JP2931565B2 - Wiring board and method of manufacturing the same - Google Patents

Wiring board and method of manufacturing the same

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JP2931565B2 JP14176097A JP14176097A JP2931565B2 JP 2931565 B2 JP2931565 B2 JP 2931565B2 JP 14176097 A JP14176097 A JP 14176097A JP 14176097 A JP14176097 A JP 14176097A JP 2931565 B2 JP2931565 B2 JP 2931565B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも有機樹
脂を含む絶縁基板の表面および/または内部に、金属粉
末を含む導体配線層を形成した、半導体素子収納用パッ
ケージなどに適した配線基板とその製造方法に関するも
のであり、特に、導体配線層の低抵抗化とともに、耐マ
イグレーション性の改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wiring board suitable for a package for accommodating a semiconductor element, wherein a conductive wiring layer containing a metal powder is formed on at least the surface and / or inside of an insulating substrate containing an organic resin. The present invention relates to a manufacturing method, and more particularly to improvement in resistance to migration of a conductive wiring layer and migration resistance.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、配線基板、例えば、半導体素子
を収納するパッケージに使用される多層配線基板とし
て、アルミナ等の絶縁層とW,Moなどの高融点金属か
らなる配線層とを具備したセラミック配線基板が多用さ
れているが、このようなセラミック配線基板は、硬くて
脆い性質を有することから、製造工程または搬送工程に
おいて、セラミックの欠けや割れ等が発生しやすく、ま
た、焼結前のグリーンシートにメタライズペーストを印
刷して、印刷後のシートを積層して焼結する場合、焼結
により得られる基板に反り等の変形や寸法のばらつき等
が発生しやすいという問題があり、回路基板の超高密度
化やフリップチップ等のような基板の平坦度の厳しい要
求に対して十分に対応できないという問題があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a multilayer wiring board used for a wiring board, for example, a package for housing a semiconductor element, a ceramic provided with an insulating layer such as alumina and a wiring layer made of a high melting point metal such as W and Mo. Wiring boards are often used, but such ceramic wiring boards are hard and brittle, so that in the manufacturing process or the transporting process, chipping or cracking of the ceramic is likely to occur, and also before sintering. When a metallized paste is printed on a green sheet, and the printed sheets are laminated and sintered, there is a problem that a substrate obtained by sintering is liable to be deformed such as warpage or dimensional variation, etc. However, there is a problem that it is not possible to sufficiently cope with strict requirements for flatness of a substrate such as ultra-high density and flip chips.

【0003】そこで、最近では、樹脂を含む絶縁層表面
に銅箔を接着した後、これをエッチングして微細な回路
を形成した基板や、銅などの金属粉末を含むペーストを
絶縁層に印刷して配線層を形成した後、これを積層し、
あるいは積層後に、所望位置にマイクロドリルやパンチ
ング等によりビア用の孔明けを行い、そのビア内壁にメ
ッキ法により金属を付着させて配線層を接続して多層化
したプリント配線基板が提案されている。また、絶縁層
としては、その強度を高めるために、樹脂に対して、粉
末状あるいは繊維状の無機質フィラーを分散させた基板
も提案されており、これらの複合材料からなる絶縁層上
に多数の半導体素子を搭載したマルチチップモジュール
(MCM)等への適用も検討されている。
[0003] Therefore, recently, a copper foil is adhered to the surface of an insulating layer containing a resin and then etched to form a substrate on which a fine circuit is formed, or a paste containing a metal powder such as copper is printed on the insulating layer. After forming the wiring layer by laminating,
Alternatively, a printed wiring board has been proposed in which a hole is drilled for a via at a desired position after lamination by microdrilling or punching, a metal is attached to the inner wall of the via by a plating method, and a wiring layer is connected to form a multilayer. . Further, as an insulating layer, a substrate in which a powdery or fibrous inorganic filler is dispersed with respect to a resin in order to increase the strength has been proposed. Application to a multi-chip module (MCM) on which a semiconductor element is mounted is also being studied.

【0004】以上のようなプリント配線板の多層化、配
線の超微細化、精密化の要求に対応して、有機樹脂を含
む絶縁層の表面に銅などの低抵抗金属粉末を含む導体ペ
ーストで回路パターンやビアホール導体を形成した多層
配線基板を作製する試みが行われている。
[0004] In response to the demands for multi-layer printed wiring boards, ultra-fine wiring, and precision as described above, a conductive paste containing a low-resistance metal powder such as copper on the surface of an insulating layer containing an organic resin. Attempts have been made to produce a multilayer wiring board on which circuit patterns and via-hole conductors are formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低抵抗
金属粉末を含む導体ペースト中には、絶縁層への印刷性
を高めるとともに、金属粉末を互いに結合させるために
結合用の樹脂を配合させることから、粉末の接触界面に
は、この樹脂が介在しやすいために、通常の銅箔や銅メ
ッキにより形成された回路よりも抵抗値が高いという問
題点があった。
However, in a conductor paste containing a low-resistance metal powder, a resin for bonding is added in order to improve the printability on the insulating layer and to bond the metal powders to each other. In addition, since this resin easily intervenes at the powder contact interface, there is a problem that the resistance value is higher than that of a circuit formed by ordinary copper foil or copper plating.

