JP2011029534A - Multilayer wiring board - Google Patents

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Takasuke Nishiura
崇介 西浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer wiring board preventing adjacent solder joints from contacting with each other without increasing a manufacturing cost even when connection pads are arranged in a high density. <P>SOLUTION: The multilayer wiring board includes an insulating substrate 10 formed by laminating a first glass ceramic insulating layer and a second glass ceramic insulating layer, a plurality of connection pads 3 provided on a principal plane of the insulating substrate, and through conductors provided in the insulating substrate 10 and electrically connected to the connection pads 3. Grooves 7 are formed in the principal plane of the insulating substrate along each periphery of the plurality of connection pads 3, sides of the connection pads 3 and inner wall surfaces 71 of the grooves 7 are continuously arranged when crossly viewed, and the inner wall surfaces 71 of the grooves 7 are formed with a burn surface. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子収納用パッケージ、混成集積回路装置等に好適に使用できる多層配線基板に関するものである。   The present invention relates to a multilayer wiring board that can be suitably used for a package for housing semiconductor elements, a hybrid integrated circuit device, and the like.

従来より、ICやLSI等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される多層配線基板として、絶縁基体がアルミナ質焼結体からなるものが多く用いられてきた。   Conventionally, an insulating substrate is made of an alumina-based sintered body as a multilayer wiring board applied to a semiconductor element storage package for mounting a semiconductor element such as an IC or LSI or a hybrid integrated circuit device on which various electronic components are mounted. Many things have been used.

しかし、近年においては、低抵抗の配線層を具備する多層配線基板、具体的には1050℃程度で溶融するCu、Ag、Au等の低抵抗導体を主成分とする配線層を具備する多層配線基板が要求され、絶縁基体として1050℃以下の低温での焼結が可能なガラスセラミック焼結体が用いられるようになってきている。   However, in recent years, a multilayer wiring board having a low-resistance wiring layer, specifically, a multilayer wiring having a wiring layer mainly composed of a low-resistance conductor such as Cu, Ag, or Au that melts at about 1050 ° C. A substrate is required, and a glass ceramic sintered body capable of being sintered at a low temperature of 1050 ° C. or lower is used as an insulating base.

ここで、ガラスセラミック焼結体を絶縁基体とする多層配線基板は、焼成により体積が40〜50%程度収縮し、多層配線基板の主面と平行な方向(X−Y方向)には1方向につき平均15〜20%程度収縮するようになっている。このとき、X−Y方向における収縮率は最大1%程度ばらついてしまい、この収縮率のばらつきが配線層の位置ばらつきにつながり、配線層の寸法精度を悪化させてしまっている。なお、ここでいう収縮率は、焼成前の寸法から焼成後の寸法を減じた値を焼成前の寸法で除した値で定義されるものである。   Here, the multilayer wiring board having the glass ceramic sintered body as the insulating base contracts by about 40 to 50% by firing, and the direction parallel to the main surface of the multilayer wiring board (XY direction) is one direction. The average shrinkage is about 15 to 20%. At this time, the shrinkage rate in the X-Y direction varies about 1% at the maximum, and the variation in the shrinkage rate leads to the positional variation of the wiring layer, which deteriorates the dimensional accuracy of the wiring layer. Here, the shrinkage rate is defined as a value obtained by dividing a value obtained by subtracting a dimension after firing from a dimension before firing by a dimension before firing.

これに対し、多層配線基板の寸法精度を向上させる方法として、焼成収縮開始温度の異なる2種のガラスセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより、X−Y方向の収縮を抑制し、主に積層方向(Z方向)に収縮させる方法が提案されている(特許文献1を参照。)。   On the other hand, as a method for improving the dimensional accuracy of the multilayer wiring board, the two types of glass ceramic green sheets having different firing shrinkage start temperatures are laminated and fired, thereby suppressing shrinkage in the XY direction. A method of contracting in the stacking direction (Z direction) has been proposed (see Patent Document 1).

この方法によれば、第1のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、焼成収縮を開始していない第2のガラスセラミックグリーンシートにより第1のガラスセラミックグリーンシートが拘束され、第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了(焼結)している第1のガラスセラミック絶縁層(第1のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態)により拘束されるため、結果として焼成によるX−Y方向の収縮が抑制され、配線層の位置ばらつきが抑制される。   According to this method, when the first glass ceramic green sheet starts firing shrinkage, the first glass ceramic green sheet is restrained by the second glass ceramic green sheet that has not started firing shrinkage. When the glass ceramic green sheet 2 starts firing shrinkage, the first glass ceramic insulating layer that has already finished firing (sintered) (the state after sintering of the first glass ceramic green sheet) As a result, the shrinkage in the XY direction due to firing is suppressed, and the position variation of the wiring layer is suppressed.

一方、多層配線基板(絶縁基体)の主面には、半導体素子などの表面実装部品を搭載する際に、表面実装部品の接続端子と半田接合部を介して電気的に接続される接続パッドが複数設けられている。   On the other hand, on the main surface of the multilayer wiring board (insulating base), when mounting a surface mount component such as a semiconductor element, a connection pad electrically connected to the connection terminal of the surface mount component via a solder joint is provided. A plurality are provided.

ここで、絶縁基体の主面に設けられた接続パッドと表面実装部品の接続端子とは半田リフローによって半田バンプを溶融させることによって接合されるが、接続端子および接続パッドが高密度に設けられるようになると、溶融した半田が拡がって隣接する半田接合部が接触するおそれがあるという問題がある。   Here, the connection pads provided on the main surface of the insulating base and the connection terminals of the surface mount component are joined by melting the solder bumps by solder reflow, but the connection terminals and the connection pads are provided with high density. Then, there is a problem that the melted solder spreads and adjacent solder joints may come into contact with each other.

この問題を解決する方法として、絶縁基体の主面に半田レジストを形成し、この半田レジストに溝を形成する方法が提案されている(特許文献2を参照。)。   As a method for solving this problem, a method has been proposed in which a solder resist is formed on the main surface of an insulating substrate and a groove is formed in the solder resist (see Patent Document 2).

特開2001−97767号公報JP 2001-97767 A 特開2004−47637号公報JP 2004-47637 A

しかしながら、上述のように溝を多層配線基板(絶縁基体)の主面に形成するには、そのための追加加工が必要になり、製造コストが増加してしまう。   However, in order to form the groove on the main surface of the multilayer wiring board (insulating base) as described above, additional processing for that purpose is required, and the manufacturing cost increases.

本発明は、上述したような問題を解決するべく、製造コストの増加を伴うことなく、高密度に接続パッドが設けられた場合においても隣接する半田接合部の接触が抑制された多層配線基板を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a multilayer wiring board in which contact between adjacent solder joints is suppressed even when connection pads are provided at a high density without increasing manufacturing costs. The purpose is to provide.

