JP5132387B2 - Multilayer wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents

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本発明は、各種回路基板や高周波用の配線基板として好適な多層配線基板およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a multilayer wiring board suitable as various circuit boards and high-frequency wiring boards, and a method for manufacturing the same.

ICやLSI等の半導体素子を収容する半導体素子収納用パッケージや、半導体素子の他に各種電子部品を搭載した混成集積回路装置等の各種配線基板を構成する絶縁層の形成材料としては、電気絶縁性や化学的安定性等の特性に優れていることからアルミナセラミックスが用いられ、また配線層の形成材料としてはアルミナの焼成温度(約1600℃)よりも高い融点を有するタングステン(W)やモリブデン(Mo)が用いられている。   As a material for forming an insulating layer that constitutes various wiring substrates such as a package for housing a semiconductor element such as an IC or LSI, or a hybrid integrated circuit device in which various electronic components are mounted in addition to the semiconductor element, electrical insulation is used. Alumina ceramics are used because of their excellent properties such as properties and chemical stability, and tungsten (W) and molybdenum having a melting point higher than the firing temperature of alumina (about 1600 ° C.) as the material for forming the wiring layer (Mo) is used.

ところが、近年になって、タングステンやモリブデンよりも低い配線抵抗が要求され、配線層の形成材料として金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)などの低抵抗金属が注目されるようになり(例えば特許文献1および特許文献2を参照)、これに対応する絶縁層としてこれらの低抵抗金属の融点よりも低い900℃程度で焼成可能なガラスセラミックスが使用されてきている。   However, in recent years, lower wiring resistance is required than tungsten and molybdenum, and low resistance metals such as gold (Au), silver (Ag), and copper (Cu) are attracting attention as a material for forming a wiring layer. Therefore, glass ceramics that can be fired at about 900 ° C., which is lower than the melting point of these low-resistance metals, have been used as an insulating layer corresponding to this (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

かかるガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板は、一般にはガラスセラミック原料粉末と有機バインダー、溶媒を用いて調製した泥漿をドクターブレード法等のシート成形方法で成形してグリーンシートを作製した後、得られたグリーンシートにスルーホール等を打ち抜き加工し、このスルーホールに導体粉末を含む貫通導体用ペーストを充填した後、グリーンシート上に同様の配線層用導体ペーストを用いて所定の配線パターンをスクリーン印刷法等の厚膜手法により印刷形成し、得られたグリーンシートを複数枚重ね合わせ、加圧して積層し、次いでこの積層体を加熱してバインダーを除去した後、焼成することにより作製されていた。   A wiring board having such a glass ceramic insulating layer is generally obtained by forming a green sheet by forming a slurry prepared using a glass ceramic raw material powder, an organic binder, and a solvent by a sheet forming method such as a doctor blade method. After punching through holes, etc. in the green sheet, and filling the through holes with a paste for through conductors containing conductor powder, a predetermined wiring pattern is screened on the green sheet using the same conductor paste for wiring layers. It is produced by printing by thick film technique such as printing method, laminating a plurality of obtained green sheets, pressurizing and laminating, then heating this laminate to remove the binder and then firing. It was.

ここで、低抵抗金属である金、銀および銅は、一般にガラスセラミックスよりも低温から収縮を開始するため、貫通導体と絶縁層との接着強度が弱く、これらの界面に間隙が形成されてしまい、この間隙を伝って基板の表面から内部にめっき液などの水分が浸入してしまうとともに、貫通導体が基板の表面から突出して(以下、ビア凸と称す)部品の実装等に不具合が生じてしまうという問題がある。   Here, since gold, silver, and copper, which are low resistance metals, generally start shrinking at a lower temperature than glass ceramics, the adhesive strength between the through conductor and the insulating layer is weak, and a gap is formed at the interface between them. In addition, moisture such as a plating solution enters from the surface of the substrate through the gap, and the through conductor protrudes from the surface of the substrate (hereinafter referred to as via protrusion), which causes problems in mounting components. There is a problem of end.

これに対し、貫通導体用ペースト(銅メタライズ組成物)中に、例えば鉛ホウケイ酸ガラスやホウケイ酸ガラス、亜鉛ホウケイ酸ガラス、リチウムケイ酸ガラス、シリカ(SiO)等のガラス粉末を添加して収縮挙動をガラスセラミックスの収縮挙動に近づけることにより、貫通導体と絶縁層との接着強度を向上させるとともにビア凸を低減することが提案されている(特許文献3を参照。)。
特開昭63−301405号公報 特開平1−112605号公報 特開平11−16418号公報
On the other hand, glass powder such as lead borosilicate glass, borosilicate glass, zinc borosilicate glass, lithium silicate glass, and silica (SiO 2 ) is added to the paste for through conductor (copper metallized composition). It has been proposed to improve the adhesion strength between the through conductor and the insulating layer and reduce the via protrusion by bringing the shrinkage behavior closer to that of glass ceramics (see Patent Document 3).
JP 63-301405 A Japanese Patent Laid-Open No. 1-112605 Japanese Patent Laid-Open No. 11-16418

しかしながら、貫通導体用ペースト中に特許文献3に記載のようなガラス粉末が含まれていると、焼成後の貫通導体中における導体成分とガラスとの界面にも間隙が形成される。貫通導体と絶縁層との界面の間隙形成が抑制されたとしても、貫通導体中における導体成分とガラスとの界面に間隙が形成されると、この間隙を伝って基板の内部にめっき液などの水分が浸入してしまうことがある。電子部品にさらなる高信頼性が求められる中で、貫通導体中における導体成分とガラスとの界面への間隙形成を抑制する必要がある。   However, if the glass powder as described in Patent Document 3 is contained in the through conductor paste, a gap is also formed at the interface between the conductor component and the glass in the through conductor after firing. Even if the formation of a gap at the interface between the through conductor and the insulating layer is suppressed, if a gap is formed at the interface between the conductor component and the glass in the through conductor, a plating solution or the like is passed through the gap inside the substrate. Moisture may enter. While higher reliability is required for electronic components, it is necessary to suppress the formation of a gap at the interface between the conductor component and the glass in the through conductor.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板表面からのビア凸が低減されるとともに、基板内部への水分浸入の抑制された信頼性の高い多層配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a highly reliable multilayer wiring board in which via protrusion from the substrate surface is reduced and moisture intrusion into the board is suppressed, and a method for manufacturing the same. For the purpose.

