JP2606155B2 - Multilayer wiring board, method for manufacturing the same, and method for manufacturing sintered silica used therefor - Google Patents

Multilayer wiring board, method for manufacturing the same, and method for manufacturing sintered silica used therefor

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JP2606155B2
JP2606155B2 JP6247929A JP24792994A JP2606155B2 JP 2606155 B2 JP2606155 B2 JP 2606155B2 JP 6247929 A JP6247929 A JP 6247929A JP 24792994 A JP24792994 A JP 24792994A JP 2606155 B2 JP2606155 B2 JP 2606155B2
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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、特に低誘電損失を要求
されるマイクロ波集積回路に用いられるセラミックス基
板及びその製造方法、並びにそれに用いるシリカ焼結体
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic substrate used for a microwave integrated circuit requiring particularly low dielectric loss, a method of manufacturing the same, and a silica sintered body used therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体チップの高集積化、高周波
化の進行に対して、セラミックス多層配線基板に対する
低誘電率化、低伝送損失化の要求が高まってきている。
低誘電率基板としては、ホウケイ酸系ガラスと石英との
複合やホウケイ酸系ガラスとコーディエライトとの複合
等により誘電率を4〜5程度にしたものが実用化されて
いるが、これらはマイクロ波等の高周波帯での誘電損失
に対する要求には不十分である。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of higher integration and higher frequency of semiconductor chips, demands for lower dielectric constant and lower transmission loss of ceramic multilayer wiring substrates have been increasing.
As the low dielectric constant substrate, those having a dielectric constant of about 4 to 5 by a composite of borosilicate glass and quartz or a composite of borosilicate glass and cordierite have been put to practical use. This is insufficient for the requirement for dielectric loss in high frequency bands such as microwaves.

【0003】低誘電率を有するマイクロ波材料としては
シリカが挙げられる。シリカは比誘電率3.8、Qf積
15,000[GHz]と報告されている。さらにセラ
ミックス多層配線基板に対しては、伝送特性の点から低
抵抗金属を配線材料に用いることが求められている。と
ころがシリカの焼成温度は、低抵抗金属として知られて
いる金、銀、銅等の融点と比較して非常に高く、同時焼
成による多層配線化は困難であった。
As a microwave material having a low dielectric constant, there is silica. Silica is reported to have a relative dielectric constant of 3.8 and a Qf product of 15,000 [GHz]. Further, for a ceramic multilayer wiring board, it is required to use a low-resistance metal as a wiring material from the viewpoint of transmission characteristics. However, the firing temperature of silica is much higher than the melting point of gold, silver, copper, and the like, which are known as low resistance metals, and it has been difficult to form multilayer wiring by simultaneous firing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】シリカのもつ低誘電
率、低誘電損率を多層配線基板材料として利用するに
は、シリカを前述した低抵抗金属の融点以下の温度域で
焼結させることが必要になる。
In order to utilize the low dielectric constant and low dielectric loss factor of silica as a material for a multilayer wiring board, it is necessary to sinter silica in a temperature range not higher than the melting point of the low-resistance metal described above. Will be needed.

【0005】特開平2−302362号公報に、BPO
4 をSiO2 に対して5重量%以上添加することにより
焼成温度を950〜1100℃とする技術が開示されて
いる。配線材料として銀や銅を使用できる温度域100
0℃以下で焼成するためには、添加量が20重量%以上
必要となっている。この材料は誘電率の点では低い値を
示しているが、誘電損失の点からは添加物が多い点が望
ましくない。
[0005] JP-A-2-302362 discloses a BPO
There is disclosed a technique in which the firing temperature is adjusted to 950 to 1100 ° C. by adding 4 % by weight or more to SiO 2 . Temperature range 100 where silver or copper can be used as wiring material
In order to fire at 0 ° C. or less, the amount of addition needs to be 20% by weight or more. Although this material shows a low value in terms of the dielectric constant, it is not desirable that the amount of the additive is large in terms of the dielectric loss.

【0006】本発明の目的は、シリカの低温焼成を可能
とすることで低誘電率、低誘電損率を合わせもつ多層配
線基板とその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a multilayer wiring board having a low dielectric constant and a low dielectric loss factor by enabling silica to be fired at a low temperature, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による多層配線基
板の特徴は、絶縁層がSiO2 95.0〜99.5重量
%、アルカリ金属化合物0〜5.0重量%、アルカリ土
類金属化合物0〜5.0重量%、またはSiO2 95.
0〜99.0重量%、B2 3 1.0〜5.0重量%か
らなり、融点が800〜1200℃の温度域にあるA
u、Ag、Cu、Ag−Pd等の前述した低抵抗導体を
導体層として有することである。
Means for Solving the Problems The characteristics of the multilayer wiring substrate according to the present invention, the insulating layer is SiO 2 from 95.0 to 99.5 wt%, alkali metal compound 0-5.0 wt%, the alkaline earth metal compound 0-5.0 wt%, or SiO 2 95.
0 to 99.0% by weight, consists of B 2 O 3 1.0 to 5.0 wt%, the melting point is in the temperature range of 800 to 1200 ° C. A
It is to have the above-mentioned low-resistance conductor such as u, Ag, Cu, Ag-Pd as a conductor layer.