本発明は、第1のガラスセラミック絶縁層と、該第1のガラスセラミック絶縁層の焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い第2のガラスセラミック絶縁層とが積層されてなる絶縁基体と、該絶縁基体の主面に設けられた複数の接続パッドと、前記絶縁基体中に設けられ、前記接続パッドと電気的に接続された貫通導体とを含む多層配線基板であって、前記絶縁基体の主面には前記複数の接続パッドのそれぞれの周縁に沿って溝が形成されており、断面視したときに前記接続パッドの側面と前記溝の内壁面とが連続しているとともに、該溝の内壁面が焼き肌面であることを特徴とするものである。   The present invention relates to an insulating substrate formed by laminating a first glass ceramic insulating layer and a second glass ceramic insulating layer having a firing shrinkage start temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic insulating layer, A multilayer wiring board including a plurality of connection pads provided on a main surface of the insulating base and a through conductor provided in the insulating base and electrically connected to the connection pad, wherein the insulating base Grooves are formed along the respective peripheral edges of the plurality of connection pads on the main surface of the plurality of connection pads, and the side surfaces of the connection pads and the inner wall surfaces of the grooves are continuous when viewed in cross section. The inner wall surface is a burnt skin surface.

本発明によれば、絶縁基体の主面に複数の接続パッドのそれぞれの周縁に沿って溝が形成されており、断面視したときに前記接続パッドの側面と前記溝の内壁面とが連続しているとともに、該溝の内壁面が焼き肌面であることによって、半田接合(リフロー)時の半田の拡がりを抑制できる。したがって、高密度に接続パッドが設けられた場合においても隣接する半田接合部の接触が抑制された多層配線基板を実現することができる。   According to the present invention, the groove is formed along the peripheral edge of each of the plurality of connection pads on the main surface of the insulating base, and the side surface of the connection pad and the inner wall surface of the groove are continuous when viewed in cross section. In addition, since the inner wall surface of the groove is a burnt surface, it is possible to suppress the spread of solder during solder bonding (reflow). Therefore, even when the connection pads are provided at a high density, it is possible to realize a multilayer wiring board in which contact between adjacent solder joints is suppressed.

本発明の多層配線基板に表面実装部品を搭載した状態を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the state which mounted the surface mounting components on the multilayer wiring board of this invention. 図1に示す接続パッドおよび溝の説明図である。It is explanatory drawing of the connection pad and groove | channel shown in FIG. 図1に示す多層配線基板の一部拡大平面図である。FIG. 2 is a partially enlarged plan view of the multilayer wiring board shown in FIG. 1.

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の多層配線基板は、図1に示すように、第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dおよび第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eが積層されてなる絶縁基体10と、絶縁基体10の主面に設けられた複数の接続パッド3と、絶縁基体10中に設けられ、接続パッド3と電気的に接続された貫通導体4とを含んでいる。   As shown in FIG. 1, the multilayer wiring board according to the present invention is formed by laminating first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d and second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e. An insulating base 10, a plurality of connection pads 3 provided on the main surface of the insulating base 10, and a through conductor 4 provided in the insulating base 10 and electrically connected to the connection pad 3.

第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dおよび第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eはガラスセラミック焼結体で形成されていて、これにより、銅、銀、金等を主成分とする低融点の低抵抗導体からなる接続パッド3や貫通導体4との同時焼成により形成することが可能なものである。   The first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e are formed of a glass ceramic sintered body, whereby copper, silver, It can be formed by simultaneous firing with the connection pads 3 and the through conductors 4 made of a low-resistance conductor having a low melting point mainly composed of gold or the like.

第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dおよび第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eは交互に積層されていて、図1では第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dが4層、第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eが5層で、最上層および最下層に第2のガラスセラミック絶縁層2a、2eが配置された構成となっている。   The first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c and 1d and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d and 2e are alternately laminated. In FIG. 1, the first glass ceramic insulating layer 1a is laminated. 1b, 1c, 1d are four layers, the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e are five layers, and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2e are arranged in the uppermost layer and the lowermost layer. It becomes the composition.

そして、第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dと第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eとは、焼成時の焼成収縮開始温度が異なっている。具体的には、第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eを形成するための第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度は、第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dを形成するための第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高くなっていて、第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後に第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するようになっている。   The first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, and 1d and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, and 2e have different firing shrinkage start temperatures during firing. Specifically, the firing shrinkage start temperature of the second glass ceramic green sheet for forming the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e is the first glass ceramic insulating layers 1a, 1b. The temperature of the first glass ceramic green sheet for forming 1c and 1d is higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet, and the second glass ceramic green sheet shrinks after the firing shrinkage of the first glass ceramic green sheet. Is supposed to start.

これにより、第1のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、まだ焼成収縮を開始していない第2のガラスセラミックグリーンシートにより拘束され、第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了している第1のガラスセラミック絶縁層により拘束されるため、結果として焼成によるX−Y方向の収縮が抑制される。   Thus, when the first glass ceramic green sheet starts firing shrinkage, it is restrained by the second glass ceramic green sheet that has not yet started firing shrinkage, and the second glass ceramic green sheet undergoes firing shrinkage. When starting, since it is restrained by the first glass ceramic insulating layer that has already finished firing shrinkage, shrinkage in the XY direction due to firing is suppressed as a result.

絶縁基体10の主面には、複数の接続パッド3が設けられている。この接続パッド3は、半導体素子などの表面実装部品の搭載部として機能するもので、銅、銀、金等を主成分とする低抵抗導体で形成されている。ここで、高密度に形成された場合、例えば接続パッド3の直径は、90〜250μm、特に90〜150μmに形成され、隣接する接続パッド3の間隔(端と端との間の距離)は、60〜250μm、特に60〜150μmに形成される。   A plurality of connection pads 3 are provided on the main surface of the insulating substrate 10. The connection pad 3 functions as a mounting portion for a surface-mounted component such as a semiconductor element, and is formed of a low-resistance conductor mainly composed of copper, silver, gold, or the like. Here, when formed at a high density, for example, the diameter of the connection pad 3 is 90 to 250 μm, particularly 90 to 150 μm, and the interval between the adjacent connection pads 3 (distance between the ends) is It is formed to 60 to 250 μm, particularly 60 to 150 μm.

また、絶縁基体10中には、第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dおよび第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eをそれぞれ貫通する貫通導体4が設けられていて、接続パッド3と電気的に接続されている。貫通導体4も接続パッド3と同様に、銅、銀、金等を主成分とする低抵抗導体で形成されている。   Further, in the insulating base 10, there are provided through conductors 4 penetrating the first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, respectively. And electrically connected to the connection pad 3. Similarly to the connection pad 3, the through conductor 4 is also formed of a low resistance conductor having copper, silver, gold, or the like as a main component.