本発明は、複数のガラスセラミック絶縁層が積層されてなる絶縁基体と、該絶縁基体の少なくとも表層を構成するガラスセラミック絶縁層の内部に設けられており、かつ貫通導体用ペーストを焼成することによって得られる貫通導体と、を備えた多層配線基板において、前記貫通導体用ペーストは、金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末と、SiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラス粉末と、を含んでいることを特徴とするものである。
According to the present invention, an insulating substrate formed by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers, and a glass ceramic insulating layer constituting at least a surface layer of the insulating substrate are provided, and a through conductor paste is fired. and penetrations conductor obtained, in the multilayer wiring board having a 40 the via conductor paste, gold, and metal powder of silver and mainly composed of any one of copper, the Si in terms of SiO 2 60 mass%, Al is 5 to 15 mass% in terms of Al 2 O 3 , Ca is 10 to 20 mass% in terms of CaO, Ba is 15 to 25 mass% in terms of BaO, and rare earth elements are 1 to 8 in terms of oxide And glass powder containing by mass%.

ここで、前記希土類元素がYおよびLaの少なくとも一方であるのが好ましい。   Here, the rare earth element is preferably at least one of Y and La.

また、本発明は、複数のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、前記複数のガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製する際に該積層体の少なくとも表層に配置されるガラスセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成して、該貫通孔に、金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末と、SiOを40〜60質量%、Alを5〜15質量%、CaOを10〜20質量%、BaOを15〜25質量%、希土類酸化物を1〜8質量%含有するガラス粉末とを含む貫通導体用ペーストを充填する工程と、前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填されたガラスセラミックグリーンシートを少なくとも表層に配置して前記複数のガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程と、を有することを特徴とするものである。 The present invention also includes a step of producing a plurality of glass ceramic green sheets, and a glass ceramic green sheet disposed at least on the surface of the laminate when the laminate of the plurality of glass ceramic green sheets is produced. A hole is formed, and in the through-hole, a metal powder mainly containing any one of gold, silver and copper, 40 to 60% by mass of SiO 2 , and 5 to 15% by mass of Al 2 O 3 the CaO 10 to 20 wt%, a BaO 15-25 wt%, a step of filling the via conductor paste and a 1-8 wt% content Suruga Las powder of rare earth oxide, the penetrating into the through hole A step of arranging a glass ceramic green sheet filled with a conductive paste at least on the surface layer to produce a laminate of the plurality of glass ceramic green sheets; and the laminate It is characterized in that and a step of firing the.

ここで、前記希土類酸化物としてYおよびLaの少なくとも一方を用いるのが好ましい。 Here, it is preferable to use at least one of Y 2 O 3 and La 2 O 3 as the rare earth oxide.

本発明の多層配線基板によれば、貫通導体がSiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラスを含んでいることにより、貫通導体に含まれるガラスのガラス転移点が720〜760℃となり、貫通導体となる貫通導体用ペーストとガラスセラミック絶縁層となるガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動を整合させることができるため、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面に間隙が形成されるのを抑制することができると同時にビア凸を低減することができる。また、貫通導体中に含まれるガラスの30〜300℃における熱膨張率が6×10−6/℃以上となり、焼成後の貫通導体中に含まれる導体成分になる金属粉末と、焼成後の貫通導体中に含まれるガラスになるガラス粉末との熱膨張差により生じる応力が低減されることとなるため、焼成後の貫通導体中における導体成分とガラスとの界面に間隙が形成されるのを抑制することができる。したがって、水分浸入の抑制された信頼性の高い多層配線基板を実現することができる。 According to the multilayer wiring board of the present invention, 40 to 60 wt% through conductor Si in terms of SiO 2, 5 to 15 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10 to 20 wt% of Ca in terms of CaO, By including glass containing 15 to 25% by mass of Ba in terms of BaO and 1 to 8% by mass of rare earth elements in terms of oxide, the glass transition point of the glass contained in the through conductor becomes 720 to 760 ° C., Since the shrinkage behavior of the paste for through conductors as the through conductor and the glass ceramic green sheet as the glass ceramic insulating layer can be matched, the formation of gaps at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer is suppressed. At the same time, the via protrusion can be reduced. Further, the glass powder contained in the through conductor has a coefficient of thermal expansion at 30 to 300 ° C. of 6 × 10 −6 / ° C. or more, and becomes a conductor component contained in the fired through conductor, and the fired through hole Suppresses the formation of gaps at the interface between the conductor component and glass in the through conductor after firing because the stress caused by the difference in thermal expansion from the glass powder that becomes the glass contained in the conductor is reduced. can do. Therefore, it is possible to realize a highly reliable multilayer wiring board in which moisture penetration is suppressed.

また、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、貫通導体を形成するための貫通導体用ペーストとして、金、銀および銅のうちいずれかの金属粉末と、SiOを40〜60質量%、Alを5〜15質量%、CaOを10〜20質量%、BaOを15〜25質量%、希土類酸化物を1〜8質量%含有し、かつ焼成によって結晶を析出しないガラス粉末とを含むものを用いることにより、貫通導体用ペーストに含まれるガラスのガラス転移点を720〜760℃として、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動差を小さくすることができるとともに、ガラス粉末の熱膨張率を6×10−6/℃以上として、金属粉末とガラス粉末との熱膨張差により生じる応力を低減させることができる。したがって、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面に間隙が形成されるのを抑制すると同時にビア凸を低減することができる。また、貫通導体中における導体成分とガラスとの界面に間隙が形成されるのを抑制することができることから、水分浸入の抑制された信頼性の高い多層配線基板を得ることができる。 Further, according to the method of manufacturing the multilayer wiring board of the present invention, a through conductor paste for forming the through conductor, gold, and any metal powder of silver and copper, the SiO 2 40 to 60 wt% A glass powder containing 5 to 15% by mass of Al 2 O 3 , 10 to 20% by mass of CaO, 15 to 25% by mass of BaO and 1 to 8% by mass of rare earth oxide, and which does not precipitate crystals by firing. The glass transition point of the glass contained in the through-conductor paste is set to 720 to 760 ° C., and the difference in shrinkage behavior between the through-conductor paste and the glass ceramic green sheet can be reduced. By setting the thermal expansion coefficient of the powder to 6 × 10 −6 / ° C. or higher, it is possible to reduce the stress caused by the difference in thermal expansion between the metal powder and the glass powder. Therefore, it is possible to suppress the formation of a gap at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer and at the same time reduce the via protrusion. In addition, since it is possible to suppress the formation of a gap at the interface between the conductor component and the glass in the through conductor, it is possible to obtain a highly reliable multilayer wiring board in which moisture penetration is suppressed.

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の多層配線基板の一実施形態を示す概略縦断面図であって、図1に示す多層配線基板は、複数のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1d、1eが積層されてなる絶縁基体1と、絶縁基体1の表面および内部に形成された配線層2と、絶縁基体1の少なくとも表層を構成するガラスセラミック絶縁層1a、1eの内部に形成された貫通導体3とを具備している。   FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing an embodiment of a multilayer wiring board according to the present invention. In the multilayer wiring board shown in FIG. 1, a plurality of glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e are laminated. An insulating substrate 1, a wiring layer 2 formed on the surface and inside of the insulating substrate 1, and a through conductor 3 formed in glass ceramic insulating layers 1a and 1e constituting at least the surface layer of the insulating substrate 1. It has.