【0008】この絶縁層を形成するシリカ焼結体は、平
均粒径が5〜500nmであるシリカの微粉末をSiO2
の原料粉末に用い、これと所定量のアルカリ金属化合
物、アルカリ土類金属化合物、またはB2 3 との混合
粉末から成形体を作製し、これを分圧にして0.005
気圧以上0.85気圧以下の水蒸気を含む雰囲気におい
て、800〜1200℃にして焼成することにより得ら
れる。
[0008] Silica sintered body forming the insulating layer, a fine powder of silica having an average particle size of 5 to 500 nm SiO 2
Of a mixed powder of the raw material powder and a predetermined amount of an alkali metal compound, an alkaline earth metal compound, or B 2 O 3, and a partial pressure of 0.005
It is obtained by baking at 800 to 1200 ° C. in an atmosphere containing water vapor at a pressure of 0.85 atm or more.

【0009】これを多層配線基板として用いる場合に
は、前述した混合粉末、バインダー、および溶剤よりス
ラリーを作製し、これよりグリーンシートを形成する。
このグリーンシート上に配線を印刷し、これらを積層し
た後、分圧にして0.005気圧以上0.85気圧以下
の水蒸気を含む雰囲気において800〜1200℃にて
一体焼成することによって製造することができる。
When this is used as a multilayer wiring board, a slurry is prepared from the above-mentioned mixed powder, binder and solvent, and a green sheet is formed therefrom.
Wiring is printed on this green sheet, and after laminating them, it is manufactured by integrally firing at 800 to 1200 ° C. in an atmosphere containing water vapor having a partial pressure of 0.005 to 0.85 atm. Can be.

【0010】[0010]

【作用】本発明によるシリカ焼結体は、平均粒径5〜5
00nmであるSiO2 を原料粉末とし、これにアルカリ
金属化合物乃至アルカリ土類金属化合物0.5〜5重量
%またはB2 3 1〜5重量%を添加し、分圧にして
0.005気圧以上0.85気圧以下の水蒸気を含む雰
囲気において800〜1200℃にて焼成することで得
ることができる。平均粒径が5nm未満のシリカ粉末を得
ることは困難であり、また、平均粒径が500nmより大
きくなると1200℃以下での焼結が困難となるため、
原料粉末の平均粒径は5〜500nmの範囲にある必要が
ある。更に好適には5〜50nmの範囲が望ましい。ま
た、アルカリ金属、アルカリ土類金属及びB2 3 の添
加は焼結の進行を促す効果が認められる。添加剤を全く
添加しない場合においても、焼成時間を長くすることに
より焼結させることが可能であるが、適量を添加するこ
とにより焼成時間を短くすることが出来る。この際添加
量としては、アルカリ金属化合物及びアルカリ土類金属
では1重量%以下ではその効果は認められない。また、
2 3 では0.5重量%以下では効果が認められな
い。添加量は多いほどその効果も増加するが、5重量%
以上添加した場合誘電率の増加につながる。従って、添
加量としてはアルカリ金属及びアルカリ土類金属では1
〜5重量%、B2 3 では0.5〜5重量%の範囲が適
当である。更に好適には、共に3〜5重量%の添加が望
ましい。なお、アルカリ金属およびアルカリ土類金属化
合物としては、炭酸塩、酸化物、水酸化物、弗化物等が
使用できる。また、これら化合物とシリカ粉末との混合
方法は特に限定されないが、図1(a)に示したフロー
チャートのように、秤量した粉末を溶液中に分散させ、
金属化合物を溶解して均等に混合することが望ましい。
また図1(b)に示したように、金属塩のみを溶解した
溶液中にシリカ粉末を加え、シリカ粉末にコーティング
するようにして混合しても良い。混合後は溶媒を乾燥除
去することで均等に粉末を混合することができる。従っ
て、金属化合物としては溶媒に溶解性の高いものを用い
ることが好ましい。
The silica sintered body according to the present invention has an average particle size of 5-5.
The SiO 2 is 00nm as a raw material powder, which alkali metal compound or alkaline earth metal compound 0.5-5 wt% or B 2 O 3 1-5% by weight was added, 0.005 atm and a partial pressure It can be obtained by firing at 800 to 1200 ° C. in an atmosphere containing water vapor of 0.85 atm or less. It is difficult to obtain a silica powder having an average particle size of less than 5 nm, and if the average particle size is larger than 500 nm, sintering at 1200 ° C. or less becomes difficult.
The average particle size of the raw material powder needs to be in the range of 5 to 500 nm. More preferably, the range is 5 to 50 nm. Further, addition of an alkali metal, an alkaline earth metal and B 2 O 3 has an effect of promoting the progress of sintering. Even when no additive is added, sintering can be performed by increasing the firing time, but the firing time can be shortened by adding an appropriate amount. At this time, the effect is not recognized when the addition amount of the alkali metal compound and the alkaline earth metal is 1% by weight or less. Also,
With B 2 O 3 , no effect is observed at 0.5% by weight or less. The effect increases as the amount added increases, but 5% by weight
Addition of the above leads to an increase in the dielectric constant. Therefore, the addition amount is 1 for alkali metals and alkaline earth metals.
In the case of B 2 O 3 , the range of 0.5 to 5% by weight is appropriate. More preferably, addition of 3 to 5% by weight is desirable. As the alkali metal and alkaline earth metal compounds, carbonates, oxides, hydroxides, fluorides and the like can be used. The method of mixing these compounds with silica powder is not particularly limited, but the weighed powder is dispersed in a solution as shown in the flowchart of FIG.
It is desirable to dissolve and uniformly mix the metal compound.
Further, as shown in FIG. 1 (b), a silica powder may be added to a solution in which only a metal salt is dissolved, and mixed so as to coat the silica powder. After mixing, the powder can be uniformly mixed by drying and removing the solvent. Therefore, it is preferable to use a metal compound having high solubility in a solvent.

