a transmission signal in a high frequency region can be suppressed, and transmission loss due to signal delay can be reduced.

ここで、X線回折のピーク強度からリートベルト解析により求めた絶縁基体1におけるクォーツの含有量が30〜40質量%であることが重要である。クォーツの含有量が30質量%未満であると、十分に高い熱膨張係数が得られず、40質量%を超えると、原料のセラミックフィラーが多いことから焼結性が低下してボイド率が高くなってしまうからである。   Here, it is important that the quartz content in the insulating substrate 1 determined by Rietveld analysis from the peak intensity of X-ray diffraction is 30 to 40% by mass. If the quartz content is less than 30% by mass, a sufficiently high coefficient of thermal expansion cannot be obtained. If it exceeds 40% by mass, the raw material ceramic filler is large, so the sinterability is reduced and the void ratio is high. Because it becomes.

また、X線回折のピーク強度からリートベルト解析により求めた絶縁基体1におけるフォルステライト(MgSiO)の含有量が16〜25質量%であることが重要である。フォルステライトは、クォーツほどではないものの熱膨張係数の高い結晶(約10×10−6/℃)であるので、フォルステライトの存在も絶縁基体1の熱膨張係数を高めるのに寄与するものである。フォルステライトの含有量が16質量%未満であると、フォルステライトよりも熱膨張係数の低いエンスタタイトの析出量が多くなってしまい、十分に高い熱膨張係数が得られないからである。フォルステライトの含有量が25質量%を超えると、高い熱膨張係数は得られるが、このような含有量となるのに伴ってボイドが多くなってしまうからである。 In addition, it is important that the content of forsterite (Mg 2 SiO 4 ) in the insulating substrate 1 obtained by Rietveld analysis from the peak intensity of X-ray diffraction is 16 to 25% by mass. Although forsterite is a crystal having a high thermal expansion coefficient (about 10 × 10 −6 / ° C.), although not as much as quartz, the presence of forsterite also contributes to increasing the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1. . This is because if the forsterite content is less than 16% by mass, the amount of enstatite having a lower thermal expansion coefficient than that of forsterite increases, and a sufficiently high thermal expansion coefficient cannot be obtained. When the forsterite content exceeds 25% by mass, a high thermal expansion coefficient can be obtained, but voids increase as the content increases.

また、X線回折のピーク強度からリートベルト解析により求めた絶縁基体1におけるコージェライト(MgAlSi18)の含有量が1.0質量%未満であることが重要である。コージェライトは、熱膨張係数の低い結晶(3〜4×10−6/℃)であるので、コージェライトの含有量が1.0質量%以上となるまで析出すると、クォーツおよびフォルステライトの含有量が上記範囲であったとしても、絶縁基体1の熱膨張係数が低くなってしまう。そこで、コージェライトの含有量が1.0質量%未満であることが重要となる。
フォルステライトの存在も絶縁基体1の熱膨張係数を高めるのに寄与するものである。フォルステライトの含有量が16質量%未満であると、フォルステライトよりも熱膨張係数の低いエンスタタイトの析出量が多くなってしまい、十分に高い熱膨張係数が得られないからである。フォルステライトの含有量が25質量%を超えると、高い熱膨張係数は得られるが、このような含有量となるのに伴ってボイドが多くなってしまうからである。
In addition, it is important that the cordierite (Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 ) content in the insulating substrate 1 obtained by Rietveld analysis from the peak intensity of X-ray diffraction is less than 1.0% by mass. Since cordierite is a crystal having a low coefficient of thermal expansion (3-4 × 10 −6 / ° C.), when it is precipitated until the cordierite content is 1.0 mass% or more, the content of quartz and forsterite Even in the above range, the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1 is lowered. Therefore, it is important that the cordierite content is less than 1.0% by mass.
The presence of forsterite also contributes to increasing the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1. This is because if the forsterite content is less than 16% by mass, the amount of enstatite having a lower thermal expansion coefficient than that of forsterite increases, and a sufficiently high thermal expansion coefficient cannot be obtained. When the forsterite content exceeds 25% by mass, a high thermal expansion coefficient can be obtained, but voids increase as the content increases.

さらに、絶縁基体1は、ボイド率が5%以下であることが重要である。フォルステライトが原料段階でセラミックフィラーとして混入されたものではなくガラスから析出した結晶であるため、原料のガラスが少なくて焼結性が低いものとは異なり、ボイド率5%以下でありながら高熱膨張化を実現することができたものである。これにより、めっき液に浸された場合に、ボイドに起因するめっき液による浸食が抑制される。   Furthermore, it is important that the insulating substrate 1 has a void ratio of 5% or less. Because forsterite is a crystal deposited from glass rather than being mixed as a ceramic filler in the raw material stage, it has a high thermal expansion while having a void ratio of 5% or less, unlike those with low raw glass and low sinterability. It was possible to realize. Thereby, when immersed in a plating solution, erosion by the plating solution due to voids is suppressed.

なお、絶縁基体1には、クォーツおよびフォルステライト以外にも例えば熱膨張係数の比較的高いエンスタタイト(6〜8×10−6/℃)が5〜15質量%の割合で含まれるなど、結晶の総量が絶縁基体1の70〜80質量%を占めている。また、結晶粒界にはガラス(非結晶相)が存在していて、このガラス中には、後述の原料粉末としてのガラス粉末に含まれるSi、B、Al、Mg、CaおよびBaに加えて、図2に示すようにフィラー本体41を覆うように付着した複数のTiO粒子42に起因するTiが含まれている。 In addition to the quartz and forsterite, the insulating substrate 1 contains, for example, enstatite (6-8 × 10 −6 / ° C.) having a relatively high thermal expansion coefficient in a proportion of 5 to 15% by mass. The total amount of occupies 70-80 mass% of the insulating substrate 1. In addition, glass (non-crystalline phase) exists in the crystal grain boundary, and in this glass, in addition to Si, B, Al, Mg, Ca and Ba contained in glass powder as a raw material powder described later As shown in FIG. 2, Ti resulting from a plurality of TiO 2 particles 42 attached so as to cover the filler main body 41 is included.