なお、図1では、多層配線基板の上面に、例えばICやフィルター、コンデンサ等の各種電子部品4が実装され、ワイヤボンディングやフリップチップ実装(図示せず)により表面(上面)に形成された配線層(接続端子)と電気的に接続されている。さらに、保護用の封止樹脂5が多層配線基板の上面を被覆するように設けられている。また、図示しないが、得られた多層配線基板は外部回路基板(プリント基板)に実装され、下面に形成された配線層(接続端子)と外部回路基板(プリント基板)の接続端子とが半田などのロウ材や導電性接着剤を介して電気的に接続される。ただし、本発明は図1に例示される形態に限定されるものではない。   In FIG. 1, various electronic components 4 such as ICs, filters, capacitors, etc. are mounted on the upper surface of the multilayer wiring board, and wiring formed on the surface (upper surface) by wire bonding or flip chip mounting (not shown). It is electrically connected to the layer (connection terminal). Further, a protective sealing resin 5 is provided so as to cover the upper surface of the multilayer wiring board. Although not shown, the obtained multilayer wiring board is mounted on an external circuit board (printed board), and the wiring layer (connection terminal) formed on the lower surface and the connection terminal of the external circuit board (printed board) are soldered or the like It is electrically connected via a brazing material or a conductive adhesive. However, the present invention is not limited to the form illustrated in FIG.

複数のガラスセラミック絶縁層1a〜1eが積層されてなる絶縁基体1は、ガラス粉末単独、またはガラス粉末とセラミック粉末とを混合してガラスセラミックグリーンシートを成形した後、金、銀および銅などの低抵抗金属の融点以下の温度にて焼成して得られるガラスセラミック焼結体からなり、各種結晶およびガラスを含有するものである。   An insulating substrate 1 formed by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers 1a to 1e is made of glass powder alone or a mixture of glass powder and ceramic powder to form a glass ceramic green sheet, and then gold, silver, copper, etc. It consists of a glass ceramic sintered body obtained by firing at a temperature lower than the melting point of the low resistance metal, and contains various crystals and glass.

結晶としては、アルミナ、ジルコニア、クオーツ、クリストバライト、コーディエライト、ムライト、スピネル、ガーナイト、エンスタタイト、フォルステライト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ディオプサイド、モンティセライト、アケルマナイト、ウイレマイトやその固溶体、置換誘導体などを例示でき、複数の結晶が共存していてもよい。抗折強度を向上させるという点で、アルミナやジルコニア、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアンを採用するのが好ましく、特に、アルミナ、ジルコニア、フォルステライト、セルジアンが望ましい。また、誘電率を下げて高周波信号の伝送損失を低減させるという点で、フォルステライト、エンスタタイト、クオーツ、クリストバライト、コーディエライト、ムライト、が好ましく、特に、フォルステライト、クオーツ、コーディエライトが望ましい。   Crystals include alumina, zirconia, quartz, cristobalite, cordierite, mullite, spinel, garnite, enstatite, forsterite, anorthite, slausonite, serdian, diopside, montericite, akermanite, willemite and its solid solution, substitution A derivative etc. can be illustrated and a plurality of crystals may coexist. From the viewpoint of improving the bending strength, it is preferable to employ alumina, zirconia, forsterite, enstatite, spinel, anorthite, slausonite, and serdian, and alumina, zirconia, forsterite, and serdian are particularly preferable. In addition, forsterite, enstatite, quartz, cristobalite, cordierite, mullite are preferable, and forsterite, quartz, cordierite are particularly preferable in terms of reducing transmission loss of high-frequency signals by lowering the dielectric constant. .

これらの結晶は、セラミック粉末(原料粉末)としてもともと添加したものであってもガラス粉末から焼成中に析出したものであってもよく、セラミック粉末とガラス粉末との反応生成物であってもよい。   These crystals may be originally added as ceramic powder (raw material powder), may be precipitated from glass powder during firing, or may be a reaction product of ceramic powder and glass powder. .

ガラス粉末としては、珪酸系ガラス、硼珪酸系ガラス、硼酸系ガラス、燐酸系ガラス等が挙げられ、SiO、B、Pといった網目形成酸化物に対して、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、ZnO、希土類酸化物等の修飾酸化物、Al、ZrO、TiO等の中間酸化物または遷移金属酸化物を適宜選択して添加されたものである。 Examples of the glass powder include silicate glass, borosilicate glass, boric acid glass, and phosphoric acid glass. Alkali metal oxidation is performed on network forming oxides such as SiO 2 , B 2 O 3 , and P 2 O 5. Products, alkaline earth metal oxides, modified oxides such as ZnO and rare earth oxides, intermediate oxides such as Al 2 O 3 , ZrO 2 and TiO 2 or transition metal oxides are appropriately selected and added. is there.

上述したガラス粉末単独、またはガラス粉末とセラミック粉末とを適宜組み合わせ、具体的にはガラス粉末30〜100質量%、セラミック粉末0〜70質量%の範囲内で調整してガラスセラミックグリーンシートを作製することにより、800〜1000℃の温度で焼成して用途に応じた特性(機械的特性、熱特性、誘電特性等)のガラスセラミック焼結体を得ることができる。   A glass ceramic green sheet is prepared by adjusting the glass powder alone or a combination of glass powder and ceramic powder as described above, specifically by adjusting the glass powder within the range of 30 to 100 mass% and the ceramic powder of 0 to 70 mass%. Thus, it is possible to obtain a sintered glass ceramic body having characteristics (mechanical characteristics, thermal characteristics, dielectric characteristics, etc.) according to the use by firing at a temperature of 800 to 1000 ° C.

配線層2は、絶縁基体1の表面および内部に形成されており、金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末を含む導体ペーストを用いてスクリーン印刷法やグラビア印刷法にて形成されたものでもよく、金属箔転写法やめっき法により形成されたものでもよい。   The wiring layer 2 is formed on the surface and inside of the insulating substrate 1 and is screen-printed or gravure-printed using a conductive paste containing a metal powder mainly composed of any one of gold, silver and copper. It may be formed by a metal foil transfer method or a plating method.

また、少なくとも表層を構成するガラスセラミック絶縁層1a、1eの内部に形成された貫通導体3は、配線層2と同様の金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末を含む貫通導体用ペーストを用いて形成されたものであって、金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とするものである。   Further, the through conductor 3 formed in at least the glass ceramic insulating layers 1a and 1e constituting the surface layer is made of the same metal powder as any one of gold, silver and copper similar to the wiring layer 2 as a main component. It is formed using the paste for penetrating conductors which contains, and has as a main component any one in gold | metal | money, silver, and copper.

