JP4965276B2 - Wiring board - Google Patents
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Description
本発明は配線基板に関する。更に詳しくは、アルミナ、Ｎｂ、Ｍｎ及びアルカリ土類金属元素ＡとしてＭｇ及びＢａを含有する絶縁部と、Ａｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、が同時焼成されてなる配線基板に関する。 The present invention relates to a wiring board. More specifically, the present invention relates to a wiring board in which an insulating part containing Mg and Ba as alumina, Nb , Mn, and alkaline earth metal element A and a conductor layer containing at least one of Ag and Cu are simultaneously fired. .
昨今、電子部品の絶縁材料には高強度、低誘電損失、高体積抵抗、及び高熱伝導等の種々の要求からアルミナの使用が求められている。また、電子部品に対する高周波特性における性能要求や、配線抵抗の低抵抗化の要求からＡｇ及びＣｕ等の低抵抗導体材料の使用も求められる。しかし、アルミナは焼結温度が高く低導体材料との同時焼結が困難である。 In recent years, the use of alumina is required for insulating materials for electronic parts due to various requirements such as high strength, low dielectric loss, high volume resistance, and high thermal conductivity. In addition, the use of low-resistance conductor materials such as Ag and Cu is also required because of performance requirements in high-frequency characteristics for electronic components and requirements for reducing wiring resistance. However, alumina has a high sintering temperature and is difficult to be sintered simultaneously with a low conductor material.
このため、従来、絶縁材料としてアルミナを用いるには、アルミナをフィラー化し、全体積の５０体積％近くを占める量のガラスをバインダとして機能させてアルミナフィラーを焼き固めたＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）として使用されている。ＬＴＣＣは、アルミナが有する低誘電損失をある程度維持しつつ低抵抗導体材料と同時焼成できる点において優れている。しかし、多量に混合されるガラス成分は機械的強度及び熱伝導性の両特性にとっては負要素となり、アルミナが有している本来の機械的強度、高体積抵抗及び高熱伝導性を十分に引き出せるには至っていない。近年、ＬＴＣＣを超える機械特性及び誘電特性が電子部品に求められるようになり、アルミナをより低温で焼結させつつ、アルミナの有する高強度、低誘電損失、高体積対抗、及び高熱伝導等の特性を維持させる技術が求められている。 Therefore, conventionally, in order to use alumina as an insulating material, LTCC (Low Temperature Co-fired) in which alumina is made into a filler and the amount of glass occupying about 50% by volume of the total volume is made to function as a binder and the alumina filler is baked and hardened (Ceramic). LTCC is excellent in that it can be co-fired with a low-resistance conductor material while maintaining the low dielectric loss of alumina to some extent. However, a glass component mixed in a large amount becomes a negative factor for both mechanical strength and thermal conductivity, so that the original mechanical strength, high volume resistance and high thermal conductivity possessed by alumina can be sufficiently extracted. Has not reached. In recent years, mechanical and dielectric properties that exceed LTCC have been required of electronic components, and alumina has higher strength, lower dielectric loss, higher volume resistance, higher heat conduction, etc., while sintering alumina at a lower temperature. There is a need for technology to maintain
このような技術として、還元性雰囲気下で焼結することで導体材料の酸化を防止しつつアルミナを焼結させる方法が知られている。しかし、還元性雰囲気下であっても１５００℃を超える高温で低抵抗導体であるＣｕ等の導体材料と同時焼成すると、導体材料がアルミナ焼結体内でマイグレーションを起こす等、導体層の保形成や導体層近傍における絶縁性能等を十分に維持することが困難となるという問題がある。しかし、アルミナを１５００℃以下の温度で焼結可能となる程度にまで焼結助剤を添加すると、粒界相にガラスが残留し、ＬＴＣＣにおけると同様に機械的強度及び体積抵抗が低下される一方、誘電損失は大きくなり易いという問題がある。
このような問題に対して、下記特許文献１及び２が知られている。
As such a technique, a method of sintering alumina while preventing oxidation of a conductor material by sintering in a reducing atmosphere is known. However, even in a reducing atmosphere, co-firing with a conductor material such as Cu, which is a low-resistance conductor at a high temperature exceeding 1500 ° C., causes the conductor material to migrate in the alumina sintered body. There is a problem that it is difficult to sufficiently maintain the insulation performance in the vicinity of the conductor layer. However, if a sintering aid is added to such an extent that alumina can be sintered at a temperature of 1500 ° C. or less, glass remains in the grain boundary phase, and mechanical strength and volume resistance are reduced as in LTCC. On the other hand, there is a problem that dielectric loss tends to increase.
The following
上記特許文献１に開示された技術は、低抵抗導体材料と還元雰囲気下において同時焼成が可能であり、誘電損失が小さく優れた材料（アルミナ質焼結体）である。しかし、抗折強度は５００ＭＰａを超えるには至っておらず、アルミナが本来有している高い機械的強度を更に効果的に発揮させることが求められる。
上記特許文献２に開示された技術は、優れた熱伝導性及び６５０ＭＰａを超える極めて高い抗折強度を発揮できる点において優れている。しかし、導体材料としては白金が使用され、また、焼成雰囲気は大気であり、酸化性雰囲気で焼成した場合に得られた性能である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、低抵抗導体材料と同時焼結されたアルミナ、Ｎｂ、Ｍｎ及びアルカリ土類金属元素ＡとしてＭｇ及びＢａを含む絶縁部を備える配線基板を提供することを目的とする。
The technique disclosed in
The technique disclosed in
The present invention has been made in view of the above problems, and includes a wiring board including an insulating portion containing Mg and Ba as alumina, Nb , Mn, and alkaline earth metal element A, which are simultaneously sintered with a low-resistance conductor material. The purpose is to provide.
即ち、本発明は以下の通りである。
（１）アルミナとＮｂ及びＭｎとアルカリ土類金属元素Ａとを含有する絶縁部と、該絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、を備え、
該絶縁部全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、
該絶縁部全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満であり、
該絶縁部全体に対するＡＯ換算によるアルカリ土類金属元素Ａの含有量は０．６質量％以上且つ６質量％以下であり、
該アルカリ土類金属元素Ａとして、Ｍｇ及びＢａを含むことを特徴とする配線基板。
（２）上記Ｍｎの含有量に対する上記Ｎｂの含有量の比は０．５５以上且つ５以下である上記（１）に記載の配線基板。
（３）上記絶縁部は、更に、Ｓｉを含有し、
該絶縁部全体に対する、Ｎｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量、ＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量、ＳｉＯ２換算によるＳｉの含有量、及びＡＯ換算によるＡの含有量の合計含有量が１５質量％以下である上記（１）又は（２）に記載の配線基板。
（４）上記絶縁部を構成するアルミナ結晶粒子の平均粒径が０．５μｍ以上且つ２μｍ以下である上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の配線基板。
That is, the present invention is as follows.
(1) An insulating portion containing alumina, Nb and Mn, and an alkaline earth metal element A, and a conductor layer disposed on the surface and / or inside of the insulating portion and including at least one of Ag and Cu With
The Nb content in terms of Nb 2 O 5 with respect to the entire insulating portion is 0.9 mass% or more and 8 mass% or less,
The content of Mn by MnO 2 in terms of to the whole insulating unit Ri der less than 0.5 mass% or more and 2 mass%,
The content of the alkaline earth metal element A in terms of AO with respect to the whole insulating part is 0.6% by mass or more and 6% by mass or less,
A wiring board comprising Mg and Ba as the alkaline earth metal element A.
(2) The wiring board according to (1), wherein the ratio of the Nb content to the Mn content is 0.55 or more and 5 or less.
