JP2504351B2 - Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof - Google Patents

Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2504351B2
JP2504351B2 JP3276199A JP27619991A JP2504351B2 JP 2504351 B2 JP2504351 B2 JP 2504351B2 JP 3276199 A JP3276199 A JP 3276199A JP 27619991 A JP27619991 A JP 27619991A JP 2504351 B2 JP2504351 B2 JP 2504351B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
weight
glass
ceramic substrate
alumina
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP3276199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0590447A (en
Inventor
一洋 生稲
勇三 嶋田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP3276199A priority Critical patent/JP2504351B2/en
Publication of JPH0590447A publication Critical patent/JPH0590447A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2504351B2 publication Critical patent/JP2504351B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、LSI素子を実装する
ための多層ガラスセラミック基板に関し、特に低温焼結
できる多層ガラスセラミック基板とその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-layer glass ceramic substrate for mounting an LSI element, and more particularly to a multi-layer glass ceramic substrate which can be sintered at a low temperature and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体技術の発展に伴い、電子装置、シ
ステムの小型化、高速化が増々要求されている。半導体
素子においては、VLSI、ULSIと高密度化、高集
積化され、これらをアセンブリするための実装技術は極
めて高密度微細化が必要とされている。特に半導体素子
を搭載するための実装基板は、配線密度の増大による微
細配線化とともに、配線抵抗の低減化、高速化に対応し
た基板材料の低誘電率化、および高密度配線化が要求さ
れる。基板材料として従来から使用されているものにア
ルミナ多層基板がある。この基板の製造方法としては、
厚膜印刷多層法およびグリ―ンシ―ト積層法があるが、
高密度化の要求に対しては、グリ―ンシ―ト積層法が有
利である。グリ―ンシ―ト積層法は、薄いセラミックグ
リ―ンシ―ト各層に配線を印刷形成し、一体に積層して
得られるため、配線層数を任意に多くすることができ、
その結果、厚膜印刷多層よりも配線密度を高くすること
ができる。しかし、アルミナセラミックは焼結温度が1
500℃以上と高く、配線導体に電気抵抗の比較的高い
Mo,W金属を使わなければならず、配線の微細化が困
難であった。
2. Description of the Related Art With the development of semiconductor technology, there is an increasing demand for miniaturization and higher speed of electronic devices and systems. Semiconductor elements are highly integrated and highly integrated with VLSI and ULSI, and a mounting technique for assembling these elements requires extremely high density and fineness. In particular, a mounting board for mounting a semiconductor element is required to have fine wiring due to an increase in wiring density, a reduction in wiring resistance, a low dielectric constant of a substrate material corresponding to high speed, and a high density wiring. . Alumina multilayer substrates have been conventionally used as a substrate material. As a method of manufacturing this substrate,
There are thick film printing multi-layer method and green sheet lamination method,
The green sheet lamination method is advantageous for the demand for high density. Since the green sheet lamination method is obtained by printing and forming wiring on each layer of thin ceramic green sheets and laminating them integrally, the number of wiring layers can be arbitrarily increased.
As a result, the wiring density can be higher than that of the thick film printing multilayer. However, alumina ceramic has a sintering temperature of 1
It is difficult to miniaturize the wiring because it is necessary to use Mo or W metal having a relatively high electric resistance for the wiring conductor as high as 500 ° C. or higher.