そして、この貫通導体3は、SiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラスを含んでいることが重要である。 And this penetration conductor 3 is 40-60 mass% in Si 2 conversion, Al is 5-15 mass% in Al 2 O 3 conversion, Ca is 10-20 mass% in CaO conversion, and Ba is BaO conversion. It is important that the glass contains 15 to 25% by mass and 1 to 8% by mass of rare earth elements in terms of oxides.

貫通導体3が、SiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラスを含んでいることにより、貫通導体に含まれるガラスのガラス転移点が720〜760℃となり、後述するように、製造過程において、貫通導体3となる貫通導体用ペーストとガラスセラミック絶縁層1a、1eとなるガラスセラミックスグリーンシートとの収縮挙動差を小さくすることができる。前述のように、ガラス粉末単独、またはガラス粉末とセラミック粉末とを適宜組み合わせたガラスセラミックグリーンシートは、800℃〜1000℃の焼成温度で焼結するようにされたものであるから、ガラス転移点が上記の範囲であることで、収縮挙動差を小さくすることができるのである。その結果、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面に間隙が形成されるのを抑制され、かつビア凸が低減された多層配線基板を実現することができる。また、貫通導体中に含まれるガラスの30〜300℃における熱膨張率が6×10−6/℃以上となり、焼成後の貫通導体中に含まれる導体成分になる金属粉末と焼成後の貫通導体中に含まれるガラスになるガラス粉末との熱膨張差により生じる応力が低減されることとなるため、導体成分とガラスとの界面に間隙が形成されるのを抑制することができる。 The through conductors 3, 40 to 60 wt% of Si in terms of SiO 2, 5 to 15 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10 to 20 wt% of Ca in terms of CaO, of Ba in terms of BaO 15-25 By including glass containing 1% by mass and 1% by mass of rare earth elements in terms of oxides, the glass transition point of the glass contained in the through conductor becomes 720 to 760 ° C. The difference in shrinkage behavior between the paste for through conductors to be the through conductors 3 and the glass ceramic green sheets to be the glass ceramic insulating layers 1a and 1e can be reduced. As described above, the glass ceramic green sheet in which glass powder alone or a combination of glass powder and ceramic powder is appropriately combined is sintered at a firing temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. Is within the above range, the difference in shrinkage behavior can be reduced. As a result, it is possible to realize a multilayer wiring board in which the formation of a gap at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer is suppressed and the via protrusion is reduced. Moreover, the thermal expansion coefficient in 30-300 degreeC of the glass contained in a penetration conductor becomes more than 6 * 10 < -6 > / degreeC, and the metal powder used as the conductor component contained in the through conductor after baking, and the through conductor after baking Since the stress generated by the difference in thermal expansion with the glass powder contained in the glass is reduced, it is possible to suppress the formation of a gap at the interface between the conductor component and the glass.

なお、焼成後の貫通導体3には、金、銀および銅のうちいずれかの導体成分100質量部に対してガラスが2〜20質量部含まれていることが望ましく、かつ実質的にガラスから析出した結晶は存在していない。ここで、実質的に存在していないとは、X線回折においてその結晶に由来する回折ピークが認められない程度の量であることを意味する。   The through conductor 3 after firing preferably contains 2 to 20 parts by weight of glass with respect to 100 parts by weight of any one of gold, silver and copper, and substantially from glass. Precipitated crystals do not exist. Here, being substantially absent means that the amount is such that a diffraction peak derived from the crystal is not observed in X-ray diffraction.

また、製造コストの点からは、希土類元素がYおよびLaの少なくとも一方であるのが好ましい。   From the viewpoint of production cost, the rare earth element is preferably at least one of Y and La.

図1に示す多層配線基板においては、貫通導体3はすべてのガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1d、1eのそれぞれの層を貫通するように形成されており、すべての貫通導体3がSiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラスを含むことが望ましいが、本発明においては少なくとも表層を構成するガラスセラミック絶縁層1a、1eに形成された貫通導体3にSiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラスを含むものであればよい。 In the multilayer wiring board shown in FIG. 1, the through conductors 3 are formed so as to penetrate all the glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e, and all the through conductors 3 are made of Si. 40 to 60% by mass in terms of SiO 2 , 5 to 15% by mass in terms of Al 2 O 3 , 10 to 20% by mass in terms of CaO, 15 to 25% by mass in terms of BaO, and rare earth elements Although it is desirable to include glass containing 1 to 8% by mass in terms of oxide, in the present invention, Si is 40 in terms of SiO 2 in the through conductor 3 formed in at least the glass ceramic insulating layers 1a and 1e constituting the surface layer. 60 wt%, 5 to 15 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10 to 20 wt% of Ca in terms of CaO, 15 to 25 wt% of Ba in terms of BaO, in terms of oxide of rare earth elements As long as it contains a glass containing 8 wt%.

なお、焼結後の貫通導体3に含まれるガラスの組成は透過型電子顕微鏡に付属のX線プローブマイクロアナリシス(TEM−EPMA)や、蛍光X線分析(XRF)等を用いて行うことができる。また、ガラスのガラス転移点は、示差熱分析(DTA)により、求めることができる。   The composition of the glass contained in the through conductor 3 after sintering can be performed by using an X-ray probe microanalysis (TEM-EPMA) attached to a transmission electron microscope, fluorescent X-ray analysis (XRF), or the like. . The glass transition point of the glass can be determined by differential thermal analysis (DTA).

次に、本発明の多層配線基板の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention is demonstrated.

まず、複数のガラスセラミックグリーンシートを作製する。ガラスセラミックグリーンシートは、少なくともガラス粉末を含んでいて、このガラス粉末と必要に応じて所望の特性を得るために適宜選択したセラミック粉末とを原料粉末とし、この原料粉末に適当な有機樹脂バインダー、溶媒等を添加した後、混合してスラリーを得る。得られたスラリーから、所望の成形手段、例えばドクターブレード法、カレンダーロール法、圧延法等によりガラスセラミックグリーンシートを作製する。   First, a plurality of glass ceramic green sheets are produced. The glass ceramic green sheet contains at least a glass powder, and the glass powder and a ceramic powder appropriately selected for obtaining desired characteristics as necessary are used as a raw material powder, an organic resin binder suitable for the raw material powder, After adding a solvent or the like, mixing is performed to obtain a slurry. From the obtained slurry, a glass ceramic green sheet is produced by a desired forming means such as a doctor blade method, a calender roll method, a rolling method or the like.

次に、複数のガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製する際に積層体の少なくとも表層に配置されるガラスセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成して、この貫通孔に貫通導体用ペーストを充填する。   Next, when a laminated body of a plurality of glass ceramic green sheets is produced, a through-hole is formed in the glass ceramic green sheet disposed on at least the surface layer of the laminated body, and the through-hole paste is filled in the through-hole. .