【0006】そのため、ペースト中の低抵抗金属粉末と
しては銀粉末が多用されている。銀が主導体成分として
用いられる理由は、金属中で最も導電率が高いこと、銅
等の卑金属に比べ化学的安定性が高いこと等による。し
かしながら、銀はコストが非常に高く、さらに銀が大気
中湿気と直流電界との相互作用により、銀配線相互間を
移行する現象、いわゆるマイグレーションが生じるため
に、回路設計上の制約が多く、使用条件によっては信頼
性に問題があった。
For this reason, silver powder is often used as the low-resistance metal powder in the paste. The reason why silver is used as the main conductor component is that it has the highest conductivity among metals and has higher chemical stability than a base metal such as copper. However, silver has a very high cost, and silver has a phenomenon of migration between silver wirings due to the interaction between atmospheric moisture and a DC electric field, so-called migration. There was a problem in reliability under some conditions.

【0007】これに対して、銅は、比抵抗もある程度低
く、銀に比較して安価に入手できるものの、表面が酸化
しやすいことから、特殊な方法で貯蔵する必要があるな
ど、取り扱いが不便である。
[0007] On the other hand, copper has a relatively low specific resistance and can be obtained at a lower cost than silver, but the surface is easily oxidized, so it is necessary to store it by a special method. It is.

【0008】そこで、これらの問題を解決するために、
銅粒子の表面に低抵抗の銀を被覆して、比抵抗の低減と
銅粒子の酸化を抑制した導電材料が特開昭56−101
739号、特開平8−138437号等にて提案されて
いる。
Therefore, in order to solve these problems,
A conductive material in which the surface of copper particles is coated with low-resistance silver to reduce the specific resistance and suppress the oxidation of the copper particles is disclosed in JP-A-56-101.
No. 739 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-13837.

【0009】しかしながら、これらの銀被覆銅粒子を用
いた場合においても、これらの粒子を結合するために全
固形分あたり3重量%以上の結合用樹脂が必要とされて
おり、この樹脂分が粒子間の接触部に介在して接触抵抗
が高くなり、導体配線層の比抵抗を低減するには至って
いないのが現状である。
However, even when these silver-coated copper particles are used, a binding resin of 3% by weight or more per total solid content is required for binding these particles, and this resin component is At present, the contact resistance is increased due to the interposition of the contact portion between them, and the specific resistance of the conductor wiring layer has not yet been reduced.

【0010】また、この樹脂分を加熱分解したり、通電
加熱を行う事など様々な改良も行われているが、これら
の加熱処理においても十分な効果が得られておらず、場
合によっては加熱によって絶縁層に対して悪影響を及ぼ
すなどの問題があった。
Various improvements have also been made, such as decomposing the resin by heating or conducting electric heating. However, sufficient effects have not been obtained in these heat treatments. There is a problem such as adversely affecting the insulating layer.

【0011】本発明は、上記のような欠点が生ぜず、安
価で、かつ導電性および耐マイグレーション性に優れる
導体配線層を具備した配線基板とその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a wiring board having a conductor wiring layer which is inexpensive, has excellent conductivity and migration resistance, does not cause the above-mentioned disadvantages, and a method for manufacturing the same. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の課題
に対して検討を重ねた結果、導体配線層を形成する金属
粉末成分として所定比率からなる銅銀合金粉末を用い、
この粉末を用いて形成された導体配線層に対して、パル
ス電流を印加することで、金属粒子間の接触部に放電を
起こし、電気の導通を妨げていた銅銀合金粉末表面の樹
脂や酸化物を除去すると同時に粒子同士を溶接できる結
果、導体配線層の抵抗を格段に下げることができ、さら
に銀被覆銅粉末のように銀が単独で存在しないことか
ら、マイグレーションを抑制することを見出し、これに
より多層プリント配線板の超微細化、精密化の要求に応
えうることのできる高信頼性の導体配線層を形成するこ
とができることを知見した。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies on the above-mentioned problems, the present inventor has used a copper-silver alloy powder having a predetermined ratio as a metal powder component for forming a conductor wiring layer,
By applying a pulse current to the conductor wiring layer formed using this powder, a discharge is generated at the contact portion between the metal particles, and the resin or oxidation on the surface of the copper-silver alloy powder that has prevented electrical conduction. As a result of being able to weld the particles at the same time as removing the object, the resistance of the conductor wiring layer can be significantly reduced, and since silver does not exist alone as in silver-coated copper powder, it has been found that migration is suppressed, It has been found that this makes it possible to form a highly reliable conductor wiring layer that can meet the demands for ultra-fine and precise multilayer printed wiring boards.