そして、絶縁基体1の内部にはCu、AgおよびAuの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を主成分とする貫通導体2および配線層3が設けられて、多層配線基板が形成されている。絶縁基体1が上述のガラスセラミックスで構成されていることで、その製造過程において800℃〜1000℃の低温での焼成が可能となることから、低抵抗で低融点のCu、AgおよびAuの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を主成分とすることができている。なお、貫通導体2および配線層3には、必要に応じて電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物、窒化物等の無機分が含まれていてもよい。   The insulating substrate 1 is provided with a through conductor 2 and a wiring layer 3 mainly composed of at least one low resistance conductor selected from the group consisting of Cu, Ag and Au, thereby forming a multilayer wiring board. . Since the insulating substrate 1 is made of the glass ceramic described above, it can be fired at a low temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. in the manufacturing process, and therefore a group of Cu, Ag and Au having a low resistance and a low melting point. The main component is at least one low-resistance conductor selected from The through conductor 2 and the wiring layer 3 contain other metal, glass, oxide, carbide, nitride, and other inorganic components as long as they do not deteriorate the electrical resistance and thermal conductivity as necessary. Also good.

以上述べたように、本発明の多層配線基板は、絶縁基体1の熱膨張係数を11.5×10−6/℃以上の高い値とすることができ、プリント配線基板(マザーボード)との二次実装信頼性に優れたものとなる。また、本発明の多層配線基板は、ボイド率を5%以下の低い値とすることができ、絶縁信頼性に優れたものとなる。 As described above, the multilayer wiring board of the present invention can have a thermal expansion coefficient of the insulating base 1 as high as 11.5 × 10 −6 / ° C. or higher, and can be compared with a printed wiring board (mother board). The next mounting reliability will be excellent. Moreover, the multilayer wiring board of the present invention can have a void ratio as low as 5% or less, and has excellent insulation reliability.

本発明の多層配線基板の製造方法の実施の形態について説明する。   An embodiment of a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention will be described.

まず、セラミックフィラーを作製する。セラミックフィラーは、図2に示すように、クォーツからなるフィラー本体41の表面を覆うように複数のTiO粒子42が付着した構成となっている。フィラー本体41の平均粒径が2.0〜5.0μmに対してTiO粒子の平均粒径は0.1μm以下である。 First, a ceramic filler is produced. As shown in FIG. 2, the ceramic filler has a configuration in which a plurality of TiO 2 particles 42 are attached so as to cover the surface of the filler main body 41 made of quartz. The average particle diameter of the TiO 2 particles is 0.1 μm or less while the average particle diameter of the filler body 41 is 2.0 to 5.0 μm.

フィラー本体41の形成材料であるクォーツは、高熱膨張化に極めて重要な結晶であって、ガラスセラミックグリーンシートに含まれたほぼそのままの割合で焼成後の絶縁基体1中に含まれることとなる。   Quartz, which is a material for forming the filler body 41, is a crystal that is extremely important for achieving high thermal expansion, and is contained in the insulating substrate 1 after being fired at an almost unchanged rate contained in the glass ceramic green sheet.

また、TiO粒子42は、所望の割合でクォーツからなるフィラー本体41の表面を覆うように付着されていると、フィラー本体41とガラス粉末との濡れ性を向上させ、焼成早期の段階で核形成材となってガラスの結晶成長を促す働きを有する。その結果、フォルステライトを効率よく析出させることができる。ここで、所望の割合とは、100質量部のフィラー本体41に対して3〜10質量部の割合である。付着した複数のTiO粒子42の量が100質量部のフィラー本体41に対して3質量部未満であると、焼成後の絶縁基体1中にフォルステライトを16質量%以上析出させるのが困難となり、高熱膨張化を達成できなくなる。一方、付着した複数のTiO粒子42の量が100質量部のフィラー本体41に対して10質量部を超えると、TiO粒子42を起点に析出する結晶相が増大するため、焼結に必要なガラス量が減少し、閉気孔を効率よく排出できなくなることで、絶縁基体1の焼結性が低下する。したがって、ボイド率が高くなり、耐薬品性および絶縁信頼性が低下してしまう。 Further, when the TiO 2 particles 42 are attached so as to cover the surface of the filler main body 41 made of quartz at a desired ratio, the wettability between the filler main body 41 and the glass powder is improved, and the core is formed at an early stage of firing. It serves as a forming material and promotes crystal growth of glass. As a result, forsterite can be precipitated efficiently. Here, the desired ratio is a ratio of 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the filler body 41. If the amount of the plurality of adhered TiO 2 particles 42 is less than 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the filler body 41, it becomes difficult to deposit forsterite in an amount of 16% by mass or more in the insulating base 1 after firing. High thermal expansion cannot be achieved. On the other hand, if the amount of the plurality of adhered TiO 2 particles 42 exceeds 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the filler body 41, the crystal phase precipitated from the TiO 2 particles 42 increases, which is necessary for sintering. As the amount of glass is reduced and closed pores cannot be efficiently discharged, the sinterability of the insulating substrate 1 is lowered. Therefore, the void ratio is increased, and the chemical resistance and the insulation reliability are lowered.