貫通導体用ペーストは、金、銀および銅のうちいずれか1種の金属粉末と、SiOを40〜60質量%、Alを5〜15質量%、CaOを10〜20質量%、BaOを15〜25質量%、希土類酸化物を1〜8質量%含有し、かつ焼成によって結晶を析出しないガラス粉末とを、所望の配合比にて秤量し、適当な有機樹脂バインダー、溶媒等を添加した後、混合して得られたものである。 Via conductor paste, gold, and one metal powder one of silver and copper, the SiO 2 40 to 60 wt%, the Al 2 O 3 5 to 15 wt%, 10 to 20 wt% of CaO, A glass powder containing 15 to 25% by mass of BaO and 1 to 8% by mass of rare earth oxide and not crystallized by firing is weighed at a desired mixing ratio, and an appropriate organic resin binder, solvent, etc. After the addition, it was obtained by mixing.

貫通導体用ペーストが、焼成によって結晶を析出しないガラス粉末を含んでいるのは、ガラス粉末が焼成中に結晶を析出してしまうものであると、貫通導体用ペーストの焼成収縮が結晶化と同時に阻害され、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動差を小さくすることができないからである。   The through-conductor paste contains a glass powder that does not precipitate crystals by firing. If the glass powder precipitates crystals during firing, the firing shrinkage of the through-conductor paste simultaneously with crystallization This is because the shrinkage behavior difference between the paste for penetrating conductor and the glass ceramic green sheet cannot be reduced.

このように貫通導体用ペースト中に添加するガラス粉末を適切に選択することにより、貫通導体用ペーストの収縮挙動を制御することができる。ガラス粉末としては、焼成によって結晶を析出しないものであればよく、例えば珪酸系ガラス、硼珪酸系ガラス、硼酸系ガラス、燐酸系ガラス等が挙げられ、これに希土類酸化物添加されたものが挙げられる。   Thus, the shrinkage | contraction behavior of the paste for penetration conductors can be controlled by selecting appropriately the glass powder added to the paste for penetration conductors. The glass powder is not particularly limited as long as it does not precipitate crystals upon firing. Examples thereof include silicate glass, borosilicate glass, borate glass, and phosphate glass, and those added with rare earth oxides. It is done.

そして、上記ガラス粉末はSiOを40〜60質量%、Alを5〜15質量%、CaOを10〜20質量%、BaOを15〜25質量%、希土類酸化物を1〜8質量%含有していることが重要である。 Then, the glass powder is a SiO 2 40 to 60 wt%, the Al 2 O 3 5 to 15 wt%, the CaO 10 to 20 wt%, 15 to 25 wt% of BaO, 1 to 8 weight rare earth oxides % Content is important.

ここで、ガラス粉末において、SiOが40〜60質量%、Alが5〜15質量%、CaOが10〜20質量%、BaOが15〜25質量%、希土類酸化物が1〜8質量%の範囲を逸脱すると、ガラス転移点が720〜760℃の範囲を超えてしまい、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動の差が大きくなり、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面に間隙を生じるとともに、ビア凸が大きくなる。また、30〜300℃における熱膨張率が6×10−6/℃以上を満たさず、焼成中の降温時に金属粉末とガラス粉末との熱膨張差によって生じる熱応力が増大し、貫通導体中における導体成分とガラスとの界面に間隙が形成されるのを抑制することが困難となる。 Here, the glass powder, SiO 2 is 40 to 60 wt%, Al 2 O 3 from 5 to 15 wt%, CaO 10 to 20 wt%, BaO 15 to 25 wt%, rare earth oxide 1-8 When deviating from the mass% range, the glass transition point exceeds the range of 720 to 760 ° C., and the difference in shrinkage behavior between the paste for penetrating conductors and the glass ceramic green sheet increases. As a result, a gap is formed at the interface and the via protrusion becomes large. In addition, the thermal expansion coefficient at 30 to 300 ° C. does not satisfy 6 × 10 −6 / ° C. or more, and the thermal stress generated by the difference in thermal expansion between the metal powder and the glass powder increases when the temperature is lowered during firing. It becomes difficult to suppress the formation of a gap at the interface between the conductor component and the glass.

特に、ガラス粉末における希土類酸化物の含有量が1質量%よりも少ないと、30〜300℃における熱膨張率が6×10−6/℃以上を満たさない可能性があり、8質量%よりも多いとガラスの結晶化が起こるため、焼成収縮が阻害され、貫通導体用ペーストおよびガラスセラミックグリーンシートの収縮挙動が乖離するおそれがある。希土類酸化物の含有量は、好適には3〜6質量%である。 In particular, when the rare earth oxide content in the glass powder is less than 1% by mass, the coefficient of thermal expansion at 30 to 300 ° C. may not satisfy 6 × 10 −6 / ° C. or more, and is less than 8% by mass. If the amount is too large, crystallization of the glass occurs, so that firing shrinkage is hindered, and the shrinkage behavior of the paste for penetrating conductor and the glass ceramic green sheet may be deviated. The content of the rare earth oxide is preferably 3 to 6% by mass.

なお、熱膨張率は、熱機械分析(TMA)により温度上昇時の微小な寸法変化を測定することで求めることができる。   The thermal expansion coefficient can be obtained by measuring a minute dimensional change at the time of temperature rise by thermomechanical analysis (TMA).

希土類酸化物としてYおよびLaの少なくともいずれか一方を用いるのが、他の希土類酸化物よりも比較的安価にビアホール用導体ペーストを作製することができる点で望ましい。 The use of at least one of Y 2 O 3 and La 2 O 3 as the rare earth oxide is desirable in that a via hole conductor paste can be produced at a relatively lower cost than other rare earth oxides.

その他の成分として、B、PといったSiO以外の網目形成酸化物、アルカリ金属酸化物、CaOおよびBaO以外のアルカリ土類金属酸化物、ZnO等の修飾酸化物、ZrO、TiO等の中間酸化物または遷移金属酸化物を適宜選択し、特性を阻害しない程度に添加しても良い。 As other components, network forming oxides other than SiO 2 such as B 2 O 3 and P 2 O 5 , alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides other than CaO and BaO, modified oxides such as ZnO, ZrO 2 Further, an intermediate oxide such as TiO 2 or a transition metal oxide may be appropriately selected and added to such an extent that the characteristics are not impaired.

さらに、Sb、As、F、NおよびSの群から選ばれる少なくとも1種を酸化物やその他の化合物として添加しても良い。これらの元素の化合物は、ガラスの消泡剤として機能し、貫通導体中のガラスのボイドを低減し、貫通導体の抵抗値を低下させることができる。   Furthermore, you may add at least 1 sort (s) chosen from the group of Sb, As, F, N, and S as an oxide or another compound. The compound of these elements functions as a defoaming agent for glass, can reduce the void of the glass in the through conductor, and can reduce the resistance value of the through conductor.