【0003】一方、最近、低抵抗導体のAu,Ag−P
d,Ag,Cu等を用いる低温焼結型のセラミック材料
が開発されている。例えば、アルミナとホウケイ酸鉛系
ガラスの複合材料の場合、1000℃以下の低温で焼結
が可能で、Au,Ag−Pd,Agを配線導体に用いた
多層基板が開発されている。しかしながら、この材料は
鉛を含んでいるため、卑金属であるCuを配線に用いる
ことは困難であり、更に誘電率においても7.5以上に
しか低減することができない。また、低誘電率化と10
00℃以下の還元雰囲気焼成をねらったホウケイ酸系ガ
ラスを用いたガラスセラミック材料も開発されている。
これは誘電率が5.5程度と低く抑えられ、Cu配線に
よる多層化が、ガラスセラミックと導体との同時焼結法
により実現されているが、焼結時に結晶化を起こしてお
らず、機械的強度が著しく低くなる欠点があった。
On the other hand, recently, low resistance conductors such as Au and Ag-P have been used.
Low temperature sintering type ceramic materials using d, Ag, Cu, etc. have been developed. For example, in the case of a composite material of alumina and lead borosilicate glass, it is possible to sinter at a low temperature of 1000 ° C. or lower, and a multilayer substrate using Au, Ag—Pd, or Ag as a wiring conductor has been developed. However, since this material contains lead, it is difficult to use Cu, which is a base metal, for the wiring, and the dielectric constant can be reduced only to 7.5 or more. In addition, low dielectric constant and 10
Glass-ceramic materials using borosilicate glass aimed at firing in a reducing atmosphere at 00 ° C. or lower have also been developed.
This has a low dielectric constant of about 5.5, and multilayering with Cu wiring has been realized by the simultaneous sintering method of the glass ceramic and conductor, but crystallization does not occur during sintering, and However, there was a drawback that the dynamic strength was significantly reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のアルミナ多層基
板では、高温でしか焼結できないため電気抵抗の高いM
o,Wしか導体に利用できないため、配線抵抗が高くな
ったり、微細配線が不可能であった。またアルミナの誘
電率は約10と高く、信号の高速化には不利であった。
アルミナとホウケイ酸鉛系ガラスの複合材料は、低温焼
結化ができ、低抵抗導体を配線に使えるが、還元雰囲気
焼成や卑金属導体配線の実現が困難であった。更にホウ
ケイ酸系ガラスを用いたガラスセラミック基板では、C
u多層配線および低誘電率化は可能であるが、機械的強
度が著しく低くなった。基板の機械的強度は、極めて重
要な特性であり、特に基板上に多数の半導体素子が実装
されるマルチチップ実装基板においては、基板サイズが
大面積化するとともに入出力端子またはピンが多数接続
されるため、アセンブリ―工程ばかりでなく製品の状態
で基板破損や金属との接合不良等の問題が発生する。本
発明の目的は、このような従来の実装基板の課題を解決
することにより、1000℃以下の低温で、しかも酸化
性ばかりでなく中性および還元雰囲気で焼成でき、誘電
率の低い、機械的強度のすぐれた多層ガラスセラミック
基板を提供することにある。
The conventional alumina multi-layer substrate can be sintered only at a high temperature and therefore has a high electric resistance.
Since only o and W can be used for the conductor, the wiring resistance was high and fine wiring was impossible. Further, the dielectric constant of alumina is as high as about 10, which is disadvantageous for speeding up signals.
The composite material of alumina and lead borosilicate glass can be sintered at a low temperature, and a low resistance conductor can be used for wiring, but it was difficult to perform firing in a reducing atmosphere or to realize base metal conductor wiring. Further, in a glass ceramic substrate using borosilicate glass, C
Although u multilayer wiring and a low dielectric constant are possible, the mechanical strength is significantly reduced. The mechanical strength of the board is an extremely important characteristic.In particular, in a multi-chip mounting board in which many semiconductor elements are mounted on the board, the board size becomes large and many input / output terminals or pins are connected. As a result, not only the assembly process but also the product state may cause problems such as substrate damage and defective joining with metal. The object of the present invention is to solve the above problems of the conventional mounting substrate, so that it can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or less and in a neutral or reducing atmosphere as well as in an oxidizing property, and has a low dielectric constant and mechanical properties. The object is to provide a multilayer glass ceramic substrate having excellent strength.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラスセラミ
ック層がアルミナ、α−石英、ホウケイ酸系ガラスおよ
びアノーサイト結晶からなる無機組成物であって、アル
ミナ12〜59.6重量%、α−石英10〜30重量
%、ホウケイ酸系ガラス18〜69.6重量%、アノー
サイト結晶1〜50重量%の組成範囲で総量100%に
なるように構成され、複数の導体層を前記ガラスセラミ
ック層を介して積層したことを特徴とする多層ガラスセ
ラミック基板である。また、その製造方法の第1は、原
料粉末にアルミナ粉末10〜50重量%、α−石英粉末
10〜50重量%およびホウケイ酸カルシウム系ガラス
粉末40〜70重量%で総量100%になるように混合
した混合粉末を用いることを特徴とする。この方法にお
いて、ホウケイ酸カルシウム系ガラス中に含まれるカル
シウム組成は、酸化物換算表記に従ったとき、ガラス組
成に対して酸化カルシウムが5重量%以上であることを
好適とする。製造方法の第2は、原料粉末として、アル
ミナ粉末、α−石英粉末、ホウケイ酸系ガラス粉末およ
びアノ―サイト粉末を用い、それぞれの平均粒径がアル
ミナ粉末0.5〜3μm、α−石英粉末0.5〜10μ
m、ホウケイ酸系ガラス粉末1〜5μm、アノ―サイト
粉末1〜10μmの範囲にあり、これらの粉末を混合す
る工程と、混合した粉末をスラリー状態にしたのちグリ
ーンシート化する工程と、該グリーンシートにヴィアホ
ールを形成すると共に、導体を印刷および穴埋めする工
程と、印刷されたシートを積層・熱圧着し、1000℃
以下の温度で焼成する工程とを含むことを特徴とする。
The present invention provides an inorganic composition in which a glass-ceramic layer is composed of alumina, α-quartz, borosilicate glass and anorthite crystals, wherein the alumina is 12 to 59.6% by weight, α -Quartz 10 to 30% by weight, borosilicate glass 18 to 69.6% by weight, and anorthite crystal 1 to 50% by weight in a composition range so that the total amount is 100%, and a plurality of conductor layers are formed in the glass ceramic. It is a multilayer glass-ceramic substrate characterized by being laminated via layers. Further, the first of the manufacturing methods thereof is that the raw material powder is 10 to 50% by weight of alumina powder, 10 to 50% by weight of α-quartz powder, and 40 to 70% by weight of calcium borosilicate glass powder so that the total amount is 100%. It is characterized in that a mixed powder is used. In this method, it is preferable that the calcium composition contained in the calcium borosilicate-based glass is 5% by weight or more of calcium oxide with respect to the glass composition, according to the oxide conversion notation. The second manufacturing method is to use alumina powder, α-quartz powder, borosilicate glass powder and anorthite powder as raw material powders, and the average particle size of each is 0.5 to 3 μm of alumina powder and α-quartz powder. 0.5-10μ
m, borosilicate glass powder 1 to 5 μm, and anorthite powder 1 to 10 μm, and a step of mixing these powders, a step of making the mixed powders into a slurry state and then forming a green sheet, and the green Forming a via hole on the sheet, printing and filling the conductor, and laminating and thermo-compressing the printed sheets, 1000 ℃
And a step of firing at the following temperature.

