JP2011077177A - 穴埋め用導体ペースト、導体穴埋め基板、導体穴埋め基板の製造方法、回路基板、電子部品、半導体パッケージ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】銀を主成分とする導電性金属粒子と、ガラス及び無機酸化物のうち少なくとも一方と、有機ビヒクルとを含有して形成され、耐熱基板に設けられた貫通又は非貫通の穴に充填して焼成することによって、導体で穴埋めをするための導体ペーストに関する。導電性金属粒子は、中心粒径0.25μm以上の金属粉と、中心粒径150nm以下の金属ナノ粒子とを含有する。また導体ペースト中の金属を含む無機物含有量が導体ペースト全量の93質量%以上である。
【選択図】なし
Description
次に、空気中などの酸化性雰囲気で焼成して、穴に充填した導体ペースト中の有機物を焼失させると共に、金属成分を焼結させることによって、高導電性、高熱伝導性の導体材料へと変換させ、このように形成される導体で耐熱性基板の穴を充填することができるものである。基板の貫通又は非貫通の穴に導体を完全充填することによって、基板の表裏や層間の配線の電気的な導通を実現することができ、またこの穴に充填した導体による熱伝導で放熱を実現することができるものである。
硝酸銀66.8g、酢酸(和光純薬工業(株)製)10g、高分子分散剤(ビッグケミー社製「ディスパービック190」、親水性ユニットであるポリエチレンオキサイド鎖と疎水性ユニットであるアルキル基とを有する両親媒性分散剤、溶媒:水、不揮発成分40質量%、酸価10mgKOH/g、アミン価0)2gを、イオン交換水1000gに投入し、激しく撹拌した。これに2−ジメチルアミノエタノール(和光純薬工業(株)製)100gを加えた後、70℃で2時間加熱撹拌した。この反応物を高速遠心分離器(Kokusan製「H−200 SERIES」)を用い、7000rpmで1時間遠心分離し、保護コロイドにより保護された銀ナノ粒子が凝集した沈殿物を回収した。透過型電子顕微鏡(TEM)による測定によれば、得られた銀ナノ粒子の中心粒子径は30nmであった。
硝酸銀2.5g、n−オクチルアミン4.9g、リノール酸4.9gをトリメチルペンタン1.0Lに加え、攪拌混合して溶解した。この混合溶液に、0.03モル/Lの水素化ホウ素ナトリウムを含むプロパノール溶液1.0Lを、1時間かけて滴下することによって、銀を還元した。さらに、これを3時間攪拌して黒色の液体を得た。得られた黒色の液体をエバポレータによって濃縮した後、これにメタノール2.0Lを加えて褐色の沈殿物を生成させた後、吸引ろ過により沈殿物を回収した。生成した沈殿物をトリメチルペンタンに再分散させ、さらにろ過した後、乾燥することによって、保護コロイドにより保護された銀ナノ粒子を黒色の固体として得た。透過型電子顕微鏡(TEM)によれば、得られた銀ナノ粒子の中心粒子径は4nmであった。
導電性金属粒子として上記の銀ナノ粒子、銀粉、パラジウム粉を用い、ガラスとして低融点ガラス(ビスマス系ガラス(Bi2O3−ZnO−B2O3)、ビスマス含有量は酸化ビスマス換算で81質量%、軟化点460℃)を用い、有機ビヒクルの溶媒としてペンタンジオールを用い、これらを表1に示す配合量でミキサーにより混合した後、三本ロールで均一に混練することによって、実施例1〜10及び比較例1〜7の穴埋め用導体ペーストを得た。
また焼成導体電気抵抗率は、10×10mmのパターンについて、四端子抵抗率計(東洋テクニカ社製「2002 MULTIMETER」)を用いて抵抗値を測定し、体積抵抗率として求めた。
Claims (23)
- 銀を主成分とする導電性金属粒子と、ガラス及び無機酸化物のうち少なくとも一方と、有機ビヒクルとを含有して形成され、耐熱基板に設けられた貫通又は非貫通の穴に充填して焼成することによって、導体で穴埋めをするための導体ペーストであって、導電性金属粒子は、中心粒径0.25μm以上の金属粉と、中心粒径150nm以下の金属ナノ粒子とを含有し、導体ペースト中の金属を含む無機物含有量が導体ペースト全量の93質量%以上であることを特徴とする穴埋め用導体ペースト。
- 乾燥状態の体積に対する、600℃で焼成した後の体積の変化率が−5〜+10%の範囲であることを特徴とする請求項1に記載の穴埋め用導体ペースト。
- 600℃で焼成した後の導体の電気抵抗率が10μΩ・cm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の穴埋め用導体ペースト。
- 600℃で焼成した後の導体の電気抵抗率が4μΩ・cm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の穴埋め用導体ペースト。
- 600℃で焼成した後の導体の熱伝導率が150W/m・K以上であることを特徴とする請求項1乃至4に記載の穴埋め用導体ペースト。
- 導電性金属粒子の含有率が93〜97質量%、ガラス及び無機酸化物のうち少なくとも一方の含有率が0.05〜5質量%、有機ビヒクルの含有率が2〜6.9質量%であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の中心粒径0.25μm以上の金属粉は、中心粒径が3倍以上異なる2種以上の金属粉を併用したものであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の中心粒径0.25μm以上の金属粉は、中心粒径1μm以上の金属粉の含有率が50〜80質量%であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の導電性金属粒子中、中心粒径0.25μm以上の金属粉は50〜90質量%、中心粒径150nm以下の金属ナノ粒子は10〜50質量%含有していることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の中心粒径150nm以下の金属ナノ粒子は、1〜200nmの範囲内に粒径分布を有するナノ粒子であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の中心粒径150nm以下の金属ナノ粒子は、中心粒径が10〜50nmの範囲にあることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の金属ナノ粒子の表面に、金属ナノ粒子の分散性を安定させるための保護コロイドを、金属ナノ粒子に対して0.5〜15質量%の量で、有することを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記の金属ナノ粒子は、少なくとも銀ナノ粒子を含むことを特徴とする請求項1乃至12のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記のガラスは、軟化点550℃以下のビスマス系ガラスであることを特徴とする請求項1乃至13のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 上記のビスマス系ガラスは、酸化物換算で酸化ビスマスの含有量が70質量%以上であることを特徴とする請求項14に記載の穴埋め用導体ペースト。
- 400〜950℃の温度で焼成されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載の穴埋め用導体ペースト。
- 耐熱基板に設けられた貫通又は非貫通の穴に、上記の請求項1乃至16のいずれかに記載の導体ペーストを充填する工程と、穴に充填した導体ペーストを乾燥する工程と、乾燥した導体ペーストを空気雰囲気下で、400〜950℃の温度で焼成する工程とを有することを特徴とする導体穴埋め基板の製造方法。
- 上記耐熱基板は、セラミックス基板、ガラス基板、シリコン基板、ホーロー基板から選ばれたものであることを特徴とする請求項17に記載の導体穴埋め基板の製造方法。
- 耐熱基板に設けられた貫通又は非貫通の穴が、上記の請求項1乃至16のいずれかに記載の導体ペーストが焼成された導体で充填されていることを特徴とする導体穴埋め基板。
- 上記の請求項17又は18に記載の方法で製造されたことを特徴とする導体穴埋め基板。
- 請求項19又は20に記載の導体穴埋め基板を備えた回路基板。
- 請求項19又は20に記載の導体穴埋め基板を備えた電子部品。
- 請求項19又は20に記載の導体穴埋め基板を備えた半導体パッケージ。
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