(3) The insulating part further contains Si,
The total content of the Nb content in terms of Nb 2 O 5, the content of Mn in terms of MnO 2 , the content of Si in terms of SiO 2 , and the content of A in terms of AO with respect to the entire insulating portion is 15 mass. % Or less of the wiring board according to (1) or (2).
(4) The wiring board according to any one of (1) to (3), wherein an average particle size of alumina crystal particles constituting the insulating portion is 0.5 μm or more and 2 μm or less.
本発明の配線基板によれば、Ａｇ及びＣｕを含む導体層と同時焼結されたアルミナ、Ｎｂ、Ｍｎ及びアルカリ土類金属元素ＡとしてＭｇ及びＢａを含む絶縁部を備える配線基板とすることができる。また、高強度、低誘電損失且つ高体積抵抗の特性を得ることができる。更に、この配線基板を１４００℃以下の焼成温度で得ることができる。
Ｍｎの含有量に対するＮｂの含有量の比が０．５５以上且つ５以下である場合は、絶縁部の焼結性が特に向上される。また、誘電損失をより小さく抑えることができる。
絶縁部全体に対するＮｂ、Ｍｎ、Ｓｉ及びアルカリ土類金属元素の合計含有量が１５質量％以下である場合は、誘電損失をより小さく且つ体積抵抗値をより大きくできる。
絶縁部を構成するアルミナ結晶粒子の平均粒径が０．５μｍ以上且つ２μｍ以下である場合は特に高い強度を得ることができる。
According to the wiring board of the present invention, a wiring board having an insulating portion containing Mg, Ba as alumina, Nb , Mn, and alkaline earth metal element A, which are simultaneously sintered with a conductor layer containing Ag and Cu, is provided. it can. In addition, characteristics of high strength, low dielectric loss, and high volume resistance can be obtained. Furthermore, this wiring board can be obtained at a firing temperature of 1400 ° C. or lower.
When the ratio of the Nb content to the Mn content is 0.55 or more and 5 or less, the sinterability of the insulating portion is particularly improved. Further, the dielectric loss can be further reduced.
When the total content of Nb, Mn, Si and alkaline earth metal element with respect to the entire insulating portion is 15% by mass or less, the dielectric loss can be reduced and the volume resistance value can be increased.
A particularly high strength can be obtained when the average particle diameter of the alumina crystal particles constituting the insulating portion is 0.5 μm or more and 2 μm or less.
以下、本発明の配線基板をより詳しく説明する。
［１］配線基板
本発明の配線基板は、アルミナとＮｂ及びＭｎとアルカリ土類金属元素Ａとを含有する絶縁部と、該絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、を備え、該絶縁部全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、該絶縁部全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満であり、該絶縁部全体に対するＡＯ換算によるアルカリ土類金属元素Ａの含有量は０．６質量％以上且つ６質量％以下であり、該アルカリ土類金属元素Ａとして、Ｍｇ及びＢａを含むことを特徴とする。
Hereinafter, the wiring board of the present invention will be described in more detail.
[1] Wiring board The wiring board of the present invention includes an insulating part containing alumina, Nb, Mn, and an alkaline earth metal element A, and is disposed on the surface and / or inside of the insulating part and is made of Ag and Cu. A conductor layer including at least one of them, and the Nb content in terms of Nb 2 O 5 with respect to the entire insulating portion is 0.9% by mass or more and 8% by mass or less, and MnO 2 with respect to the entire insulating portion. the content of Mn by translation Ri der less than 0.5 mass% or more and 2 mass%, the content of the alkaline earth metal element a by AO converted to the whole insulating unit 0.6 mass% or more and 6 wt% The alkaline earth metal element A includes Mg and Ba as follows.
即ち、例えば、図１に例示するように、配線基板１は、絶縁部１１と、導体層１２とを備える。
上記「絶縁部」は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含有する。絶縁部に含まれるアルミナは、通常、絶縁部全体に対して８０質量％以上（好ましくは８５〜９９質量％、より好ましくは８５〜９７質量％、更に好ましくは８８〜９５質量％）である。アルミナ含有量が８０質量％以上である場合は、アルミナが有する高強度、低誘電損失、及び高体積対抗である特性を維持することができる。
That is, for example, as illustrated in FIG. 1, the
The “insulating part” contains alumina (Al 2 O 3 ). The alumina contained in the insulating part is usually 80% by mass or more (preferably 85 to 99% by mass, more preferably 85 to 97% by mass, and still more preferably 88 to 95% by mass) with respect to the entire insulating part. When the alumina content is 80% by mass or more, the high strength, low dielectric loss, and high volume resistance characteristics of alumina can be maintained.
絶縁部はＮｂを含有する。Ｎｂの含有量は絶縁部全体を１００質量％とした場合にＮｂ２Ｏ５換算で０．９質量％以上且つ８質量％以下{即ち、Ｎｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量（質量％）をＸＮｂとした場合に０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦８}である。ＸＮｂが０．９質量％未満であると焼結性が低下する傾向にあり、焼結不足から絶縁部の強度が劣化するため好ましくない。また、ＸＮｂが８質量％を超えると誘電損失が過度に低下するため好ましくない。０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦８であれば、特に非酸化性雰囲気において温度１４００℃以下で焼結できる。 The insulating part contains Nb. The content of Nb is 0.9% by mass or more and 8% by mass or less in terms of Nb 2 O 5 when the entire insulating portion is 100% by mass {ie, the content of Nb in terms of Nb 2 O 5 (% by mass) When X is Nb , 0.9 ≦ X Nb (mass%) ≦ 8}. If XNb is less than 0.9% by mass, the sinterability tends to decrease, and the strength of the insulating portion deteriorates due to insufficient sintering. Further, if XNb exceeds 8% by mass, the dielectric loss is excessively lowered, which is not preferable. If 0.9 ≦ X Nb (mass%) ≦ 8, sintering can be performed at a temperature of 1400 ° C. or less, particularly in a non-oxidizing atmosphere.
この含有量ＸＮｂは、０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦６．５がより好ましい。この範囲では誘電損失をより小さく抑えることができる。また、０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦５．５が更に好ましい。この範囲では誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをよりバランスよく得ることができる。
尚、絶縁部におけるＮｂの含有形態は特に限定されず、Ｎｂの酸化物（Ｎｂ２Ｏ５等）として含有されてもよく、他の金属元素（他の金属元素にはケイ素を含む）との複酸化物として含有されてもよい。
The content X Nb is more preferably 0.9 ≦ X Nb (mass%) ≦ 6.5. In this range, the dielectric loss can be further reduced. Further, 0.9 ≦ X Nb (mass%) ≦ 5.5 is more preferable. In this range, high volume resistance and excellent strength can be obtained in a balanced manner while suppressing dielectric loss.
The Nb content in the insulating portion is not particularly limited, and may be contained as an oxide of Nb (Nb 2 O 5 or the like), and with other metal elements (other metal elements include silicon). It may be contained as a double oxide.
絶縁部はＭｎを含有する。Ｍｎの含有量は絶縁部全体を１００質量％とした場合にＭｎＯ２換算で０．５質量％以上且つ２質量％未満{即ち、ＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量（質量％）をＸＭｎとした場合に０．５≦ＸＭｎ（質量％）<２}である。ＸＭｎが０．５質量％未満であると焼結性が低下する傾向にある。また、ＸＭｎが２質量％以上であると焼成時のアルミナ粒成長が促進され、アルミナ結晶粒子が大きくなり、絶縁部の強度が劣化するため好ましくない。 The insulating part contains Mn. The content of Mn is 0.5% by mass or more and less than 2% by mass in terms of MnO 2 when the entire insulating portion is 100% by mass {ie, the content (% by mass) of Mn in terms of MnO 2 is X Mn In this case, 0.5 ≦ X Mn (mass%) <2}. If X Mn is less than 0.5% by mass, the sinterability tends to decrease. Further, if X Mn is 2% by mass or more, the growth of alumina grains during firing is promoted, the alumina crystal particles become large, and the strength of the insulating portion deteriorates, which is not preferable.