【0011】焼成雰囲気に関しては、水蒸気の含有量が
多くなるほど焼結性が向上するが、分圧にして0.00
5気圧未満であると効果が認められなくなる。また、分
圧にして0.85気圧以上の水蒸気雰囲気を作り出すこ
とは困難である。従って、0.005〜0.85気圧の
範囲、更に好ましくは0.3〜0.7気圧の範囲で焼成
することが望ましい。これらの条件下で焼成することに
より、焼成温度800〜1200℃においてシリカ焼結
体を得ることが出来る。
Regarding the firing atmosphere, the sinterability improves as the content of water vapor increases,
If the pressure is less than 5 atm, the effect will not be recognized. Further, it is difficult to create a water vapor atmosphere having a partial pressure of 0.85 atm or more. Therefore, it is desirable to bake in the range of 0.005 to 0.85 atm, more preferably in the range of 0.3 to 0.7 atm. By firing under these conditions, a silica sintered body can be obtained at a firing temperature of 800 to 1200 ° C.

【0012】多層配線基板を製造する場合には、導電層
を形成したグリーンシートを作製し、これを積層したも
のを焼成することにより一体化して多層配線基板を得る
ことが出来る。また、あらかじめ焼結したシリカ焼結体
上に導電層を形成してから一体化して多層配線基板とし
てもよい。
In the case of manufacturing a multilayer wiring board, a green sheet on which a conductive layer is formed is prepared, and a laminate of the green sheets is fired to be integrated to obtain a multilayer wiring board. Alternatively, a conductive layer may be formed on a previously sintered silica sintered body and then integrated to form a multilayer wiring board.

【0013】[0013]

【実施例】以下に本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following Examples, but it should not be construed that the present invention is limited to the following Examples without departing from the scope of the invention.

【0014】(実施例1)平均粒径が5nmである非晶質
シリカ粉末に対してLi2 CO3 を1、3及び5重量%
添加し、分散媒を純水としてボールミル混合を行った。
この混合溶液を乾燥させることによりシリカ粉末表面に
Li2 CO3 を均一に付着させ、造粒することにより原
料粉末を得る(図1(a))。得られた原料粉末を、ポ
リビニルブチラールをエタノールを主成分とする溶剤で
溶かした液に加え、均一に混ぜ合わせ、粘度を3000
〜10000cpsとしたスラリーを製作した。同様に
前記Li2 CO3 成分をNa2 CO3 、K2 CO3 、R
2 CO3 に置き換えたものでスラリーを作製した。こ
れらスラリーをスリップキャスティング成膜法により5
0〜200μm の厚みになるようにグリーンシート化す
る。作製したグリーンシートを熱プレスすることにより
生積層体を得た。この生積層体を、分圧にして0.5気
圧の水蒸気と、窒素、酸素を含む雰囲気中、800、1
000、1200℃で5時間焼成を行った。
Example 1 1, 3 and 5% by weight of Li 2 CO 3 based on amorphous silica powder having an average particle size of 5 nm
The mixture was added and mixed with a ball mill using pure water as a dispersion medium.
By drying the mixed solution, Li 2 CO 3 is uniformly attached to the surface of the silica powder, and the raw material powder is obtained by granulation (FIG. 1 (a)). The obtained raw material powder is added to a solution of polyvinyl butyral dissolved in a solvent containing ethanol as a main component, and uniformly mixed to obtain a viscosity of 3000.
A slurry having a viscosity of 〜1010000 cps was produced. Similarly, the Li 2 CO 3 component is replaced with Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , R
A slurry was prepared with the replacement of b 2 CO 3 . These slurries were prepared by slip casting method.
A green sheet is formed so as to have a thickness of 0 to 200 μm. A green laminate was obtained by hot pressing the produced green sheet. This green laminate is subjected to 800, 1 atmosphere in an atmosphere containing water vapor at a partial pressure of 0.5 atm, nitrogen and oxygen.
Calcination was performed at 2,000 and 1,200 ° C. for 5 hours.

