JP3265996B2 - Low temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board and its manufacturing method - Google Patents

Low temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board and its manufacturing method

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JP3265996B2
JP3265996B2 JP21487896A JP21487896A JP3265996B2 JP 3265996 B2 JP3265996 B2 JP 3265996B2 JP 21487896 A JP21487896 A JP 21487896A JP 21487896 A JP21487896 A JP 21487896A JP 3265996 B2 JP3265996 B2 JP 3265996B2
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glass
surface insulating
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multilayer wiring
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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、低温焼成ガラスセ
ラミックス多層配線基板とその製造方法に関し、より詳
細には、フリップチップ法によるシリコン・チップ
(例、LSI) 等の電子部品の搭載に適した、信頼性の
高い外部接続を可能にする低温焼成ガラスセラミックス
多層配線基板とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a silicon chip manufactured by a flip chip method.
The present invention relates to a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board suitable for mounting electronic components such as LSIs and the like, which enables highly reliable external connection, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】絶縁層と配線層が交互に積層されている
セラミックス多層配線基板の製造方法には、厚膜多層印
刷法とグリーンシート多層積層法があるが、多層化が進
むにつれ、グリーンシート多層積層法が主流になってい
る。
2. Description of the Related Art As a method of manufacturing a ceramic multilayer wiring board in which insulating layers and wiring layers are alternately laminated, there are a thick film multilayer printing method and a green sheet multilayer laminating method. The multilayer laminating method has become mainstream.

【0003】グリーンシート多層積層法では、ドクター
ブレード法等により作製したセラミックス・グリーンシ
ートにビアホール (スルーホールとも呼ばれる) の穴あ
けと導体ペーストの充填および導体ペーストによる内部
配線や表層電極の印刷を行った後、所定枚数を積層プレ
スし、積層体を一括焼成することによりセラミックス多
層配線基板が製造される。セラミックス多層配線基板に
おいて、積層体の両面は内層配線を持たない絶縁層から
なり、この絶縁層に形成されたビアホールを通して、内
部の中間絶縁層に形成された内層配線が表層電極を経て
外部に接続される。
In the green sheet multi-layer laminating method, a ceramic green sheet produced by a doctor blade method or the like is formed with a via hole (also called a through hole), filled with a conductive paste, and printed with an internal wiring or a surface electrode using the conductive paste. Thereafter, a predetermined number of sheets are laminated and pressed, and the laminate is fired at a time to manufacture a ceramic multilayer wiring board. In a ceramic multilayer wiring board, both sides of the laminate are composed of insulating layers without inner wiring, and the inner wiring formed in the inner intermediate insulating layer is connected to the outside via the surface electrode through via holes formed in this insulating layer. Is done.

【0004】従来のアルミナからなるセラミックス多層
配線基板は、抗折強度が高いため外部接続信頼性に優れ
ている利点がある一方で、比誘電率が9〜10程度と高い
ので信号遅延が大きく、さらに焼成温度が高いため比抵
抗の高い高融点金属 (W、Mo等) を配線材料として用い
ることもあって、信号伝送損失が大きくなるという欠点
がある。LSIの動作周波数が著しく上昇している現
在、この欠点はコンピュータの高性能化に対して致命的
であり、アルミナに代わるセラミックス系材料の開発が
進められてきた。
A conventional ceramic multilayer wiring board made of alumina has the advantage that the flexural strength is high and the external connection reliability is excellent, but the relative dielectric constant is as high as about 9 to 10, so that the signal delay is large. Furthermore, since the firing temperature is high, a high melting point metal (W, Mo, etc.) having a high specific resistance is sometimes used as a wiring material, and thus there is a disadvantage that signal transmission loss increases. At present, when the operating frequency of the LSI is significantly increased, this drawback is fatal to the improvement of the performance of the computer, and the development of a ceramic material instead of alumina has been advanced.

【0005】このような問題を解決できるセラミックス
系材料として、比誘電率がアルミナより著しく低く、か
つ焼成温度が低いため低融点で低抵抗金属 (Ag、Cu、Au
等)を配線材料として用いることができる、低温焼成ガ
ラスセラミックス材料が注目されている。
[0005] As a ceramic material capable of solving such a problem, the relative dielectric constant is remarkably lower than that of alumina, and the firing temperature is low, so that a low melting point and low resistance metal (Ag, Cu, Au) is used.
), Which can be used as a wiring material, has attracted attention.

【0006】低温焼成ガラスセラミックス多層配線基板
は、アルミナの代わりに、ガラスと骨材と呼ばれる無機
物質 (一般にセラミックス系材料) との混合物を使用す
る点で、従来のセラミックス多層配線基板と異なる。ガ
ラスと骨材の材料および混合割合の選定により、Ag等の
低抵抗の金属を配線材料として使用できる1050℃以下、
好ましくは900 ℃前後の低温焼成により焼結可能であ
り、かつ比誘電率も4〜6と低くすることが可能である
ので、信号伝送損失は大きく改善される。
A low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board differs from a conventional ceramic multilayer wiring board in that a mixture of glass and an inorganic substance (generally a ceramic material) called an aggregate is used instead of alumina. By selecting the material and mixing ratio of glass and aggregate, low-resistance metal such as Ag can be used as wiring material at 1050 ° C or less,
Preferably, sintering can be performed by firing at a low temperature of about 900 ° C. and the relative dielectric constant can be reduced to 4 to 6, so that the signal transmission loss is greatly improved.

【0007】しかし、ガラスセラミックス多層配線基板
では、比誘電率の低下に伴って、抗折強度も低下する傾
向がある。そのため、基板にシリコン・チップ等の電子
部品を外部接続して搭載する場合、例えば、チップに大
きな外力が加わると、接続部ではなく基板が破壊する傾
向があり、外部接続の信頼性を確保できないという問題
が新たに生ずる。
However, in the glass ceramic multilayer wiring board, the bending strength tends to decrease as the relative dielectric constant decreases. Therefore, when an electronic component such as a silicon chip is externally connected and mounted on the substrate, for example, when a large external force is applied to the chip, the substrate, not the connection portion, tends to be broken, and the reliability of the external connection cannot be secured. A new problem arises.

【0008】この問題を解決する手段として、実開昭61
−134081号には、表面の絶縁層を両面とも高強度の材料
(例、結晶化ガラス) から形成し、内層配線に接してい
る中間絶縁層は低比誘電率のガラスセラミックス材料か
ら形成することが提案されている。即ち、信号伝搬を行
う内層配線に接する内部の中間絶縁層は、比誘電率が低
いガラスセラミックス材料により形成するが、外部接続
を行う表面絶縁層は、より高強度の別材料から形成す
る。表面絶縁層は基板の伝送速度にさほど影響しないた
め、表面絶縁層の比誘電率が高くても信号伝送損失はそ
れほど大きくならない。
As a means for solving this problem, Japanese Utility Model Application
No.-134081 requires that the insulating layer on the surface be made of a high-strength material on both sides.
It has been proposed that the intermediate insulating layer formed of (eg, crystallized glass) and in contact with the inner wiring be formed of a glass ceramic material having a low dielectric constant. In other words, the internal intermediate insulating layer in contact with the internal wiring for signal propagation is formed of a glass ceramic material having a low relative dielectric constant, whereas the surface insulating layer for external connection is formed of another material having higher strength. Since the surface insulating layer does not significantly affect the transmission speed of the substrate, the signal transmission loss does not increase so much even if the relative dielectric constant of the surface insulating layer is high.