この含有量ＸＭｎは、０．５≦ＸＭｎ（質量％）≦１．９がより好ましい。この範囲では誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをバランスよく得ることができる。また、０．９≦ＸＭｎ（質量％）≦１．９が更に好ましい。この範囲では誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをよりバランスよく得る
尚、絶縁部におけるＭｎの含有形態は特に限定されず、Ｍｎの酸化物（ＭｎＯ２等）として含有されてもよく、他の金属元素（他の金属元素にはケイ素を含む）との複酸化物として含有されてもよい。
The content X Mn is more preferably 0.5 ≦ X Mn (mass%) ≦ 1.9. In this range, high volume resistance and excellent strength can be obtained in a balanced manner while suppressing dielectric loss. Further, 0.9 ≦ X Mn (mass%) ≦ 1.9 is more preferable. Within this range, high volume resistance and excellent strength are obtained in a well-balanced manner while suppressing dielectric loss. In addition, the Mn content in the insulating part is not particularly limited, and is contained as an oxide of Mn (MnO 2 or the like). Alternatively, it may be contained as a double oxide with other metal elements (other metal elements include silicon).
上記Ｍｎの含有量ＸＭｎに対するＮｂの含有量ＸＮｂの比（ＸＮｂ／ＸＭｎ）は０．５５以上且つ５以下（０．５５≦ＸＮｂ／ＸＭｎ≦５）とすることが好ましい。この範囲であれば、絶縁部の焼結性が特に向上される。この比（ＸＮｂ／ＸＭｎ）は、０．５５≦ＸＮｂ／ＸＭｎ≦４がより好ましい。この範囲であれば誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをよりバランスよく得る The ratio of the Nb content X Nb to the Mn content X Mn (X Nb / X Mn ) is preferably 0.55 or more and 5 or less (0.55 ≦ X Nb / X Mn ≦ 5). If it is this range, the sinterability of an insulation part will be improved especially. The ratio (X Nb / X Mn ) is more preferably 0.55 ≦ X Nb / X Mn ≦ 4. Within this range, high volume resistance and excellent strength can be obtained in a balanced manner while suppressing dielectric loss.
更に、絶縁部には、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｇ及びＢａ以外に他の金属元素（他の金属元素にはケイ素を含む）を含有することができる。他の金属元素としてはケイ素（Ｓｉ）が挙げられる。ケイ素の含有量は特に限定されないが、ＳｉＯ２換算で２質量％以上且つ７質量％以下であることが好ましい。この範囲ではアルミナの強度、誘電損失及び体積抵抗を大きく低下させることなく、焼結性を向上させることができる。この含有量は、２質量％以上且つ６質量％以下であることがより好ましく（焼結性向上効果がより得られる）、２質量％以上且つ４質量％以下であることが特に好ましい（焼結性向上効果と強度向上効果とが得られる）。
Furthermore, in addition to Al,
また、絶縁部には、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｂａ及びＳｉ以外に他の金属元素を含有することができる。他の金属元素としてはＣａ、Ｓｒ、Ｒａ及びＢｅが挙げられる。これらのアルカリ土類金属元素は１種のみが含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。アルカリ土類金属元素の含有量は特に限定されないが、アルカリ土類金属元素をＡとした場合にＡＯ換算で０．６質量％以上且つ６質量％以下である。この範囲ではアルミナの強度、誘電損失及び体積抵抗を大きく低下させることなく、焼結性を向上させることができる。この含有量は、０．８質量％以上且つ５質量％以下であることがより好ましく（焼結性向上効果がより得られる）、０．９質量％以上且つ３質量％以下であることが更に好ましく（焼結性向上効果が更に得られる）、０．９質量％以上且つ２．５質量％以下であることが特に好ましい（焼結性向上効果が特に得られる）。 In addition, the insulating portion can contain other metal elements in addition to Nb, Mn , Mg, Ba, and Si. Other metal elements include Ca, Sr, Ra, and Be. These alkaline earth metal elements may contain only 1 type, and may contain 2 or more types. Although content of an alkaline-earth metal element is not specifically limited, When an alkaline-earth metal element is set to A, it is 0.6 to 6 mass% in conversion of AO. In this range, the sinterability can be improved without greatly reducing the strength, dielectric loss and volume resistance of alumina. This content is more preferably 0.8% by mass or more and 5% by mass or less (a further improvement in sinterability is obtained), and further 0.9% by mass or more and 3% by mass or less. It is preferable (a sinterability improvement effect is further obtained), and particularly preferably 0.9% by mass or more and 2.5% by mass or less (a sinterability improvement effect is particularly obtained).
絶縁部は、アルカリ土類金属元素としてＭｇ又はＢａを含む。
Ｍｇ及びＢａの含有量は、ＭｇはＭｇＯ換算で０．１質量％以上且つ２質量％以下含有されることが好ましく、０．１質量％以上且つ１．５質量％以下含有されることがより好ましく、０．２質量％以上且つ１．１質量％以下含有されることが好ましい。
一方、ＢａはＢａＯ換算で０．５質量％以上且つ４質量％以下含有されることが好ましく、０．７質量％以上且つ３．５質量％以下含有されることがより好ましく、０．９質量％以上且つ２質量％以下含有されることが好ましい。
The insulating part contains Mg or Ba as an alkaline earth metal element.
The content of Mg and Ba is preferably 0.1% by mass or more and 2% by mass or less, and more preferably 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less in terms of MgO. Preferably, the content is 0.2% by mass or more and 1.1% by mass or less.
On the other hand, Ba is preferably contained in an amount of 0.5% by mass or more and 4% by mass or less in terms of BaO, more preferably 0.7% by mass or more and 3.5% by mass or less, and 0.9% by mass. % Or more and 2% by mass or less is preferable.
絶縁部に含有されるＡｌ以外の金属元素（金属元素にはケイ素を含む）は、絶縁部全体に対して酸化物換算で２０質量％以下とすることが好ましい。この範囲を超えると誘電損失の低下や体積抵抗の低下を招くために好ましくない。この合計含有量は５質量％以上且つ１５質量％以下とすることがより好ましく、６質量％以上且つ１４質量％以下とすることが更に好ましい。 It is preferable that the metal elements other than Al contained in the insulating part (the metal element includes silicon) be 20% by mass or less in terms of oxide with respect to the entire insulating part. Exceeding this range is undesirable because it leads to a decrease in dielectric loss and a decrease in volume resistance. The total content is more preferably 5% by mass to 15% by mass, and still more preferably 6% by mass to 14% by mass.
更に、この絶縁部には実質的にＴｉは含有されないことが好ましい。即ち、絶縁部全体に対してＴｉＯ２換算によるＴｉの含有量が０．５質量％以下であることが好ましく、検出限界以下であることが好ましい。
Ｔｉの酸化物はアルミナに対して焼結助剤として機能することが知られており、Ｔｉを含有させることで絶縁部の特性の低下を抑制しつつ焼結性を向上させることができる。しかし、この効果は酸化性雰囲気では非常に効果的に機能されるものの、非酸化性雰囲気ではＴｉの酸化物が還元されて導電性を生じる場合があり、酸化性雰囲気で焼結した場合に比べて絶縁部の誘電損失の低下及び体積抵抗の低下が認められる場合がある。
尚、この絶縁部は、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＡ以外に他の成分を含有できる。他の成分としては各種着色成分等が挙げられる。着色成分としては、Ｗ、Ｍｏ及びＣｒ等が挙げられる。これらの着色成分を含有する場合、絶縁部全体を１００質量％としてその合計含有量は２質量％以下である。
Further, it is preferable that Ti is not substantially contained in the insulating portion. That is, the Ti content in terms of TiO 2 with respect to the entire insulating portion is preferably 0.5% by mass or less, and preferably less than the detection limit.