なお、絶縁基体10の主面には接続パッド3の他に表面配線層5が設けられ、絶縁基体10の内部には内部配線層6が設けられている。これらは、インダクタ、キャパシタ等の回路素子または各回路素子を電気的に接続する配線として機能するもので、銅、銀、金等を主成分とする低抵抗導体で形成されている。   In addition to the connection pads 3, a surface wiring layer 5 is provided on the main surface of the insulating base 10, and an internal wiring layer 6 is provided inside the insulating base 10. These function as circuit elements such as inductors and capacitors, or wirings for electrically connecting each circuit element, and are formed of a low-resistance conductor mainly composed of copper, silver, gold or the like.

そして、図2および図3に示すように、絶縁基体10の主面には複数の接続パッド3のそれぞれの周縁に沿って溝7が形成されており、断面視したときに接続パッド3の側面と溝7の内壁面71とが連続しているとともに、溝7の内壁面71が焼き肌面となっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, grooves 7 are formed along the peripheral edges of the plurality of connection pads 3 on the main surface of the insulating base 10, and the side surfaces of the connection pads 3 are viewed in cross section. And the inner wall surface 71 of the groove 7 are continuous, and the inner wall surface 71 of the groove 7 is a burnt surface.

この溝7は、接続パッド3と最上層に配置された第2のガラスセラミック絶縁層2aとの焼成時のX−Y方向の収縮率の差を利用して形成されたものである。   The groove 7 is formed by utilizing the difference in shrinkage rate in the XY direction during firing between the connection pad 3 and the second glass ceramic insulating layer 2a disposed in the uppermost layer.

前述の通り、第2のガラスセラミック絶縁層2aを形成するための第2のガラスセラミックグリーンシートは、焼成時に第1のガラスセラミック絶縁層1aに拘束されるため、焼成によるX−Y方向の収縮が抑制される。一方、接続パッド3を形成するために第2のガラスセラミックグリーンシート上に塗布される後述する接続パッド用導体ペーストにも拘束力は及ぶが、通常は第2のガラスセラミックグリーンシートよりもX−Y方向の収縮量が大きくなる。ここで、後述するように、接続パッド用導体ペーストにおける無機成分の充填率を通常よりも少なくすることで、さらに接続パッド用導体ペーストのX−Y方向の収縮量が増加し、接続パッド3とガラスセラミック絶縁層2aとのX−Y方向の収縮率の差がより大きくなる。   As described above, since the second glass ceramic green sheet for forming the second glass ceramic insulating layer 2a is restrained by the first glass ceramic insulating layer 1a during firing, shrinkage in the XY direction due to firing. Is suppressed. On the other hand, although the binding force is also applied to a conductive paste for a connection pad, which will be described later, applied on the second glass ceramic green sheet in order to form the connection pad 3, it is usually more X- than the second glass ceramic green sheet. The shrinkage amount in the Y direction increases. Here, as will be described later, the amount of shrinkage in the XY direction of the connection pad conductor paste is further increased by reducing the filling rate of the inorganic component in the connection pad conductor paste, which is smaller than usual. The difference in shrinkage in the XY direction with the glass ceramic insulating layer 2a becomes larger.

その結果、絶縁基体10(第2のガラスセラミック絶縁層2a)の主面には、複数の接続パッド3のそれぞれの周縁に沿って内側に引っ張られる応力が生じ、複数の接続パッド3のそれぞれの周縁に沿って溝7が形成され、断面視したときに接続パッド3の側面と溝7の内壁面71とが連続している。ここで、溝7の幅および深さは、半田の拡がりの抑制効果の点で20μm以上であるのが好ましい。幅および深さの上限値はおよそ40μm程度となる。   As a result, stress is generated on the main surface of the insulating base 10 (second glass ceramic insulating layer 2a) along the respective peripheral edges of the plurality of connection pads 3, so that each of the plurality of connection pads 3 is provided. A groove 7 is formed along the periphery, and the side surface of the connection pad 3 and the inner wall surface 71 of the groove 7 are continuous when viewed in cross section. Here, the width and depth of the groove 7 are preferably 20 μm or more in terms of the effect of suppressing the spread of solder. The upper limit of the width and depth is about 40 μm.

このように形成された溝7は、その内壁面71が焼き肌面となっていて、所望の幅および深さの溝が形成されたことによる半田を流れ難くする効果に加え、その表面状態により半田を流れ難くする効果も備えている。また、溝7の内壁面71が焼き肌面であることは焼成後にレーザ照射などの追加加工で形成されたものではないことを意味している。   The groove 7 formed in this way has an inner wall surface 71 as a burnt surface, and in addition to the effect of making it difficult for the solder to flow due to the formation of a groove having a desired width and depth, It also has the effect of making solder difficult to flow. Moreover, that the inner wall surface 71 of the groove | channel 7 is a burnt skin surface means that it was not formed by additional processes, such as laser irradiation, after baking.

焼成前のガラスセラミックグリーンシートにプレス等によって機械的に溝を形成した後に焼成するという方法では、金型の位置ずれまたは接続パッド用導体ペーストの印刷ずれにより、複数の接続パッド3のそれぞれの周縁に沿って、内壁面71が焼き肌面である溝7を形成することが困難である。すなわち、金型の位置ずれまたは接続パッド用導体ペーストの印刷ずれにより、溝7の内壁面71に接続パッド3の一部がかかってしまい、実装信頼性が低下してしまう。一方、溝7の内壁面71に接続パッド3の一部がかからないように複数の接続パッド3の周縁から距離をおいて溝を形成した場合には、断面視したときに接続パッド3の側面と溝7の内壁面71とが連続しておらず、また配線の高密度化には対応できなくなってしまう。   In the method of mechanically forming grooves on the glass ceramic green sheet before firing using a press or the like, the periphery of each of the plurality of connection pads 3 is caused by misalignment of the mold or printing misalignment of the connection pad conductor paste. It is difficult to form the groove 7 along which the inner wall surface 71 is a burnt surface. That is, a part of the connection pad 3 is applied to the inner wall surface 71 of the groove 7 due to a displacement of the mold or a printing displacement of the connection pad conductor paste, and the mounting reliability is lowered. On the other hand, when the grooves are formed at a distance from the peripheral edges of the plurality of connection pads 3 so that the inner wall surface 71 of the groove 7 does not cover a part of the connection pads 3, The inner wall surface 71 of the groove 7 is not continuous, and it becomes impossible to cope with higher wiring density.