【0009】最近、LSIのシリコン・チップの実装法
として、実装密度を最大限に高めることができるフリッ
プチップ法が、小型化、高密度化の目的で広がりつつあ
る。フリップチップ法は、チップを基板にじかに接続し
て搭載する方法である。具体的には、チップの接続端子
と基板の表層電極の一方または両方の表面に、ハンダ合
金等からなる微小パッド (バンプと呼ばれる) を形成し
ておき、接続部を位置合わせして基板上にチップを乗せ
た後、リフロー炉等で加熱してパッド部のハンダ合金を
溶融させ、基板をチップに接続する。この場合、基板の
反対側の面には、多数の入出力端子が、PGA (ピング
リッドアレイ) またはBGA (ボールグリッドアレイ)
等の形状で形成され、この端子は例えばプリント配線板
に接続される。
Recently, as a method of mounting a silicon chip of an LSI, a flip chip method capable of maximizing a mounting density has been spreading for the purpose of miniaturization and high density. The flip chip method is a method in which a chip is directly connected to a substrate and mounted. Specifically, micro pads (called bumps) made of a solder alloy or the like are formed on the surface of one or both of the connection terminals of the chip and the surface electrodes of the substrate, and the connection parts are aligned on the substrate. After placing the chip, it is heated in a reflow furnace or the like to melt the solder alloy in the pad portion, and the substrate is connected to the chip. In this case, on the opposite surface of the substrate, a number of input / output terminals are provided with PGA (pin grid array) or BGA (ball grid array).
This terminal is connected to, for example, a printed wiring board.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述した、表面絶縁層
を高強度ガラスセラミックス材料、中間絶縁層を低比誘
電率のガラスセラミックス材料という、異なる材料で構
成したガラスセラミックス多層配線基板に対して、フリ
ップチップ法により電子部品を接続した場合、プリント
配線板側およびチップ側のいずれも外部接続の信頼性が
必ずしも十分ではないことが判明した。
The above-mentioned glass ceramic multi-layer wiring board in which the surface insulating layer is made of a high-strength glass-ceramic material and the intermediate insulating layer is made of a glass-ceramic material having a low relative dielectric constant is described. It has been found that when electronic components are connected by the flip-chip method, the reliability of external connection is not always sufficient on both the printed wiring board side and the chip side.

【0011】本発明は、表面絶縁層と中間絶縁層の材料
が異なるガラスセラミックス多層配線基板をフリップチ
ップ法により電子部品に接続した場合に、確実に信頼性
の高い外部接続を行うことができる、ガラスセラミック
ス多層配線基板とその製造方法を提供することを課題と
する。
According to the present invention, when a glass-ceramic multilayer wiring board having different materials for a surface insulating layer and an intermediate insulating layer is connected to an electronic component by a flip chip method, highly reliable external connection can be reliably performed. It is an object to provide a glass ceramic multilayer wiring board and a method for manufacturing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、内層配線
を持たない表面絶縁層の厚みを、両面で互いに異なる厚
みとすることにより、上記課題を解決することができる
ことを見出した。また、このように表面絶縁層を両面で
異なる厚みにすると、焼成時における基板の反りが大き
くなる恐れがあるが、その場合には凹部状に反る側の表
面をセッターに向けてセッター上で焼成することにより
反りを最小限に抑えることができることも判明した。
Means for Solving the Problems The present inventors have found that the above problem can be solved by making the thickness of the surface insulating layer having no inner wiring different from each other. In addition, when the surface insulating layer has different thicknesses on both sides in this manner, there is a possibility that the warpage of the substrate at the time of baking may increase, but in that case, the surface on the side warped in a concave shape faces the setter on the setter. It has also been found that baking can minimize warpage.

【0013】ここに、本発明は、両面がいずれも絶縁層
からなり、その内部に配線層が中間絶縁層と交互に積層
されている、各絶縁層がすべてガラスセラミックス材料
からなる低温焼成ガラスセラミックス多層配線基板にお
いて、表面絶縁層が中間絶縁層より抗折強度の高いガラ
スセラミックス材料から形成され、かつ電子部品をフリ
ップチップ法により接続する側の表面絶縁層の厚みが、
他方の表面絶縁層の厚みより薄いことを特徴とする、
リップチップ法による電子部品の搭載に適した低温焼成
ガラスセラミックス多層配線基板である。
Here, the present invention relates to a low-temperature fired glass-ceramic in which both surfaces are formed of insulating layers, and wiring layers are alternately laminated therein with an intermediate insulating layer. In a multilayer wiring board, the surface insulating layer is formed of a glass-ceramic material having a higher bending strength than the intermediate insulating layer, and the electronic components are free.
The thickness of the surface insulating layer on the side connected by the
Wherein the thinner than the thickness of the other surface insulating layer, off
This is a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board suitable for mounting electronic components by the lip-chip method .

【0014】本発明において、「表面絶縁層」とは、両
面とも内層配線層に接していない表面側の絶縁層を意味
し、「中間絶縁層」とは、少なくとも片面が内層配線層
に接している絶縁層を意味する。例えば、最も外側の内
層配線層が表面から3層目と4層目の絶縁層の間に形成
されている場合には、3層目の絶縁層は片面が内層配線
層に接しているので中間絶縁層になり、両面とも内層配
線層に接していない1層目と2層目の絶縁層が表面絶縁
層となる。
In the present invention, the term “surface insulating layer” means an insulating layer on the front side, both sides of which are not in contact with the inner wiring layer, and the term “intermediate insulating layer” means that at least one side is in contact with the inner wiring layer. Means an insulating layer. For example, if the outermost inner wiring layer is formed between the third and fourth insulating layers from the surface, the third insulating layer is in contact with the inner wiring layer on one side, so that the intermediate The first and second insulating layers, which become insulating layers and both surfaces do not contact the inner wiring layer, become surface insulating layers.

【0015】後述する製造方法から明らかなように、表
面絶縁層は1層または2層以上のグリーンシートから形
成することができるが、2層以上のグリーンシートから
形成した場合、「表面絶縁層の厚み」とはその全体の厚
みである。従って、「両面の表面絶縁層の厚みが互いに
異なる」とは、実際には表面絶縁層を形成する際のグリ
ーンシートの積層枚数を両面で互いに変えることで達成
することができる。
As is apparent from the manufacturing method described later, the surface insulating layer can be formed from one or more green sheets. "Thickness" is the overall thickness. Therefore, “the thicknesses of the surface insulating layers on both surfaces are different from each other” can be achieved by actually changing the number of stacked green sheets on both surfaces when the surface insulating layer is formed.

【0016】本発明のガラスセラミックス多層配線基板
は、表面絶縁層の厚みが薄い側の表面に電子部品をフリ
ップチップ法により接続するのに特に適している。
The glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention is particularly suitable for connecting an electronic component to the surface of the thinner side of the surface insulating layer by a flip-chip method.