It is known that the oxide of Ti functions as a sintering aid with respect to alumina. By containing Ti, the sinterability can be improved while suppressing the deterioration of the characteristics of the insulating portion. However, this effect works very effectively in an oxidizing atmosphere, but in a non-oxidizing atmosphere, the Ti oxide may be reduced, resulting in conductivity, compared to when sintered in an oxidizing atmosphere. In some cases, the dielectric loss of the insulating portion and the volume resistance may be reduced.
In addition, this insulating part can contain other components in addition to Nb, Mn, Si and A. Examples of other components include various coloring components. Examples of the coloring component include W, Mo, and Cr. When these coloring components are contained, the total insulating portion is 100% by mass, and the total content is 2% by mass or less.
本発明の配線基板の絶縁部を構成するアルミナは、通常、主としてアルミナ結晶粒子として含有される。含有されるアルミナ結晶粒子の平均粒径は特に限定されないが、０．５μｍ以上且つ２μｍ以下（より好ましくは０．８５〜１．７μｍ、更に好ましくは０．９〜１．６μｍ）であることが好ましい。この範囲ではより高い機械的強度が得られる。
また、アルミナ結晶粒子のアスペクト比は特に限定されないが１〜１．５であることが好ましい。この範囲であれば絶縁部内で微細なクラックを生じたとしてもクラックの進展が効果的に抑止され、配線基板において更に高い機械的強度が得られる。
The alumina constituting the insulating part of the wiring board of the present invention is usually contained mainly as alumina crystal particles. The average particle diameter of the contained alumina crystal particles is not particularly limited, but is 0.5 μm or more and 2 μm or less (more preferably 0.85 to 1.7 μm, still more preferably 0.9 to 1.6 μm). preferable. In this range, higher mechanical strength can be obtained.
The aspect ratio of the alumina crystal particles is not particularly limited, but is preferably 1 to 1.5. Within this range, even if a fine crack is generated in the insulating portion, the progress of the crack is effectively suppressed, and a higher mechanical strength can be obtained in the wiring board.
尚、上記アルミナ結晶粒子の平均粒径は、線インターセプト法により測定される値である。即ち、絶縁部を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の板状に切り出し、その後、一面を鏡面研磨し、次いで、この面をエッチングしてアルミナ結晶粒子が確認できるように露出させる。その後、走査型電子顕微鏡を用いてエッチング面を１０，０００倍に拡大した画像を得る。次いで、得られた画像上にランダムに３本の直線を描画し、これらの各直線が横切る全てのアルミナ結晶粒子について直線毎の平均直径を求め、更にこれら３本の各直線における平均直径の平均値をアルミナ結晶粒子の平均粒径とした。
また、上記アスペクト比は、上記と同様にして描画された各直線が横切る全てのアルミナ結晶粒子について（長径）／（短径）の計算によるアスペクト比を算出し、直線毎の平均アスペクト比を求め、更にこれら３本の各直線における平均アスペクト比の平均値をアルミナ結晶粒子のアスペクト比とした。
The average particle diameter of the alumina crystal particles is a value measured by a line intercept method. That is, the insulating portion is cut into a plate shape of about 10 mm × 10 mm × 10 mm, and then one surface is mirror-polished, and then this surface is etched to expose the alumina crystal particles. Thereafter, an image obtained by enlarging the etched surface by 10,000 times is obtained using a scanning electron microscope. Next, three straight lines are drawn at random on the obtained image, and the average diameter for each straight line is obtained for all the alumina crystal particles crossed by these straight lines. Further, the average of the average diameters of the three straight lines is calculated. The value was the average particle diameter of the alumina crystal particles.
In addition, the aspect ratio is calculated by calculating (major axis) / (minor axis) for all the alumina crystal particles crossed by each straight line drawn in the same manner as described above to obtain the average aspect ratio for each straight line. Furthermore, the average value of the average aspect ratio of each of these three straight lines was taken as the aspect ratio of the alumina crystal particles.
本発明の配線基板を構成する絶縁部の密度は３．７５〜３．９５（更に３．７９〜３．９３）とすることができる。
本発明の配線基板を構成する絶縁部の機械的強度（曲げ強さ）は、５５０〜６５０ＭＰａ（更に６００〜６５０ＭＰａ、特に６１０〜６５０ＭＰａ）とすることができる。
また、本発明の配線基板を構成する絶縁部の体積固有抵抗は、１×１０１４Ω・ｃｍ以上（更に２×１０１４Ω・ｃｍ以上、特に３×１０１４Ω・ｃｍ以上）とすることができる。
更に、本発明の配線基板を構成する絶縁部の誘電率は、１〜２０ＧＨｚ（特に９ＧＨｚにおいて）８〜１２（更に８．５〜１１、特に９〜１０．５）とすることができる。
また、本発明の配線基板を構成する絶縁部の誘電損失は、１〜２０ＧＨｚ（特に９ＧＨｚにおいて）において５０×１０−４以下（更に４０×１０−４以下、特に３０×１０−４以下）とすることができる。
更に、本発明の配線基板を構成する絶縁部の熱伝導率は、１０〜２０Ｗ／ｍＫ（更に１３〜２０Ｗ／ｍＫ、特に１５〜２０Ｗ／ｍＫ）とすることができる。
The density of the insulation part which comprises the wiring board of this invention can be 3.75-3.95 (further 3.79-3.93).
The mechanical strength (bending strength) of the insulating part constituting the wiring board of the present invention can be set to 550 to 650 MPa (further 600 to 650 MPa, particularly 610 to 650 MPa).
In addition, the volume resistivity of the insulating portion constituting the wiring board of the present invention is 1 × 10 14 Ω · cm or more (further 2 × 10 14 Ω · cm, particularly 3 × 10 14 Ω · cm or more). Can do.
Furthermore, the dielectric constant of the insulation part which comprises the wiring board of this invention can be 1-20 GHz (especially in 9 GHz) 8-12 (further 8.5-11, especially 9-10.5).
In addition, the dielectric loss of the insulating portion constituting the wiring board of the present invention is 50 × 10 −4 or less (further 40 × 10 −4 or less, particularly 30 × 10 −4 or less) at 1 to 20 GHz (especially at 9 GHz). can do.
Furthermore, the thermal conductivity of the insulating part constituting the wiring board of the present invention can be 10 to 20 W / mK (further 13 to 20 W / mK, particularly 15 to 20 W / mK).
本発明の配線基板は、上記絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つ絶縁部と同時焼成された導体層を備える。この導体層は１層のみを絶縁部の表面又は内部に備えてもよく、２層以上を絶縁部の表面又は内部に備えてもよい。また、２層以上の導体層を備える場合、絶縁部を挟んで配設できる。更に、この場合、各々の導体層は絶縁部を貫通して層間接続することができる。導体層としては、例えば、通常の導通用配線、抵抗用配線、パッド形状等のコンデンサ用配線、インダクタンス用配線及びボンディングパッドなどが挙げられる。 The wiring board of the present invention includes a conductor layer that is disposed on the surface and / or inside the insulating portion and is fired simultaneously with the insulating portion. This conductor layer may be provided with only one layer on the surface or inside of the insulating part, and may be provided with two or more layers on the surface or inside of the insulating part. Further, when two or more conductor layers are provided, they can be disposed with an insulating portion interposed therebetween. Furthermore, in this case, each conductor layer can pass through the insulating portion and be interlayer-connected. Examples of the conductor layer include normal conduction wiring, resistance wiring, capacitor wiring such as a pad shape, inductance wiring, and a bonding pad.