なお、本発明における絶縁基体10の主面には複数の接続パッド3のそれぞれの周縁に沿って溝7が形成され、断面視したときに接続パッド3の側面と溝7の内壁面71とが連続しているとは、溝7に接続パッド3の側面(端面)が入り込んでおらず、溝7の内壁面71が一周に亘って露出した状態となっていることを意味する。   In the present invention, grooves 7 are formed along the peripheral edges of the plurality of connection pads 3 on the main surface of the insulating base 10, and when viewed in cross section, the side surfaces of the connection pads 3 and the inner wall surfaces 71 of the grooves 7 are formed. The term “continuous” means that the side surface (end surface) of the connection pad 3 does not enter the groove 7 and the inner wall surface 71 of the groove 7 is exposed over the entire circumference.

本発明においては、第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dと第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eとが交互に積層されるのではなく、第2のガラスセラミック絶縁層が2層や3層連続して積層されてもよい。また、第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dおよび第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eの積層形態は、図1に示すものに限定されず、第1のガラスセラミック絶縁層と第2のガラスセラミック絶縁層とを入れ替えて第1のガラスセラミック絶縁層を最上層および最下層に配置してもよい。ただし、接続パッド3と最上層に配置されたガラスセラミック絶縁層との収縮率差の点からは、最上層に第2のガラスセラミック絶縁層が配置されるのが好ましい。   In the present invention, the first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e are not laminated alternately, Two or three glass ceramic insulating layers may be laminated continuously. The laminated form of the first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d, 2e is not limited to that shown in FIG. The first glass ceramic insulating layer may be arranged in the uppermost layer and the lowermost layer by replacing the glass ceramic insulating layer and the second glass ceramic insulating layer. However, from the viewpoint of the difference in shrinkage between the connection pad 3 and the glass ceramic insulating layer disposed on the uppermost layer, the second glass ceramic insulating layer is preferably disposed on the uppermost layer.

また、図1乃至図3においては、多層配線基板の上面に表面実装部品としての半導体素子8が搭載された状態を示していて、半導体素子8の接続端子81と接続パッド3とは、半田9によって接合されている。   1 to 3 show a state in which the semiconductor element 8 as a surface mounting component is mounted on the upper surface of the multilayer wiring board. The connection terminals 81 and the connection pads 3 of the semiconductor element 8 are connected to the solder 9. Are joined by.

次に、本発明の多層配線基板の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention is demonstrated.

第1のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1dを形成するための第1のガラスセラミックグリーンシートを用意するとともに、第2のガラスセラミック絶縁層2a、2b、2c、2d、2eを形成するための第2のガラスセラミックグリーンシートを用意する。   First glass ceramic green sheets for forming the first glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c and 1d are prepared, and the second glass ceramic insulating layers 2a, 2b, 2c, 2d and 2e are formed. A second glass ceramic green sheet is prepared.

まず、それぞれのガラスセラミックグリーンシートを作製するための原料粉末として、ガラス粉末およびセラミックフィラー粉末を準備する。   First, glass powder and ceramic filler powder are prepared as raw material powders for producing each glass ceramic green sheet.

第1のガラスセラミックグリーンシート用の原料粉末としては、SiをSiO換算で10〜30質量%、AlをAl換算で1〜9質量%、MgをMgO換算で5〜30質量%、BaをBaO換算で21〜35質量%、BをB換算で10〜30質量%、YO、CaO、SrO、ZnO、TiO、NaO、SnO、PO、ZrOおよびLiOの群から選ばれる少なくとも1種を0〜20質量%とからなる40〜90質量%のガラス粉末と、Al、SiO、MgTiO、CaZrO、CaTiO、BaTi、SrTiO、ZrO、TiO、AlNおよびSiの群から選ばれる少なくとも1種を含む10〜60質量%のセラミックフィラー粉末とから構成される材料が好ましく採用される。 As the raw material powders for the first glass ceramic green sheets, 10 to 30 wt% of Si in terms of SiO 2, 1-9 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 5 to 30 mass% of Mg in terms of MgO Ba is 21 to 35% by mass in terms of BaO, B is 10 to 30% by mass in terms of B 2 O 3 , Y 2 O 3 , CaO, SrO, ZnO, TiO 2 , Na 2 O, SnO 2 , P 2 O 5 , at least one selected from the group consisting of ZrO 2 and Li 2 O is 40 to 90% by mass of glass powder composed of 0 to 20% by mass, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaZrO 3 , CaTiO 3 . 3 , a material composed of 10-60 mass% ceramic filler powder containing at least one selected from the group consisting of BaTi 4 O 9 , SrTiO 3 , ZrO 2 , TiO 2 , AlN and Si 3 N 4 Is preferably employed.

ここで、上記のガラス粉末は、焼成処理によって結晶が析出するガラスであり、第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成前に結晶が析出するガラスである。   Here, said glass powder is glass from which a crystal | crystallization precipitates by baking processing, and is a glass from which a crystal | crystallization precipitates before baking of a 2nd glass ceramic green sheet.

ガラスセラミックスにおいては、ガラスから結晶が析出し始めると、ガラスセラミックスの焼結の駆動力となる液相量が減少するため、焼成収縮量が極端に少なくなる。第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する温度において、第1のガラスセラミックグリーンシートにおいてすでに結晶が析出していると、第2のガラスセラミックグリーンシートのX−Y方向の焼成収縮を抑制する効果が高くなる。   In glass ceramics, when crystals begin to precipitate from glass, the amount of liquid phase that serves as a driving force for sintering of glass ceramics decreases, so the amount of firing shrinkage is extremely reduced. If crystals have already precipitated in the first glass ceramic green sheet at a temperature at which the second glass ceramic green sheet starts firing shrinkage, the firing shrinkage in the XY direction of the second glass ceramic green sheet is suppressed. The effect to do becomes high.

したがって、このガラス粉末を用いることにより、第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度を低温化させることができ、さらに第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する前にガラスから結晶が析出することによって、絶縁基体10のX−Y方向の焼成収縮を効果的に抑制することが可能となる。   Therefore, by using this glass powder, it is possible to lower the firing shrinkage start temperature of the first glass ceramic green sheet, and further, crystals are formed from the glass before the second glass ceramic green sheet starts firing shrinkage. Precipitation makes it possible to effectively suppress firing shrinkage of the insulating base 10 in the XY direction.