【0006】本発明のガラスセラミック基板は、100
0℃以下の温度で焼結可能となるため、所望のグリ―ン
シ―ト積層法によって容易に多層化ができ、また導体と
してAu,Ag,Pd,Pt等の元素ばかりでなく、中
性または還元雰囲気で焼成するCu,Ni等の卑金属の
元素を含め、それぞれ1種およびこれらの2種類以上を
含む合金が安心して使用できるようになり、実装密度が
高く機械的強度に優れた多層ガラスセラミック基板を実
用に供することが可能となる。ここで本発明による基板
の機械的強度は、抗折強度で2000kg/cm2以上
を有しており、十分な強度を有している。
The glass ceramic substrate of the present invention is 100
Since it becomes possible to sinter at a temperature of 0 ° C. or less, it is possible to easily form a multilayer by the desired green sheet lamination method, and not only the elements such as Au, Ag, Pd and Pt but also the neutral or Multi-layer glass ceramics that have a high mounting density and excellent mechanical strength can now be used without anxiety, including the use of one type or alloys containing two or more types of base metals such as Cu and Ni that are fired in a reducing atmosphere. The substrate can be put to practical use. Here, the mechanical strength of the substrate according to the present invention has a bending strength of 2000 kg / cm 2 or more, which is sufficient strength.

【0007】次に、本発明の各構成成分を限定した理由
について記す。 アルミナが12重量%未満の場合、抗折強度が20
00kg/cm2未満となり不充分となる。また59.
6重量%を超えると1000℃以下の温度で焼結が不充
分となり、その結果、絶縁抵抗が低下するとともに抗折
強度も2000kg/cm2未満となる。更に誘電率も
7を超えるため高速化に不利となり、実用的な多層ガラ
スセラミック基板が得られない。 α−石英が10重量%未満の場合、誘電率が7を超
えてしまう。また30重量%を超えると焼結が不十分と
なり、絶縁抵抗を低下させ、抗折強度も2000kg/
cm2未満に低下してしまう。 ホウケイ酸系ガラスが18重量%未満の場合、アル
ミナ粒子間の空隙を占有するのに十分なガラス相を得る
ことができなくなるため、強度が低下するとともに信頼
性が得られない。69.6重量%を超えるとガラスの本
来持つ強度が支配的となり抗折強度2000kg/cm
2未満になってしまう。
Next, the reasons for limiting each constituent of the present invention will be described. If the alumina content is less than 12% by weight, the bending strength is 20.
It becomes less than 00 kg / cm 2, which is insufficient. Also 59.
If it exceeds 6% by weight, sintering becomes insufficient at a temperature of 1000 ° C. or less, resulting in a decrease in insulation resistance and a bending strength of less than 2000 kg / cm 2 . Furthermore, since the dielectric constant exceeds 7, it is disadvantageous for speeding up, and a practical multilayer glass ceramic substrate cannot be obtained. When the content of α-quartz is less than 10% by weight, the dielectric constant exceeds 7. Also, if it exceeds 30% by weight, sintering becomes insufficient, the insulation resistance is lowered, and the bending strength is 2000 kg /
It drops to less than cm 2 . When the content of the borosilicate glass is less than 18% by weight, it becomes impossible to obtain a glass phase sufficient to occupy the voids between the alumina particles, so that the strength decreases and the reliability cannot be obtained. If it exceeds 69.6% by weight, the original strength of glass becomes dominant and the bending strength is 2000 kg / cm.
It will be less than 2 .