また、この導体層はＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む。これらの成分は各金属は単体として含有されてもよく、合金として含有されてもよい。Ａｇ及びＣｕの含有量は特に限定されないが、導体層全体を１００質量％とした場合に、Ａｇ及び／又はＣｕを２０〜８０質量％含有することが好ましい。 Moreover, this conductor layer contains at least one of Ag and Cu. In these components, each metal may be contained as a simple substance, or may be contained as an alloy. Although content of Ag and Cu is not specifically limited, When the whole conductor layer is 100 mass%, it is preferable to contain Ag and / or Cu 20-80 mass%.
また、導体層は、上記Ａｇ及びＣｕ以外にも他の金属成分を含有できる。他の金属成分の種類は特に限定されないが、例えば、Ｗ及びＭｏが挙げられる。これらは１種のみが含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。即ち、より低融点金属（Ａｇ及びＣｕ）と高融点金属（Ｗ及びＭｏ）とが併用されることが好ましい。低融点金属と高融点金属とが併用される場合、これらの合計量を１００質量％とした場合に、低融点金属は２０〜８０質量％とすることが好ましい。これにより高い電気伝導性を得ることができる。即ち、例えば、導体層の体積抵抗を２０μΩ・ｃｍ以下（更には１５μΩ・ｃｍ以下、より更には１０μΩ・ｃｍ以下、特に８μΩ・ｃｍ以下）とすることができる。 The conductor layer can contain other metal components in addition to the above Ag and Cu. Although the kind of other metal component is not specifically limited, For example, W and Mo are mentioned. Only 1 type may contain these and 2 or more types may contain. That is, it is preferable that a low melting point metal (Ag and Cu) and a high melting point metal (W and Mo) are used in combination. When the low melting point metal and the high melting point metal are used in combination, the low melting point metal is preferably 20 to 80% by mass when the total amount is 100% by mass. Thereby, high electrical conductivity can be obtained. That is, for example, the volume resistance of the conductor layer can be 20 μΩ · cm or less (further 15 μΩ · cm or less, further 10 μΩ · cm or less, particularly 8 μΩ · cm or less).
また、導体層には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ及びＭｏ以外の他の金属を含有してもよい。他の金属の種類は特に限定されないが、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＦｅ等が挙げられる。これらは１種のみが含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。但し、他の金属が含有される場合、他の金属の含有量は導体層全体１００質量％に対して２０質量％以下（好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下）である。
更に、導体層の形状は特に限定されないが、最細部における幅は３０〜１００μｍとすることができる。また、最薄部における厚さは５〜１０μｍとすることができる。
Moreover, you may contain metals other than Ag, Cu, W, and Mo in a conductor layer. Although the kind of other metal is not specifically limited, For example, Al, Ni, Zn, Sn, Mn, Si, Fe, etc. are mentioned. Only 1 type may contain these and 2 or more types may contain. However, when another metal is contained, the content of the other metal is 20% by mass or less (preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less) with respect to 100% by mass of the entire conductor layer.
Furthermore, the shape of the conductor layer is not particularly limited, but the width in the finest detail can be 30 to 100 μm. Moreover, the thickness in the thinnest part can be 5-10 micrometers.
本発明の配線基板は、絶縁部及び導体層以外にも更に、２つの異なる層間配設された導体層同士を絶縁部を挟んで導通するためのビア導体を備えることができる。即ち、例えば、図１におけるビア導体１３が挙げられる。このビア導体は、導体層と同じ成分構成であってもよく、異なる成分構成であってもよい。
In addition to the insulating portion and the conductor layer, the wiring board of the present invention can further include a via conductor for conducting two conductive layers disposed between different layers with the insulating portion interposed therebetween. That is, for example, the via
［２］配線基板の製造方法
本発明の配線基板の製造方法は特に限定されないが、例えば、未焼成セラミックシートを作製する未焼成セラミックシート作製工程（１）と、得られた未焼成セラミックシートの表面及び／又は裏面にメタライズ組成物（焼成されて導体層となる組成物）を用いて未焼成導体層を形成する未焼成導体層形成工程（２）と、これらの未焼成セラミックシートを積層して未焼成配線基板を得る積層工程（３）と、未焼成配線基板を焼成して配線基板を得る焼成工程（４）と、をこの順に備えて得ることができる。
[2] Manufacturing Method of Wiring Board The manufacturing method of the wiring board of the present invention is not particularly limited. For example, an unfired ceramic sheet manufacturing step (1) for manufacturing an unfired ceramic sheet and the obtained unfired ceramic sheet An unfired conductor layer forming step (2) for forming an unfired conductor layer using a metallized composition (composition that is fired to become a conductor layer) on the front surface and / or the back surface, and laminating these unfired ceramic sheets The stacking step (3) for obtaining an unsintered wiring substrate and the firing step (4) for firing the unsintered wiring substrate to obtain the wiring substrate can be provided in this order.
（１）未焼成セラミックシート作製工程
アルミナ原料、焼結助剤、バインダ樹脂（アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリペプチド、ポリビニルブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース誘導体、ポリオキシエチレン及びポリビニルアルコール等）及び溶剤（エタノール、アセトン、トルエン及び水等）等を、ボールミル等の混合機により湿式混合してスラリーを調製する。
(1) Unbaked ceramic sheet production process Alumina raw material, sintering aid, binder resin (acrylic resin, polyamide, polypeptide, polyvinyl butyral resin, phenoxy resin, cellulose derivative, polyoxyethylene, polyvinyl alcohol, etc.) and solvent ( Ethanol, acetone, toluene, water, etc.) etc. are wet mixed with a mixer such as a ball mill to prepare a slurry.
上記アルミナ原料としてはアルミナ粉末が好ましい。このアルミナ粉末の平均粒径は特に限定されないが０．１〜１．８μｍが好ましい。この範囲では取扱い性及びコスト面において優れ、本助剤成分を含有することでこの範囲の粒径のアルミナ原料を用いても温度１４００℃以下において非酸化性雰囲気で焼結できる。 As the alumina raw material, alumina powder is preferable. The average particle size of the alumina powder is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 1.8 μm. Within this range, the handleability and cost are excellent, and by containing this auxiliary component, sintering can be performed in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 1400 ° C. or lower even when an alumina raw material having a particle size within this range is used.
上記焼結助剤としては、Ｎｂ及びＭｎを必須成分とし、その他、前述のとおり、Ｓｉ及びアルカリ土類金属元素を用いることができる。これらの成分は酸化物として用いてもよく、非酸化物であって加熱により酸化される化合物等として用いてもよい。即ち、例えば、炭酸塩、水酸化物、炭酸水素塩、硝酸塩及び有機金属化合物等が挙げられる。これらは併用することができる。更に、必要に応じて上記スラリーには可塑剤、分散剤、消泡剤、着色剤及び酸化剤等のうちの少なくとも１種を配合できる。 As the sintering aid, Nb and Mn are essential components, and, as described above, Si and alkaline earth metal elements can be used. These components may be used as oxides or non-oxides and may be used as compounds that are oxidized by heating. That is, for example, carbonates, hydroxides, hydrogen carbonates, nitrates, organometallic compounds and the like can be mentioned. These can be used in combination. Furthermore, at least one of a plasticizer, a dispersant, an antifoaming agent, a colorant, an oxidizing agent, and the like can be blended with the slurry as necessary.