【0013】即ち、本発明の配線基板は、少なくとも有
機樹脂を含む絶縁基板と、前記絶縁基板の表面及び/ま
たは内部に、銀1〜50重量%と、銅50〜99重量%
とからなる平均粒径が3〜10μmの銅銀合金粉末を含
む導体配線層が形成されてなる配線基板であって、前記
導体配線層の合金粉末間の接触部が溶接されてなること
を特徴とする。
That is, the wiring board of the present invention comprises an insulating substrate containing at least an organic resin, 1-50% by weight of silver and 50-99% by weight of copper on the surface and / or inside of the insulating substrate.
A conductive wiring layer containing a copper-silver alloy powder having an average particle size of 3 to 10 μm, wherein a contact portion between the alloy powders of the conductive wiring layer is welded. And

【0014】また、本発明の配線基板の製造方法は、少
なくとも有機樹脂を含む絶縁基板の表面及び/または内
部に、銀1〜50重量%と、銅50〜99重量%とから
なる平均粒径が3〜10μmの銅銀合金粉末を含む導体
配線層を形成した後、該導体配線層にパルス電流を印加
して、前記銅銀合金粉末間の接触部を溶接したことを特
徴とするものであり、特に、印加するパルス電流の電流
密度が1〜2000A/cm2 、パルス幅が0.01〜
1000msec.であることを特徴とするものであ
る。
Further, according to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, the average particle diameter of 1 to 50% by weight of silver and 50 to 99% by weight of copper is present on at least the surface and / or inside of an insulating substrate containing an organic resin. After forming a conductor wiring layer containing a copper-silver alloy powder of 3 to 10 μm, a pulse current is applied to the conductor wiring layer to weld a contact portion between the copper-silver alloy powder. In particular, the current density of the applied pulse current is 1 to 2000 A / cm 2 , and the pulse width is 0.01 to
1000 msec. It is characterized by being.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明の配線基板は、基本的には
絶縁基板と導体配線層によって構成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A wiring board according to the present invention is basically composed of an insulating substrate and a conductor wiring layer.

【0016】また、前記配線層としては、多層配線基板
においてはスルーホール導体も含まれ、このスルーホー
ル導体により、各絶縁基板表面および/または内部に形
成された異なる層間の導体配線層を電気的に接続する役
目をなす。
In the multilayer wiring board, the wiring layer includes a through-hole conductor, and the through-hole conductor electrically connects a conductor wiring layer between different layers formed on the surface and / or inside each insulating substrate. Serves to connect to

【0017】絶縁基板は、少なくとも有機樹脂を含む絶
縁材料からなるもので、有機樹脂として例えば、熱硬化
性ポリフェニレンエーテル樹脂、ビスマレイミドトリア
ジン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹
脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の樹
脂等を含む。
The insulating substrate is made of an insulating material containing at least an organic resin. As the organic resin, for example, a thermosetting polyphenylene ether resin, a bismaleimide triazine resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a fluorine resin, a phenol resin, a polyamide bis Including resins such as maleimide.

【0018】また、上記の絶縁基板中には、絶縁基板あ
るいは配線基板全体の強度を高めるために、樹脂に対し
てフィラーを複合化させることが望ましい。樹脂と複合
化されるフィラーとしては、SiO2 ,Al2 3 ,Z
rO2 ,TiO2 ,AlN,SiC,BaTiO3 ,S
rTiO3 ,ゼオライト,CaTiO3 ,ほう酸アルミ
ニウム等の無機物や、アラミド織布、アラミド不織布な
どの有機物などの公知の材料が使用でき、さらには、ガ
ラスクロスに樹脂を含浸させたシート(プリプレグ)を
用いても良い。フィラーの形状は平均粒径が20μm以
下、特に10μm以下、最適には7μm以下の略球形上
の粉末の他、平均アスペクト比が2以上、特に5以上の
繊維状のものや平板上のもの、さらには不織布、織布も
使用できる。なお、樹脂とフィラーとの複合材料におい
ては、樹脂:フィラーとは、体積比率で15:85〜5
0:50の比率で複合化されるのが適当である。
Further, it is desirable that a filler is compounded with resin in the insulating substrate in order to increase the strength of the entire insulating substrate or the wiring substrate. As the filler to be compounded with the resin, SiO 2 , Al 2 O 3 , Z
rO 2 , TiO 2 , AlN, SiC, BaTiO 3 , S
Known materials such as inorganic materials such as rTiO 3 , zeolite, CaTiO 3 , and aluminum borate, and organic materials such as aramid woven fabric and aramid nonwoven fabric can be used. Further, a sheet (prepreg) in which a glass cloth is impregnated with a resin is used. May be. The shape of the filler has an average particle diameter of 20 μm or less, particularly 10 μm or less, most preferably 7 μm or less, in a substantially spherical powder, an average aspect ratio of 2 or more, particularly 5 or more, fibrous or flat, Furthermore, non-woven fabrics and woven fabrics can also be used. In a composite material of a resin and a filler, the volume ratio of the resin to the filler is 15:85 to 5: 5.
It is appropriate that the compounds are combined in a ratio of 0:50.