【0015】Li2 CO3 を添加した試料は相対密度に
して96.0%以上に達しており、十分な焼結性を示し
た(表1)。同様にNa2 CO3 、K2 CO3 及びRb
2 CO3 を添加した試料についても十分な焼結を示した
(表2、3及び4)。
The sample to which Li 2 CO 3 was added reached a relative density of 96.0% or more, and showed sufficient sinterability (Table 1). Similarly, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 and Rb
The samples to which 2 CO 3 was added also showed sufficient sintering (Tables 2, 3 and 4).

【0016】また、添加効果の認められるアルカリ金属
は炭酸塩の他にLi2 O、K2 O、Rb2 O等として使
用してもよい。
The alkali metal having the effect of addition may be used as Li 2 O, K 2 O, Rb 2 O or the like in addition to carbonate.

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】[0018]

【表2】 [Table 2]

【0019】[0019]

【表3】 [Table 3]

【0020】[0020]

【表4】 [Table 4]

【0021】(実施例2)平均粒径が5nmである非晶質
シリカ粉末に対してMgOを1、3及び5重量%添加
し、分散媒を純水としてボールミル混合を行った。混合
後乾燥を行い、水分を除去してシリカ粉末表面にMgO
を均一に付着させた。この混合粉末を造粒して原料粉末
とした。得られた混合粉末を、ポリビニルブリラールを
エタノールを主成分とする溶剤で溶かした液に加え、均
一に混ぜ合わせ、粘度を3000〜10000cpsと
したスラリーを作製した。同様に前記MgO部分をCa
CO3およびSrCO3 に置き換えたものでスラリーを
作製した。これらのスラリーをスリップキャスティング
成膜法により50〜200μm の厚みになるようにグリ
ーンシート化する。作製したグリーンシートを熱プレス
することにより生積層体を得た。この生積層体を、分圧
にして0.5気圧の水蒸気と、窒素、酸素を含む雰囲気
中、800、1000、1200℃にて5時間焼成を行
った。
Example 2 MgO was added to amorphous silica powder having an average particle size of 5 nm in an amount of 1, 3 and 5% by weight, and a ball mill was mixed using pure water as a dispersion medium. After mixing, drying is performed to remove water, and MgO
Was uniformly adhered. This mixed powder was granulated to obtain a raw material powder. The obtained mixed powder was added to a solution obtained by dissolving polyvinyl brillal in a solvent containing ethanol as a main component, and uniformly mixed to prepare a slurry having a viscosity of 3000 to 10,000 cps. Similarly, the MgO portion is replaced with Ca
A slurry was prepared with the replacement of CO 3 and SrCO 3 . These slurries are formed into green sheets so as to have a thickness of 50 to 200 μm by a slip casting film forming method. A green laminate was obtained by hot pressing the produced green sheet. This green laminate was fired at 800, 1000, 1200 ° C. for 5 hours in an atmosphere containing water vapor at a partial pressure of 0.5 atm, nitrogen and oxygen.

【0022】得られた焼結体は相対密度が96.0%以
上に達しており、十分な焼結性が認められた(表5、表
6、表7)。密度が100%に近い試料ほど透光性が増
加することも認められた。
The obtained sintered body had a relative density of 96.0% or more, and sufficient sinterability was recognized (Tables 5, 6 and 7). It was also observed that the closer the density of the sample to 100%, the higher the light transmittance.

【0023】また、添加するアルカリ土類金属はMgC
3 、CaO、SrOでもよい。
The alkaline earth metal to be added is MgC
O 3 , CaO, or SrO may be used.

【0024】[0024]

【表5】 [Table 5]

【0025】[0025]

【表6】 [Table 6]

【0026】[0026]

【表7】 [Table 7]

【0027】(実施例3)実施例1及び2に記載した非
晶質シリカ粉末に対して、K2 CO3 を2重量%、Ca
CO3 を2重量%添加し、実施例1及び2と同様の方法
にて均一にシリカ粉末表面に添加剤を付着させた混合粉
末を作製した。得られた混合粉末から実施例1及び2と
同様の方法を用いてグリーンシートを作製した。このグ
リーンシートを積層し、熱プレスすることにより生積層
体とし、これを分圧にして0.5気圧の水蒸気と、窒
素、酸素を含む雰囲気中、1000℃にて5時間焼成を
行った。
Example 3 2% by weight of K 2 CO 3 and Ca were added to the amorphous silica powder described in Examples 1 and 2.
CO 3 was added 2 wt%, to prepare a mixed powder uniformly deposited an additive to silica powder surface in the same manner as in Example 1 and 2. A green sheet was produced from the obtained mixed powder using the same method as in Examples 1 and 2. The green sheets were laminated and hot-pressed to form a green laminate, which was baked at 1000 ° C. for 5 hours in an atmosphere containing 0.5 atm of water vapor, nitrogen and oxygen at a partial pressure.