上記スラリーを用いて成形（例えば、ドクターブレード法、ロールコータ法等）する。配線基板を得る目的においては、通常、シート状に成形する。得られたシート状の成形体は乾燥させて溶剤を除去して未焼成セラミックシートとなる。この未焼成セラミックシートは、焼成されて絶縁部を構成する。尚、上記スラリーはスプレードライ等の方法により一度乾燥させ、更には造粒を行った後、再度、成形に適した性状に調整してもよい。 It shape | molds using the said slurry (for example, doctor blade method, roll coater method etc.). For the purpose of obtaining a wiring board, it is usually formed into a sheet. The obtained sheet-like molded body is dried to remove the solvent and become an unfired ceramic sheet. This unfired ceramic sheet is fired to form an insulating part. The slurry may be once dried by a method such as spray drying and further granulated, and then adjusted again to properties suitable for molding.
（２）未焼成導体層形成工程
上記で得られた未焼成セラミックシートには、一面又は両面にスクリーン印刷法等によりメタライズ組成物からなるパターンを形成し、乾燥して未焼成導体層を形成する。メタライズ組成物によるパターンが形成された未焼成セラミックシートは、必要に応じて積層し、未焼成配線基板が得られる。配線基板において２層以上の導体層が絶縁部を挟んで配設されている場合には、これらの導体層間の導通を行うためのビア導体を形成できる。ビア導体は、未焼成セラミックシートの所定位置に設けられたビアホールにビアペーストを充填し、この未焼成ビア導体を挟んで上記２層の未焼成導体層を接するようにすることで、焼成後に得られる配線基板において、これら２層の導体層はビア導体により電気的に接続される。
(2) Unsintered conductor layer formation step On the unsintered ceramic sheet obtained above, a pattern made of a metallized composition is formed on one or both sides by screen printing or the like, and dried to form an unsintered conductor layer. . The unfired ceramic sheet on which the pattern of the metallized composition is formed is laminated as necessary to obtain an unfired wiring board. In the case where two or more conductor layers are disposed on the wiring board with the insulating portion interposed therebetween, via conductors for conducting between these conductor layers can be formed. The via conductor is obtained after firing by filling the via hole provided at a predetermined position of the unfired ceramic sheet with via paste and contacting the unfired conductor layers with the unfired via conductor interposed therebetween. In the printed wiring board, these two conductor layers are electrically connected by via conductors.
上記メタライズ組成物に含有される金属成分の形態は特に限定されず、固体状でもよく、液体状（有機金属化合物等）でもよい。含有される金属成分が固体状であり且つ粉末状である場合、粉末の平均粒径（球状でない場合は最大寸法の平均値）は０．５〜８μｍ（好ましくは０．８〜５μｍ、より好ましくは１〜４μｍ）が好ましい。この範囲であれば、メタライズ組成物により形成された導体層の保形性を向上させることができる。
このメタライズ組成物は、未焼成導体層としてもビアペーストとしても用いることができる。
The form of the metal component contained in the metallized composition is not particularly limited, and may be solid or liquid (such as an organometallic compound). When the metal component contained is solid and powdery, the average particle size of the powder (the average value of the maximum dimension if not spherical) is 0.5 to 8 μm (preferably 0.8 to 5 μm, more preferably Is preferably 1 to 4 μm. If it is this range, the shape retention property of the conductor layer formed of the metallized composition can be improved.
This metallized composition can be used as an unfired conductor layer or as a via paste.
（３）積層工程
未焼成導体層及び／又は未焼成ビア導体が形成された各未焼成セラミックシートを必要に応じて積層することで未焼成配線基板が得られる。積層に際しては、接合剤を用いてもよく、圧着又は熱圧着等の手法を用いてもよい。
更に、未焼成配線基板は多数個取りに形成してもよく、個別に形成してもよい。多数個取りとは、未焼成配線基板が複数個連なった状態に形成することである。尚、単層の配線基板を目的とする場合には、この積層工程を行う必要はない。
(3) Lamination process An unsintered wiring board is obtained by laminating each unsintered ceramic sheet in which the unsintered conductor layer and / or unsintered via conductor were formed as needed. In the lamination, a bonding agent may be used, and a technique such as pressure bonding or thermocompression bonding may be used.
Furthermore, a large number of unfired wiring boards may be formed, or may be formed individually. The multi-cavity is to form a plurality of unfired wiring boards in a continuous state. Note that when the purpose is a single-layer wiring board, it is not necessary to perform this lamination step.
（４）焼成工程
作製した未焼成配線基板は、通常、非酸化性雰囲気下で焼成して配線基板を得る。この非酸化性雰囲気とは、酸素分圧が低い雰囲気である。この非酸化性雰囲気を構成する気体成分は特に限定されず、不活性気体（窒素、アルゴン等）であってもよく、還元性気体（一酸化炭素、水素等）であってもよい。
焼成温度は、通常、１４００℃以下（好ましくは１３００〜１３７０℃）である。この範囲では導体層の機能をより程度よく維持することができる。
(4) Firing step The produced unfired wiring board is usually fired in a non-oxidizing atmosphere to obtain a wiring board. This non-oxidizing atmosphere is an atmosphere having a low oxygen partial pressure. The gas component constituting the non-oxidizing atmosphere is not particularly limited, and may be an inert gas (nitrogen, argon, etc.) or a reducing gas (carbon monoxide, hydrogen, etc.).
The firing temperature is usually 1400 ° C. or lower (preferably 1300 to 1370 ° C.). In this range, the function of the conductor layer can be maintained to a better degree.
この製造方法では、（１）未焼成セラミックシート作製工程、（２）未焼成導体層形成工程、（３）積層工程及び（４）焼成工程以外にも他の工程を備えることができる。他の工程としては、（５）脱脂工程が挙げられる。即ち、未焼成配線基板に有機成分が含有される場合、通常、未焼成配線基板を加熱して有機成分を除去し、その後、上記焼成がなされる。この脱脂のための加熱の温度及び時間は、有機成分の種類及び含有量により設定することができる。例えば、加熱温度は１５０〜６００℃（特に２００〜５００℃）とすることができ、加熱時間は１〜２４時間とすることができる。また、この脱脂工程は、焼成工程と連続して行ってもよく、別工程として設けてもよい。更に、前述のように多数個取りの形態で未焼成配線基板を作製した場合には、焼成工程後に（６）切り離し工程を備えることができる。 In this manufacturing method, other steps can be provided in addition to (1) the unfired ceramic sheet manufacturing step, (2) the unfired conductor layer forming step, (3) the laminating step, and (4) the firing step. Examples of other steps include (5) degreasing step. That is, when an organic component is contained in the unfired wiring board, the unfired wiring board is usually heated to remove the organic component, and then the firing is performed. The heating temperature and time for degreasing can be set according to the type and content of the organic component. For example, the heating temperature can be 150 to 600 ° C. (particularly 200 to 500 ° C.), and the heating time can be 1 to 24 hours. Moreover, this degreasing process may be performed continuously with the baking process or may be provided as a separate process. Furthermore, when an unfired wiring board is produced in a multi-cavity form as described above, (6) a separation step can be provided after the firing step.