【0008】 アノーサイト結晶が1重量%未満の場
合、アノーサイト結晶による強度補強効果がなくなり、
抗折強度2000kg/cm2以上が得られない。50
重量%を超えると多層ガラスセラミック基板の収縮性が
不均一になり信頼性が低下する。 原料粉末として用いるアルミナ粉末が10重量%未
満の場合、焼結時のアノーサイト結晶生成に対しガラス
との化学反応性が低下し、結晶生成が不十分となるか、
あるいは結晶が不均一に生成することになり、その結
果、抗折強度が2000kg/cm2未満になってしま
う。50重量%を超えると1000℃以下の温度で焼結
が不十分となり絶縁抵抗が低下するとともに抗折強度も
低下する。また誘電率も7を超えてしまう。 原料粉末として用いるホウケイ酸カルシウム系ガラ
ス粉末が40重量%未満の場合、アルミナとの反応性が
低下し、アノーサイト結晶の生成が大きく阻害され、不
均一な結晶生成が起こるため強度が低下する。70重量
%を超える場合には焼成時のガラス軟化反応が進むため
焼成基板の寸法安定性が悪くなり、実用的な基板が得ら
れない。
When the anorthite crystal is less than 1% by weight, the effect of strengthening strength by the anorthite crystal is lost,
A bending strength of 2000 kg / cm 2 or more cannot be obtained. 50
If it exceeds 5% by weight, the shrinkability of the multi-layer glass ceramic substrate becomes non-uniform and the reliability decreases. If the amount of the alumina powder used as the raw material powder is less than 10% by weight, the chemical reactivity with the glass with respect to the anorthite crystal formation at the time of sintering is lowered and the crystal formation becomes insufficient.
Alternatively, crystals will be nonuniformly produced, resulting in a bending strength of less than 2000 kg / cm 2 . If it exceeds 50% by weight, sintering will be insufficient at a temperature of 1000 ° C. or less, and the insulation resistance will decrease and the bending strength will also decrease. Also, the dielectric constant exceeds 7. When the amount of the calcium borosilicate glass powder used as the raw material powder is less than 40% by weight, the reactivity with alumina is lowered, the formation of anorthite crystals is largely inhibited, and the nonuniform crystal formation occurs, so that the strength is lowered. If the amount exceeds 70% by weight, the glass softening reaction proceeds during firing, so that the dimensional stability of the fired substrate deteriorates and a practical substrate cannot be obtained.

【0009】 原料粉末として用いるホウケイ酸カル
シウム系ガラスのカルシウム組成が酸化物換算表記に従
ったとき酸化カルシウムで5重量%未満のときは、焼成
時にアノーサイト結晶がほとんど生成されない。 原料粉末として用いるアルミナ粉末が0.5μm未
満および3μmを超える場合、α−石英粉末が0.5μ
m未満および10μmを超える場合、ホウケイ酸系ガラ
ス粉末が1μm未満および5μmを超える場合、更にア
ノーサイト粉末が1μm未満および10μmを超える場
合には、混合物の焼結性が悪く多層ガラスセラミック基
板の特性上の信頼性を著しく低下させるため、実用的な
多層ガラスセラミック基板が得られない。
When the calcium composition of the calcium borosilicate glass used as the raw material powder is less than 5% by weight of calcium oxide according to the oxide conversion notation, anorthite crystals are hardly generated during firing. When the alumina powder used as the raw material powder is less than 0.5 μm or more than 3 μm, the α-quartz powder is 0.5 μm.
If the borosilicate glass powder is less than 1 μm or more than 5 μm, and if the anorthite powder is less than 1 μm or more than 10 μm, the sinterability of the mixture is poor and the properties of the multilayer glass ceramic substrate are A practical multilayer glass-ceramic substrate cannot be obtained because the above reliability is significantly reduced.