【0028】得られた焼結体は透光性を示しており、破
断面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、十分緻密
な焼結体となっていることが確認された(表8)。
The obtained sintered body showed translucency, and when the fracture surface was observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that the sintered body was sufficiently dense (Table 8). .

【0029】[0029]

【表8】 [Table 8]

【0030】(実施例4)平均粒径が10nmである非晶
質シリカ粉末に対して、B2 3 を1、3および5重量
%添加し、実施例1と同様の方法にて、スラリー、グリ
ーンシート、生積層体を作製した。作製した生積層体を
分圧にして0.5気圧の水蒸気と、窒素、酸素を含む雰
囲気中、800、1000および1200℃にて5時間
焼成を行った(表9)。
Example 4 B 2 O 3 was added to amorphous silica powder having an average particle diameter of 10 nm by 1, 3 and 5% by weight, and slurry was prepared in the same manner as in Example 1. , A green sheet and a green laminate. The prepared green laminate was fired at 800, 1000 and 1200 ° C. for 5 hours in an atmosphere containing water vapor of 0.5 atm, nitrogen and oxygen at a partial pressure (Table 9).

【0031】得られた焼成体は、いずれも相対密度にし
て96.0%以上に達しており、十分な焼結性が認めら
れた。外観は透光性を示しており、破断面観察を行った
ところ緻密な焼結体であることが確認された。
Each of the obtained fired bodies reached a relative density of 96.0% or more, and sufficient sinterability was confirmed. The appearance was translucent, and when the fracture surface was observed, it was confirmed that it was a dense sintered body.

【0032】[0032]

【表9】 [Table 9]

【0033】(実施例5)乾式粉砕機を用いて平均粒径
が10μm 程度の非晶質シリカ粗粉体の粉砕を行った。
得られた粉末の平均粒径を測定したところ0.5μm で
あった。この非晶質シリカ粉末に対して、B2 3
1、3及び5重量%添加し、実施例4と同様の方法によ
り積層体を作製した。この積層体を分圧にして0.85
気圧の水蒸気と、酸素、窒素を含む雰囲気中、1200
℃にて10時間焼成を行った。
Example 5 A coarse powder of amorphous silica having an average particle size of about 10 μm was pulverized using a dry pulverizer.
When the average particle size of the obtained powder was measured, it was 0.5 μm. B 2 O 3 was added to this amorphous silica powder in an amount of 1, 3 and 5% by weight, and a laminate was produced in the same manner as in Example 4. This laminate was set to a partial pressure of 0.85
1200 atmospheres in an atmosphere containing water vapor, oxygen and nitrogen.
Baking was performed at 10 ° C. for 10 hours.

【0034】得られた試料の焼結体密度は96.0%に
達しており、十分な強度を有していた。平均粒径0.5
μm の非晶質シリカ粉末を原料粉末として1200℃で
十分な焼結が完了することが確認された。
The density of the sintered body of the obtained sample reached 96.0%, and had a sufficient strength. Average particle size 0.5
It was confirmed that sufficient sintering was completed at 1200 ° C. using μm amorphous silica powder as a raw material powder.

【0035】(実施例6)平均粒径5nmの非晶質シリカ
粉末に対してB2 3 を5重量%添加した混合粉末か
ら、実施例1と同様の方法にて積層体を作製した。この
積層体を、分圧にして0.005気圧の水蒸気と、窒
素、酸素を含む雰囲気中、1200℃にて1、5、10
および20時間焼成を行った。
Example 6 A laminate was prepared in the same manner as in Example 1 from a mixed powder obtained by adding 5% by weight of B 2 O 3 to amorphous silica powder having an average particle size of 5 nm. This laminated body is subjected to 1, 5, 10 at 1200 ° C. in an atmosphere containing water vapor at a partial pressure of 0.005 atm and nitrogen and oxygen.
And firing for 20 hours.

【0036】焼成時間が1時間の場合は焼結の進行が不
十分なため試料の強度はない。焼成時間を5、10時間
と増加させることにより密度の上昇がみられ、20時間
に及ぶと相対密度96%以上となる。破断面を走査型電
子顕微鏡にて観察をした結果、十分な焼結の進行が確認
された。これにより焼成雰囲気に0.005気圧の水蒸
気を含有させることにより、1200℃にて非晶質シリ
カ粉末を焼結させることが出来ることが確認された。
If the firing time is 1 hour, the sintering proceeds insufficiently and the sample has no strength. Increasing the firing time to 5 or 10 hours increases the density, and over 20 hours, the relative density becomes 96% or more. Observation of the fracture surface with a scanning electron microscope confirmed that sufficient sintering had progressed. Thus, it was confirmed that the amorphous silica powder could be sintered at 1200 ° C. by adding 0.005 atm of water vapor to the firing atmosphere.

