JP5142824B2 - Wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、同時焼成によって製造された複数のガラスセラミック絶縁層と貫通導体とを具備する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 wiring board including a plurality of glass ceramic insulating layers and through conductors manufactured by simultaneous firing and a manufacturing method thereof.

従来、半導体素子などを搭載するための配線基板には、その絶縁基体(複数の絶縁層)の形成材料としてアルミナなどのセラミックスが用いられ、配線の形成材料としてタングステンなどの高融点金属が用いられていた。   Conventionally, a wiring board for mounting a semiconductor element or the like uses ceramics such as alumina as a material for forming an insulating base (a plurality of insulating layers), and a refractory metal such as tungsten as a material for forming a wiring. It was.

これに対し、タングステンに比べて融点が低い低抵抗金属(例えばCu、AgまたはAu)との同時焼成によって配線を形成することができ、アルミナセラミックスに比して誘電率が低いなどの点で優れるガラスセラミックスが、回路の高集積化の要求に適応した絶縁基体の形成材料として注目されてきている。   In contrast, wiring can be formed by simultaneous firing with a low-resistance metal (for example, Cu, Ag or Au) having a lower melting point than tungsten, which is superior in that the dielectric constant is lower than that of alumina ceramics. Glass ceramics have been attracting attention as a material for forming an insulating substrate adapted to the demand for higher integration of circuits.

ガラスセラミックスを絶縁基体(複数のガラスセラミック絶縁層)とする配線基板は、例えばホウケイ酸系ガラスなどのガラス粉末と結晶質からなるフィラーとを含むガラスセラミック原料に有機バインダーなどを混合し成形して、ガラスセラミックグリーンシートを作製した後、このガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成するとともに、この貫通孔に金属粉末と有機バインダーなどを混合した貫通導体用ペーストを充填し、次いで、このガラスセラミックグリーンシートの所定位置に導体ペーストを印刷して配線パターンを形成する。そして、複数のグリーンシートを位置合わせして加圧し積層した後、得られた積層体を加湿した窒素雰囲気中で加熱して脱バインダー処理(有機バインダーを焼失させること)を施した後に、焼成(複数のガラスセラミックグリーンシートと貫通導体用ペースト等とを同時焼成)することにより得られる。   A wiring board using glass ceramics as an insulating base (a plurality of glass ceramic insulating layers) is formed by mixing an organic binder or the like with a glass ceramic raw material containing glass powder such as borosilicate glass and crystalline filler, for example. After manufacturing the glass ceramic green sheet, through holes are formed in the glass ceramic green sheet, and the through holes are filled with a paste for a through conductor mixed with a metal powder and an organic binder. A conductor pattern is printed at a predetermined position on the sheet to form a wiring pattern. And after aligning and pressurizing and laminating a plurality of green sheets, the obtained laminate is heated in a humidified nitrogen atmosphere and subjected to a binder removal treatment (burning off the organic binder), followed by firing ( It is obtained by simultaneously firing a plurality of glass ceramic green sheets and a paste for through conductors.

配線基板においては、近年のシリコンチップの微細化、大型化および高速化に伴ってシリコンチップを搭載するフリップチップ接続部の微細化および多端子化が進められており、さらにフリップチップ接続部の平坦度に対する要求も高まってきている。   In the wiring board, along with the recent miniaturization, enlargement, and speeding up of silicon chips, the flip chip connection part on which the silicon chip is mounted is miniaturized and the number of terminals is increased, and the flip chip connection part is flattened. The demand for degree is also increasing.

配線基板におけるフリップチップ接続部の平坦度を向上させるために、ビアホール導体用(貫通導体用)の銅メタライズ組成物(導体ペースト)として、主成分のCuに対して、軟化点が700〜1000℃のガラスフリットを含有することで、ビアホールに充填された銅メタライズ組成物(貫通導体用ペースト)とガラスセラミック磁器(ガラスセラミックグリーンシート)とを同時焼成することができ、焼成過程での収縮率(焼結挙動)が一致して絶縁基体表面からビアホール導体が突出することのないガラスセラミック配線基板が得られることが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
特開平11−16418号公報
In order to improve the flatness of the flip chip connection part in the wiring board, the softening point is 700 to 1000 ° C. with respect to the main component Cu as a copper metallized composition (conductor paste) for via-hole conductors (for through conductors). By containing the glass frit, the copper metallized composition filled in the via hole (paste for through conductor) and the glass ceramic porcelain (glass ceramic green sheet) can be fired simultaneously, and the shrinkage rate during the firing process ( It is known that a glass-ceramic wiring board can be obtained in which the sintering behavior) matches and the via-hole conductor does not protrude from the surface of the insulating substrate (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-16418