一方、第2のガラスセラミックグリーンシート用の原料粉末としては、SiをSiO換算で20〜60質量%、AlをAl換算で10〜25質量%、MgをMgO換算で8〜35質量%、BaをBaO換算で10〜20質量%、B、YO、CaO、SrO、NaO、SnO、PO、ZrOおよびLiOの群から選ばれる少なくとも1種を0〜20質量%とからなる30〜100質量%のガラス粉末と、Al、SiO、MgTiO、CaZrO、CaTiO、BaTi、SrTiO、ZrO、TiO、AlNおよびSiの群から選ばれる少なくとも1種を含む0〜70質量%のセラミックフィラー粉末とから構成される材料が採用される。 On the other hand, the raw material powder for the second glass-ceramic green sheets, 20 to 60 wt% of Si in terms of SiO 2, 10 to 25 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, the Mg in terms of MgO 8-35 wt%, 10 to 20 wt% of Ba in terms of BaO, B 2 O 3, Y 2 O 3, CaO, SrO, selected from Na 2 O, SnO 2, P 2 O 5, ZrO 2 and Li 2 O groups 30 to 100% by mass of glass powder composed of 0 to 20% by mass and Al 2 O 3 , SiO 2 , MgTiO 3 , CaZrO 3 , CaTiO 3 , BaTi 4 O 9 , SrTiO 3 , ZrO 2. A material composed of 0 to 70% by mass of a ceramic filler powder containing at least one selected from the group consisting of TiO 2 , AlN, and Si 3 N 4 is employed.

なお、ガラス粉末としては、焼成処理によって、リチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を析出するガラスであってもよく、焼成処理することによっても結晶を析出しない非晶質ガラスであってもよい。   As the glass powder, lithium silicate, quartz, cristobalite, enstatite, cordierite, mullite, anorthite, serdian, spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite, diopside and the like by firing treatment Glass that precipitates crystals of the substituted derivative may be used, or amorphous glass that does not precipitate crystals even when subjected to a baking treatment.

上記の原料粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダー、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して厚さ10〜500μmの第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートを作製する。   A predetermined amount of the above raw material powder is weighed, and further, an organic binder, an organic solvent, and optionally a plasticizer are added to prepare a slurry, which is then formed into a sheet by a known forming method such as a doctor blade method, a rolling method, or a pressing method. To form a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet having a thickness of 10 to 500 μm.

ここで、第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートを圧着するか、あるいは第1のガラスセラミックグリーンシートを成形した後その表面に直接第2のガラスセラミックグリーンシートを成形して(順序は入れ替わっても良い)ガラスセラミックグリーンシート複合体を作製しておいてもよい。   Here, the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are pressure-bonded, or the first glass ceramic green sheet is formed and then the second glass ceramic green sheet is directly formed on the surface thereof. (The order may be changed) A glass ceramic green sheet composite may be prepared.

次に、第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートに、レーザやマイクロドリル、パンチングなどにより直径60〜200μmの貫通孔を形成する。   Next, a through hole having a diameter of 60 to 200 μm is formed in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet by a laser, a micro drill, punching, or the like.

続いて、第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填する貫通導体用導体ペーストを作製する。   Subsequently, a conductor paste for penetrating conductor that fills through holes formed in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet is prepared.

原料粉末として、金属粉末およびガラス粉末を準備する。   Metal powder and glass powder are prepared as raw material powder.

金属粉末としては、銅、銀、金が低抵抗という点で好ましい。また、金属粉末の焼結開始温度を調節する目的で、アルミナ、シリカ等の無機酸化物でコーティングされた金属粉末を使用してもよい。また、ガラス粉末は、焼結挙動の調整、ガラスセラミックグリーンシートとの接着強度の向上および貫通導体とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差の低減の目的で添加され、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、およびホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できるが、特に800〜1100℃での金属粉末との同時焼成性に優れ、ガラスセラミックグリーンシートとの接着強度を向上させることができるという点で、SiO−Al−BaO−CaO−B系ガラスが好ましい。 As the metal powder, copper, silver, and gold are preferable in terms of low resistance. Further, for the purpose of adjusting the sintering start temperature of the metal powder, a metal powder coated with an inorganic oxide such as alumina or silica may be used. Glass powder is added for the purpose of adjusting the sintering behavior, improving the adhesive strength with the glass ceramic green sheet, and reducing the difference in thermal expansion between the through conductor and the glass ceramic insulating layer. Zinc-based glass, lead borosilicate-based glass, and the like can be exemplified, but in particular, they are excellent in co-firing with metal powder at 800 to 1100 ° C., and can improve the adhesive strength with the glass ceramic green sheet. , SiO 2 -Al 2 O 3 -BaO -CaO-B 2 O 3 based glass is preferred.

これ以外にも、アルミナ、シリカ等のフィラー成分、樹脂ビーズ等の有機成分を添加することにより、焼結挙動を調整することも可能である。   In addition to this, the sintering behavior can be adjusted by adding a filler component such as alumina or silica and an organic component such as resin beads.

そして、上記の金属粉末およびガラス粉末、有機バインダー、有機溶剤、所望により分散剤を混合して貫通導体用導体ペーストを作製し、スクリーン印刷等により貫通孔に貫通導体用導体ペーストを充填する。なお、貫通導体用導体ペーストの粘度としては、貫通孔への充填性を考慮して、100〜350Pa・sであることが好ましい。   Then, the above metal powder and glass powder, an organic binder, an organic solvent, and a dispersant as required are mixed to produce a conductor paste for through conductor, and the through hole is filled with the conductor paste for through conductor by screen printing or the like. In addition, it is preferable that the viscosity of the conductor paste for through conductors is 100 to 350 Pa · s in consideration of the filling property to the through holes.

次に、内部配線層用導体ペーストを作製する。原料粉末としては、金属粉末のみでもよく、焼結挙動の調整やガラスセラミックグリーンシートとの接着強度の向上のために、ガラス粉末やフィラー成分等を添加してもよい。また、金属粉末の粒径は5μm以下であることが好ましい。また、内部配線層用導体ペーストの粘度としては、印刷性、レベリング性、および薄く塗布するという観点から、60〜100Pa・sが好ましい。なお、作製法は貫通導体用導体ペーストと同様である。   Next, a conductor paste for an internal wiring layer is produced. As the raw material powder, only metal powder may be used, and glass powder, filler components, and the like may be added in order to adjust the sintering behavior and improve the adhesive strength with the glass ceramic green sheet. Moreover, it is preferable that the particle size of a metal powder is 5 micrometers or less. Moreover, as a viscosity of the conductor paste for internal wiring layers, 60-100 Pa.s is preferable from a viewpoint of printability, leveling property, and apply | coating thinly. The production method is the same as that of the conductor paste for through conductors.

そして、内部配線層用導体ペーストを第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートの表面に、スクリーン印刷等により塗布し、配線パターンを形成する。   Then, the conductor paste for the internal wiring layer is applied to the surfaces of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet by screen printing or the like to form a wiring pattern.

次に、接続パッド用導体ペーストを作製する。作製法は内部配線層用導体ペーストと同様である。   Next, a connection pad conductor paste is prepared. The manufacturing method is the same as that of the conductor paste for the internal wiring layer.