【0019】導体配線層は、配線基板に搭載される半導
体素子などの電子部品を相互に、あるいは外部に電気的
に接合するための導電路を形成するものであるが、本発
明によれば、この導体配線層は、銅銀合金粉末を導体材
料として含有するものである。この銅銀合金粒子は、銀
1〜50重量%、銅50〜99重量%、特に銀5〜30
重量%、銅70〜95重量%の割合からなることが必要
である。これは銀含有量が1重量%よりも少ないと従来
の銅粉末と同様に耐酸化性が悪くなり、銀含有量が50
重量%よりも多くなると銀のマイグレーションが起こり
やすくなるためである。
The conductor wiring layer forms a conductive path for electrically connecting electronic components such as semiconductor elements mounted on a wiring board to each other or to the outside. According to the present invention, This conductor wiring layer contains a copper-silver alloy powder as a conductor material. The copper-silver alloy particles contain 1 to 50% by weight of silver, 50 to 99% by weight of copper, particularly 5 to 30% by weight of silver.
% By weight and 70-95% by weight of copper. If the silver content is less than 1% by weight, the oxidation resistance becomes poor as in the case of the conventional copper powder, and the silver content becomes 50%.
If the content is more than the weight%, migration of silver is likely to occur.

【0020】さらには、上記合金粉末は平均粒径が3〜
10μm、特に3〜7μm、最適には3〜5μmである
ことが必要である。これは平均粒径が3μmよりも小さ
いか、あるいは10μmよりも大きくなるといずれも導
体ペーストとしての印刷性が悪くなるとともに、銅銀合
金粒子の充填率が低下することにより抵抗が高くなって
しまうためである。なお、銅銀合金粒子としては、銅お
よび銀以外の金属粒子が含有してあったものでも良く、
具体的には、Fe、Co、Niが総量で10重量%以下
含有されていてもよい。
Further, the alloy powder has an average particle size of 3 to 3.
It needs to be 10 μm, especially 3 to 7 μm, optimally 3 to 5 μm. This is because when the average particle size is smaller than 3 μm or larger than 10 μm, the printability as a conductor paste is deteriorated and the resistance increases due to a decrease in the filling rate of the copper-silver alloy particles. It is. Incidentally, as the copper-silver alloy particles, those containing metal particles other than copper and silver may be used,
Specifically, Fe, Co, and Ni may be contained in a total amount of 10% by weight or less.

【0021】また、本発明の配線基板における導体配線
層中には、前記銅銀合金粒子間の結合を図るために結合
剤が配合されていてもよく、このような結合剤として
は、印刷性の点でセルロース系、ポリエチレングリコー
ル等のグリコール系の樹脂が好適に使用されるが、その
他、上述した熱硬化性樹脂等を用いることもできる。こ
の結合剤は、その量が多くなるほど、粒子間に介在して
接触抵抗を増大させる傾向にあるため、金属成分100
重量部に対して、2重量部以下、特に1重量部以下であ
ることが望ましい。
Further, a binder may be blended in the conductor wiring layer of the wiring board of the present invention in order to bond the copper-silver alloy particles. In this regard, glycol-based resins such as cellulose-based and polyethylene glycol are preferably used, but the above-described thermosetting resins and the like can also be used. As the amount of the binder increases, it tends to be interposed between the particles to increase the contact resistance.
It is desirably 2 parts by weight or less, especially 1 part by weight or less, based on parts by weight.

【0022】なお、本発明の配線基板における導体配線
層の露出する表面に、ニッケルや金等の耐食性に優れ、
かつ半導体素子等の電子部品との接合性および外部電気
回路基板の配線層との接続性に優れる金属をメッキ法に
より1〜20μmの厚みで被着形成させておくことによ
り、導体配線層が酸化腐食することを有効に防止するこ
とができるとともに、導体配線層の電気部品あるいは外
部電気回路基板との電気接続を容易、かつ強固に行うこ
とができる。
The exposed surface of the conductor wiring layer of the wiring board of the present invention has excellent corrosion resistance of nickel, gold, etc.
In addition, a metal having excellent bonding properties with electronic components such as semiconductor elements and connectivity with a wiring layer of an external electric circuit board is formed in a thickness of 1 to 20 μm by plating so that the conductive wiring layer is oxidized. Corrosion can be effectively prevented, and electrical connection of the conductor wiring layer to an electric component or an external electric circuit board can be easily and firmly made.

【0023】本発明の配線基板の製造方法によれば、ま
ず、前述したような熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂
の有機樹脂と、所望によりさらに前記フィラー成分を配
合して、これに適宜適当な硬化剤、溶剤を添加混合して
スラリー状となし、これをドクターブレード法、カレン
ダーロール法、圧延法等によりシート状に成形して絶縁
基板を作製する。所望によりこれを加熱硬化させて半硬
化あるいは完全硬化させて作製される。また、絶縁基板
としては、上記以外にプリプレグ等を用いることもでき
る。
According to the method of manufacturing a wiring board of the present invention, first, the above-mentioned thermosetting resin or the organic resin of the thermoplastic resin and, if desired, the above-mentioned filler component are further blended. A slurry is formed by adding and mixing a curing agent and a solvent, and the slurry is formed into a sheet by a doctor blade method, a calender roll method, a rolling method, or the like, thereby producing an insulating substrate. If desired, this is heated and cured to be semi-cured or completely cured. In addition, other than the above, a prepreg or the like can be used as the insulating substrate.