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
［１］未焼成セラミックシートの製造
平均粒径０．８μｍのアルミナ原料（粉末）と、各々の元素（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｎｂ及びＴｉ）を酸化物換算した場合に表１に示す割合を１００質量％とした場合の）となるＳｉＯ２粉末、ＭｇＣＯ３粉末、ＢａＣＯ３粉末、ＭｎＯ２粉末、Ｎｂ２Ｏ５粉末及びＴｉＯ２粉末と、溶剤と、分散剤と、を湿式混合した後、有機バインダと可塑剤とを添加して更に混合して未焼成セラミックシート用のスラリーを調製した。次いで、得られたスラリーをドクターブレード法により厚さ２５０μｍのシート状に成形して、未焼成セラミックシートを得た。
尚、表１における各配合量は、アルミナ原料質量、ＳｉのＳｉＯ２換算質量、ＭｇのＭｇＯ換算質量、ＢａのＢａＯ換算質量、ＭｎのＭｎＯ２換算質量、ＮｂのＭｂ２Ｏ５換算量質量、及びＴｉのＴｉＯ２換算質量の合計質量を１００質量％とした換算値である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
[1] Production of unsintered ceramic sheet Table 1 shows alumina raw materials (powder) having an average particle diameter of 0.8 μm and respective elements (Si, Mg, Ba, Mn, Nb and Ti) converted to oxides. The SiO 2 powder, the MgCO 3 powder, the BaCO 3 powder, the MnO 2 powder, the Nb 2 O 5 powder and the TiO 2 powder when the ratio is 100% by mass, a solvent, and a dispersant are wet-mixed. Thereafter, an organic binder and a plasticizer were added and further mixed to prepare a slurry for an unfired ceramic sheet. Next, the obtained slurry was formed into a sheet having a thickness of 250 μm by a doctor blade method to obtain an unfired ceramic sheet.
In addition, each compounding amount in Table 1 is alumina raw material mass, Si 2 SiO 2 mass, Mg MgO equivalent mass, Ba BaO equivalent mass, Mn MnO 2 equivalent mass, Nb Mb 2 O 5 equivalent mass, and a converted value was taken as 100% by mass the total mass of TiO 2 reduced mass of Ti.
［２］積層工程
上記［１］で得られた未焼成セラミックシートを複数枚積層して、未焼成積層体を得た。得られた未焼成積層体を各試験法の試験片サイズの大きさに裁断した。即ち、密度測定用には３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍに裁断し、アルミナ結晶粒径測定用には１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍに裁断した。
［３］焼成工程
上記［２］で得られた未焼成試験片を、脱脂した後、非酸化性雰囲気（Ｎ２−Ｈ２、露点３０℃）において表１に示す温度を最高温度として焼成し、実施例１〜９、比較例１〜７及び参考例の絶縁部試験片を得た。
[2] Lamination process A plurality of the unfired ceramic sheets obtained in the above [1] were laminated to obtain an unfired laminate. The obtained unfired laminate was cut into test pieces of each test method. That is, it was cut into 30 mm × 30 mm × 5 mm for density measurement, and was cut into 10 mm × 10 mm × 10 mm for alumina crystal grain size measurement.
[3] Firing step After degreasing the unfired test piece obtained in [2] above, firing was performed with the temperature shown in Table 1 as the maximum temperature in a non-oxidizing atmosphere (N 2 —H 2 , dew point of 30 ° C.). Insulating part test pieces of Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 7, and Reference Example were obtained.
［４］絶縁部試験片の評価
上記［３］で得られた各絶縁部試験片を下記評価に供した。
（１）密度測定
ＪＩＳ Ｒ１６３４（ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法）に従って、各絶縁部試験片について密度の測定を行った。その結果を表２に示した。尚、比較例１、比較例２及び比較例３では、測定において吸水が認められたため、表２には「吸水有」と示した。
（２）アルミナ結晶粒径測定
前述したインターセプト法によりアルミナ結晶粒径の測定を行った。この結果を表２に併記した。
（３）誘電率及び誘電損失の測定
得られた絶縁部試験片の表面を研磨し、研磨した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｒ１６４１（ファインセラミックス基板のマイクロ波誘電特性の試験方法）に従って、測定周波数９ＧＨｚにおける、誘電率及び誘電損失を測定した。この結果を表２に併記した。
（４）体積抵抗測定
得られた絶縁部試験片を用いて、ＪＩＳ Ｃ２１４１（電気絶縁用セラミック材料試験方法）に従って、体積抵抗を測定した。この結果を表２に併記した。尚、比較例１、２及び３では正常な測定を行うことができなかったため、表２には「−」と示した。
（５）強度測定
得られた絶縁部試験片を用いて、ＪＩＳ Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法）に従って、曲げ強さを測定した。この結果を表２に併記した。尚、比較例１及び３では正常な測定を行うことができなかったため、表２には「−」と示した。
[4] Evaluation of insulation part test piece Each insulation part test piece obtained in the above [3] was subjected to the following evaluation.
(1) Density measurement According to JIS R1634 (Measurement method of sintered ceramic density / open porosity of fine ceramics), the density of each insulating part test piece was measured. The results are shown in Table 2. In Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 3, since water absorption was observed in the measurement, Table 2 shows “Water absorption present”.
(2) Alumina crystal grain size measurement The alumina crystal grain size was measured by the intercept method described above. The results are also shown in Table 2.
(3) Measurement of dielectric constant and dielectric loss Measurement frequency according to JIS R1641 (Test method for microwave dielectric properties of fine ceramics substrate) using the polished test piece after polishing the surface of the obtained insulation test piece The dielectric constant and dielectric loss at 9 GHz were measured. The results are also shown in Table 2.
(4) Volume resistance measurement The volume resistance was measured according to JIS C2141 (electric insulation ceramic material test method) using the obtained insulating part test piece. The results are also shown in Table 2. In Comparative Examples 1, 2, and 3, since normal measurement could not be performed, “−” is shown in Table 2.
(5) Strength measurement Bending strength was measured according to JIS R1601 (bending strength test method of fine ceramics) using the obtained insulating part test piece. The results are also shown in Table 2. In Comparative Examples 1 and 3, since normal measurement could not be performed, “−” is shown in Table 2.
［５］実施例の効果
表１及び表２のうち比較例１、比較例２及び実施例１〜４を基に、Ｘ軸をＮｂ含有量とし、第１Ｙ軸を強度とし、第２Ｙ軸を誘電率、誘電損失及び体積抵抗値として、グラフ化し、図２に示した。
表１及び表２の参考例の結果から、非酸化性雰囲気で焼成した場合にＴｉが絶縁部全体に対して１．３質量％含有されると、曲げ強さには優れるものの、誘電損失が大きくなり、体積抵抗が低下することが分かる。このことから、非酸化性雰囲気での焼成ではＴｉが実質的に含有されないことが好ましいことが分かる。
[5] Effects of Examples Based on Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Examples 1 to 4 in Tables 1 and 2, the X axis is Nb content, the first Y axis is strength, and the second Y axis is The dielectric constant, dielectric loss, and volume resistance value are graphed and shown in FIG.
From the results of the reference examples of Table 1 and Table 2, when Ti is contained in an amount of 1.3% by mass with respect to the entire insulating portion when fired in a non-oxidizing atmosphere, although the bending strength is excellent, the dielectric loss is low. It turns out that volume resistance falls. From this, it can be seen that it is preferable that Ti is not substantially contained in firing in a non-oxidizing atmosphere.