【0037】(実施例7)実施例2と同様の方法によ
り、SiO2 97重量%、MgO3重量%からなる厚み
100μm のグリーンシートを作製した。SiO2 粉末
は、平均粒径が5nmである非晶質シリカ粉末を使用し
た。このグリーンシートに直径180μm のヴァイアホ
ールを形成し銅ペーストを埋め込んだ。また、導体パタ
ーンの印刷を行った。これらの処理を行ったグリーンシ
ート20枚を積層し、110℃に加熱して20MPaの
圧力にてプレス成形を行い生積層体を作製した。この生
積層体を分圧にして0.5気圧の水蒸気と、窒素、酸素
を含む雰囲気中、1000℃にて5時間焼成を行った。
Example 7 In the same manner as in Example 2, a green sheet having a thickness of 100 μm and comprising 97% by weight of SiO 2 and 3% by weight of MgO was prepared. As the SiO 2 powder, an amorphous silica powder having an average particle size of 5 nm was used. A via hole having a diameter of 180 μm was formed in this green sheet, and a copper paste was embedded therein. In addition, a conductor pattern was printed. Twenty green sheets subjected to these treatments were laminated, heated to 110 ° C. and press-molded at a pressure of 20 MPa to produce a green laminate. The green laminate was fired at 1000 ° C. for 5 hours in an atmosphere containing water vapor at 0.5 atm, nitrogen and oxygen at a partial pressure.

【0038】こうして得られた多層配線基板の絶縁層は
実施例2で得られた焼結体と同様の性状を示した。誘電
率を測定したところ、10GHzにおいて5.0であ
り、誘電正接(tanδ)は7×10-4であった。ま
た、Cu導体の比抵抗値は3μΩ・cmであり低抵抗導体
として良好であった。
The insulating layer of the multilayer wiring board thus obtained exhibited the same properties as the sintered body obtained in Example 2. The measured dielectric constant was 5.0 at 10 GHz and the dielectric loss tangent (tan δ) was 7 × 10 −4. The specific resistance of the Cu conductor was 3 μΩ · cm, which was good as a low-resistance conductor.

【0039】(比較例1)添加剤としてLi2 CO3
Na2 CO3 、K2 CO3 及びRb2 CO3 をそれぞれ
10重量%となるように、平均粒径が5nmである非晶質
シリカ粉末に実施例1と同様の方法により添加した。作
製した各原料粉末を用いて、実施例1と同様の方法によ
り生積層体を作製した。また、添加剤を加えていない平
均粒径5nmの非晶質シリカ粉末を原料粉末として、同様
に生積層体を作製した。これら5種類の試料を、分圧に
して0.5気圧の水蒸気、窒素、酸素を含む雰囲気中、
800、1000及び1200℃にて5時間焼成を行っ
た(表1、2、3および4)。
Comparative Example 1 Li 2 CO 3 as an additive
Na 2 CO 3 , K 2 CO 3, and Rb 2 CO 3 were added to amorphous silica powder having an average particle size of 5 nm in the same manner as in Example 1 so as to be 10% by weight. Using each of the produced raw material powders, a green laminate was produced in the same manner as in Example 1. In addition, a raw laminate was similarly produced using amorphous silica powder having an average particle size of 5 nm to which no additive was added as a raw material powder. These five types of samples were placed in an atmosphere containing water vapor, nitrogen, and oxygen at a partial pressure of 0.5 atm.
Firing was performed at 800, 1000 and 1200 ° C. for 5 hours (Tables 1, 2, 3 and 4).

【0040】Li2 CO3 、Na2 CO3 、K2 CO3
及びRb2 CO3 を添加した試料は各焼成温度で十分な
焼結が認められた。しかしながら、各試料の比誘電率を
1MHzにおいて測定したところ4.0以上となること
が確認された。誘電特性の点から、添加量は5重量%以
上は不適当である。また、シリカ単体の試料は十分に焼
結していないことが相対密度が92.0%であること確
認された。実施例1において各添加剤を1重量%以上添
加した試料が相対密度96.0%以上に達していること
から、これらのアルカリ金属を1重量%以上添加するこ
とは焼結性を向上させることが解る。
Li 2 CO 3 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3
In the samples to which Rb 2 CO 3 was added, sufficient sintering was observed at each firing temperature. However, when the relative dielectric constant of each sample was measured at 1 MHz, it was confirmed to be 4.0 or more. From the viewpoint of dielectric properties, the addition amount of 5% by weight or more is inappropriate. In addition, it was confirmed that the sample of silica alone was not sufficiently sintered and the relative density was 92.0%. Since the relative density of the sample to which each additive was added at 1% by weight or more in Example 1 reached 96.0% or more, adding these alkali metals at 1% by weight or more improved the sinterability. I understand.