【0017】本発明によれば、中間絶縁層用のガラスセ
ラミックス・グリーンシートと、これとは組成が異なる
表面絶縁層用のガラスセラミックス・グリーンシートと
を、所定のビアホール形成とその充填および/または内
層配線印刷を行った後、両面にそれぞれ1枚以上の表面
絶縁層用のグリーンシート、内部に複数枚の中間絶縁層
用のグリーンシートを配して積層プレスし、積層体を10
50℃以下で一括焼成する低温焼成ガラスセラミックス多
層配線基板の製造方法であって、表面絶縁層用のグリー
ンシートの方が中間絶縁層用のグリーンシートより抗折
強度の高い絶縁層を形成し、かつ表面絶縁層用のグリー
ンシートの積層枚数が両面で互いに異なることを特徴と
する、低温焼成ガラスセラミックス多層配線基板の製造
方法もまた提供される。
According to the present invention, a glass-ceramic green sheet for an intermediate insulating layer and a glass-ceramic green sheet for a surface insulating layer having a different composition from the glass-ceramic green sheet are formed into predetermined via holes and filled and / or filled. After performing inner layer wiring printing, one or more green sheets for a surface insulating layer are disposed on both sides, and a plurality of green sheets for an intermediate insulating layer are disposed inside, and the layers are pressed by lamination.
A method for manufacturing a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board which is fired at a temperature of 50 ° C. or less, wherein a green sheet for a surface insulating layer forms an insulating layer having a higher bending strength than a green sheet for an intermediate insulating layer, Also provided is a method for manufacturing a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board, characterized in that the number of laminated green sheets for the surface insulating layer is different from each other on both sides.

【0018】ガラスセラミックス多層配線基板の片面を
シリコン・チップ等の電子部品とフリップチップ法 (以
下、FC法と略すこともある) で接続し、他面を例えば
BGAでプリント配線板に接続する場合、接続部のパッ
ド径は、FC接続部が 100〜200 μm、BGA接続部が
1.0〜2.0 mmであり、後者のパッド径の方が約10倍も大
きい。
When one side of a glass ceramic multilayer wiring board is connected to an electronic component such as a silicon chip by a flip chip method (hereinafter sometimes abbreviated as FC method) and the other side is connected to a printed wiring board by, for example, a BGA. The pad diameter of the connection part is 100-200 μm for the FC connection part, and the pad diameter for the BGA connection part.
1.0 to 2.0 mm, and the latter pad diameter is about 10 times larger.

【0019】基板の外部接続に対する信頼性を確保する
には、外力が加わった時に接続部であるハンダ部分で破
壊し、基板破壊が起こらないように、基板の初期強度を
強化する必要がある。この目的で抗折強度が高いガラス
セラミックス材料で表面絶縁層を形成することは、前述
したように公知である。
In order to ensure the reliability of the substrate for external connection, it is necessary to increase the initial strength of the substrate so that the substrate is broken at the solder portion which is a connection portion when an external force is applied, so that the substrate is not broken. It is known that the surface insulating layer is formed of a glass ceramic material having a high bending strength for this purpose, as described above.

【0020】この場合、基板破壊が強度的に弱い中間絶
縁層で起こると仮定すれば、ハンダ破壊が起こる時点
で、外力により発生した応力が中間絶縁層には達してい
ないことが必要となる。しかし、上記のように基板の両
面に形成するパッド径が大きく異なる場合には、パッド
から形成された接続部を伝わって接続部の下の基板に加
わる応力が異なり、パッド径が大きいほど大きな応力が
加わることになる。従って、基板破壊を防ぎ、外部接続
の信頼性を確保するのに必要な表面絶縁層の厚みは、両
面で変化させる必要がある。つまり、パッド径が小さ
い、FC法で電子部品に接続される面の表面絶縁層の厚
みは、パッド径が大きい、プリント配線板に接続される
反対側の面より薄くてよいのである。
In this case, assuming that the substrate breakdown occurs in the intermediate insulating layer which is weak in strength, it is necessary that the stress generated by the external force does not reach the intermediate insulating layer when the solder breakdown occurs. However, when the pad diameters formed on both sides of the substrate are largely different as described above, the stress applied to the substrate below the connection part through the connection part formed from the pad differs, and the larger the pad diameter, the larger the stress. Will be added. Therefore, it is necessary to change the thickness of the surface insulating layer necessary for preventing the substrate from being broken and ensuring the reliability of the external connection on both sides. That is, the thickness of the surface insulating layer on the side where the pad diameter is small and which is connected to the electronic component by the FC method may be smaller than the opposite side where the pad diameter is large and the side is connected to the printed wiring board.

【0021】さらに、このようにFC法で外部接続する
側の表面絶縁層を薄くすると、別の面からも外部接続の
信頼性が向上することが判明した。即ち、FC接続のパ
ッド径は通常 100〜200 μmであるが、パッドピッチは
ほぼパッド径の2倍であり、パッド下部の表面絶縁層に
形成されるビアホール径は70〜150 μmである。表面絶
縁層の内部には内層配線が形成されないので、表面絶縁
層を2層以上のグリーンシートから形成する場合には、
各グリーンシートに同一径、同一ピッチでビアホールを
設ける必要がある。直径70〜150 μmの微細なビアホー
ルを、複数枚のグリーンシートを貫通するように形成す
ることは、穴あけの位置精度やグリーンシート積層時の
位置精度からみてかなり困難であり、FC接続面側の表
面絶縁層の厚みを、パッドの密着強度を保障する範囲内
で極力少ない枚数にすることは、表面絶縁層のビアホー
ルの精度の面からも外部接続の信頼性向上に有利であ
る。また、表面絶縁層中のビアホールを通る信号は内層
配線を通る信号に比べれば少ないものの、その通過時に
は周囲材料(即ち、比誘電率が比較的大きい表面絶縁
層)の影響を受ける。表面絶縁層の厚みを強度確保に必
要な最小限に薄くすると、ビアホール通過時の信号遅延
も最小限になる。もちろん、製造コストが低減する点で
も有利である。
Further, it has been found that reducing the thickness of the surface insulating layer on the side to be externally connected by the FC method improves the reliability of the external connection from another aspect. That is, the pad diameter for FC connection is usually 100 to 200 μm, but the pad pitch is almost twice the pad diameter, and the via hole diameter formed in the surface insulating layer below the pad is 70 to 150 μm. Since no inner layer wiring is formed inside the surface insulating layer, when the surface insulating layer is formed from two or more green sheets,
It is necessary to provide via holes in each green sheet with the same diameter and the same pitch. It is very difficult to form a fine via hole with a diameter of 70 to 150 μm so as to penetrate a plurality of green sheets from the viewpoint of the positional accuracy of drilling and the positional accuracy when laminating the green sheets. Making the thickness of the surface insulating layer as small as possible within a range that guarantees the adhesion strength of the pad is advantageous in improving the reliability of external connection from the viewpoint of the accuracy of via holes in the surface insulating layer. Further, although the signal passing through the via hole in the surface insulating layer is smaller than the signal passing through the inner layer wiring, the signal passing therethrough is affected by the surrounding material (that is, the surface insulating layer having a relatively large relative dielectric constant). When the thickness of the surface insulating layer is reduced to the minimum necessary for securing the strength, the signal delay when passing through the via hole is also minimized. Of course, it is also advantageous in that the manufacturing cost is reduced.