【0024】次に、この絶縁基板に対して、銅銀合金を
含む導体配線層を形成する。導体配線層としては、絶縁
基板の表面や絶縁基板間に形成される配線層や、配線層
間を接続するビアホール導体の一方、または両方のいず
れでもよい。配線層を形成する場合には、銅銀合金粉末
を主体とする導体ペーストを、スクリーン印刷法、グラ
ビア印刷法などの周知の印刷方法によって導体配線層の
パターンに印刷して厚さ10〜35μmの導体配線層を
形成する。また、ビアホール導体を形成する場合には、
絶縁基板にビアホールやスルーホールなどを形成し、ホ
ール内に導体ペーストを充填する。
Next, a conductor wiring layer containing a copper-silver alloy is formed on the insulating substrate. The conductor wiring layer may be one or both of a wiring layer formed on the surface of the insulating substrate or between the insulating substrates, a via hole conductor connecting the wiring layers, or both. When the wiring layer is formed, a conductive paste mainly composed of a copper-silver alloy powder is printed on the pattern of the conductive wiring layer by a known printing method such as a screen printing method and a gravure printing method to have a thickness of 10 to 35 μm. A conductor wiring layer is formed. Also, when forming a via-hole conductor,
Via holes and through holes are formed in the insulating substrate, and the holes are filled with a conductive paste.

【0025】この時に用いる導体ペーストとしては、固
形成分として、平均粒径が3〜10μm、特に3〜7μ
m、最適には3〜5μmの銅銀合金粉末と、合金粉末1
00重量部に対して樹脂結合剤を2重量部以下、特に
0.05〜1重量部の割合で含み、さらには、適当な溶
剤を含む。また、場合によっては、適当な硬化剤を含む
場合もある。この銅銀合金は、その形状が大略球形の銅
銀合金粉末からなり、生産性が高くおよび比較的安価な
点でアトマイズ法で得ることが好ましい。
The conductive paste used at this time has a mean particle size of 3 to 10 μm, particularly 3 to 7 μm, as a solid component.
m, optimally 3-5 μm copper-silver alloy powder and alloy powder 1
The resin binder is contained in an amount of 2 parts by weight or less, particularly 0.05 to 1 part by weight with respect to 00 parts by weight, and further contains a suitable solvent. In some cases, the composition may contain an appropriate curing agent. This copper-silver alloy is preferably made of an approximately spherical copper-silver alloy powder, and is preferably obtained by an atomizing method in terms of high productivity and relatively low cost.

【0026】また、多層化する場合には、導体ペースト
によって導体配線層が形成された絶縁基板を複数層積層
し30kg/cm2 以下の圧力で圧着する。この圧着
は、導体配線層が軟化した状態で行われ、樹脂結合剤が
熱硬化性樹脂の場合には、半硬化の状態で積層圧着する
ことにより絶縁基板を密着することができ、さらには絶
縁基板間に接着剤を介在させることもできる。
In the case of multi-layering, a plurality of insulating substrates each having a conductor wiring layer formed by a conductor paste are laminated and pressure-bonded at a pressure of 30 kg / cm 2 or less. This crimping is performed in a state where the conductor wiring layer is softened, and when the resin binder is a thermosetting resin, the insulating substrate can be adhered by laminating and crimping in a semi-cured state. An adhesive may be interposed between the substrates.

【0027】本発明によれば、このようにして作製され
た配線基板における導体配線層に対して40kg/cm
2 以上、特に60kg/cm2 以上の圧力を印加するこ
とが望ましく、これによって、導体配線層中の銅銀合金
粉末間の接触部で変形し、粒子間を面接触に近い形で接
合することができる。
According to the present invention, the conductor wiring layer in the wiring board thus manufactured is 40 kg / cm.
2 above, it is particularly desirable to apply a 60 kg / cm 2 or more pressure, thereby to deform at the contact portion between a copper silver alloy powder of the conductive wiring layer, joining between particles in a form close to the surface contact Can be.

【0028】導体配線層に対して40kg/cm2 以上
の圧力を印加する方法としては、導体配線層が形成され
た配線基板をプレス機等によって加圧したり、さらに
は、加熱しながら加圧するホットプレス機によって行っ
てもよい。
As a method of applying a pressure of 40 kg / cm 2 or more to the conductor wiring layer, a wiring board on which the conductor wiring layer is formed is pressurized by a press or the like, It may be performed by a press machine.

【0029】このようにして作製された配線基板におい
ては、金属粉末の表面には、配線層中に含まれる樹脂に
よって粉末表面に薄い樹脂膜が存在したり、大気中の酸
素によって酸化し薄い酸化膜が形成されている。
In the wiring board manufactured as described above, a thin resin film exists on the surface of the metal powder due to the resin contained in the wiring layer, or the thin metal film is oxidized by the oxygen in the atmosphere. A film is formed.