【0010】[0010]

【作用】本発明の多層ガラスセラミック基板の組成は、
1000℃以下の温度で焼結できるがその理由を次に示
す。ホウケイ酸カルシウム系ガラスまたはホウケイ酸系
ガラスは焼成の際、約700℃以上で軟化を開始する。
この液相化したガラスがアルミナとα−石英またはアル
ミナ、α−石英とアノーサイトとのセラミック粉末間の
空隙を埋めることになり緻密化が進行する。こうして8
00〜1000℃の温度領域で十分緻密なガラスセラミ
ック体が形成され焼結を完了する。次に還元雰囲気で焼
結できる理由は、本組成物がこの条件下で酸化物状態か
ら還元されて金属元素に変化することが抑えられる元素
を用いているためである。例えば酸化鉛を含んだ組成物
の場合、還元雰囲気下では金属鉛に変化し、ガラスセラ
ミック体の絶縁性が著しく劣化する。機械的強度は多層
ガラスセラミック基板において重要な特性の一つであ
り、本発明は特にこの特性に対して効果が大である。強
度を2000kg/cm2以上に実現できる理由は、焼
結後のガラスセラミック体の構造に起因する。つまりア
ルミナと液相化したガラスとは焼結時に化学反応を伴い
アノーサイト結晶を生成することができる。こうして焼
結後のガラスセラミック体にはアルミナ粒子、α−石英
粒子とガラス質部分およびアノーサイト結晶とが三次元
的に緻密に構成されることになり、セラミックとガラス
とが強固に結合され、その結果基板として抗折強度の十
分な特性が得られる。
The composition of the multilayer glass ceramic substrate of the present invention is
The reason why sintering can be performed at a temperature of 1000 ° C. or lower is as follows. Calcium borosilicate glass or borosilicate glass starts softening at about 700 ° C. or higher during firing.
The liquefied glass fills the voids between the ceramic powders of alumina and α-quartz or alumina and α-quartz and anorthite, and the densification progresses. Thus 8
A sufficiently dense glass ceramic body is formed in the temperature range of 00 to 1000 ° C., and the sintering is completed. Next, the reason why the composition can be sintered in a reducing atmosphere is that the present composition uses an element which is suppressed from being reduced from an oxide state to a metal element under this condition. For example, in the case of a composition containing lead oxide, it changes into metallic lead in a reducing atmosphere, and the insulating properties of the glass ceramic body deteriorate significantly. Mechanical strength is one of the important properties in a multilayer glass ceramic substrate, and the present invention is particularly effective for this property. The reason why the strength can be achieved at 2000 kg / cm 2 or more is due to the structure of the glass ceramic body after sintering. That is, the alumina and the liquid-phased glass can generate anorthite crystals along with a chemical reaction during sintering. In this way, alumina particles, α-quartz particles and vitreous parts and anorthite crystals are three-dimensionally and densely formed in the sintered glass-ceramic body, and the ceramic and glass are firmly bonded, As a result, a substrate having sufficient bending strength can be obtained.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。 実施例1 アルミナ粉末、α−石英粉末とホウケイ酸カルシウム系
ガラス粉末を表1記載のように、(アルミナ粉末+α−
石英粉末):ホウケイ酸カルシウム系ガラス=30重量
%:70重量%〜60重量%:40重量%の比率で十分
に混合し、グリーンシート積層法によってシート状に成
形する。このとき、アルミナ粉末は少なくとも10重量
%以上含まれており、またここで用いられたホウケイ酸
カルシウム系ガラス粉末には酸化物換算表記で酸化カル
シウムが5重量%含まれている。グリーンシートに作成
する方法は、混合粉をポリビニルブチラール、ポリビニ
ルアルコールあるいはポリアクリル系樹脂などの有機バ
インダとともに溶媒中に分散し泥漿化したのちスリップ
キャスティング法により形成する。グリーンシート厚み
は10〜400μmの範囲で均一にしかも自由にコント
ロールすることが可能である。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. Example 1 Alumina powder, α-quartz powder and calcium borosilicate glass powder were mixed as shown in Table 1 (alumina powder + α-
Quartz powder): Calcium borosilicate glass = 30% by weight: 70% by weight to 60% by weight: 40% by weight, mixed sufficiently and molded into a sheet by the green sheet laminating method. At this time, the alumina powder was contained at least 10% by weight or more, and the calcium borosilicate glass powder used here contained 5% by weight of calcium oxide in terms of oxide conversion. As a method for forming a green sheet, a mixed powder is dispersed in a solvent together with an organic binder such as polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, or a polyacrylic resin to make a sludge, and then the slip casting method is used. The thickness of the green sheet can be uniformly and freely controlled within the range of 10 to 400 μm.