ここで、フィラー本体41の表面を覆うように、複数のTiO粒子42を付着させるためには、ジェットミルに投入する方法が挙げられる。具体的には、500グラムのフィラー本体41に対してTiO粒子42を15〜100グラムの割合でジェットミルに投入し、3〜5分間、周速80〜90m/sとなるように回転させることで、100質量部のフィラー本体41に対して複数のTiO粒子の付着量を3〜10質量部の範囲で調整することができる。なお、表面を覆うように付着させるとは、1カ所にかたまって存在するのではなく、表面全体にわたってある程度分散している状態のことを意味する。ただし、それぞれの領域に区切った際に各領域に同数の粒子が存在しなければならないというような厳密なものではない。 Here, in order to adhere the plurality of TiO 2 particles 42 so as to cover the surface of the filler main body 41, a method of putting in a jet mill can be mentioned. Specifically, TiO 2 particles 42 are charged into a jet mill at a rate of 15 to 100 grams with respect to 500 grams of the filler body 41, and rotated so as to have a peripheral speed of 80 to 90 m / s for 3 to 5 minutes. it is, adhesion amounts of the plurality of TiO 2 particles relative to the filler main body 41 of the 100 parts by weight can be adjusted in the range of 3 to 10 parts by weight. Note that adhering so as to cover the surface means a state in which the surface does not exist in one place but is dispersed to some extent over the entire surface. However, it is not so strict that the same number of particles must exist in each region when divided into each region.

次に、ガラス粉末を用意する。ガラス粉末は、平均粒径が2.0〜5.0μm程度であって、SiO換算で38〜50mol%のSiと、B換算で5〜10mol%のBと、Al換算で4〜9mol%のAlと、MgO換算で25〜38mol%のMgと、CaO換算で1〜3mol%のCaと、BaO換算で7〜11mol%のBaとを含有するものである。なお、便宜上、各成分の酸化物換算の含有量を酸化物の含有量として説明する。 Next, glass powder is prepared. The glass powder has an average particle size of about 2.0 to 5.0 μm, 38 to 50 mol% Si in terms of SiO 2 , 5 to 10 mol% B in terms of B 2 O 3 , and Al 2 O 3. It contains 4 to 9 mol% of Al in terms of conversion, 25 to 38 mol% of Mg in terms of MgO, 1 to 3 mol% of Ca in terms of CaO, and 7 to 11 mol% of Ba in terms of BaO. For convenience, the oxide equivalent content of each component will be described as the oxide content.

Siはガラスの網目構造をつくる成分であるため、SiOの含有量が38mol%未満であると、ガラスの網目構造の安定性が悪くなり、850℃から900℃という低温での焼成が困難となる。これにより、焼結性が低下し、ボイドが増加してしまう。一方、SiOの含有量が50mol%を超えると、低熱膨張係数のコージェライトが析出しやすくなり、絶縁基体1の熱膨張係数が低下する。 Since Si is a component that forms a glass network structure, if the content of SiO 2 is less than 38 mol%, the stability of the glass network structure becomes poor, and firing at a low temperature of 850 ° C. to 900 ° C. is difficult. Become. Thereby, sinterability falls and a void will increase. On the other hand, when the content of SiO 2 exceeds 50 mol%, cordierite having a low thermal expansion coefficient is likely to precipitate, and the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1 is lowered.

の含有量が5mol%未満であると、ガラスの粘度が上昇してガラス転移温度が高くなり、焼結性が低下するおそれがある。一方、Bの含有量が10mol%を超えると、ガラスの粘度が下がって濡れ広がりやすくなることによる効果はあるが、ガラスの結晶化が阻害されて非結晶相が増加することから、絶縁基体1の熱膨張係数が大きく低下してしまう。 When the content of B 2 O 3 is less than 5 mol%, the viscosity of the glass is increased, the glass transition temperature is increased, and the sinterability may be lowered. On the other hand, if the content of B 2 O 3 exceeds 10 mol%, there is an effect that the viscosity of the glass is lowered and it is easy to spread and wet, but the crystallization of the glass is inhibited and the amorphous phase is increased. The thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1 is greatly reduced.

Alの含有量が4mol%未満であると、ガラスを作製する工程でガラスが失透しやすくなる。失透したガラスは、ガラス転移温度、屈伏温度、結晶化開始温度などが、失透していないガラスと比較して異なることがあり、そのため、同一条件で焼成しても密度、析出結晶の割合および各種特性が異なってしまうことがある。一方、Alの含有量が9mol%を超えると、ガラス中の網目構造の安定性がよすぎるため、ガラスの粘度が上昇して濡れ広がりにくくってしまう。したがって、焼結性が低下してボイドが増加してしまう。 When the content of Al 2 O 3 is less than 4 mol%, the glass tends to be devitrified in the step of producing the glass. Devitrified glass may have different glass transition temperature, yielding temperature, crystallization start temperature, etc. compared to non-devitrified glass. And various characteristics may be different. On the other hand, when the content of Al 2 O 3 exceeds 9 mol%, the stability of the network structure in the glass is too good, so that the viscosity of the glass rises and it becomes difficult to spread. Therefore, sinterability falls and a void will increase.