【0030】そこで、本発明によれば、上記のように作
製された配線基板における導体配線層に対して、パルス
電流を印加することによって、配線層の低抵抗化を図
る。この配線層にパルス電流を印加すると金属粒子間に
プラズマ放電を生じる。このプラズマにより金属粒子表
面の酸化膜や付着物が除去され、いわゆる溶接された状
態となって、金属粒子同士が導電性を妨げる介在物なし
に接触することが可能になり、この結果、通電加熱のみ
では達成されなかった低抵抗の配線層を、その周辺の絶
縁層に悪影響を及ぼすことなく、形成することができ
る。
Therefore, according to the present invention, the resistance of the wiring layer is reduced by applying a pulse current to the conductor wiring layer in the wiring board manufactured as described above. When a pulse current is applied to this wiring layer, a plasma discharge occurs between the metal particles. The plasma removes oxide films and deposits on the surface of the metal particles, resulting in a so-called welded state, whereby the metal particles can come into contact with each other without inclusions that impede the conductivity. It is possible to form a low-resistance wiring layer that has not been achieved only by itself without adversely affecting the surrounding insulating layer.

【0031】このパルス電流の印加は、配線層が形成さ
れた基板に対して平板電極を10kg/cm2 以上の圧
力で押し当てて行うことが望ましい。また、前記加圧処
理と同時に行うこともできる。
The application of the pulse current is desirably performed by pressing a plate electrode against the substrate on which the wiring layer is formed at a pressure of 10 kg / cm 2 or more. Further, it can be performed simultaneously with the pressurizing treatment.

【0032】印加するパルス電流の最適条件としては、
電流密度が1〜2000A/cm2、パルス幅が0.0
1〜1000msec.の条件が良好に用いられ、電流
密度が1A/cm2 より低いと、溶接されずに金属粉末
間の界面に存在する酸化膜や樹脂の除去が難しく、また
2000A/cm2 を越えると、部分的に発熱が起こり
絶縁基板を傷める場合があるためである。また、望まし
くは、1パルスの通電時間3秒以下がよい。なお、この
パルス電流の印加は、5秒〜5分間、特に10秒〜2分
間が望ましい。
The optimum conditions for the applied pulse current are as follows:
Current density is 1 to 2000 A / cm 2 , pulse width is 0.0
1 to 1000 msec. If the current density is lower than 1 A / cm 2 , it is difficult to remove the oxide film or resin existing at the interface between the metal powders without welding, and if the current density exceeds 2000 A / cm 2 , This is because heat may be generated and the insulating substrate may be damaged. Further, it is preferable that the energizing time of one pulse be 3 seconds or less. The pulse current is preferably applied for 5 seconds to 5 minutes, particularly for 10 seconds to 2 minutes.

【0033】また、パルス電流が、矩形波であることが
望ましい。正弦波等も用いられるが矩形波が最も効果的
である。また、パルス電流が、直流パルスであることが
望ましい。それは、正弦波よりも矩形波のほうが、粒子
間の放電が起こりやすく、表面の清浄効果が高く、パル
ス電流は交流よりも直流のほうが一旦清浄された粒子表
面に汚れ等が付着しにくいためである。
It is desirable that the pulse current is a rectangular wave. Although a sine wave or the like is used, a rectangular wave is most effective. Further, it is desirable that the pulse current is a DC pulse. The reason is that a rectangular wave is more likely to cause discharge between particles than a sine wave, has a higher surface cleaning effect, and a pulse current is less likely to cause dirt or the like to adhere to a once-cleaned particle surface than to an alternating current. is there.

【0034】さらに、上記パルス電流の印加の後に、導
体配線層に通電により加熱処理を施すことにより、さら
に配線層の低抵抗化を図ることができる。通電処理は、
電流密度1〜4000A/cm2 の直流、交流でもよ
く、通電による加熱温度は100〜350℃の範囲が適
当である。この時の温度が100℃よりも低いと電気抵
抗を下げる効果が小さく、350℃を超えると絶縁層や
導体配線層を構成する樹脂が分解する場合がある。この
通電加熱によって、金属粉末間の接点が発熱し粉末同士
の結合力をさらに高めることができる。
Further, after the application of the pulse current, the conductor layer is subjected to a heat treatment by energization, whereby the resistance of the wiring layer can be further reduced. The energization process
A direct current or an alternating current having a current density of 1 to 4000 A / cm 2 may be used, and an appropriate heating temperature in energization is in a range of 100 to 350 ° C. If the temperature at this time is lower than 100 ° C., the effect of lowering the electric resistance is small, and if it is higher than 350 ° C., the resin constituting the insulating layer and the conductor wiring layer may be decomposed. The contact heating between the metal powders generates heat by the energization heating, so that the bonding force between the powders can be further increased.

【0035】また、この通電加熱は、前述したパルス電
流の印加と同時に行うことができる。具体的には、直流
のパルス電流と直流電流とをあわせた波形、つまり直流
電流波形の上部が矩形波となった電流を印加すると通電
加熱による作用と、パルス電流印加による放電溶接作用
とを同時に付加することができる。
Further, the energization heating can be performed simultaneously with the application of the above-described pulse current. Specifically, when a waveform obtained by combining a DC pulse current and a DC current, that is, when a current having a rectangular waveform at the top of the DC current waveform is applied, the action of energization heating and the discharge welding action of pulse current application are simultaneously performed. Can be added.