【0022】ただし、表面絶縁層と中間絶縁層で異なる
ガラスセラミックス材料を使用し、かつ両面の表面絶縁
層の厚み (即ち、積層枚数) を変化させた場合、使用す
る2種類のガラスセラミックス・グリーンシートの焼成
収縮率が異なると、積層体の一括焼成時にかなり大きな
反りを発生することがある。両面の表面絶縁層の厚みが
同じであれば、2種類のグリーンシートの焼成収縮率が
違っていても、両面で同じ収縮挙動を示すため、収縮が
互いに相殺され、反りのない多層配線基板が得られる。
両面での表面絶縁層の厚みが互いに異なるために生ずる
基板の反りが大きくなると、特にパッド径の小さいFC
接続では、一部のパッドが対応するチップのパッドと良
好に融着せず、接続不良が発生する。従って、一括焼成
時の反りを極力抑制して、実質的に反りのないガラスセ
ラミックス多層配線基板を製造することが重要である。
However, when different glass ceramic materials are used for the surface insulating layer and the intermediate insulating layer, and the thickness of the surface insulating layers on both sides (ie, the number of laminated layers) is changed, two types of glass ceramic green used are used. If the firing shrinkage ratios of the sheets are different, a considerably large warp may be generated during the batch firing of the laminate. If the thickness of the surface insulating layer on both sides is the same, even if the firing shrinkage rates of the two types of green sheets are different, the same shrinkage behavior is exhibited on both sides, so that the shrinkage is offset each other, and a multilayer wiring board without warpage can be obtained. can get.
If the warpage of the substrate caused by the difference in the thickness of the surface insulating layer on both surfaces increases, especially the FC with a small pad diameter
In connection, some of the pads do not fuse well with the pads of the corresponding chip, and a connection failure occurs. Therefore, it is important to manufacture a glass-ceramic multilayer wiring substrate having substantially no warpage while minimizing warpage during batch firing.

【0023】ガラスセラミックス多層配線基板の製造に
おける焼成工程は、積層体をセッターと呼ばれるセラミ
ックス板の上に乗せて加熱炉で加熱することにより行わ
れることが多い。本発明の好適態様によれば、そのまま
一括焼成したのでは反りを生ずるような組合わせの積層
体を一括焼成する際に、凹部状に反る側の表面がセッタ
ーを向くように(つまり下向きにして)セッター上に置
いて焼成を行う。それにより、反りが著しく抑制され、
好ましくは実質的に反りのないガラスセラミックス多層
配線基板を製造することができる。
The firing step in the manufacture of a glass-ceramic multilayer wiring board is often carried out by placing the laminate on a ceramic plate called a setter and heating it in a heating furnace. According to a preferred embodiment of the present invention, when the combined laminated body that is warped if directly fired as it is is fired at a time, the surface of the concavely warped side faces the setter (that is, the surface is turned downward). B) Place on the setter and bake. Thereby, warpage is remarkably suppressed,
Preferably, a glass-ceramic multilayer wiring board having substantially no warpage can be manufactured.

【0024】凹部状に反る側の表面を下向きにセッター
上に置いて焼成すると、反りが発生する際に、基板の中
央部はセッターから浮き上がって両端部がセッターに接
するため、セッターとの摩擦により反りにくくなるため
と考えられる。そのため、両面の厚みの差(積層枚数の
差)がそれほど大きくなければ、反り量を0にすること
が可能となり、厚みの差が大きい場合でも、上下を逆に
して焼成した場合に比べて反り量は著しく抑制される。
If the surface warped in the concave shape is placed downward on the setter and baked, when warpage occurs, the central part of the substrate rises from the setter and both ends contact the setter, so that friction with the setter occurs. This is considered to be due to being less likely to warp. Therefore, if the difference in thickness between both surfaces (difference in the number of stacked layers) is not so large, the amount of warpage can be reduced to zero. The amount is significantly reduced.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】本発明のガラスセラミックス多層
配線基板は、表面絶縁層と中間絶縁層がいずれもガラス
セラミックス材料(即ち、ガラスと骨材の混合物を焼成
した材料)からなるが、その組成が互いに異なり、表面
絶縁層の方がより抗折強度が高い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, both the surface insulating layer and the intermediate insulating layer are made of a glass-ceramic material (that is, a material obtained by firing a mixture of glass and aggregate). Are different from each other, and the surface insulating layer has higher bending strength.

【0026】ガラスセラミックス材料は、一般にホウケ
イ酸ガラス (SiO2とB2O3を主成分とし、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、アルミニウム等の他の金属の酸化物
をさらに含有するガラス) に、骨材として各種の無機物
質 (例、アルミナ、石英、溶融石英、コーディエライ
ト、ジルコニア、窒化アルミニウム等のセラミックス材
料) を混合して焼成した材料であり、ガラスと骨材の種
類やその配合割合により、特性や焼成温度が異なる多様
なガラスセラミックス材料を得ることができる。本発明
では、1050℃以下、好ましくは1000℃以下、さらに好ま
しくは950 ℃以下で焼成できるようなガラスセラミック
ス材料を使用する。
The glass ceramic material is generally borosilicate glass (mainly composed of SiO 2 and B 2 O 3 , alkali metal,
Glass that further contains oxides of other metals such as alkaline earth metals and aluminum), and various inorganic substances as aggregates (eg, ceramics such as alumina, quartz, fused quartz, cordierite, zirconia, aluminum nitride) ), And various types of glass-ceramic materials having different characteristics and different firing temperatures can be obtained depending on the types of glass and aggregate and their mixing ratio. In the present invention, a glass ceramic material that can be fired at 1050 ° C. or lower, preferably 1000 ° C. or lower, more preferably 950 ° C. or lower is used.

【0027】表面絶縁層は、抗折強度が20 kgf/mm2
上、特に30 kgf/mm2以上であることが好ましい。このよ
うな高強度のガラスセラミックス材料は、例えば、アル
カリ土類金属酸化物 (例、MgO 、CaO)、アルカリ金属酸
化物 (例、Li2O、Na2O、K2O)、アルミナの1種もしくは
2種以上を含むホウケイ酸ガラスに、アルミナを主成分
とする骨材を配合して得ることができる。ガラスと骨材
との配合割合は、ガラス:骨材の重量比で80:20〜35:
65の範囲内とすることが好ましい。もちろん、抗折強度
が上記のように高ければ、これ以外の低温焼成可能なガ
ラスセラミックス材料も使用できる。一般に、高強度の
ガラスセラミックス材料は、骨材としてアルミナを含む
ため、比誘電率は高くなるが、前述したように表面絶縁
層の比誘電率は、得られるガラスセラミックス多層配線
基板の信号伝送損失にはそれほど大きな影響を与えない
が、ビアホールを通過する信号の遅延を最小限にするに
は表面絶縁層を極力薄くすることが望ましい。
The surface insulating layer preferably has a transverse rupture strength of at least 20 kgf / mm 2 , especially at least 30 kgf / mm 2 . Such high-strength glass-ceramic materials include, for example, alkaline earth metal oxides (eg, MgO, CaO), alkali metal oxides (eg, Li 2 O, Na 2 O, K 2 O), and alumina. It can be obtained by mixing borosilicate glass containing one or more species with an aggregate containing alumina as a main component. The mixing ratio of glass and aggregate is 80:20 to 35:
It is preferably within the range of 65. Of course, other glass-ceramic materials that can be fired at a low temperature can be used as long as the transverse rupture strength is high as described above. In general, a high-strength glass-ceramic material contains alumina as an aggregate, and therefore has a high relative dielectric constant. However, as described above, the relative dielectric constant of the surface insulating layer depends on the signal transmission loss of the obtained glass-ceramic multilayer wiring board. Does not have much effect, but it is desirable to make the surface insulating layer as thin as possible to minimize the delay of signals passing through the via holes.