ガラス粉末の添加量は、導体成分100質量部に対して2〜20質量部、特に5〜15質量部であるのが望ましく、2質量部よりも少ない場合には、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動差を小さくする効果が不十分となるおそれがあり、20質量部よりも多い場合には、貫通導体の抵抗が大きくなりすぎるおそれがある。   The addition amount of the glass powder is preferably 2 to 20 parts by mass, particularly 5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductor component, and if it is less than 2 parts by mass, the paste for penetrating conductor and the glass ceramic The effect of reducing the difference in shrinkage behavior with the green sheet may be insufficient, and when the amount is more than 20 parts by mass, the resistance of the through conductor may be too high.

次に、所望のガラスセラミックグリーンシート上に、金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末を含む導体ペーストを用いて配線層となる導体パターンをスクリーン印刷法やグラビア印刷法にて形成する。この導体ペーストは、有機バインダー、有機溶剤およびそれらの量などを貫通導体用ペーストと異ならせて、粘度が異なるようにされているのが好ましい。なお、この導体パターンは、金属箔転写法やめっき法により形成してもよい。   Next, on a desired glass ceramic green sheet, a conductor pattern to be a wiring layer is formed by screen printing or gravure printing using a conductor paste containing a metal powder mainly composed of any one of gold, silver and copper. Form by the method. This conductor paste is preferably made to have a different viscosity by making the organic binder, the organic solvent, and their amounts different from those of the through conductor paste. This conductor pattern may be formed by a metal foil transfer method or a plating method.

次いで、貫通孔に貫通導体用ペーストが充填されたガラスセラミックグリーンシートを少なくとも表層に配置して複数のガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製する。具体的には、複数のガラスセラミックグリーンシートを位置合わせして、熱圧着法や積層助剤を用いて加圧し積層する。   Next, a glass ceramic green sheet in which the through-hole paste is filled in the through hole is arranged at least on the surface layer to produce a laminate of a plurality of glass ceramic green sheets. Specifically, a plurality of glass ceramic green sheets are aligned and pressed and laminated using a thermocompression bonding method or a laminating aid.

最後に、積層体を焼成する。   Finally, the laminate is fired.

ここで、積層体中から成形のために配合した有機樹脂バインダー成分を除去するため、貫通導体用ペーストの導体成分として金または銀を用いた場合には、大気中で500℃前後まで積層体の積層界面の剥離がないように昇温し、必要に応じて500℃前後にて保持し、続いて大気中で900℃前後まで再度昇温し、焼成の最高温度にて0.2〜10時間、特に0.5〜5時間焼成することにより本発明の多層配線基板を得る。   Here, in order to remove the organic resin binder component blended for molding from the laminate, when gold or silver is used as the conductor component of the through conductor paste, the laminate is heated to about 500 ° C. in the atmosphere. The temperature is raised so that there is no delamination of the laminated interface, the temperature is kept at around 500 ° C. as necessary, then the temperature is raised again to around 900 ° C. in the atmosphere, and the maximum temperature of firing is 0.2 to 10 hours. In particular, the multilayer wiring board of the present invention is obtained by baking for 0.5 to 5 hours.

一方、貫通導体用ペーストの導体成分として銅を用いた場合には、窒素雰囲気中で700℃前後まで積層体の積層界面の剥離がないように昇温し、必要に応じて700℃前後にて保持し、続いて窒素雰囲気中で900℃前後まで再度昇温し、焼成の最高温度にて0.2〜10時間、特に0.5〜5時間焼成することにより本発明の多層配線基板を得る。   On the other hand, when copper is used as the conductor component of the paste for through conductors, the temperature is raised to about 700 ° C. in a nitrogen atmosphere so as not to peel off the laminated interface of the laminate, and if necessary, at about 700 ° C. The multilayer wiring board of the present invention is obtained by holding and subsequently heating again to around 900 ° C. in a nitrogen atmosphere and firing at the highest firing temperature for 0.2 to 10 hours, particularly 0.5 to 5 hours. .

なお、ガラス転移点の異なる第1のガラス粉末を含む第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラス粉末を含む第2のガラスセラミックグリーンシートを作製し、それぞれに貫通孔を形成してこの貫通孔に上記の貫通導体用ペーストを充填し、また導体ペーストを用いて配線層を形成した後、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとを交互に積層し、上記と同様に焼成し、本発明の多層配線基板を得ることもできる。   In addition, the 1st glass ceramic green sheet containing the 1st glass powder from which a glass transition point differs, and the 2nd glass ceramic green sheet containing the 2nd glass powder are produced, a through-hole is formed in each, and this penetration After filling the holes with the above paste for through conductors and forming a wiring layer using the conductor paste, the first glass ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets are alternately laminated, and the same as above The multilayer wiring board of the present invention can also be obtained by baking.

第1ガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートに含まれるガラス粉末のガラス転移点が異なるため、第1ガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとは互いに焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なる。そこで、これらを交互に積層して焼成すると、主に積層方向に収縮させて平面方向の焼成収縮を抑制することができ、寸法精度の高い多層配線基板となる。しかし、その一方で、平面方向の収縮が抑制されるため、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面の間隙形成、ビア凸の増大および貫通導体中の導体成分とガラスとの界面の間隙生成が顕著なものとなることから、これらの課題の解決に対して、本発明の製造方法が有効なものとなる。   Since the glass transition points of the glass powders contained in the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are different, the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet are subjected to firing shrinkage start temperature and firing. Different shrinkage end temperatures. Therefore, when these are alternately laminated and fired, the shrinkage in the planar direction can be suppressed mainly by shrinking in the laminating direction, and a multilayer wiring board with high dimensional accuracy can be obtained. However, on the other hand, since the shrinkage in the plane direction is suppressed, gap formation at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer, increase in via protrusion, and gap generation at the interface between the conductor component in the through conductor and glass are generated. Since it becomes remarkable, the manufacturing method of the present invention is effective for solving these problems.

加熱して溶解し急冷した後に表1に示すような組成となるように、ガラス原料粉末を秤量、混合した後に、加熱して溶解し急冷して、さらにボールミル粉砕にて平均粒径2μmのガラス粉末を準備した。なお、表1には全体を100質量%としたときの質量比を示すとともに、それぞれのガラス粉末のガラス転移点および熱膨張率も示した。   Glass raw material powder is weighed and mixed so as to have the composition shown in Table 1 after being heated and melted and rapidly cooled, then heated and melted and rapidly cooled, and then glass having an average particle diameter of 2 μm by ball milling. A powder was prepared. In addition, in Table 1, while showing the mass ratio when the whole is 100 mass%, the glass transition point and thermal expansion coefficient of each glass powder were also shown.