一般に、ガラスセラミックグリーンシートと同様に、貫通導体用ペーストにも有機バインダーが含まれる。そして、Cuを主成分とする配線層および貫通導体を有する配線基板は、本焼成温度が900〜1000℃であるため、脱バインダー温度は通常700〜800℃の狭い温度範囲で調整される。   Generally, an organic binder is included in the through conductor paste as in the case of the glass ceramic green sheet. And since the main baking temperature is 900-1000 degreeC for the wiring board which has a wiring layer which has Cu as a main component, and a penetration conductor, binder removal temperature is normally adjusted in the narrow temperature range of 700-800 degreeC.

このように、脱バインダー温度が狭い温度範囲で調整されるものであることから、うまく調整できずに脱バインダー不良を生じさせてしまうという問題がある。具体的には、残留カーボンの燃焼により発生したガスの外部への排出が十分に行われないと、このガスによる空洞が貫通導体の内部に形成され、この空洞の形成によって貫通導体が絶縁基体表面から突出してしまうという問題である。   As described above, since the binder removal temperature is adjusted within a narrow temperature range, there is a problem in that the binder removal failure may occur due to poor adjustment. Specifically, if the gas generated by the combustion of the residual carbon is not sufficiently discharged to the outside, a cavity by this gas is formed inside the through conductor, and the through conductor is formed on the surface of the insulating substrate by the formation of this cavity. It is a problem that it protrudes from.

ここで、残留カーボンの燃焼により発生したガスが十分に外部へ排出されないのは、表層のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体と、内層のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体との焼結時の挙動の差によるものであると思われる。すなわち、表層に形成された貫通導体用ペーストと内層に形成された貫通導体用ペーストとは焼成時に与えられる熱量が異なるため、表層に形成された貫通導体用ペーストが内層に形成された貫通導体用ペーストよりも先に焼結を開始し始め、表層に形成された貫通導体用ペーストの焼結終了時には内層に形成された貫通導体用ペーストが未だ焼結を完了しない状態となる。特に、配線基板の厚みが厚い場合においては、脱バインダー処理が所定の保持時間内で完全に終了しておらず、本焼成の昇温中にも残留カーボンの燃焼(脱バインダー処理)を伴いながら焼結が進行している状態となることから、表層に形成された貫通導体用ペーストの焼結が完了した段階でも、内層に形成された貫通導体用ペーストの脱バインダー処理が未だ完了していない状態となり、これにより発生したガスが行き場を失い、表層に形成された貫通導体を持ち上げることとなる。   Here, the gas generated by the combustion of residual carbon is not sufficiently discharged to the outside because the through conductor formed in the surface glass ceramic insulating layer and the through conductor formed in the inner glass ceramic insulating layer are sintered. This seems to be due to the difference in behavior at the time of ligation. That is, the through conductor paste formed in the surface layer and the through conductor paste formed in the inner layer have different amounts of heat applied during firing, so the through conductor paste formed in the surface layer is formed in the inner layer. Sintering starts before the paste, and when the through conductor paste formed on the surface layer is sintered, the through conductor paste formed on the inner layer is not yet completely sintered. In particular, when the thickness of the wiring board is thick, the debinding process is not completely completed within a predetermined holding time, and the residual carbon is burned (debinding process) even during the temperature increase of the main firing. Since the sintering is in progress, the binder removal treatment of the through conductor paste formed in the inner layer has not yet been completed even when the through conductor paste formed in the surface layer has been sintered. As a result, the gas generated thereby loses its place and lifts the through conductor formed on the surface layer.