【0036】上記の導体配線層に印加するパルス電流を
制御することにより比抵抗7×10-5Ω・cm以下、特
に銀含有量が5重量%以下で4.0×10-5Ω・cm以
下の低抵抗化を実現することが可能となる。さらに、本
発明によれば、上述の製造方法により作製した配線基板
は、例えば、線幅0.5mm、ギャップ0.4mmの櫛
歯パターンにおいて、130℃85%相対湿度中に5V
の直流電圧を100時間印加後の絶縁抵抗が1×1013
Ω−cm以上、特に銀含有量30重量%以下で4.0×
1013Ω−cm以上の優れた耐マイグレーション性を示
し、これにより、配線基板における導体配線層の超微細
化、精密化の要求に応えうることのできる高信頼性の配
線基板を提供することができる。
By controlling the pulse current applied to the conductor wiring layer, the specific resistance is 7 × 10 −5 Ω · cm or less, especially 4.0 × 10 −5 Ω · cm when the silver content is 5% by weight or less. The following resistance reduction can be realized. Furthermore, according to the present invention, the wiring board manufactured by the above-described manufacturing method can be used, for example, in a comb-tooth pattern having a line width of 0.5 mm and a gap of 0.4 mm at 5% relative humidity at 130 ° C. and 85% relative humidity.
The insulation resistance after applying a DC voltage of 100 hours for 1 hour is 1 × 10 13
Ω-cm or more, especially 4.0 × at a silver content of 30% by weight or less.
It is possible to provide a highly reliable wiring board which exhibits excellent migration resistance of 10 13 Ω-cm or more, and which can meet the demand for ultra-fine and fine conductor wiring layers in the wiring board. it can.

【0037】[0037]

【実施例】平均粒径が約5μmの略球形の酸化珪素70
体積%、イミド樹脂30体積%を用いてスラリーを調整
し、このスラリーを用いてドクターブレード法によって
キャリアシート上に塗布し、これを50℃の温度で60
分間乾燥して厚み120μmの絶縁基板を作製した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Substantially spherical silicon oxide 70 having an average particle size of about 5 μm
A slurry was prepared by using 30% by volume of imide resin and 30% by volume of imide resin, and the slurry was applied to a carrier sheet by a doctor blade method, and was applied at a temperature of 50 ° C. to 60%.
After drying for 120 minutes, an insulating substrate having a thickness of 120 μm was prepared.

【0038】次に、前記絶縁基板の表面に、表1の平均
粒径および銀の含有量を有する銅銀合金粉末99.8重
量部、セルロース0.2重量部、溶剤として2−オクタ
ノール10重量部とを混合してなる導電性ペーストを調
製し、スクリーン印刷法により線幅0.5mm、ギャッ
プ0.4mmの櫛歯パターンを印刷した。また、一部に
直径が0.1mmのスルーホールを形成しそのホール内
にこのペーストを充填した。
Next, 99.8 parts by weight of a copper-silver alloy powder having an average particle size and a silver content shown in Table 1, 0.2 parts by weight of cellulose, and 10 parts by weight of 2-octanol as a solvent were provided on the surface of the insulating substrate. A conductive paste was prepared by mixing the above-mentioned parts and a comb-tooth pattern having a line width of 0.5 mm and a gap of 0.4 mm was printed by a screen printing method. In addition, a through-hole having a diameter of 0.1 mm was formed in a part, and the paste was filled in the through-hole.

【0039】次に、上記のようにして導体配線層を形成
した8層の絶縁層を作製し、これを位置合わせして積層
圧着した。そして、この積層物をプレス機内にセット
し、50kg/cm2 の圧力を印加した。さらに120
℃に加熱してペースト中の有機溶剤を揮散除去した。
Next, eight insulating layers on which the conductor wiring layers were formed as described above were prepared, aligned, and laminated and pressed. Then, the laminate was set in a press machine, and a pressure of 50 kg / cm 2 was applied. Further 120
C. to remove the organic solvent in the paste.

【0040】得られた配線基板に対して、導体配線層の
両極端に表1に示す電流密度およびパルス幅で30秒間
パルス電流を印加した。なお、パルス間間隔はパルス幅
と同じにした。また、一部の基板に対しては、さらに、
表1に示す条件で通電加熱を行った。
A pulse current was applied to the obtained wiring board at the extremes of the conductor wiring layer at the current density and pulse width shown in Table 1 for 30 seconds. Note that the interval between the pulses was the same as the pulse width. Also, for some substrates,
Electric heating was performed under the conditions shown in Table 1.

【0041】そして、これらの処理後の配線基板におけ
る導体配線層の体積固有抵抗と、130℃85%相対湿
度中に5Vの直流電圧を100時間印加後の絶縁抵抗を
測定し、その結果を表1に示した。また、導体配線層の
銅銀合金粉末の接触状態を走査型電子顕微鏡写真により
観察し、溶接の有無を確認した。
Then, the volume resistivity of the conductor wiring layer in the wiring board after these treatments and the insulation resistance after applying a 5V DC voltage at 130 ° C. and 85% relative humidity for 100 hours were measured. 1 is shown. Further, the contact state of the copper-silver alloy powder in the conductor wiring layer was observed with a scanning electron microscope photograph to confirm the presence or absence of welding.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】表1の結果から明らかなように、本発明に
より、パルス電流の適切な印加により銅銀合金粉末の接
触部を溶接した試料は、いずれも7×10-5Ω−cm以
下のの優れた導電性を示し、しかも、高温多湿雰囲気下
に長時間保持しても、配線間は1×1013Ω−cm以上
の高い抵抗値を示し、優れた耐マイグレション性を示し
た。
As is clear from the results in Table 1, according to the present invention, the samples in which the contact portions of the copper-silver alloy powder were welded by appropriate application of the pulse current were all less than 7 × 10 −5 Ω-cm. It exhibited excellent conductivity, and exhibited a high resistance value of 1 × 10 13 Ω-cm or more between wirings even when held in a high-temperature and high-humidity atmosphere for a long time, and exhibited excellent migration resistance.