MgOの含有量が25mol%未満であると、失透しやすくなる。一方、MgOの含有量が38mol%を超えると、結晶化開始温度が高くなることにより緻密化(低ボイド化)できるが、コージェライトが多く析出するようになって絶縁基体1の熱膨張係数が低下してしまうおそれがある。   When the content of MgO is less than 25 mol%, devitrification easily occurs. On the other hand, when the content of MgO exceeds 38 mol%, the crystallization start temperature becomes high, so that it can be densified (low void), but a large amount of cordierite is precipitated and the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1 is increased. May decrease.

CaOの含有量が1mol%未満であると、ガラスの粘度が高くなって焼結性が低下する。一方、CaOの含有量が3mol%を超えると、高温域でのガラス粘度を低下させ緻密化を促進させる効果があるが、コージェライトが多く析出するようになって絶縁基体1の熱膨張係数が低下してしまうおそれがある。   When the content of CaO is less than 1 mol%, the viscosity of the glass increases and the sinterability decreases. On the other hand, when the content of CaO exceeds 3 mol%, there is an effect of reducing the glass viscosity in the high temperature range and promoting densification, but a lot of cordierite is precipitated and the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1 is increased. May decrease.

BaOの含有量が7mol%未満であると、非結晶相のBaO量が少なくなり、非結晶相の熱膨張係数が低くなるおそれがある。また、BaOの含有量が11mol%を超えると、結晶化開始温度が高くなることにより緻密化が望めるが、誘電率が上昇してしまうおそれがある。   When the content of BaO is less than 7 mol%, the amount of BaO in the amorphous phase is decreased, and the thermal expansion coefficient of the amorphous phase may be lowered. On the other hand, when the BaO content exceeds 11 mol%, densification can be expected due to an increase in the crystallization start temperature, but the dielectric constant may increase.

次に、フィラー本体が30〜40質量%でガラス粉末が60〜70質量%の割合となるように、セラミックフィラーとガラス粉末とを含むガラスセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、セラミックフィラーとガラス粉末との混合物に適当な有機バインダー、有機溶剤等を添加した後、ドクターブレード法、圧延法等によりガラスセラミックグリーンシートを作製する。ここで、セラミックフィラーにおけるフィラー本体とそれに付着したTiO粒子との比率を考慮し、フィラー本体とガラスの割合が上記比率となるように、セラミックフィラーとガラス粉末とを調合する。 Next, the glass ceramic green sheet containing a ceramic filler and glass powder is produced so that a filler main body may become a ratio of 30-40 mass% and glass powder 60-70 mass%. Specifically, an appropriate organic binder, organic solvent, or the like is added to a mixture of ceramic filler and glass powder, and then a glass ceramic green sheet is produced by a doctor blade method, a rolling method, or the like. Here, the ceramic filler and the glass powder are prepared so that the ratio of the filler main body and the glass becomes the above ratio in consideration of the ratio between the filler main body and the TiO 2 particles attached thereto in the ceramic filler.

フィラー本体41の割合が30質量%未満である(ガラス粉末の割合が70質量%を超える)と、セラミックフィラーの比表面積に対してガラス量(液相)が多くなるため、焼結性の向上が期待できるが、クォーツが少なくなるため、絶縁基体1の熱膨張係数が低下する。また、ガラス成分中(ガラス粉末)から低熱膨張のMgAlSi18(コージェライト)が多く析出してしまう。一方、フィラー本体41の割合が40質量%を超える(ガラス粉末の割合が60質量%未満である)と、セラミックフィラーの比表面積に対してガラス量(液相)が不足することで焼結性が低下し、絶縁基体1の緻密化(ボイド率5%以下)が促進されないおそれがある。 When the proportion of the filler body 41 is less than 30% by mass (the proportion of the glass powder exceeds 70% by mass), the glass amount (liquid phase) increases with respect to the specific surface area of the ceramic filler, so that the sinterability is improved. However, since the quartz is reduced, the thermal expansion coefficient of the insulating substrate 1 is lowered. Further, a large amount of Mg 2 Al 4 Si 5 O 18 (cordierite) with low thermal expansion is precipitated from the glass component (glass powder). On the other hand, when the proportion of the filler body 41 exceeds 40% by mass (the proportion of the glass powder is less than 60% by mass), the amount of glass (liquid phase) is insufficient with respect to the specific surface area of the ceramic filler. May decrease, and the densification of the insulating substrate 1 (void ratio of 5% or less) may not be promoted.

なお、TiOをガラス粉末中に含ませた場合、フォルステライトを16質量%以上析出させることはできず、また、ガラスの構造が安定化して粘度が高くなることによって焼結性が低下する。また、TiOを粒子として、フィラー本体41(クォーツフィラー)に付着させることなく別途フィラーとして混合したとしても、ガラスの転移点、軟化点、屈伏点を変えずに、ガラスの結晶化点を低温側へシフトさせてしまうことから、フィラー本体41(クォーツフィラー)に対してガラスの濡れている時間が減少するため、焼結性が低下してボイドが多くなる。 When TiO 2 is contained in the glass powder, forsterite cannot be precipitated in an amount of 16% by mass or more, and the sinterability is lowered due to stabilization of the glass structure and an increase in viscosity. Even if TiO 2 is used as a particle and mixed as a separate filler without adhering to the filler body 41 (quartz filler), the crystallization point of the glass is lowered at a low temperature without changing the glass transition point, softening point, and yield point. Since the glass is wet with respect to the filler main body 41 (quartz filler), the sinterability decreases and the number of voids increases.