【0012】次に上下導体を接続するためのヴィアホー
ルを打ち抜き装置によりグリーンシートに形成する。該
ヴィアホールに電気的接続を行うための導体ペーストの
埋め込みおよび配線パタ―ン印刷を行う。ここで用いた
導体としては、Au,Ag,Ag−Pd,Cu,Ni,
Ag−Pt等を主成分とする導体ペ―ストであり、スク
リ―ン印刷法によって所定の位置に印刷される。導体パ
タ―ンが印刷されヴィアフィルされたグリ―ンシ―トを
所定の層数になるように積層し、熱圧着する。成形時に
添加された有機バインダおよび溶剤を400〜700℃
の温度の脱バインダ工程により除去した後、800〜1
000℃の温度範囲で焼成し多層ガラスセラミック基板
を得た。本焼成に際し、ガラスが軟化し、アルミナ粒子
間の空隙をガラスが占有することになり緻密化が進む。
更にアルミナとの化学反応によりアノーサイト結晶が生
成される。得られたガラスセラミック層の組成比を表2
に示す。なお、表2における試料番号1〜6は、表1の
原料番号1〜6に対応したものである。
Next, a via hole for connecting the upper and lower conductors is formed on the green sheet by a punching device. Embedding of a conductor paste for electrically connecting to the via hole and wiring pattern printing are performed. The conductors used here are Au, Ag, Ag-Pd, Cu, Ni,
It is a conductor paste containing Ag-Pt as a main component and is printed at a predetermined position by a screen printing method. The green sheet with the conductor pattern printed and via-filled is laminated to have a predetermined number of layers and thermocompression bonded. 400-700 ℃ the organic binder and solvent added during molding
After removing by the binder removal process at the temperature of 800-1
Firing was performed in the temperature range of 000 ° C. to obtain a multilayer glass ceramic substrate. During the main calcination, the glass is softened and the voids between the alumina particles are occupied by the glass, and the densification progresses.
Furthermore, anorthite crystals are generated by a chemical reaction with alumina. The composition ratio of the obtained glass ceramic layer is shown in Table 2.
Shown in The sample numbers 1 to 6 in Table 2 correspond to the raw material numbers 1 to 6 in Table 1.

【0013】実施例2 次に、ガラスセラミック体の他の製造方法を示す。アル
ミナ粉末を粉砕により平均粒径0.5〜3μmになるよ
うにコントロールする。α−石英粉末も同様に平均粒径
0.5〜10μmに粉砕する。またホウケイ酸系ガラス
を例えばアルミナボールミル等により平均粒径1〜5μ
mになるように粉砕し微粉末化する。更にアノーサイト
粉末を同様に1〜10μmになるように粉砕する。これ
らの粉末を目標組成になるように秤量し、アルミナボー
ルミル等により均一に混合する。該混合粉末をポリアク
リル系樹脂、ポリビニルブチラールおよびポリビニルア
ルコールなどの有機バインダとともに溶媒中に分散し泥
漿にする。該泥漿をドクターブレード法やロール法等の
スリップキャスティング法により絶縁層を形成するのに
適した膜厚、例えば10〜400μmの範囲でグリーン
シートとする。次に上下導通を得るためのヴィアホール
をグリーンシートにダイおよびポンチで形成する。ヴィ
アホールの形成されたシートに導体ペーストを埋め込
み、配線パターン印刷を施す。印刷およびペーストが埋
め込まれたシートを複数枚積層し、100〜120℃の
温度で100〜300kg/cm2の圧力で熱圧着し積
層体を得る。400〜600℃で有機バインダを分解・
除去したのち800〜1000℃の範囲で焼結を完了す
る。ここで用いた導体ペーストはAu、Ag、Ag−P
d、Cu等を主成分としたペーストを用いた。得られた
ガラスセラミック体の組成比を表2〜表3の試料番号7
〜40に示す。
Example 2 Next, another method for producing a glass ceramic body will be described. The alumina powder is pulverized and controlled so that the average particle diameter becomes 0.5 to 3 μm. Similarly, α-quartz powder is ground to an average particle size of 0.5 to 10 μm. In addition, borosilicate glass is used, for example, with an alumina ball mill to obtain an average particle size of 1 to 5 μ
The powder is pulverized to a fine powder. Further, the anorthite powder is similarly pulverized to have a particle size of 1 to 10 μm. These powders are weighed so as to have a target composition and uniformly mixed by an alumina ball mill or the like. The mixed powder is dispersed in a solvent together with an organic binder such as polyacrylic resin, polyvinyl butyral and polyvinyl alcohol to prepare a slurry. The sludge is formed into a green sheet in a film thickness suitable for forming an insulating layer by a slip casting method such as a doctor blade method or a roll method, for example, in the range of 10 to 400 μm. Next, a via hole for obtaining vertical conduction is formed on the green sheet with a die and a punch. A conductor paste is embedded in the sheet in which the via holes are formed, and a wiring pattern is printed. A plurality of sheets in which printing and paste are embedded are laminated and thermocompression-bonded at a temperature of 100 to 120 ° C and a pressure of 100 to 300 kg / cm 2 , to obtain a laminate. Decomposes organic binder at 400-600 ℃
After the removal, the sintering is completed within the range of 800 to 1000 ° C. The conductor paste used here is Au, Ag, Ag-P.
A paste containing d, Cu or the like as a main component was used. The composition ratio of the obtained glass-ceramic body is shown as sample number 7 in Tables 2 to 3.
~ 40.