また、前記ボールミル粉砕をせずに急冷、除冷したバルク体を5×5×10mmの大きさに切断、研削加工したものを、大気中、900℃にて1時間保持の条件にて熱処理を行い、さらに粉砕した試料を準備し、粉末X線回折(XRD)を用いて析出結晶の有無を測定し、その結果を表1に示した。   In addition, a bulk body that has been rapidly cooled and removed without pulverizing the ball mill and cut and ground to a size of 5 × 5 × 10 mm is heat-treated in the atmosphere at 900 ° C. for 1 hour. Then, a pulverized sample was prepared, and the presence or absence of precipitated crystals was measured using powder X-ray diffraction (XRD). The results are shown in Table 1.

一方、表2に示す種類の平均粒径5μmの金属粉末を準備した。   On the other hand, metal powder having an average particle diameter of 5 μm of the type shown in Table 2 was prepared.

そして、表2に従い、前記ガラス粉末と前記金属粉末とを秤量し、メタクリル系樹脂からなる有機バインダーと有機溶媒、分散剤を適宜選択、調整することにより貫通導体用ペーストを作製した。   And according to Table 2, the said glass powder and the said metal powder were weighed, and the paste for penetrating conductors was produced by selecting and adjusting suitably the organic binder which consists of methacrylic resin, an organic solvent, and a dispersing agent.

次に、SiO−Al−MgO−CaO系ガラス粉末とアルミナ粉末とを適宜選択、調整した原料粉末を秤量し、メタクリル系樹脂からなる有機バインダー、可塑剤および溶媒と混合し、得られたスラリーをドクターブレード法により、焼成後のガラスセラミック絶縁層の厚みが100μmとなるように成形して、ガラスセラミックグリーンシートを得た。 Next, SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—CaO-based glass powder and alumina powder are appropriately selected and adjusted, and the raw material powder is weighed and mixed with an organic binder composed of a methacrylic resin, a plasticizer and a solvent. The obtained slurry was molded by a doctor blade method so that the thickness of the fired glass ceramic insulating layer was 100 μm, and a glass ceramic green sheet was obtained.

このガラスセラミックグリーンシートに対して、レーザー加工機を用いて焼成後の直径が100μmとなるように貫通孔を形成し、前記貫通導体用ペーストをこの貫通孔にスクリーン印刷法にて充填し、さらに貫通導体用ペーストと同じ導体成分を主成分とする導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法にてグリーンシート上に配線パターンを形成した。   A through hole is formed in the glass ceramic green sheet using a laser processing machine so that the diameter after firing becomes 100 μm, and the through conductor paste is filled in the through hole by a screen printing method. A wiring pattern was formed on the green sheet by a screen printing method using a conductor paste containing the same conductor component as that of the through conductor paste.

こうして作製された複数のガラスセラミックグリーンシートを所定枚数、位置あわせして熱圧着にて積層し、貫通導体用ペーストおよび導体ペーストに金または銀を使用した場合には大気中、500℃にて2時間保持を行うことにより脱バインダー処理を行った後、大気中、900℃にて1時間の条件にて多層配線基板を得た。一方、貫通導体用ペーストおよび導体ペーストに銅を使用した場合には水蒸気含有窒素中、700℃にて2時間保持を行うことにより脱バインダー処理を行った後、水蒸気含有窒素中、900℃にて1時間の条件にて多層配線基板を得た。   When a predetermined number of glass ceramic green sheets thus produced are aligned and laminated by thermocompression bonding, and gold or silver is used for the through-conductor paste and the conductor paste, 2 at 500 ° C. in the atmosphere. After performing the binder removal treatment by holding the time, a multilayer wiring board was obtained in the atmosphere at 900 ° C. for 1 hour. On the other hand, when copper is used for the paste for through conductors and the conductor paste, the binder removal treatment is performed by holding at 700 ° C. for 2 hours in water vapor containing nitrogen, and then at 900 ° C. in water vapor containing nitrogen. A multilayer wiring board was obtained under conditions of 1 hour.

なお、得られた多層配線基板のサンプル形状としては、縦35mm、横35mm、厚み800μm(前記グリーンシートを8層積層)とし、その中央に基板を貫通するように長さ800μm、直径100μmの貫通導体を上から見て300μm間隔にて縦10列、横10列、合計100本配置し、その上を完全に被覆するように表面に配線層を配置した構造とした。   In addition, as a sample shape of the obtained multilayer wiring board, the length is 35 mm, the width is 35 mm, and the thickness is 800 μm (8 layers of the green sheets are laminated). A total of 100 conductors were arranged in 10 rows and 10 rows at 300 μm intervals when viewed from above, and a wiring layer was arranged on the surface so as to completely cover the conductors.

得られた多層配線基板を減圧下で蛍光探傷液に2時間浸漬し、表面から30μmを乾式研磨によって取り除いた後、紫外光を照射することにより、貫通導体中への蛍光探傷液侵入の有無を確認し、結果を表2に示した。   The obtained multilayer wiring board is immersed in a fluorescent flaw detection liquid for 2 hours under reduced pressure, 30 μm is removed from the surface by dry polishing, and then irradiated with ultraviolet light to determine whether the fluorescent flaw detection liquid has entered the through conductor. The results are shown in Table 2.

また、得られた多層配線基板の任意の貫通導体に対して、3次元形状測定機を用いて多層配線基板の形状を測定し、多層配線基板の平坦部分をベースラインとして、そのラインより最も高い部分との高低差をビア凸として測定し、結果を表2に示した。なお、表2に示す結果はn数を5(5本)としてそれらの平均値を求めたもので、10μm以下を合格とした。   Moreover, the shape of the multilayer wiring board is measured using a three-dimensional shape measuring machine with respect to an arbitrary through conductor of the obtained multilayer wiring board, and the flat portion of the multilayer wiring board is used as a base line, which is the highest than that line. The height difference from the part was measured as a via protrusion, and the results are shown in Table 2. In addition, the result shown in Table 2 calculated | required those average values by making n number into 5 (5 pieces), and made 10 micrometers or less pass.

さらに、比較試料として、表1、表2に従い、上記同様の方法にて作製した試料を準備し、同様の評価を行った(試料No.1、5、16〜18)。   Furthermore, as a comparative sample, samples prepared by the same method as described above were prepared according to Tables 1 and 2, and the same evaluation was performed (Sample Nos. 1, 5, and 16-18).