【0044】なお、銅銀合金粉末の接触部を溶接した試
料において、銀の含有量が1重量%よりも少ない試料N
o.6では、比抵抗が大きく、50重量%を越える試料N
o.25では、マイグレーションにより抵抗が1×1013
Ω−cmよりも小さくなり信頼性が低下した。この耐マ
イグレーション性については、銀含有量が30重量%以
下において、高温多湿試験後の抵抗が4.0×1013Ω
−cm以上が達成された。さらに、合金粉末の平均粒径
が3μmよりも小さい試料No.1〜3、10μmよりも
大きい試料No.20〜22は、いずれも比抵抗が7.0
×10-5Ω・cmよりも大きいものであった。
In the sample in which the contact portion of the copper-silver alloy powder was welded, the sample N having a silver content of less than 1% by weight was used.
In the case of Sample No. 6, sample N had a large specific resistance and exceeded 50% by weight.
In o.25, the resistance was 1 × 10 13 due to migration.
It became smaller than Ω-cm, and the reliability decreased. Regarding the migration resistance, when the silver content is 30% by weight or less, the resistance after the high-temperature and high-humidity test is 4.0 × 10 13 Ω.
-Cm or better was achieved. Further, Samples Nos. 1 to 20 having an average particle diameter of the alloy powder smaller than 3 µm and Samples Nos. 20 to 22 larger than 10 µm all have a specific resistance of 7.0.
It was larger than × 10 −5 Ω · cm.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の配線基板に
よれば、導体配線層を銅銀合金粉末により形成し、パル
ス電流を印加することにより、粉末表面の樹脂や酸化物
を除去し、粉末同士の接触部を溶接することができるた
めに、導体配線層の比抵抗を大幅に低減することができ
る。さらに、導電性として銅銀合金を用いているために
耐マイグレーション性も優れている。これにより、配線
層の微細化と高密度化に十分に対応することができ、超
微細化、精密化の要求に応えうることのできる高信頼性
の配線基板を作製することができる。
As described above in detail, according to the wiring board of the present invention, the conductor wiring layer is formed of a copper-silver alloy powder, and a pulse current is applied to remove the resin and oxide on the powder surface. Since the contact portion between the powders can be welded, the specific resistance of the conductor wiring layer can be significantly reduced. Further, the use of a copper-silver alloy as the conductivity results in excellent migration resistance. As a result, a highly reliable wiring board that can sufficiently cope with the miniaturization and high density of the wiring layer and can meet the demands for ultrafineness and precision can be manufactured.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】少なくとも有機樹脂を含む絶縁基板と、前
記絶縁基板の表面及び/または内部に、銀1〜50重量
%と、銅50〜99重量%とからなる平均粒径が3〜1
0μmの銅銀合金粉末を含む導体配線層が形成されてな
る配線基板であって、前記導体配線層の合金粉末間の接
触部が溶接されてなることを特徴とする配線基板。
An average particle size of 1 to 50% by weight of silver and 50 to 99% by weight of copper on a surface and / or inside of an insulating substrate containing at least an organic resin.
What is claimed is: 1. A wiring board comprising a conductor wiring layer containing copper-silver alloy powder having a thickness of 0 μm, wherein a contact portion between the alloy powders of the conductor wiring layer is welded.
【請求項2】少なくとも有機樹脂を含む絶縁基板の表面
及び/または内部に、銀1〜50重量%と、銅50〜9
9重量%とからなる平均粒径が3〜10μmの銅銀合金
粉末を含む導体配線層を形成した後、該導体配線層にパ
ルス電流を印加して、前記銅銀合金粉末間の接触部を溶
接したことを特徴とする配線基板の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the surface and / or the inside of the insulating substrate containing at least an organic resin comprises 1-50% by weight of silver and 50-9% of copper.
After forming a conductive wiring layer containing copper-silver alloy powder having an average particle size of 9 to 10% by weight and having a mean particle size of 3 to 10 μm, a pulse current is applied to the conductive wiring layer to form a contact portion between the copper-silver alloy powder. A method for manufacturing a wiring board, comprising welding.
【請求項3】印加するパルス電流の電流密度が1〜20
00A/cm2 、パルス幅が0.01〜1000mse
c.であることを特徴とする請求項2記載の配線基板の
製造方法。
3. The current density of the applied pulse current is 1 to 20.
00 A / cm 2 , pulse width of 0.01 to 1000 mse
c. 3. The method for manufacturing a wiring board according to claim 2, wherein:
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