ただし、接続パッド用導体ペーストにおいては、無機成分の充填率を小さくすることが重要である。ここで、接続パッド用導体ペースト中の無機成分の充填率とは、接続パッド用導体ペーストに含有される金属粉末、ガラス粉末、無機フィラー等の無機成分と、有機バインダー、有機溶剤および分散剤等の有機成分とを含めた接続パッド用導体ペースト全体積中に占める、無機成分の体積の割合のことを指している。無機成分の充填率を小さくする方法としては、接続パッド用導体ペースト中の金属粉末、ガラス粉末およびフィラー成分等の粒径を小さくする方法、接続パッド用導体ペースト中の有機バインダー、有機溶剤および分散剤等の有機成分の量を多くする方法、樹脂ビーズ等の固形有機成分を添加する方法等が挙げられる。そして、接続パッド用導体ペースト中の無機成分の充填率としては、50%以下である必要があり、特に45%以下であることが好ましい。接続パッド用導体ペーストの粘度としては、印刷性、レベリング性、および薄く塗布するという観点から、10〜50Pa・sであることが好ましい。   However, in the connection pad conductor paste, it is important to reduce the filling rate of the inorganic component. Here, the filling rate of the inorganic component in the connection pad conductor paste is an inorganic component such as metal powder, glass powder, inorganic filler, etc. contained in the connection pad conductor paste, an organic binder, an organic solvent, a dispersant, and the like. This refers to the proportion of the volume of the inorganic component in the total volume of the conductor paste for connection pads including the organic component. As a method of reducing the filling rate of the inorganic component, a method of reducing the particle size of the metal powder, glass powder and filler component in the connection pad conductor paste, an organic binder, organic solvent and dispersion in the connection pad conductor paste Examples thereof include a method of increasing the amount of an organic component such as an agent and a method of adding a solid organic component such as resin beads. And as a filling rate of the inorganic component in the conductor paste for connection pads, it is necessary to be 50% or less, and it is especially preferable that it is 45% or less. The viscosity of the connection pad conductor paste is preferably 10 to 50 Pa · s from the viewpoints of printability, leveling properties, and thin application.

なお、充填率は、ピクノメーターに接続パッド用導体ペーストを充填して接続パッド用導体ペーストの質量を測定した後、ピクノメーターに蒸留水を入れて容積を求め、金属粉末の密度10.49g/cmとし、有機成分の密度を1g/cmとして、無機成分の体積割合を算出したものである。 The filling rate was determined by filling the pycnometer with the connection pad conductor paste and measuring the mass of the connection pad conductor paste, then adding distilled water to the pycnometer to determine the volume, and the metal powder density of 10.49 g / and cm 3, the density of the organic component as 1 g / cm 3, is obtained by calculating the volume fraction of the inorganic component.

そして、接続パッド用導体ペーストを、積層した際に最上層に配置される第2のガラスセラミックグリーンシートの表面に、スクリーン印刷等により塗布し、配線パターンを形成する。   Then, the connection pad conductor paste is applied by screen printing or the like to the surface of the second glass ceramic green sheet disposed in the uppermost layer when laminated, thereby forming a wiring pattern.

なお、表面配線層用導体ペーストは、内部配線層用導体ペーストと同じものであってもよく、接続パッド用導体ペーストと同じものであってもよいが、製造コストの点からは、接続パッド用導体ペーストと同じものであり、接続パッド用導体ペーストの印刷と同時に印刷するのが好ましい。   The conductive paste for the surface wiring layer may be the same as the conductive paste for the internal wiring layer, or may be the same as the conductive paste for the connection pad. It is the same as the conductor paste, and is preferably printed simultaneously with the connection pad conductor paste.

このようにして得られた各ガラスセラミックグリーンシートまたはガラスセラミックグリーンシート複合体を所定の積層順序に応じて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。   Each glass ceramic green sheet or glass ceramic green sheet composite thus obtained is laminated according to a predetermined lamination order to produce a glass ceramic green sheet laminate.

ガラスセラミックグリーンシートの積層には、積み重ねられたガラスセラミックグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダー、可塑剤、有機溶剤等からなる接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。   For the lamination of glass ceramic green sheets, heat and pressure are applied to the stacked glass ceramic green sheets by thermocompression, and an adhesive composed of organic binder, plasticizer, organic solvent, etc. is applied between the sheets and thermocompression bonded. It is possible to adopt a method to do so.

次に、800〜1000℃、特に850〜950℃でガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する。なお、焼成に先立って、所望によりガラスセラミックグリーンシート積層体を100〜800℃、特に400〜750℃で加熱処理して、有機成分を分解除去することもできる。このとき、各導体ペースト中の金属粉末として銅を用いる場合は、酸化を防止するという観点から、窒素雰囲気中で焼成するのが好ましい。   Next, the glass ceramic green sheet laminate is fired at 800 to 1000 ° C., particularly 850 to 950 ° C. Prior to firing, if necessary, the glass ceramic green sheet laminate can be heat-treated at 100 to 800 ° C., particularly 400 to 750 ° C. to decompose and remove organic components. At this time, when copper is used as the metal powder in each conductor paste, it is preferably fired in a nitrogen atmosphere from the viewpoint of preventing oxidation.

また、焼成にあたっては、第1のガラスセラミック絶縁層の焼成収縮開始温度に到達後、徐々に最高温度まで昇温してもよく、第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度より高く、第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも低い温度で一旦保持してから、最高温度まで昇温してもよい。   In firing, after reaching the firing shrinkage start temperature of the first glass ceramic insulating layer, the temperature may be gradually raised to the maximum temperature, which is higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet, The glass ceramic green sheet of No. 2 may be temporarily held at a temperature lower than the firing shrinkage start temperature and then raised to the maximum temperature.

このようにして作製された多層配線基板は、第1のガラスセラミック絶縁層および第2のガラスセラミック絶縁層の互いのX−Y方向の焼成収縮を抑制した寸法精度に優れたものとなり、溝を形成するための追加加工を必要とせず、製造コストを抑えて得られた隣接する半田接合部の接触が抑制されたものとなる。   The multilayer wiring board thus fabricated has excellent dimensional accuracy in which the first glass ceramic insulating layer and the second glass ceramic insulating layer are prevented from firing shrinkage in the XY directions, and the grooves are formed. The additional processing for forming is not required, and the contact of the adjacent solder joints obtained by suppressing the manufacturing cost is suppressed.

本発明の多層配線基板について、評価基板を以下のようにして作製した。   Regarding the multilayer wiring board of the present invention, an evaluation board was produced as follows.