Figure 0005132387
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表2から明らかなように、本発明の範囲内に相当する試料No.2〜4、6〜15、19〜22は、貫通導体ペースト中に、SiOを40〜60質量%、Alを5〜15質量%、CaOを10〜20質量%、BaOを15〜25質量%、希土類酸化物を1〜8質量%含有し、かつ焼成によって結晶を析出しないガラス粉末を含むことから、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動差を小さくすることができるとともに、金属粉末とガラス粉末との熱膨張差により生じる応力を低減させることができることから、貫通導体中に水分の浸入がなく、かつビア凸の小さな多層配線基板を作製することができた。 As is apparent from Table 2, the sample No. corresponding to the scope of the present invention. 2~4,6~15,19~22 is in the through conductor paste, a SiO 2 40 to 60 wt%, the Al 2 O 3 5 to 15 wt%, 10 to 20 wt% of CaO, the BaO 15 It contains ~ 25 mass%, rare earth oxide 1-8 mass%, and contains glass powder that does not precipitate crystals by firing, so the shrinkage behavior difference between the paste for through conductors and the glass ceramic green sheet can be reduced In addition, since the stress caused by the difference in thermal expansion between the metal powder and the glass powder can be reduced, it was possible to produce a multilayer wiring board having no penetration of moisture in the through conductor and having small via protrusions.

これに対し、ガラス粉末中の希土類酸化物の含有量が1%よりも少ない本発明の範囲外の試料No.1および希土類酸化物を含有しない本発明の範囲外の試料No.16は、ガラス転移点が低く、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面にザイグロ液の浸入が確認されるとともにビア凸も10μm以上となった。そして、試料No.16については、熱膨張率が小さいため、貫通導体中における導体成分とガラスとの界面にザイグロ液の浸入が確認された。   On the other hand, the sample No. 5 outside the scope of the present invention in which the rare earth oxide content in the glass powder is less than 1%. No. 1 and a sample no. No. 16 has a low glass transition point, and the penetration of the zygote liquid was confirmed at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer, and the via protrusion was 10 μm or more. And sample no. For No. 16, since the coefficient of thermal expansion was small, it was confirmed that the grouting liquid entered the interface between the conductor component and the glass in the through conductor.

また、ガラス粉末中の希土類酸化物の含有量が8質量%よりも多い本発明の範囲外の試料No.5は、結晶化が起こり、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面にザイグロ液の浸入が確認されるとともに、ビア凸が10μm以上となった。   In addition, the sample No. in which the content of the rare earth oxide in the glass powder is more than 8% by mass outside the scope of the present invention. In No. 5, crystallization occurred, and the penetration of the zygote liquid was confirmed at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer, and the via protrusion became 10 μm or more.

そして、ガラス粉末の組成が範囲外から大きく外れる試料No.17は、結晶化が起こり、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面にザイグロ液の浸入が確認されるとともに、ビア凸が10μm以上となった。
ザイグロ液浸入が生じ、ビア凸が大きくなった。
And the sample No. in which the composition of the glass powder greatly deviates from outside the range. In No. 17, crystallization occurred, and the penetration of the zygote liquid was confirmed at the interface between the through conductor and the glass ceramic insulating layer, and the via protrusion became 10 μm or more.
Zaiguro liquid intrusion occurred, and the via protrusion became large.

そしてまた、貫通導体ペースト中にガラス粉末を含まない試料No.18は、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの収縮挙動差が大きくなり、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との界面にザイグロ液の浸入が確認されるとともに、ビア凸が10μm以上となった。   In addition, Sample No. which does not contain glass powder in the through conductor paste. In No. 18, the difference in shrinkage behavior between the through-conductor paste and the glass ceramic green sheet was increased, and the penetration of zygrote was confirmed at the interface between the through-conductor and the glass ceramic insulating layer, and the via protrusion was 10 μm or more. .

本発明の多層配線基板の一実施形態を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows one Embodiment of the multilayer wiring board of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 絶縁基体
1a、1b、1c、1d、1e ガラスセラミック絶縁層
2 配線層
3 貫通導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulation base | substrate 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Glass ceramic insulation layer 2 Wiring layer 3 Through-conductor

Claims (4)

複数のガラスセラミック絶縁層が積層されてなる絶縁基体と、該絶縁基体の少なくとも表層を構成するガラスセラミック絶縁層の内部に設けられており、かつ貫通導体用ペーストを焼成することによって得られる貫通導体と、を備えた多層配線基板において、
前記貫通導体用ペーストは、
金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末と、
SiをSiO換算で40〜60質量%、AlをAl換算で5〜15質量%、CaをCaO換算で10〜20質量%、BaをBaO換算で15〜25質量%、希土類元素を酸化物換算で1〜8質量%含有するガラス粉末と、を含んでいることを特徴とする多層配線基板。
Penetrations the plurality of glass ceramic insulating layer is obtained by firing the insulating substrate are laminated, is provided in the glass ceramic insulating layer constituting at least a surface layer of the insulating substrate, and the via conductor paste In a multilayer wiring board provided with a conductor,
The through-conductor paste is
A metal powder mainly composed of any one of gold, silver and copper;
40-60 wt% of Si in terms of SiO 2, 5 to 15 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 10 to 20 wt% of Ca in terms of CaO, 15 to 25 wt% of Ba in terms of BaO, rare earth elements And a glass powder containing 1 to 8% by mass in terms of oxide.
前記希土類元素がYおよびLaの少なくとも一方であることを特徴とする請求項1に記載の多層配線基板。   The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the rare earth element is at least one of Y and La. 複数のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
前記複数のガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製する際に該積層体の少なくとも表層に配置されるガラスセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成して、該貫通孔に、金、銀および銅のうちいずれか1種を主成分とする金属粉末と、SiOを40〜60質量%、Alを5〜15質量%、CaOを10〜20質量%、BaOを15〜25質量%、希土類酸化物を1〜8質量%含有するガラス粉末とを含む貫通導体用ペーストを充填する工程と、
前記貫通孔に前記貫通導体用ペーストが充填されたガラスセラミックグリーンシートを少なくとも表層に配置して前記複数のガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製する工程と、
前記積層体を焼成する工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
Producing a plurality of glass ceramic green sheets;
When producing a laminate of the plurality of glass ceramic green sheets, a through-hole is formed in the glass ceramic green sheet disposed on at least the surface layer of the laminate, and the through-hole is made of gold, silver, and copper. a metal powder mainly composed of any one, a SiO 2 40 to 60 wt%, the Al 2 O 3 5 to 15 wt%, 10 to 20 wt% of CaO, 15-25 wt% of BaO, rare earth a step of filling the oxide 1-8 mass% content Suruga Las powder and via conductor paste containing,
A step of producing a laminated body of the plurality of glass ceramic green sheets by disposing at least a glass ceramic green sheet filled with the through conductor paste in the through holes on a surface layer;
Method for manufacturing a multilayer wiring board, characterized in that and a step of firing the laminate.
前記希土類酸化物としてYおよびLaの少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項3に記載の多層配線基板の製造方法。 Method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 3, characterized by using at least one of Y 2 O 3 and La 2 O 3 as the rare earth oxide.
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