【0028】中間絶縁層は、比誘電率が低いガラスセラ
ミックス材料から形成することが好ましい。中間絶縁層
の比誘電率は、好ましくは6以下、さらに好ましくは5
以下である。このような比誘電率が低いガラスセラミッ
クス材料は、例えば、SiO2とB2O3以外の他の金属酸化物
の含有量が少なく (例、合計で10重量%以下) 、かつア
ルカリ土類金属酸化物をほとんど含まないホウケイ酸ガ
ラスに、比誘電率の低い石英系材料 (石英、溶融石英)
を主成分とする骨材を配合して得ることができる。ガラ
スと骨材との配合割合は、ガラス:骨材の重量比で80:
20〜35:65の範囲内とすることが好ましい。やはり、比
誘電率が低ければ、その他の低温焼成可能なガラスセラ
ミックス材料も使用できる。
The intermediate insulating layer is preferably formed from a glass ceramic material having a low relative dielectric constant. The relative dielectric constant of the intermediate insulating layer is preferably 6 or less, more preferably 5 or less.
It is as follows. Such a glass-ceramic material having a low relative dielectric constant has, for example, a low content of metal oxides other than SiO 2 and B 2 O 3 (eg, a total of 10% by weight or less), and an alkaline earth metal. Borosilicate glass containing almost no oxide and quartz-based material with low dielectric constant (quartz, fused silica)
Can be obtained by blending an aggregate mainly composed of The mixing ratio of glass to aggregate is 80:
It is preferable to be in the range of 20 to 35:65. As long as the relative dielectric constant is low, other glass ceramic materials that can be fired at a low temperature can also be used.

【0029】表面絶縁層の役割は、基板やこれに搭載さ
れている電子部品に強い外力が加わったときに、基板の
外部接続部において破壊が起こり、基板破壊を生じない
ように、基板の強度を高めることである。前述したよう
に、この基板破壊を防ぐのに必要な表面絶縁層の厚み
は、外部接続部の大きさに依存し、接続部が大きいほど
接続部の下側の基板に加わる外力が大きくなるため、高
強度の表面絶縁層の厚みをより大きくする必要がある。
The role of the surface insulating layer is to reduce the strength of the substrate so that when a strong external force is applied to the substrate or the electronic components mounted thereon, the substrate is broken at the external connection portion and the substrate is not broken. Is to increase. As described above, the thickness of the surface insulating layer required to prevent this substrate breakdown depends on the size of the external connection portion, and the larger the connection portion, the greater the external force applied to the substrate below the connection portion. In addition, it is necessary to increase the thickness of the high-strength surface insulating layer.

【0030】そのため、FC (フリップチップ) 法で接
続する場合、FC接続部の直径は前述したように 100〜
200 μm程度と小さく、反対側の入出力端子用のBGA
またはPGA接続部の直径は約10倍も大きいので、FC
接続部の側 (チップ側) の表面絶縁層の厚みを入出力端
子用の側 (プリント配線板側) の表面絶縁層の厚みより
薄くする。具体的には、後述するように、表面絶縁層の
形成に用いるグリーンシートの積層枚数を、FC接続部
の側の表面では少なく、入出力端子側の表面では多くす
ればよい。各面における基板破壊の防止に必要な表面絶
縁層の具体的な厚み (またはグリーンシートの積層枚
数) は、この絶縁層と接続部の強度、接続部の直径、等
の条件に応じて変動するので、実験により決定すればよ
い。
Therefore, when the connection is made by the FC (flip chip) method, the diameter of the FC connection portion is 100 to 100 as described above.
BGA for input / output terminals on the opposite side, as small as about 200 μm
Or because the diameter of the PGA connection is about 10 times larger,
Make the thickness of the surface insulating layer on the connection side (chip side) smaller than the thickness of the surface insulating layer on the side for the input / output terminals (printed wiring board side). Specifically, as will be described later, the number of laminated green sheets used for forming the surface insulating layer may be small on the surface on the FC connection portion side and large on the input / output terminal side surface. The specific thickness of the surface insulating layer (or the number of stacked green sheets) required to prevent substrate destruction on each side varies depending on conditions such as the strength of this insulating layer and the connecting portion, the diameter of the connecting portion, etc. Therefore, it may be determined by experiment.

【0031】本発明のガラスセラミックス多層配線基板
は、従来のガラスセラミックス多層配線基板と同様に、
グリーンシート多層積層法により製造することができ
る。但し、表面絶縁層と中間絶縁層とで、異なるガラス
セラミックス材料を使用し、表面絶縁層は抗折強度がよ
り高いガラスセラミックス材料から形成し、中間絶縁層
は比誘電率が低いガラスセラミックス材料から形成する
ことが好ましい。また、グリーンシートの積層工程にお
いて、表面絶縁層形成用のグリーンシートの積層枚数を
両面で互いに異なる枚数とする。積層枚数の少ない側の
表面絶縁層は、フリップチップ法により電子部品を接続
するのに適している。
The glass-ceramic multilayer wiring board of the present invention, like the conventional glass-ceramic multilayer wiring board,
It can be manufactured by a green sheet multilayer lamination method. However, different glass ceramic materials are used for the surface insulating layer and the intermediate insulating layer, the surface insulating layer is formed from a glass ceramic material having a higher transverse rupture strength, and the intermediate insulating layer is formed from a glass ceramic material having a lower dielectric constant. Preferably, it is formed. In the green sheet laminating step, the number of green sheets for forming the surface insulating layer is set to be different from each other on both sides. The surface insulating layer on the side with the smaller number of stacked layers is suitable for connecting electronic components by a flip-chip method.

【0032】表面絶縁層と中間絶縁層のいずれも、それ
ぞれ2種以上のガラスセラミックス材料から形成するこ
ともできる (その場合、表面絶縁層の最も低い抗折強度
が、中間絶縁層の最も高い抗折強度より高くする) が、
通常は表面絶縁層と中間絶縁層はそれぞれ1種類づつの
ガラスセラミックス材料から形成すればよい。
Each of the surface insulating layer and the intermediate insulating layer can be formed of two or more kinds of glass ceramic materials (in this case, the lowest transverse rupture strength of the surface insulating layer is higher than that of the intermediate insulating layer). Higher than the folding strength)
Normally, the surface insulating layer and the intermediate insulating layer may each be formed of one type of glass ceramic material.