【0041】(比較例2)添加剤としてMgO、CaC
3 及びSrCO3 をそれぞれ10重量%となるよう
に、平均粒径が5nmである非晶質シリカ粉末に実施例2
と同様の方法により添加した。作製した各原料粉末を用
いて、実施例2と同様の方法により生積層体を作製し
た。これら3種類の試料を、分圧にして0.5気圧の水
蒸気、窒素、酸素を含む雰囲気中、800、1000及
び1200℃にて5時間焼成を行った(表5、6および
7)。
Comparative Example 2 MgO, CaC as additives
Example 2 Amorphous silica powder having an average particle diameter of 5 nm was prepared so that O 3 and SrCO 3 each became 10% by weight.
Was added in the same manner as described above. Using each of the produced raw material powders, a green laminate was produced in the same manner as in Example 2. These three kinds of samples were fired at 800, 1000 and 1200 ° C. for 5 hours in an atmosphere containing water vapor, nitrogen and oxygen at a partial pressure of 0.5 atm (Tables 5, 6 and 7).

【0042】各試料は相対密度が98.0%以上に達し
ており十分な焼結が認められた。しかしながら、各試料
の比誘電率を1MHzにおいて測定したところ、4.0
以上であることが確認された。誘電的特性の観点からは
添加量は5重量%以上は不適当である。
Each sample had a relative density of 98.0% or more, and sufficient sintering was recognized. However, when the relative dielectric constant of each sample was measured at 1 MHz, it was 4.0.
This was confirmed. From the viewpoint of the dielectric properties, the addition amount of 5% by weight or more is inappropriate.

【0043】(比較例3)平均粒径が10nmである非晶
質シリカ粉末に対してB2 3 を10重量%となるよう
に、実施例4と同様の方法にて添加し、原料粉末を調整
した。この原料粉末を用いて、実施例4と同様の工程に
て生積層体を作製した。これを分圧にして0.5気圧の
水蒸気と窒素、酸素を含む雰囲気中、800、1000
及び1200℃にて5時間焼成を行った(表9)。
Comparative Example 3 B 2 O 3 was added by 10% by weight to amorphous silica powder having an average particle diameter of 10 nm in the same manner as in Example 4 to obtain a raw material powder. Was adjusted. Using this raw material powder, a green laminate was produced in the same process as in Example 4. This is divided into a partial pressure of 0.5 atm in an atmosphere containing water vapor, nitrogen and oxygen, 800, 1000
And calcination at 1200 ° C. for 5 hours (Table 9).

【0044】焼成温度が800℃の場合、相対密度から
十分に焼結していることが確認されたが、比誘電率が
4.5(1MHz)であることから誘電特性の点から添
加量は10重量%は不適当である。また、焼成温度を1
000℃以上とした場合溶融してしまうことが確認され
た。以上より、B2 3 の添加量は5重量%以下が適当
と判断される。
When the sintering temperature was 800 ° C., it was confirmed from the relative density that the sintering was sufficient. However, since the relative dielectric constant was 4.5 (1 MHz), the amount of addition was small in view of the dielectric properties. 10% by weight is unsuitable. In addition, if the firing temperature is 1
It was confirmed that melting was performed at 000 ° C. or higher. From the above, it is determined that the amount of B 2 O 3 added is preferably 5% by weight or less.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上述べたように、本発明により低い誘
電率と誘電損失を特徴とするシリカ焼結体を、Au、A
g、CuおよびAg−Pd等の低抵抗導体の融点以下の
温度域で焼成することにより得られる。また、これによ
り前記低抵抗導体を同時焼成により内装した多層配線基
板を製造することが可能となった。
As described above, according to the present invention, a silica sintered body characterized by a low dielectric constant and a low dielectric loss can be produced by using Au, A
It is obtained by firing in a temperature range equal to or lower than the melting point of a low-resistance conductor such as g, Cu and Ag-Pd. In addition, this makes it possible to manufacture a multilayer wiring board in which the low-resistance conductors are provided by co-firing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明における試料作製の実施例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing an example of sample preparation in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリカ粉末 2 Li2 CO3 水溶液 3 SiO2 4 Li2 CO3 5 グリーンシート 6 シリカ焼結体REFERENCE SIGNS LIST 1 silica powder 2 Li 2 CO 3 aqueous solution 3 SiO 2 4 Li 2 CO 3 5 green sheet 6 silica sintered body