次に、ガラスセラミックグリーンシートを貫通する貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともにガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に配線層用導体ペーストを塗布する。   Next, a through-hole penetrating the glass ceramic green sheet is formed and filled with the through conductor paste, and the wiring layer conductor paste is applied to one main surface of the glass ceramic green sheet.

ガラスセラミックグリーンシートへの貫通孔の形成は、パンチング、レーザー、エッチング等の方法などによって行われる。貫通孔に充填する貫通導体用ペーストは、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末に、有機バインダーおよび有機溶剤を混練したものである。さらに、必要に応じて電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物、窒化物等の無機分を含んでいてもよい。充填には、貫通孔と対向する箇所に孔が穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して貫通導体用ペーストを押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状(あるいは剣状)のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、貫通導体用ペーストを加圧注入する方法でもよい。   Formation of the through hole in the glass ceramic green sheet is performed by a method such as punching, laser, or etching. The through-conductor paste filled in the through-hole is obtained by kneading an organic binder and an organic solvent into silver powder, copper powder or gold powder as a main component. Furthermore, it may contain inorganic components such as other metals, glass, oxides, carbides, nitrides and the like as long as they do not deteriorate the electrical resistance and thermal conductivity. For the filling, a screen printing method is used by using a metal mask in which holes are perforated at positions opposite to the through holes or an emulsion mesh screen mask. At this time, as a method for extruding the through-conductor paste through the mask, a method using a normal plate-like (or sword-shaped) squeegee made of polyurethane or the like may be used. A method of pressure injection may be used.

また、配線層用導体ペーストの塗布は、スクリーン印刷法などによって行われる。配線層用導体ペーストとして、貫通導体用ペーストと同様に、主成分としての銀粉末、銅粉末または金粉末に、有機バインダーおよび有機溶剤を混練したもの、さらに必要に応じて電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物、窒化物等の無機分を含んだものが用いられる。なお、ここで用いられる配線層用導体ペーストは、貫通孔内に充填した貫通導体用ペーストとは、例えば有機溶剤の量を異ならせるなどの手段によって粘度を異ならせてもよい。貫通導体用ペーストよりも粘度を低くすることで、厚みを薄くすることができ、精度のよいパターンを形成することができる。これに対し、貫通導体用ペーストは、粘度を高くすることで、充填後に垂れないようにすることができる。さらに、配線層用導体ペーストと貫通導体用ペーストとは、主成分およびガラス、無機フィラー等の副成分が異なっていてもよい。   The wiring layer conductor paste is applied by a screen printing method or the like. As the conductor paste for wiring layers, similar to the paste for through conductors, silver powder, copper powder, or gold powder as the main component, with organic binder and organic solvent kneaded, and if necessary, electrical resistance, thermal conductivity As long as it does not deteriorate the material, those containing other metals, glass, oxides, carbides, nitrides and other inorganic components are used. It should be noted that the wiring layer conductor paste used here may have a different viscosity from the through conductor paste filled in the through holes by means of, for example, varying the amount of the organic solvent. By making the viscosity lower than that of the paste for through conductors, the thickness can be reduced and an accurate pattern can be formed. On the other hand, the through-conductor paste can be prevented from dripping after filling by increasing the viscosity. Further, the wiring layer conductor paste and the through conductor paste may have different main components and subcomponents such as glass and inorganic filler.

なお、ガラスセラミックグリーンシートに貫通導体用ペーストの充填および配線層用導体ペーストの塗布がなされた後、60〜100℃で1〜3時間程度かけての乾燥がなされる。   The glass ceramic green sheet is filled with the through conductor paste and coated with the wiring layer conductor paste, and then dried at 60 to 100 ° C. for about 1 to 3 hours.

次に、貫通導体用ペーストの充填および配線層用導体ペーストの塗布がなされたガラスセラミックグリーンシートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する。具体的には、熱圧着法や積層助剤を用いて加圧して積層する方法によりガラスセラミックグリーンシート積層体を得る。   Next, a plurality of glass ceramic green sheets that have been filled with the paste for through conductors and coated with the conductor paste for wiring layers are laminated to produce a glass ceramic green sheet laminate. Specifically, a glass ceramic green sheet laminate is obtained by a method of laminating by pressurization using a thermocompression bonding method or a laminating aid.

最後に、ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する。   Finally, the glass ceramic green sheet laminate is fired.

焼成にあたっては、まず、成形のために配合した有機バインダーなどの有機成分を除去する。有機成分の除去は、大気雰囲気中で400〜500℃または窒素雰囲中で700〜750℃の温度で1〜5時間保持することにより行われる。そして、本焼成として、850℃〜900℃の温度で1〜2時間かけた焼成がなされる。焼成雰囲気は、例えば本発明のガラスセラミックスを絶縁基体とする配線基板において形成されるメタライズ配線層の金属種に応じて適宜選択される。配線基板におけるメタライズ配線層として銅を用いる場合は非酸化性雰囲気が選択され、銀を用いる場合は酸化性雰囲気が選択される。   In firing, first, organic components such as an organic binder blended for molding are removed. The removal of the organic component is performed by holding at a temperature of 400 to 500 ° C. in an air atmosphere or 700 to 750 ° C. in a nitrogen atmosphere for 1 to 5 hours. And as this calcination, the calcination performed for 1-2 hours at the temperature of 850 ° C-900 ° C is made. The firing atmosphere is appropriately selected according to, for example, the metal type of the metallized wiring layer formed in the wiring substrate using the glass ceramic of the present invention as an insulating base. When copper is used as the metallized wiring layer in the wiring substrate, a non-oxidizing atmosphere is selected, and when silver is used, an oxidizing atmosphere is selected.