【0014】[0014]

【表1】 [Table 1]

【0015】[0015]

【表2】 [Table 2]

【0016】[0016]

【表3】 [Table 3]

【0017】表4〜表7には、実施例1および2におい
て多層ガラスセラミック基板を作製したときの焼成条
件、配線仕様および特性を示した。焼結後の基板におけ
るガラスセラミック層の組成を示した表2および表3の
試料番号と表4〜表7の試料番号は対応している。
Tables 4 to 7 show firing conditions, wiring specifications and characteristics when the multilayer glass ceramic substrates were produced in Examples 1 and 2. The sample numbers in Tables 2 and 3 and the sample numbers in Tables 4 to 7 showing the composition of the glass ceramic layer in the substrate after sintering correspond to each other.

【0018】[0018]

【表4】 [Table 4]

【0019】[0019]

【表5】 [Table 5]

【0020】[0020]

【表6】 [Table 6]

【0021】[0021]

【表7】 [Table 7]

【0022】表4〜表7からも明らかなように、本発明
の組成物を使用することにより、容易に高密度で微細な
配線を形成されるばかりでなく特性上も優れ、かつ、実
用に供されるために必要な機械的強度も充分満足する多
層ガラスセラミック基板を得ることができる。
As is clear from Tables 4 to 7, by using the composition of the present invention, not only a high-density and fine wiring can be easily formed, but also the characteristics are excellent and the composition is practically used. It is possible to obtain a multi-layer glass ceramic substrate that also sufficiently satisfies the mechanical strength required for being provided.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば1
000℃以下の低温焼結が可能で、中性、還元雰囲気を
問わず焼成でき、かつ誘電率も十分に低くでき、機械的
強度としての抗折強度が大きな基板を得ることができ
る。
As described above, according to the present invention, 1
It is possible to obtain a substrate that can be sintered at a low temperature of 000 ° C. or lower, can be fired in a neutral or reducing atmosphere, and can have a sufficiently low dielectric constant, and that has a large bending strength as mechanical strength.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ガラスセラミック層がアルミナ、α−石
英、ホウケイ酸系ガラスおよびアノーサイト結晶からな
る無機組成物であって、アルミナ12〜59.6重量
%、α−石英10〜30重量%、ホウケイ酸系ガラス1
8〜69.6重量%、アノーサイト結晶1〜50重量%
の組成範囲で総量100%になるように構成され、複数
の導体層を前記ガラスセラミック層を介して積層したこ
とを特徴とする多層ガラスセラミック基板。
1. A glass-ceramic layer is an inorganic composition comprising alumina, α-quartz, borosilicate glass and anorthite crystals, wherein 12-59.6% by weight of alumina and 10-30% by weight of α-quartz, Borosilicate glass 1
8-69.6% by weight, anorthite crystals 1-50% by weight
A multilayer glass ceramic substrate, wherein the total amount is 100% in the composition range, and a plurality of conductor layers are laminated via the glass ceramic layer.
【請求項2】 請求項1に記載した多層ガラスセラミッ
ク基板の製造方法であって、原料粉末にアルミナ粉末1
0〜50重量%、α−石英粉末10〜50重量%および
ホウケイ酸カルシウム系ガラス粉末40〜70重量%で
総量100%になるように混合した混合粉末を用いるこ
とを特徴とする多層ガラスセラミック基板の製造方法。
2. The method for manufacturing a multilayer glass ceramic substrate according to claim 1, wherein the raw material powder is alumina powder 1
A multi-layer glass ceramic substrate comprising 0 to 50% by weight, α-quartz powder of 10 to 50% by weight, and calcium borosilicate glass powder of 40 to 70% by weight so that a total amount of 100% is mixed. Manufacturing method.
【請求項3】 ホウケイ酸カルシウム系ガラス中に含ま
れるカルシウム組成が酸化物換算表記に従ったとき、ガ
ラス組成に対して酸化カルシウムが5重量%以上である
請求項2記載の多層ガラスセラミック基板の製造方法。
3. The multilayer glass ceramic substrate according to claim 2, wherein when the calcium composition contained in the calcium borosilicate glass is in oxide conversion notation, calcium oxide is 5% by weight or more based on the glass composition. Production method.
【請求項4】 請求項1に記載した多層ガラスセラミッ
ク基板の製造方法であって、原料粉末として、アルミナ
粉末、α−石英粉末、ホウケイ酸系ガラス粉末およびア
ノーサイト粉末を用い、それぞれの平均粒径がアルミナ
粉末0.5〜3μm、α−石英粉末0.5〜10μm、
ホウケイ酸系ガラス粉末1〜5μm、アノーサイト粉末
1〜10μmの範囲にあり、これらの粉末を混合する工
程と、混合した粉末をスラリー状態にしたのちグリーン
シート化する工程と、該グリーンシートにヴィアホール
を形成すると共に、導体を印刷および穴埋めする工程
と、印刷されたシートを積層・熱圧着し、1000℃以
下の温度で焼成する工程とを含むことを特徴とする多層
ガラスセラミック基板の製造方法。
4. The method for producing a multi-layer glass ceramic substrate according to claim 1, wherein alumina powder, α-quartz powder, borosilicate glass powder and anorthite powder are used as raw material powders, and the respective average particles are used. Alumina powder 0.5 to 3 μm, α-quartz powder 0.5 to 10 μm,
The borosilicate glass powder is in the range of 1 to 5 μm and the anorthite powder is in the range of 1 to 10 μm, and a step of mixing these powders, a step of making the mixed powders into a slurry state and then forming a green sheet, and a via sheet on the green sheet A method for producing a multilayer glass ceramic substrate, comprising: forming holes, printing and filling conductors; and stacking and thermocompressing printed sheets and firing at a temperature of 1000 ° C. or less. .
JP3276199A 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JP2504351B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3276199A JP2504351B2 (en) 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3276199A JP2504351B2 (en) 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0590447A JPH0590447A (en) 1993-04-09
JP2504351B2 true JP2504351B2 (en) 1996-06-05