一方、表１、表２及び図２（比較例１〜２及び実施例１〜４）から、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｂａ及びＭｎの含有量を固定してＮｂの含有量を増加させると、Ｎｂ２Ｏ５換算含有量で０．８〜１．０質量％の範囲で各種物性（曲げ強さ、誘電率、誘電損失、密度）が変化する現象が認められる。特に比較例２の密度３．５５ｇ／ｃｍ３に対して実施例１の密度３．８０ｇ／ｃｍ３は７％程度の向上し、比較例１の曲げ強さ４５０ＭＰａに対して実施例１の曲げ強さ６４０ＭＰａは４２％もの飛躍的な向上であることが分かる。このうち曲げ強さの向上効果については、図２においても分かる。即ち、他の物性に対して曲げ強さは０．８〜１．０質量％の範囲で極めて特異的に急峻に向上されていることが分かる。また、この効果はＮｂの含有量が増しても持続されていることが分かる。更に、この効果は、誘電率に対してはほとんど影響することなく得られていることが分かる。
また、比較例３では、Ｎｂが含有されないためにＭｎが単独で含有されたとしても焼結されないことが分かる。これらのことから、ＮｂがＭｎと併存された結果、焼結性が向上され、粒成長を抑制しつつアルミナが焼結されて、極めて高い強度が実現されているものと考えることができる。
On the other hand, from Table 1, Table 2, and FIG. 2 (Comparative Examples 1-2 and Examples 1-4), when the content of Nb is increased by fixing the content of Si, Mg, Ba and Mn, Nb 2 Phenomena in which various physical properties (bending strength, dielectric constant, dielectric loss, density) change within the range of 0.8 to 1.0% by mass in terms of O 5 are recognized. Particularly Density 3.80 g / cm 3 in Example 1 with respect to density 3.55 g / cm 3 in Comparative Example 2 is improved about 7%, the bending of Example 1 with respect to the strength 450MPa bending of Comparative Example 1 It can be seen that the strength of 640 MPa is a dramatic improvement of 42%. Of these, the bending strength improvement effect can also be seen in FIG. That is, it can be seen that the bending strength with respect to other physical properties is improved extremely specifically and steeply in the range of 0.8 to 1.0 mass%. Moreover, it turns out that this effect is maintained even if content of Nb increases. Further, it can be seen that this effect is obtained with little influence on the dielectric constant.
Further, in Comparative Example 3, it can be seen that since Nb is not contained, even if Mn is contained alone, it is not sintered. From these facts, it can be considered that as a result of Nb coexisting with Mn, the sinterability is improved, alumina is sintered while suppressing grain growth, and extremely high strength is realized.
しかし、比較例４及び比較例５は、Ｍｎ及びＮｂの両元素を含有しているが、その量が不適切であるために、強度は低下し、比較例５では誘電損失が大きくなり且つ体積抵抗が低下していることが分かる。また、比較例６及び比較例７では、Ｎｂの含有量は適切な範囲であるものの、Ｍｎの含有量が多い例である。これらの例では、誘電損失及び体積抵抗はいずれも優れた値を示すものの、強度が不十分であることが分かる。
これらの比較例の結果に対して、実施例は前記１〜３を含め、実施例４〜９まで誘電損失は小さく、体積抵抗は大きく、強度も大きく、非常にバランスに優れた特性が得られていることが分かる。特にＭｎ含有量に対するＮｂ含有量の比が０．５５以上且つ５以下の範囲では、強度が急激に大きくなる範囲を含み、誘電損失が急激に大きくなる範囲を含まず、優れた強度と誘電特性とを併せて得ることができる。
However, Comparative Example 4 and Comparative Example 5 contain both elements of Mn and Nb, but their amounts are inappropriate, so that the strength decreases, and in Comparative Example 5, the dielectric loss increases and the volume increases. It can be seen that the resistance has decreased. In Comparative Examples 6 and 7, the Nb content is in an appropriate range, but the Mn content is large. In these examples, although dielectric loss and volume resistance both show excellent values, it can be seen that the strength is insufficient.
In contrast to the results of these comparative examples, the examples include the above 1 to 3, and examples 4 to 9 have a small dielectric loss, a large volume resistance, a high strength, and a very well balanced characteristic. I understand that In particular, when the ratio of the Nb content to the Mn content is in the range of 0.55 or more and 5 or less, it includes a range where the strength rapidly increases, does not include a range where the dielectric loss increases rapidly, and has excellent strength and dielectric properties. And can be obtained together.
［６］配線基板の製造
上記［１］と同様にして未焼成セラミックシート（実験例３と同様）を製造した。得られた未焼成セラミックシートの表面にメタライズ組成物をスクリーン印刷法により印刷して未焼成導体層を形成した。
用いたメタライズ組成物はＣｕ粉末（平均粒径３μｍ）と、Ｗ粉末（平均粒径１．５μｍ）と、アセトン及びブチルカルビトールと、を加えてボールミルで湿式混合した。その後、エチルセルロース等を加えてペースト状のメタライズ組成物を調製した。尚、Ｃｕ粉末とＷ粉末とは、これらの合計質量を１００質量％とした場合にＣｕ粉末が４０質量％となるように混合した。更に、各導体層間は未焼成ビア導体を介して接続した。
得られた未焼成導体層が形成された未焼成セラミックシートを４枚積層して、未焼成多層配線基板を得た。得られた未焼成多層配線基板を５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに裁断し、その後、脱脂した後、非酸化性雰囲気（Ｎ２−Ｈ２、露点３０℃）において１３５０℃を最高温度として１時間焼成して、本発明の配線基板を得た。
[6] Production of Wiring Substrate An unfired ceramic sheet (similar to Experimental Example 3) was produced in the same manner as in [1] above. The metallized composition was printed on the surface of the obtained unfired ceramic sheet by a screen printing method to form an unfired conductor layer.
The metallized composition used was Cu powder (average particle size 3 μm), W powder (average particle size 1.5 μm), acetone and butyl carbitol, and wet mixed with a ball mill. Thereafter, ethyl cellulose or the like was added to prepare a paste-like metallized composition. In addition, Cu powder and W powder were mixed so that Cu powder might be 40 mass% when the total mass of these was 100 mass%. Further, each conductor layer was connected via an unfired via conductor.
Four unfired ceramic sheets on which the unfired conductor layer was formed were laminated to obtain an unfired multilayer wiring board. The obtained unfired multilayer wiring board was cut into a size of 50 mm × 50 mm, degreased, and then fired for 1 hour at a maximum temperature of 1350 ° C. in a non-oxidizing atmosphere (N 2 —H 2 ,
本発明は電子機器分野において広く利用される。例えば、電子部品が実装される配線基板及びセラミックパッケージとして好適である。その他、ＬＣフィルタ（セラミック積層型ＬＣフィルタ、ダイプレクサ、バンドパスフィルタ及びローパスフィルタなど）、アンテナ、バランやカプラ等にも利用される。 The present invention is widely used in the field of electronic equipment. For example, it is suitable as a wiring board and a ceramic package on which electronic components are mounted. In addition, it is also used for LC filters (ceramic multilayer LC filters, diplexers, bandpass filters, lowpass filters, etc.), antennas, baluns, couplers, and the like.
１；配線基板、１１；絶縁部、１２；導体層、１３；ビア導体。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該絶縁部全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、
該絶縁部全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満であり、
該絶縁部全体に対するＡＯ換算によるアルカリ土類金属元素Ａの含有量は０．６質量％以上且つ６質量％以下であり、
該アルカリ土類金属元素Ａとして、Ｍｇ及びＢａを含むことを特徴とする配線基板。 An insulating portion containing alumina, Nb and Mn, and an alkaline earth metal element A, and a conductor layer disposed on the surface and / or inside of the insulating portion and including at least one of Ag and Cu. ,
The Nb content in terms of Nb 2 O 5 with respect to the entire insulating portion is 0.9 mass% or more and 8 mass% or less,
The content of Mn by MnO 2 in terms of to the whole insulating unit Ri der less than 0.5 mass% or more and 2 mass%,
The content of the alkaline earth metal element A in terms of AO with respect to the whole insulating part is 0.6% by mass or more and 6% by mass or less,
A wiring board comprising Mg and Ba as the alkaline earth metal element A.
該絶縁部全体に対する、Ｎｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量、ＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量、ＳｉＯ２換算によるＳｉの含有量、及びＡＯ換算によるＡの含有量の合計含有量が１５質量％以下である請求項１又は２に記載の配線基板。 The insulating part further contains Si,
The total content of the Nb content in terms of Nb 2 O 5, the content of Mn in terms of MnO 2 , the content of Si in terms of SiO 2 , and the content of A in terms of AO with respect to the entire insulating portion is 15 mass. The wiring board according to claim 1, wherein the wiring board is% or less.
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