【0033】表面絶縁層と中間絶縁層のそれぞれのガラ
スセラミックス材料について、周知のドクターブレード
法等により、適当な厚さのガラスセラミックス・グリー
ンシートを形成する。適当な大きさに裁断した各グリー
ンシートに対して、所定のビアホールの穴あけ、導体ペ
ーストによるその充填を行う。中間絶縁層用のグリーン
シートに対しては、内層配線を形成するように導体ペー
ストを印刷し、表面絶縁層用のグリーンシートのうち最
外層になるものについても、表層電極を形成するように
導体ペーストを印刷する。その後、両面に1枚以上の表
面絶縁層用のグリーンシート (但し、両面での積層枚数
は互いに異なる) 、内部に複数枚の中間絶縁層用のグリ
ーンシートを配して積層プレスし、積層体を1050℃以
下、好ましくは1000℃以下、より好ましくは950 ℃以
下、例えば、900 ℃前後で一括焼成する。
For each glass ceramic material of the surface insulating layer and the intermediate insulating layer, a glass ceramic green sheet having an appropriate thickness is formed by a well-known doctor blade method or the like. A predetermined via hole is formed in each green sheet cut into an appropriate size, and the green sheet is filled with a conductive paste. Conductive paste is printed on the green sheet for the intermediate insulating layer so as to form the inner layer wiring, and the outermost green sheet for the surface insulating layer is also printed with the conductive paste so as to form the surface electrode. Print the paste. Then, one or more green sheets for the surface insulating layer are provided on both sides (however, the number of laminations on both sides is different from each other), and a plurality of green sheets for the intermediate insulating layer are disposed inside and laminated and pressed, and the laminate is laminated. Is fired at a temperature of 1050 ° C. or less, preferably 1000 ° C. or less, more preferably 950 ° C. or less, for example, around 900 ° C.

【0034】このように焼成温度が低いので、導体ペー
ストには、Ag、Au、Cuなどの低融点で比抵抗の低い金属
またはこれらの金属の合金または混合物 (例、Ag−Pd
系) を使用できる。焼成雰囲気は導体ペーストがCuを含
む場合には還元性または不活性雰囲気とする必要がある
が、AgやAuでは大気中で焼成できる。
Since the firing temperature is low, a metal having a low melting point and a low specific resistance, such as Ag, Au, or Cu, or an alloy or a mixture of these metals (eg, Ag-Pd
System) can be used. The firing atmosphere must be a reducing or inert atmosphere if the conductor paste contains Cu, but Ag or Au can be fired in the air.

【0035】グリーンシート積層体は、通常はセラミッ
クス板からなるセッター上に乗せて無加圧下に加熱炉中
で焼成する。その場合、上下の表面絶縁層用のグリーン
シートの積層枚数が異なるため、表面絶縁層用と中間絶
縁層用とでグリーンシートの焼成収縮挙動が異なると、
焼成で得られたガラスセラミックス多層配線基板に反り
が見られることがある。そのような場合には、凹部状に
反る側の表面をセッターに接する (セッターに向く) よ
うに積層体をセッターに乗せると、反りが抑制され、上
下の表面絶縁層用のグリーンシートの積層枚数が1枚程
度 (グリーンシートの厚みで30〜200 μm) の違いであ
れば、反りが実質的に全くないガラスセラミックス多層
配線基板を得ることができる。
The green sheet laminate is usually placed on a setter made of a ceramic plate and fired in a heating furnace under no pressure. In that case, since the number of stacked green sheets for the upper and lower surface insulating layers is different, if the firing shrinkage behavior of the green sheets differs for the surface insulating layer and the intermediate insulating layer,
The glass-ceramic multilayer wiring board obtained by firing may be warped. In such a case, if the laminate is placed on the setter such that the surface warped in the concave shape contacts the setter (towards the setter), the warpage is suppressed, and the green sheets for the upper and lower surface insulating layers are laminated. If the number is about 1 (the thickness of the green sheet is 30 to 200 μm), a glass ceramic multilayer wiring board having substantially no warpage can be obtained.

【0036】上下の表面絶縁層の厚みの差が大きく、上
記の手法では反りを完全には抑えられない場合には、Z
方向 (板厚方向) に加圧しながら焼成を行ってもよい。
If the difference between the thicknesses of the upper and lower surface insulating layers is large and the above method cannot completely suppress the warpage,
The firing may be performed while applying pressure in the direction (sheet thickness direction).

【0037】[0037]

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。実施例中、%は特に指定がない限り重量%である。
実施例において使用した中間絶縁層用および表面絶縁層
用のガラスセラミックス材料のガラスと骨材の組成とそ
の配合比を、それぞれ表1および表2に示す。
The present invention will be further described with reference to the following examples. In Examples,% is% by weight unless otherwise specified.
Tables 1 and 2 show the compositions of glass and aggregate of the glass ceramic material for the intermediate insulating layer and the surface insulating layer used in the examples, and the mixing ratio thereof, respectively.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】上記組成のガラスと骨材をそれぞれ平均粒
径1〜5μmに粉砕した後、有機バインダー (例、アク
リル樹脂) 、有機溶剤 (例、キシレン) 、可塑剤 (例、
ジオクチルフタレード) 、分散剤を適量添加して、アル
ミナボールミルで混合した後、ドクターブレード法によ
りシート成形し、100 ℃で10分間加熱乾燥して、それぞ
れ厚み150 μmの表面絶縁層用グリーンシートと中間絶
縁層用グリーンシートを作成した。
After crushing the glass and the aggregate having the above composition to an average particle diameter of 1 to 5 μm, respectively, an organic binder (eg, acrylic resin), an organic solvent (eg, xylene), a plasticizer (eg,
Dioctyl phthalate) and an appropriate amount of a dispersant were added, mixed with an alumina ball mill, formed into a sheet by a doctor blade method, and dried by heating at 100 ° C. for 10 minutes to form a 150 μm thick green sheet for a surface insulating layer. A green sheet for an intermediate insulating layer was prepared.

【0041】表面絶縁層用グリーンシートだけを積層プ
レス後、最高保持温度900 ℃で30分間大気中にて焼成し
て得た基板の抗折強度は37 kgf/mm2であった。一方、中
間絶縁層用グリーンシートだけを積層プレス後、同じ条
件で焼成して得た基板の抗折強度は13 kgf/mm2、比誘電
率は4.2 であった。即ち、表面絶縁層の方が中間絶縁層
より高強度であり、中間絶縁層は比誘電率が低かった。
The substrate obtained by laminating only the green sheet for the surface insulating layer and sintering in the atmosphere at the maximum holding temperature of 900 ° C. for 30 minutes had a transverse rupture strength of 37 kgf / mm 2 . On the other hand, a substrate obtained by laminating and pressing only the green sheet for the intermediate insulating layer and firing under the same conditions had a flexural strength of 13 kgf / mm 2 and a relative dielectric constant of 4.2. That is, the surface insulating layer had higher strength than the intermediate insulating layer, and the intermediate insulating layer had a lower relative dielectric constant.

【0042】(実施例1)本実施例では、電子部品の搭載
方法としてフリップチップ接続法を、プリント配線板へ
の接続に対してはBGA接続法を想定し、接続部の初期
強度基準である、基板破壊ではなくハンダからの破壊
(ハンダ切れ) となる表面絶縁層用グリーンシートの積
層枚数を各接続法について調査した。
(Embodiment 1) In this embodiment, a flip chip connection method is assumed as a method of mounting electronic components, and a BGA connection method is assumed for connection to a printed wiring board. Destruction from solder instead of substrate
The number of laminated green sheets for the surface insulating layer (soldering) was investigated for each connection method.