Family

ID=17566070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3276199A Expired - Lifetime JP2504351B2 (en) 1991-09-30 1991-09-30 Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2504351B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2783751B2 (en) * 1993-12-21 1998-08-06 富士通株式会社 Method for manufacturing multilayer ceramic substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0590447A (en) 1993-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4861646A (en) Co-fired metal-ceramic package
JP3669255B2 (en) Method for producing ceramic multilayer substrate and green ceramic laminate
JP2001060767A (en) Method for manufacturing ceramic board and unfired ceramic board
JPH0992983A (en) Manufacture of ceramic multilayer board
JPS6043890A (en) Dielectric board for mounting integrated circuit device
JPH0811696B2 (en) Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP3528037B2 (en) Manufacturing method of glass ceramic substrate
EP0478971A2 (en) Dielectric composition containing cordierite and glass
US5989484A (en) Multilayer glass ceramic substrate and process for producing the same
JPH0816021B2 (en) Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
EP2325150A1 (en) Low temperature co-fired ceramic material, low temperature co-fired ceramic body, and multilayer ceramic substrate
JP2513382B2 (en) Method for manufacturing multilayer glass ceramic substrate
JP2504351B2 (en) Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP2504350B2 (en) Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
JP2712930B2 (en) Multilayer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
JPH088416B2 (en) Method for manufacturing ceramic multilayer circuit board
JP2504349B2 (en) Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
JPS62206861A (en) Ceramic multilayer circuit board and semiconductor mounting structure
JPS61108192A (en) Low temperature sintered multilayer ceramic substrate
JP3121769B2 (en) Silicon nitride multilayer substrate and method of manufacturing the same
JPH0636473B2 (en) Multilayer ceramic board
JP2002050869A (en) Method of manufacturing multilayered wiring board
JPH0793480B2 (en) Multi-layer glass ceramic substrate and manufacturing method thereof
JPH0558720A (en) Multi-layer glass ceramic substrate
JP3231892B2 (en) Method for manufacturing multilayer substrate

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080402

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100402

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110402

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120402

Year of fee payment: 16

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120402

Year of fee payment: 16