まず、第1のガラスセラミックグリーンシートを作製した。具体的には、SiO2が23.8質量%、Bが17.9質量%、Al23が8.4質量%、MgOが15.4質量%、BaOが26.5質量%、SnOが1.0質量%、CaOが4.9質量%、SrOが0.4質量%、ZrOが1.7質量%を含むガラス粉末60質量%と、Al23粉末40質量%とからなる原料粉末を用意した。そして、この原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、200mmSQ、厚さ84μmの第1のガラスセラミックグリーンシートを作製した。 First, the 1st glass ceramic green sheet was produced. Specifically, SiO 2 is 23.8% by mass, B 2 O 3 is 17.9% by mass, Al 2 O 3 is 8.4% by mass, MgO is 15.4% by mass, and BaO is 26.5% by mass. %, SnO 2 1.0 mass%, CaO 4.9 mass%, SrO 0.4 mass%, ZrO 2 1.7 mass% glass powder 60 mass%, Al 2 O 3 powder 40 A raw material powder consisting of mass% was prepared. Then, using this slurry prepared by adding an acrylic resin as an organic binder, dioctyl phthalate as a plasticizer, and toluene as a solvent to this raw material powder, it is molded by a doctor blade method, and is a first glass ceramic having a thickness of 200 mmSQ and a thickness of 84 μm. A green sheet was produced.

続いて、第2のガラスセラミックグリーンシートを作製した。具体的には、SiO2が43.3質量%、Bが7.5質量%、Al23が12.9質量%、MgOが18.0質量%、CaOが1.7質量%、BaOが14.1質量%、Y23が1.0重量%、SrOが0.5質量%、ZrOが1.0質量%を含むガラス粉末60質量%と、Al23粉末40質量%とからなる原料粉末を用意した。そして、この原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、200mmSQ、厚さ84μmの第2のガラスセラミックグリーンシートを作製した。 Subsequently, a second glass ceramic green sheet was produced. Specifically, SiO 2 is 43.3 mass%, B 2 O 3 is 7.5 mass%, Al 2 O 3 is 12.9 mass%, MgO is 18.0 mass%, and CaO is 1.7 mass%. %, BaO 14.1% by mass, Y 2 O 3 1.0% by weight, SrO 0.5% by mass, ZrO 2 1.0% by mass glass powder 60% by mass, Al 2 O 3 A raw material powder consisting of 40% by mass of powder was prepared. Then, using this slurry prepared by adding an acrylic resin as an organic binder, dioctyl phthalate as a plasticizer, and toluene as a solvent to this raw material powder, a second glass ceramic having a thickness of 200 mmSQ and a thickness of 84 μm is formed by a doctor blade method. A green sheet was produced.

次に、得られた第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートに、パンチングにより直径100μmの貫通孔を設け、この貫通孔に貫通導体用導体ペーストをスクリーン印刷法により充填した。なお、貫通導体用導体ペーストは、平均粒径5μmの銀粉末100質量部に対して、SiO−Al−BaO−CaO−B系ガラスを10質量部添加し、また有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液(質量比で80:20)を添加、混練して得られたものである。 Next, through holes having a diameter of 100 μm were formed in the obtained first glass ceramic green sheet and second glass ceramic green sheet by punching, and a conductive paste for through conductors was filled in the through holes by screen printing. The through conductor conductor paste of silver powder 100 parts by weight of the average particle size of 5 [mu] m, a SiO 2 -Al 2 O 3 -BaO- CaO-B 2 O 3 based glass was added 10 parts by weight, also organic An acrylic resin is used as a binder, and a mixed solution of terpineol and dibutyl phthalate (80:20 by mass) is added and kneaded as a solvent.

続いて、内部配線層用導体ペーストを作製した。具体的には、平均粒径2.5μmの銀粉末100質量部に対して、SiO−Al−BaO−CaO−B系ガラスを0.5質量部添加し、また有機バインダーとしてアクリル樹脂を2.6質量部、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液(質量比で80:20)を5.3質量部添加し、混練した。 Subsequently, a conductor paste for an internal wiring layer was produced. Specifically, 0.5 parts by mass of SiO 2 —Al 2 O 3 —BaO—CaO—B 2 O 3 glass is added to 100 parts by mass of silver powder having an average particle diameter of 2.5 μm, and organic 2.6 parts by mass of an acrylic resin as a binder and 5.3 parts by mass of a mixed solution of terpineol and dibutyl phthalate (80:20 by mass) as a solvent were added and kneaded.

続いて、接続パッド用導体ペーストおよび表面配線層用導体ペーストを作製した。具体的には、平均粒径2.5μmの銀粉末を用意し、銀粉末に対して有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液(重量比で80:20)を表1に示す割合で添加し、またはさらにアクリルの樹脂ビーズを添加し、混練した。なお、表1に示す充填率は、ピクノメーターに接続パッド用導体ペーストを充填して接続パッド用導体ペーストの質量を測定した後、ピクノメーターに蒸留水を入れて容積を求め、金属粉末の密度10.49g/cmとし、有機成分の密度を1g/cmとして、無機成分の体積割合を算出した。 Subsequently, a connection pad conductor paste and a surface wiring layer conductor paste were prepared. Specifically, silver powder having an average particle diameter of 2.5 μm was prepared, acrylic resin as an organic binder with respect to the silver powder, and a mixed solution of terpineol and dibutyl phthalate (80:20 by weight) as a solvent. Or acrylic resin beads were further added and kneaded. The filling rate shown in Table 1 is the density of the metal powder after filling the pycnometer with the connection pad conductor paste and measuring the mass of the connection pad conductor paste, then adding distilled water to the pycnometer to determine the volume. The volume ratio of the inorganic component was calculated with 10.49 g / cm 3 and the density of the organic component as 1 g / cm 3 .

次に、第2のガラスセラミックグリーンシートのうちの後述するガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した際に最上層に配置される第2のガラスセラミックグリーンシートに、接続パッド用導体ペーストを焼成後に直径100μm、隣接する接続パッド3の間隔(端と端との間の距離)が100μmとなるようなパターンでスクリーン印刷法により印刷した。また、内部配線層用導体ペーストおよび表面配線層用導体ペーストは、半導体素子を半田接合にて実装したときの隣接する接続パッド間でショート発生の有無が判断できるよう、パターニングした。   Next, when a glass ceramic green sheet laminate described later among the second glass ceramic green sheets is produced, the diameter of the conductive paste for connection pads is baked on the second glass ceramic green sheet disposed in the uppermost layer. Printing was performed by a screen printing method with a pattern such that the distance between the adjacent connection pads 3 (distance between the ends) was 100 μm and 100 μm. The internal wiring layer conductive paste and the surface wiring layer conductive paste were patterned so that it was possible to determine whether or not a short circuit occurred between adjacent connection pads when the semiconductor element was mounted by solder bonding.