以上述べた多層配線基板の製造方法により、絶縁基体のボイド率が5%以下であり、X線回折のピーク強度からリートベルト解析により求めた絶縁基体におけるクォーツの含有量が30〜40質量%、フォルステライトの含有量が16〜25質量%である多層配線基板を得ることができる。   By the manufacturing method of the multilayer wiring board described above, the void ratio of the insulating substrate is 5% or less, and the quartz content in the insulating substrate determined by the Rietveld analysis from the peak intensity of X-ray diffraction is 30 to 40% by mass, A multilayer wiring board having a forsterite content of 16 to 25% by mass can be obtained.

ガラス粉末として、表1に示す組成のガラス粉末とセラミックフィラーとを用意し、ガラス粉末とフィラー本体とが表1に示す割合となるように秤量混合した。ここで、セラミックフィラーにおけるフィラー本体(SiO粒子)100質量部に対するTiO粒子の付着量(質量部)は、表1に示す通りである。ここで、ガラス粉末の平均粒径は3.9μm、フィラー本体の平均粒径は3.5μm、フィラー本体を覆うように付着されるTiO粒子の平均粒径は0.05μmで比表面積は50m/gであった。なお、表1には試料No.39として、フォルステライトをフィラーとして混合したものも示している。 As the glass powder, a glass powder and a ceramic filler having the composition shown in Table 1 were prepared and weighed and mixed so that the ratio of the glass powder and the filler body was as shown in Table 1. Here, the adhesion amount (parts by mass) of TiO 2 particles to 100 parts by mass of the filler body (SiO 2 particles) in the ceramic filler is as shown in Table 1. Here, the average particle diameter of the glass powder is 3.9 μm, the average particle diameter of the filler body is 3.5 μm, the average particle diameter of the TiO 2 particles attached so as to cover the filler body is 0.05 μm, and the specific surface area is 50 m. 2 / g. In Table 1, sample No. 39 also shows a mixture of forsterite as a filler.

この混合物に、有機バインダーとしてイソブチルメタクリレートを主鎖としてトルエンを溶媒とするバインダーを添加するとともに、有機溶剤としてジブチルフタレートを添加し十分混合してスラリーを作製した後、ドクターブレード法により厚み100μmのガラスセラミックグリーンシートを作製した。   To this mixture, a binder containing isobutyl methacrylate as a main chain and toluene as a solvent was added as an organic binder, and dibutyl phthalate was added as an organic solvent and mixed well to prepare a slurry. Then, a glass having a thickness of 100 μm was formed by a doctor blade method. A ceramic green sheet was prepared.

次に、上記ガラスセラミックグリーンシートにレーザーを用いて100μmの貫通孔を形成し、貫通孔に銅粉末を主成分とする貫通導体用ペーストをスクリーン印刷によって充填した。また、ガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に銅粉末を主成分とする配線層用導体ペーストをスクリーン印刷によって塗布した。   Next, a 100 μm through hole was formed in the glass ceramic green sheet using a laser, and a through conductor paste mainly composed of copper powder was filled in the through hole by screen printing. Moreover, the conductor paste for wiring layers which has copper powder as a main component was apply | coated to the one main surface of the glass ceramic green sheet by screen printing.

そして、貫通導体用ペーストの充填および配線層用導体ペーストの塗布がなされたガラスセラミックグリーンシートを80℃で1時間乾燥し、得られたガラスセラミックグリーンシートを4層積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。   Then, the glass ceramic green sheet filled with the through conductor paste and coated with the wiring layer conductor paste is dried at 80 ° C. for 1 hour, and the obtained glass ceramic green sheets are laminated to form a glass ceramic green sheet laminate. The body was made.

最後に、上記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、水蒸気を含有する窒素雰囲気中にて725℃の温度で3時間かけて脱バインダー処理を行った後、300℃/Hrの昇温速度で昇温し、窒素雰囲気にて860℃の温度で1時間かけて本焼成を行ない、多層配線基板のサンプルを得た。   Finally, the glass ceramic green sheet laminate is debindered at a temperature of 725 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere containing water vapor, and then heated at a rate of temperature increase of 300 ° C./Hr. The main baking was performed at a temperature of 860 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to obtain a sample of a multilayer wiring board.

そして、上記の方法で得られたサンプルに対して以下の測定を行なった。   And the following measurements were performed with respect to the sample obtained by said method.

まず、絶縁基体中の結晶相の同定を行った。この同定は、X線回折(XRD)の測定結果(ピーク強度比)をリートベルト法で解析して行った。リートベルト法については、日本結晶学会「結晶解析ハンドブック」編集委員会編、「結晶解析ハンドブック」、共立出版株式会社、1999年9月、p.492−499に記載されている方法を用いた。   First, the crystal phase in the insulating substrate was identified. This identification was performed by analyzing the measurement result (peak intensity ratio) of X-ray diffraction (XRD) by the Rietveld method. Regarding the Rietveld method, the “Crystal Analysis Handbook” Editorial Committee edited by the Crystallographic Society of Japan, “Crystal Analysis Handbook”, Kyoritsu Publishing Co., Ltd., September 1999, p. The method described in 492-499 was used.