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−30196(JP,A) 特開 昭60−171781(JP,A) 特開 昭55−128899(JP,A) 特開 昭63−74957(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-60-30196 (JP, A) JP-A-60-17181 (JP, A) JP-A-55-128899 (JP, A) JP-A-63-1988 74957 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】SiO2 95.0〜99.5重量%、アル
カリ金属化合物0〜5.0重量%、アルカリ土類金属化
合物0〜5.0重量%からなる絶縁層と導体層よりなる
ことを特徴とする多層配線基板。
1. An insulating layer and a conductor layer comprising 95.0 to 99.5% by weight of SiO 2, 0 to 5.0% by weight of an alkali metal compound, and 0 to 5.0% by weight of an alkaline earth metal compound. A multilayer wiring board characterized by the above-mentioned.
【請求項2】SiO2 95.0〜99.0重量%、B2
3 1.0〜5.0重量%からなる絶縁層と導体層より
なることを特徴とする多層配線基板。
2. 95.0 to 99.0% by weight of SiO 2 , B 2
O 3 1.0 to 5.0 a multilayer wiring board characterized by comprising an insulating layer and a conductor layer consisting wt%.
【請求項3】導体層がAu、Ag、Ag−Pd、Cuの
少なくとも1種類以上よりなることを特徴とする請求項
1ないし2記載の多層配線基板。
3. The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the conductive layer is made of at least one of Au, Ag, Ag-Pd, and Cu.
【請求項4】平均粒径が5〜500nmであるシリカの微
粉末95.0〜99.5重量%とアルカリ金属化合物0
〜5.0重量%及びアルカリ土類金属化合物0〜5.0
重量%の混合物、または平均粒径が5〜500nmである
シリカの微粉末95.0〜99.0重量%とB2
3 1.0〜5.0重量%の混合物を、バインダー、溶剤
と混合してスラリーとし、これを成形した後、分圧にし
て0.005気圧以上0.85気圧以下の水蒸気を含む
雰囲気において、800〜1200℃にて焼成すること
を特徴とするシリカ焼結体の製造方法。
4. A silica fine powder having an average particle size of from 5 to 500 nm in an amount of 95.0 to 99.5% by weight and an alkali metal compound 0
~ 5.0% by weight and alkaline earth metal compound 0 ~ 5.0.
Powder 95.0 to 99.0 weight percent silica mixture weight percent, or an average particle diameter of 5~500nm and B 2 O
3 A mixture of 1.0 to 5.0% by weight is mixed with a binder and a solvent to form a slurry. After shaping the slurry, the mixture is subjected to a partial pressure of 0.005 to 0.85 atm. Sintering at 800 to 1200 ° C.
【請求項5】平均粒径が5〜500nmであるシリカの微
粉末95.0〜99.5重量%とアルカリ金属化合物0
〜5.0重量%及びアルカリ土類金属化合物0〜5.0
重量%の混合物、または平均粒径が5〜500nmである
シリカの微粉末95.0〜99.0重量%とB2
3 1.0〜5.0重量%の混合物をプレス成形した後、
分圧にして0.005気圧以上0.85気圧以下の水蒸
気を含む雰囲気において800〜1200℃にて焼成す
ることを特徴とするシリカ焼結体の製造方法。
5. A silica fine powder having an average particle diameter of 5 to 500 nm, 95.0 to 99.5% by weight and an alkali metal compound 0
~ 5.0% by weight and alkaline earth metal compound 0 ~ 5.0.
Powder 95.0 to 99.0 weight percent silica mixture weight percent, or an average particle diameter of 5~500nm and B 2 O
3 After press-forming a mixture of 1.0 to 5.0% by weight,
A method for producing a silica sintered body, characterized by firing at 800 to 1200 ° C. in an atmosphere containing water vapor at a partial pressure of 0.005 to 0.85 atm.
【請求項6】平均粒径が5〜500nmであるシリカの微
粉末95.0〜99.5重量%とアルカリ金属化合物0
〜5.0重量%及びアルカリ土類金属化合物0〜5.0
重量%との混合粉末、または平均粒径が5〜500nmで
あるシリカの微粉末95.0〜99.0重量%とB2
3 1.0〜5.0重量%との混合粉末を、バインダー、
溶剤と混合してスラリーとしてグリーンシートを作製
し、このグリーンシート上に導体層を形成し、これらを
積層した後、分圧にして0.005気圧以上0.85気
圧以下の水蒸気を含む雰囲気において800〜1200
℃にて一体焼成することを特徴とする請求項1ないし2
記載の多層配線基板の製造方法。
6. A fine silica powder having an average particle diameter of 5 to 500 nm in an amount of 95.0 to 99.5% by weight and an alkali metal compound 0
~ 5.0% by weight and alkaline earth metal compound 0 ~ 5.0.
Powder 95.0 to 99.0 weight percent silica mixed powder of% by weight or average particle size, a 5~500nm and B 2 O
3 A mixed powder of 1.0 to 5.0% by weight,
A green sheet is prepared as a slurry by mixing with a solvent, a conductor layer is formed on this green sheet, and after laminating these layers, in an atmosphere containing water vapor at a partial pressure of 0.005 to 0.85 atm. 800-1200
3. The method according to claim 1, wherein the sintering is carried out at a temperature of one degree.
A method for manufacturing the multilayer wiring board according to the above.
【請求項7】請求項4ないし5に記載のシリカ焼結体に
導体層を形成し、これを積層・一体化することを特徴と
する請求項1ないし3記載の多層配線基板の製造方法。
7. The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein a conductive layer is formed on the silica sintered body according to claim 4 and laminated and integrated.
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