このようにして作製した第1のガラスセラミックグリーンシート4枚および第2のガラスセラミックグリーンシート5枚を用意し、接続パッド用導体ペーストの塗布された第2のガラスセラミックグリーンシートが最上層になるよう、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとを交互に配置し、各ガラスセラミックグリーンシート間に接着剤を均一に塗布し、45℃、4MPaの条件で加圧積層を行って、ガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。   Four first glass ceramic green sheets and five second glass ceramic green sheets thus prepared are prepared, and the second glass ceramic green sheet to which the connection pad conductor paste is applied is the uppermost layer. The first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are alternately arranged so that an adhesive is uniformly applied between the glass ceramic green sheets, and pressure lamination is performed under conditions of 45 ° C. and 4 MPa. And a glass ceramic green sheet laminate was produced.

続いて、ガラスセラミックグリーンシート積層体を30mm×30mmのサイズに切断し、得られたガラスセラミックグリーンシート積層体をAlの台板上に載置して、大気中、400℃で加熱処理して有機バインダー等の有機成分を分解除去した後、910℃で1時間焼成を行った。 Subsequently, the glass ceramic green sheet laminate is cut into a size of 30 mm × 30 mm, and the obtained glass ceramic green sheet laminate is placed on an Al 2 O 3 base plate and heated at 400 ° C. in the atmosphere. After the treatment to decompose and remove organic components such as an organic binder, baking was performed at 910 ° C. for 1 hour.

次に、得られた基板の接続パッドにNi−Auめっきを施し、評価基板を作製した。   Next, Ni-Au plating was performed on the connection pads of the obtained substrate to produce an evaluation substrate.

その後、接続パッドに低融点半田(Sn:Pb重量比=63:37)を塗布した。   Thereafter, low melting point solder (Sn: Pb weight ratio = 63: 37) was applied to the connection pads.

次に、Siからなり、下面に半田バンプからなる接続端子が形成された5mm×5mmのサイズのフリップチップ型の半導体素子を準備し、直径120μmの半田ボール(Sn:Pb=10:90)を用いて、評価基板の接続パッドに搭載し、その後220℃に加熱することにより半導体素子を評価基板に実装した。   Next, a flip chip type semiconductor element having a size of 5 mm × 5 mm having a connection terminal made of a solder bump on the lower surface is prepared, and solder balls (Sn: Pb = 10: 90) having a diameter of 120 μm are prepared. The semiconductor element was mounted on a connection pad of the evaluation board and then mounted on the evaluation board by heating to 220 ° C.

そして、得られた評価基板について、半田拡がりの有無を評価した。具体的には、カスタム社製デジタルマルチメーター、CDM−2000Dを用いて、各接続パッドから引き回した評価パッド(表面配線層)にプローブをあて、ショートの有無を測定した。ショートがない場合は良とし、ショートが発生していた場合は不良とした。   And the presence or absence of solder spreading was evaluated about the obtained evaluation board | substrate. Specifically, using a custom digital multimeter, CDM-2000D, a probe was applied to an evaluation pad (surface wiring layer) routed from each connection pad, and the presence or absence of a short circuit was measured. When there was no short circuit, it was judged as good, and when a short circuit occurred, it was judged as bad.

また、評価基板を切断して断面を研磨し、走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)の2000倍の画像にて断面を観察し、接続パッドの周縁に沿って形成された溝の幅と深さを測定した。   Further, the evaluation substrate is cut and the cross section is polished, the cross section is observed with an image of a scanning electron microscope SEM (Scanning Electron Microscope) 2000 times, and the width and depth of the groove formed along the periphery of the connection pad. Was measured.

これらの結果を表1に示す。   These results are shown in Table 1.

本発明の試料No.2、3および4は、接続パッド用導体ペーストの充填率が低く、接続パッドの周縁に沿って溝が形成されていることから、半田の拡がりがなく、ショートが発生しないことが確認できた。   Sample No. of the present invention. Nos. 2, 3 and 4 have a low filling rate of the conductive paste for the connection pad and grooves are formed along the periphery of the connection pad, so that it was confirmed that the solder did not spread and no short circuit occurred.

これに対し、本発明範囲外の試料No.1は、接続パッド用導体ペーストの充填率が高く、接続パッドの周縁に沿って溝が形成されず、半田が拡がってショートが確認された。   On the other hand, sample no. No. 1 had a high filling rate of the conductive paste for connection pads, no grooves were formed along the periphery of the connection pads, and the solder spread out, confirming a short circuit.

なお、試料No.5は、評価基板作製後(焼成後)にYAGレーザを用いて接続パッド周辺に溝を形成したものであり、半田の拡がりがなく、ショートは発生しなかったが、追加加工が必要となり、追加コストがかかった。   Sample No. No. 5 shows a case where a groove is formed around the connection pad using a YAG laser after the evaluation board is fabricated (after firing). There is no spread of solder and no short circuit occurs, but additional processing is required and additional It cost.

10・・・絶縁基体
1a、1b、1c、1d・・・第1のガラスセラミック絶縁層
2a、2b、2c、2d、2e・・・第2のガラスセラミック絶縁層
3・・・接続パッド
4・・・貫通導体
5・・・表面配線層
6・・・内部配線層
7・・・溝
71・・・内壁面
8・・・半導体素子
81・・・接続パッド
9・・・半田
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Insulating base | substrate 1a, 1b, 1c, 1d ... 1st glass ceramic insulating layer 2a, 2b, 2c, 2d, 2e ... 2nd glass ceramic insulating layer 3 ... Connection pad 4. ..Penetration conductor 5 ... surface wiring layer 6 ... internal wiring layer 7 ... groove 71 ... inner wall surface 8 ... semiconductor element 81 ... connection pad 9 ... solder

Claims (1)

第1のガラスセラミック絶縁層と、該第1のガラスセラミック絶縁層の焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い第2のガラスセラミック絶縁層とが積層されてなる絶縁基体と、該絶縁基体の主面に設けられた複数の接続パッドと、前記絶縁基体中に設けられ、前記接続パッドと電気的に接続された貫通導体とを含む多層配線基板であって、
前記絶縁基体の主面には前記複数の接続パッドのそれぞれの周縁に沿って溝が形成されており、断面視したときに前記接続パッドの側面と前記溝の内壁面とが連続しているとともに、該溝の内壁面が焼き肌面であることを特徴とする多層配線基板。
An insulating substrate formed by laminating a first glass ceramic insulating layer and a second glass ceramic insulating layer having a firing shrinkage start temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic insulating layer; A multilayer wiring board including a plurality of connection pads provided on a main surface of the substrate and a through conductor provided in the insulating base and electrically connected to the connection pads,
Grooves are formed along the respective peripheral edges of the plurality of connection pads on the main surface of the insulating base, and the side surfaces of the connection pads and the inner wall surfaces of the grooves are continuous when viewed in cross section. A multilayer wiring board, wherein the inner wall surface of the groove is a burnt surface.
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