【0043】フリップチップ接続用の基板の試験片は次
のようにして作製した。50mm角の正方形に切断した表面
絶縁層用グリーンシートの1枚の片面に、表層電極と表
面絶縁層間にスパイク (アンカー) を形成し、密着強度
を保持するため、表3に示す組成のガラスセラミックス
ペーストを厚み10μm程度に印刷した。さらに、フリッ
プチップ接続用のパッド状電極を形成するため、AgとPd
の割合が8:2の混合金属と有機樹脂 (エチルセルロー
ス系樹脂) および有機溶剤 (テルピネオール) とからな
るAg−Pdペーストを、ピッチ:180 μm、パッド径:18
0μm、パッド個数:4×4のパターンで印刷した。
A test piece of a substrate for flip chip connection was prepared as follows. A glass ceramic having the composition shown in Table 3 is used to form a spike (anchor) between the surface electrode and the surface insulating layer on one side of one surface insulating green sheet cut into a square of 50 mm square to maintain the adhesion strength. The paste was printed to a thickness of about 10 μm. In addition, Ag and Pd are used to form pad-like electrodes for flip chip connection.
Of Ag: Pd paste composed of a mixed metal having a ratio of 8: 2, an organic resin (ethylcellulose resin) and an organic solvent (terpineol) at a pitch of 180 μm and a pad diameter of 18
The pattern was printed in a pattern of 0 μm and the number of pads: 4 × 4.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】同じ50mm角の正方形に切断した中間絶縁層
用グリーンシート6枚の上に、電極印刷されたグリーン
シートが電極面を上に向けて最上層に位置するよう所定
枚数の表面絶縁層用グリーンシートを乗せ、これを積層
プレスし、得られた積層体を最高保持温度900 ℃×30mi
n で一括焼成することにより、ガラスセラミックス多層
基板を作成した。本実施例では、強度評価が目的である
ため、内層配線の形成は省略した。また、焼成基板の反
り発生を防ぐため、上下の両面に配置いた表面絶縁層用
グリーンシートの積層枚数は同数とした。
A predetermined number of surface insulating layers are formed so that the green sheet on which the electrodes are printed is positioned on the uppermost layer with the electrode surface facing upward on the six intermediate insulating layer green sheets cut into the same 50 mm square. A green sheet is placed on the laminate, and the laminate is pressed. The resulting laminate is held at a maximum holding temperature of 900 ° C x 30mi.
By firing all at once, a glass-ceramic multilayer substrate was prepared. In the present embodiment, since the purpose is to evaluate the strength, the formation of the inner layer wiring is omitted. Further, in order to prevent the occurrence of warpage of the fired substrate, the number of laminated green sheets for the surface insulating layer disposed on both the upper and lower surfaces was the same.

【0046】得られた焼成基板の上面には、ピッチ:15
0 μm、パッド径:150 μmでフリップチップ接続用の
表層電極パッドが形成されていた。この電極パッド上
に、ピッチ:150 μm、ボール径:150 μm、接続ボー
ル数:4×4、ハンダボール組成:Pb-3wt% Snの接続ピ
ンを有するチップコンデンサーを位置合わせして乗せ、
350 ℃のリフロー炉で加熱してフリップチップ接続を行
った。接続後のチップコンデンサーに対し、破断するま
で剪断応力を付与し、破断した面を観察して、破断モー
ドを調査した。結果を表4に示す。
On the upper surface of the obtained fired substrate, a pitch: 15
Surface electrode pads for flip chip connection were formed at 0 μm and pad diameter: 150 μm. On this electrode pad, a chip capacitor having connection pins of pitch: 150 μm, ball diameter: 150 μm, number of connection balls: 4 × 4, solder ball composition: Pb-3wt% Sn is aligned and placed,
Heating was performed in a reflow furnace at 350 ° C. to perform flip chip connection. A shear stress was applied to the chip capacitor after the connection until the chip capacitor was broken, the broken surface was observed, and the break mode was investigated. Table 4 shows the results.

【0047】別に、表層電極パッドのパターン以外は上
記のフリップチップ接続用の試験片と同様にして、BG
A接続用の試験片を作製した。基板の表層電極の形成
は、Ag−Pdペーストをピッチ:1.52mm、パッド径:1.07
mm、パッド個数:10×10のパターンで50mm角の表面絶縁
層用グリーンシートに印刷することにより行った。焼成
基板の表面には、ピッチ:1.27mm、パッド径0.89mmのパ
ターンを有するBGA接続用表層電極パッドが形成され
ていた。
Separately, except for the pattern of the surface layer electrode pad, the BG was prepared in the same manner as the above-described flip-chip connection test piece.
A test piece for connection A was prepared. For the formation of the surface electrode of the substrate, Ag-Pd paste is pitched: 1.52 mm, pad diameter: 1.07
mm, the number of pads: 10 × 10, printed on a 50 mm square green sheet for a surface insulating layer. On the surface of the fired substrate, surface electrode pads for BGA connection having a pattern with a pitch of 1.27 mm and a pad diameter of 0.89 mm were formed.

【0048】この電極パッド上に、ボール径:0.89mm、
ボール組成:Pb-63wt% Sn のハンダボールを、230 ℃の
リフロー炉により溶融接合した。接合後のハンダボール
に対し、破断するまで剪断応力を付与し、破断した面を
観察して、破断モードを調査した。結果を表4に併せて
示す。
On this electrode pad, a ball diameter: 0.89 mm
Ball composition: Pb-63wt% Sn solder balls were melt bonded by a reflow furnace at 230 ° C. Shear stress was applied to the solder balls after joining until the solder balls were broken, and the broken surface was observed to investigate the breaking mode. The results are shown in Table 4.

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】表4から明らかなように、初期強度基準で
あるハンダ切れを満たす必要最低限の表面絶縁層の積層
枚数は、フリップチップ接続では1枚であるのに対し、
BGA接続の場合は2枚であり、基板の両面で表面絶縁
層の厚みを同一にする必要がないことが分かる。即ち、
表面絶縁層用のグリーンシートの積層枚数は、パッド径
(電極径) が小さい側の表面では少なくすることができ
る。フリップチップ接続部の側のグリーンシートの積層
枚数が1枚ですめば、ピッチおよび径の小さいビアホー
ルの位置合わせの問題が著しく軽減される。
As is evident from Table 4, the minimum number of required surface insulating layers to satisfy the solder strength as the initial strength standard is one for flip-chip connection, whereas
In the case of BGA connection, the number is two, and it is understood that the thickness of the surface insulating layer does not need to be the same on both surfaces of the substrate. That is,
The number of laminated green sheets for the surface insulating layer depends on the pad diameter
(Electrode diameter) can be reduced on the surface on the smaller side. If the number of laminated green sheets on the side of the flip chip connection portion is reduced to one, the problem of alignment of via holes having a small pitch and a small diameter is remarkably reduced.

【0051】(実施例2)本実施例では、表面絶縁層用
グリーンシートの積層枚数の違いによる焼成基板の反り
を試験する。
Example 2 In this example, the warpage of the fired substrate due to the difference in the number of laminated green sheets for a surface insulating layer is tested.