具体的には、絶縁基体を粉砕して粉末状とした評価対象の試料にCrの標準試料を加えて、ディフラクトメーター法で測定した2θ=10°以上80°以下の範囲のX線回折パターンに対して、RIETAN−2000プログラムを使用することにより、Crの標準試料により回折されたパターンと加えたCrの標準試料の量の相関関係から、評価対象の試料中に含まれる結晶構造と量を評価した。得られたクォーツ、フォルステライト、エンスタタイトおよびコージェライトの量を表2に示す。 Specifically, an X 2 in the range of 2θ = 10 ° or more and 80 ° or less measured by a diffractometer method by adding a standard sample of Cr 2 O 3 to a sample to be evaluated which was pulverized from an insulating substrate. respect ray diffraction pattern, by using RIETAN-2000 program, the correlation between the amount of standard samples of Cr 2 O 3 was added and the diffraction pattern by standard sample of Cr 2 O 3, the evaluation sample The crystal structure and amount contained therein were evaluated. The amounts of quartz, forsterite, enstatite and cordierite obtained are shown in Table 2.

さらに、得られた絶縁基体の熱膨張係数の測定を行った。熱膨脹係数を測定するための試験片は、一辺4.5mm×4.5mm×15mmの角柱とし、熱機械分析装置を用いて室温から400℃における熱膨張曲線を測定し、線膨張率を求めた。この値を熱膨脹係数とし、表2に示す。   Furthermore, the thermal expansion coefficient of the obtained insulating substrate was measured. The test piece for measuring the thermal expansion coefficient was a prism with a side of 4.5 mm × 4.5 mm × 15 mm, and the thermal expansion curve from room temperature to 400 ° C. was measured using a thermomechanical analyzer to determine the linear expansion coefficient. . Table 2 shows this value as the thermal expansion coefficient.

さらにまた、得られた絶縁基体のボイド率を評価した。ボイド率は得られた絶縁基体の断面を研磨した後、走査型電子顕微鏡にて観察し、断面写真を画像解析することで求めた。結果を表2に示す。   Furthermore, the void ratio of the obtained insulating substrate was evaluated. The void ratio was determined by polishing the cross section of the obtained insulating substrate, observing with a scanning electron microscope, and analyzing the cross-sectional photograph. The results are shown in Table 2.

Figure 2010056271
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Figure 2010056271
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表1および表2に示すように、本発明範囲内にある試料(試料No.2,No.3,No.6,No.7,No.10,No.11,No.14,No.15,No.18,No.21,No.22,No.27,No.28,No.29,No.32,No.33,No.34,No.37)によれば、11.5×10−6/℃以上の高い熱膨張係数、5%以下の低ボイド率による高い絶縁信頼性を満足する絶縁基体が得られていることがわかる。 As shown in Table 1 and Table 2, samples within the scope of the present invention (Sample No. 2, No. 3, No. 6, No. 7, No. 10, No. 11, No. 14, No. 15) , No. 18, No. 21, No. 22, No. 27, No. 28, No. 29, No. 32, No. 33, No. 34, No. 37), 11.5 × 10 It can be seen that an insulating substrate satisfying high insulation reliability with a high coefficient of thermal expansion of −6 / ° C. or higher and a low void ratio of 5% or less is obtained.

これに対し、本発明範囲外である試料No.1,No.5,No.9,No.12,No.13,No.17では、原料のガラス粉末における各成分組成が本発明の範囲外であるためガラスの粘度、結晶化開始温度等の特性が変化し、ボイド率5%以下を達成することができなかった。   On the other hand, sample No. which is outside the scope of the present invention. 1, No. 1 5, no. 9, no. 12, no. 13, no. In No. 17, since the composition of each component in the raw glass powder was outside the scope of the present invention, the properties of the glass such as viscosity and crystallization start temperature changed, and a void ratio of 5% or less could not be achieved.

また、本発明範囲外である試料No.23,No.24では、TiO粒子がフィラー本体に付着しておらず、TiOがガラス粉末中に含まれているので、ガラスの構造が安定化して粘度が高くなることによって焼結性が低下してボイド率5%以下を達成することができなかった。 In addition, sample No. which is outside the scope of the present invention. 23, no. 24, TiO 2 particles are not attached to the filler body, and TiO 2 is contained in the glass powder. Therefore, the glass structure is stabilized and the viscosity is increased, so that the sinterability is reduced and voids are formed. The rate of 5% or less could not be achieved.

本発明範囲外である試料No.30,No.35では、フィラー本体にTiO粒子が10質量%を超えて付着しているため、ガラス中より析出した結晶相が増大し、これによりボイド率5%以下を達成することができなかった。 Sample No. which is outside the scope of the present invention. 30, no. In No. 35, since the TiO 2 particles adhered to the filler body in excess of 10% by mass, the crystal phase precipitated from the glass increased, and as a result, a void ratio of 5% or less could not be achieved.

また、本発明範囲外である試料No.36では、フィラー本体が40質量%を超えて含まれているため、液相であるガラス量が不足し、緻密化することができなかった。これによりボイド率5%以下を達成することができなかった。   In addition, sample No. which is outside the scope of the present invention. In No. 36, since the filler main body contained more than 40% by mass, the amount of glass as a liquid phase was insufficient, and could not be densified. As a result, a void ratio of 5% or less could not be achieved.

また、本発明範囲外である試料No.39では、フォルステライトをフィラーとして混入しているため、ボイド率5%以下を達成することができなかった。   In addition, sample No. which is outside the scope of the present invention. In No. 39, since forsterite was mixed as a filler, a void ratio of 5% or less could not be achieved.