【0052】50mm角の正方形に切断した中間絶縁層用グ
リーンシートを6枚と、その上下面に同じ50mm角の正方
形に切断した所定枚数の表面絶縁層用グリーンシートと
を重ねて積層プレスし、積層体を最高保持温度900 ℃×
30 minで一括焼成することにより、ガラスセラミックス
多層基板を作成した。本実施例では反りを見るのが目的
であったため、内層配線および表層電極は省略した。焼
成により発生した基板の反り量を、図1に示す方法で測
定した結果を表5に示す。
Six green sheets for an intermediate insulating layer cut into a square of 50 mm square and a predetermined number of green sheets for a surface insulating layer cut into the same square of 50 mm square are stacked and pressed on the upper and lower surfaces thereof. Maximum holding temperature 900 ℃ x
A glass ceramic multilayer substrate was prepared by firing all at once for 30 min. Since the purpose of this example was to check the warpage, the inner wiring and the surface electrode were omitted. Table 5 shows the results of the measurement of the amount of warpage of the substrate caused by firing by the method shown in FIG.

【0053】[0053]

【表5】 [Table 5]

【0054】表5からわかるように、両面で表面絶縁層
用のグリーンシートの積層枚数が同じであれば、表面絶
縁層と中間絶縁層のガラスセラミックス組成が異なって
いても、焼成時に基板の反りは起こらない。しかし、表
面絶縁層の積層枚数が両面で互いに異なる場合には、凹
部状に反る側、即ち、本実施例では積層枚数の少ない側
の面をセッターに接するように配置して焼成すると、こ
の例では積層枚数の差が1枚であれば、反りが0のガラ
スセラミックス多層配線基板を得ることができ、積層枚
数の差が2枚の場合でも、反りは著しく少なくなる。
As can be seen from Table 5, if the number of laminated green sheets for the surface insulating layer is the same on both sides, even if the glass ceramic compositions of the surface insulating layer and the intermediate insulating layer are different, the warpage of the substrate at the time of firing is different. Does not happen. However, when the number of laminated surface insulating layers is different from each other on both sides, the side warped in a concave shape, that is, in this embodiment, the side with the smaller number of laminated layers is arranged so as to be in contact with the setter and fired. In the example, if the difference in the number of laminations is one, a glass-ceramic multilayer wiring board with zero warpage can be obtained, and even if the difference in the number of laminations is two, the warpage is significantly reduced.

【0055】即ち、実施例1に示すように、表面絶縁層
用グリーンシートの積層枚数は両面で変えることが有利
であるが、それによる焼成基板の反り発生は、セッター
面に接する側の表面を適切に選択することで解消するこ
とができる。
That is, as shown in Example 1, it is advantageous to change the number of laminated green sheets for the surface insulating layer on both sides. The problem can be solved by appropriate selection.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る低温
焼成ガラスセラミックス多層配線基板とその製造方法に
あっては、表面絶縁層を中間絶縁層とは異なるより高強
度のガラスセラミックス材料から形成し、かつ基板の両
面で表面絶縁層の厚み(表面絶縁層用グリーンシートの
積層枚数)が互いに異なる。そのため、外部接続信頼性
を確保する必要最低限の表面絶縁層厚みを有する低温焼
成ガラスセラミックス多層配線基板となり、製造コスト
低減が可能となる。さらに、シリコン・チップ等の電子
部品を搭載するための接続法がフリップチップ接続法で
ある場合、表面絶縁層上にあるフリップチップ接続用パ
ッドから内層信号層までのビアホールが形成されるグリ
ーンシート枚数が低減されるため、位置合わせが容易と
なり、信頼性の高いビアホール形成が可能となる。ま
た、比誘電率が比較的高い表面絶縁層の厚みを最小限に
薄くできるので、表面絶縁層のビアホールを通過する際
の信号遅延を抑制できる。
As described in detail above, in the low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board and the method of manufacturing the same according to the present invention, the surface insulating layer is made of a higher strength glass-ceramic material different from the intermediate insulating layer. The thickness of the surface insulating layer (the number of laminated green sheets for the surface insulating layer) is different from each other on both sides of the formed substrate. Therefore, a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board having a minimum necessary thickness of the surface insulating layer for ensuring the reliability of external connection is obtained, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, if the connection method for mounting electronic components such as silicon chips is the flip-chip connection method, the number of green sheets on which via holes are formed from the flip-chip connection pads on the surface insulating layer to the internal signal layer Is reduced, the alignment becomes easy, and a highly reliable via hole can be formed. Further, since the thickness of the surface insulating layer having a relatively high relative dielectric constant can be minimized, signal delay when passing through the via hole of the surface insulating layer can be suppressed.

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

【図1】ガラスセラミックス多層配線基板の焼成時の反
り量の測定法を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for measuring the amount of warpage of a glass ceramic multilayer wiring board during firing.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−151690(JP,A) 特開 平2−239648(JP,A) 実開 昭61−134081(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 3/46 Continuation of the front page (56) References JP-A-3-151690 (JP, A) JP-A-2-239648 (JP, A) JP-A-61-134081 (JP, U) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) H05K 3/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 両面がいずれも絶縁層からなり、その内
部に配線層が中間絶縁層と交互に積層されている、各絶
縁層がすべてガラスセラミックス材料からなる低温焼成
ガラスセラミックス多層配線基板において、表面絶縁層
が中間絶縁層より抗折強度の高いガラスセラミックス材
料から形成され、かつ電子部品をフリップチップ法によ
り接続する側の表面絶縁層の厚みが、他方の表面絶縁層
の厚みより薄いことを特徴とする、フリップチップ法に
よる電子部品の搭載に適した低温焼成ガラスセラミック
ス多層配線基板。
1. A low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board in which both sides are formed of insulating layers, and wiring layers are alternately laminated therein with intermediate insulating layers. The surface insulating layer is formed from a glass-ceramic material that has higher bending strength than the intermediate insulating layer, and the electronic components are formed by the flip-chip method.
The thickness of the surface insulating layer on the side to be connected
Flip chip method , characterized by being thinner than
Low temperature fired glass ceramic multilayer wiring board suitable for mounting electronic components .
【請求項2】 中間絶縁層用のガラスセラミックス・グ
リーンシートと、これとは組成が異なる表面絶縁層用の
ガラスセラミックス・グリーンシートとを、所定のビア
ホール形成とその充填および/また配線印刷を行った
後、両面にそれぞれ1枚以上の表面絶縁層用のグリーン
シート、内部に複数枚の中間絶縁層用のグリーンシート
を配して積層プレスし、積層体をその一括焼成時に凹形
状の反りを生ずる側の表面をセッター側に向け、セッタ
ー上で1050℃以下にて一括焼成することを特徴とする請
求項1記載の、低温焼成ガラスセラミックス多層配線基
板の製造方法。
2. A glass ceramic green sheet for the intermediate insulating layer, it and the glass ceramic green sheet for the surface insulating layer having different compositions is given via hole and its filling and / or wire printing concave after green sheets for the respective one or more surface insulating layer on both sides, stacked and pressed by disposing the green sheet for the plurality of intermediate insulating layer inside the laminated body at the time of co-firing
With the surface on the side where warping occurs toward the setter,
請characterized by co-firing on over at 1050 ° C. or less
The method for producing a low-temperature fired glass-ceramic multilayer wiring board according to claim 1 .
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