さらに、本発明範囲外である試料No.8,No.9,No.13,No.20,No.23,No.24,No.25,No.26,No.31,No.38,No.39では、高熱膨張率を有するクォーツまたはフォルステライトの含有量が少なく、本発明範囲外である試料No.4,No.16,No.19,No.38では、低熱膨張率のコージェライトが析出したため、11.5ppm/℃以上の熱膨張係数を達成することができなかった。   Furthermore, sample no. 8, no. 9, no. 13, no. 20, no. 23, no. 24, no. 25, no. 26, no. 31, no. 38, no. No. 39 has a low content of quartz or forsterite having a high coefficient of thermal expansion, and is a sample no. 4, no. 16, no. 19, no. In No. 38, cordierite with a low coefficient of thermal expansion was precipitated, so that a coefficient of thermal expansion of 11.5 ppm / ° C. or more could not be achieved.

これは、試料No.4,No.8,No.9,No.13,No.16,No.19,No.20では、原料のガラス粉末における各成分組成が本発明の範囲外であることによるものである。また、試料No.23,No.24では、TiO粒子がフィラー本体に付着しておらず、TiOがガラス粉末中に含まれていることによるものである。また、試料No.25,No.26,No.31では、フィラー本体に付着するTiO粒子の量が3質量%未満であることによるものである。また、試料No.38では、原料のフィラー本体(クォーツ)の量が少なく、試料No.39では原料にフィラーとしてフォルステライトを混入したことによるものである。 This is the sample No. 4, no. 8, no. 9, no. 13, no. 16, no. 19, no. In No. 20, it is because each component composition in the glass powder of a raw material is outside the scope of the present invention. Sample No. 23, no. In No. 24, TiO 2 particles are not attached to the filler body, and TiO 2 is contained in the glass powder. Sample No. 25, no. 26, no. In 31, it is due to the amount of the TiO 2 particles adhering to the filler body is less than 3 wt%. Sample No. No. 38 has a small amount of raw material filler body (quartz). In No. 39, forsterite was mixed as a filler in the raw material.

本発明の多層配線基板の一実施形態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one Embodiment of the multilayer wiring board of this invention. 複数のTiO粒子のフィラー本体の表面への付着状態を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the state of adhesion of the filler body surfaces of the TiO 2 particles.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・絶縁基体
11、12、13、14・・・ガラスセラミック絶縁層
2・・・貫通導体
3・・・配線層
41・・・フィラー本体
42・・・TiO粒子
1 ... insulating substrate 11, 12, 13, 14 ... glass-ceramic insulating layers 2 ... through conductors 3 ... wiring layer 41 ... filler body 42 ... TiO 2 particles

Claims (2)

クォーツを主結晶とし、フォルステライトを副結晶として含む複数のガラスセラミック絶縁層を積層した絶縁基体の内部に、Cu、AgおよびAuの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を主成分とする貫通導体および配線層を備えた多層配線基板において、前記絶縁基体のボイド率が5%以下であり、X線回折のピーク強度からリートベルト解析により求めた前記絶縁基体における前記クォーツの含有量が30〜40質量%、前記フォルステライトの含有量が16〜25質量%、コージェライトの含有量が1.0質量%未満であることを特徴とする多層配線基板。 Through an insulating substrate in which a plurality of glass ceramic insulating layers containing quartz as a main crystal and forsterite as a sub-crystal are laminated, the main component is at least one low-resistance conductor selected from the group consisting of Cu, Ag, and Au. In a multilayer wiring board provided with a conductor and a wiring layer, the void ratio of the insulating base is 5% or less, and the quartz content in the insulating base determined from a peak intensity of X-ray diffraction by Rietveld analysis is 30 to 30. A multilayer wiring board comprising 40% by mass, a forsterite content of 16 to 25% by mass, and a cordierite content of less than 1.0% by mass. クォーツからなるフィラー本体の表面を覆うように該フィラー本体100質量部に対して3〜10質量部の割合で複数のTiO粒子を付着させてセラミックフィラーを作製する工程と、
SiO換算で38〜50mol%のSiと、B換算で5〜10mol%のBと、Al換算で4〜9mol%のAlと、MgO換算で25〜38mol%のMgと、CaO換算で1〜3mol%のCaと、BaO換算で7〜11mol%のBaとを含有するガラス粉末を用意する工程と、
前記フィラー本体が30〜40質量%で前記ガラス粉末が60〜70質量%の割合となるように、前記セラミックフィラーと前記ガラス粉末とを含むガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
該ガラスセラミックグリーンシートを貫通する貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともに前記ガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、
前記貫通導体用ペーストの充填および前記配線層用導体ペーストの塗布がなされた前記ガラスセラミックグリーンシートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
該ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する工程と
を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
Producing a ceramic filler by adhering a plurality of TiO 2 particles at a ratio of 3 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the filler body so as to cover the surface of the filler body made of quartz;
And 38~50Mol% of Si in terms of SiO 2, and 5 to 10 mol% of B in terms of B 2 O 3, and 4~9Mol% of Al in terms of Al 2 O 3, and 25~38Mol% of Mg in terms of MgO Preparing a glass powder containing 1 to 3 mol% Ca in terms of CaO and 7 to 11 mol% Ba in terms of BaO;
Producing a glass ceramic green sheet containing the ceramic filler and the glass powder so that the filler body is 30 to 40% by mass and the glass powder is 60 to 70% by mass;
Forming a through-hole penetrating the glass ceramic green sheet and filling with a paste for through conductor, and applying a wiring layer conductor paste to one main surface of the glass ceramic green sheet;
A step of producing a glass ceramic green sheet laminate by laminating a plurality of the glass ceramic green sheets filled with the through conductor paste and coated with the wiring layer conductor paste;
And a step of firing the glass-ceramic green sheet laminate.
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