この問題に対し、脱バインダー温度を低い温度(700℃未満)に設定し、その温度での保持時間を延ばすなどの対応が考えられるが、保持時間を延ばすことは生産効率の低下につながる。特に、Cu、Agなどの低抵抗金属の焼結開始温度が700℃付近であるため、低い温度域(700℃未満)での保持時間を長くすると脱バインダー効率は上がるものの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焼結挙動の不整合が生じる。すなわち、貫通導体の内部に空洞が形成されなかったとしても、この焼結挙動の不整合によって貫通導体が絶縁基体表面から大きく突出するという問題が生じてしまう。   To cope with this problem, it is conceivable to set the debinding temperature to a low temperature (less than 700 ° C.) and extend the holding time at that temperature, but extending the holding time leads to a decrease in production efficiency. In particular, since the sintering start temperature of low resistance metals such as Cu and Ag is around 700 ° C., the longer the holding time in the low temperature range (below 700 ° C.), the better the binder removal efficiency, but the through conductor paste and glass Inconsistency in sintering behavior with the ceramic green sheet occurs. That is, even if a cavity is not formed inside the through conductor, there arises a problem that the through conductor largely protrudes from the surface of the insulating base due to this mismatch in sintering behavior.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、脱バインダー不良および焼結挙動の不整合による貫通導体の絶縁基体表面からの突出が抑制された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 such circumstances, and provides a wiring board in which protrusion of the through conductor from the surface of the insulating base due to poor debinding and mismatched sintering behavior is suppressed, and a method for manufacturing the same. With the goal.

本発明は、3層以上のガラスセラミック絶縁層を積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に形成された配線層と、内層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成された第1の貫通導体と、表層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成され、前記第1の貫通導体に直に接続された第2の貫通導体とを備えた配線基板であって、前記第1の貫通導体および前記第2の貫通導体は同じ金属を主成分として同量含むとともに、前記第1の貫通導体はさらにガラスを含み析出結晶を実質的に含んでおらず、前記第2の
貫通導体はさらにガラスおよび析出結晶を含んでいることを特徴とするものである。
The present invention provides an insulating base formed by laminating three or more glass ceramic insulating layers, a wiring layer formed on the surface and inside of the insulating base, and a glass ceramic insulating layer constituting the inner layer. A wiring board comprising: a first through conductor; and a second through conductor formed in the glass ceramic insulating layer constituting the surface layer and directly connected to the first through conductor, The penetrating conductor and the second penetrating conductor contain the same amount of the same metal as a main component, and the first penetrating conductor further contains glass and does not substantially contain precipitated crystals. Furthermore, it contains glass and precipitated crystals.

また本発明は、貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に実質的に結晶化しないガラス粉末および金属粉末を含み焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含まない第1の貫通導体用ペーストが充填された第1のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に一部が結晶化するガラス粉末と前記第1の貫通導体用ペーストと同量の金属粉末とを含む第2の貫通導体用ペーストが充填された第2のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、前記第1のガラスセラミックグリーンシートを内層に配置するとともに前記第2のガラスセラミックグリーンシートを表層に配置して、前記第1の貫通導体用ペーストと前記第2の貫通導体用ペーストとが直に接続するように積層された積層体を作製する工程と、該積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法である。 The present invention also includes a glass powder and a metal powder that are formed with through-holes and that do not substantially crystallize after firing, and that do not contain glass powder that partially crystallizes after firing. A step of producing a first glass-ceramic green sheet filled with paste, a glass powder in which a through-hole is formed and partially crystallized after firing in the through-hole, and the same amount as the first through-conductor paste A second glass-ceramic green sheet filled with a second through-conductor paste containing metal powder, and arranging the first glass-ceramic green sheet in an inner layer and the second glass-ceramic A green sheet is arranged on the surface layer to produce a laminate in which the first through-conductor paste and the second through-conductor paste are directly connected. And that step is a method of manufacturing a wiring substrate characterized by having a step of firing the laminate.

本発明の配線基板によれば、内層を構成するガラスセラミック絶縁層に形成された第1の貫通導体と表層を構成するガラスセラミック絶縁層に形成された第2の貫通導体とが同じ金属を主成分として含み、第1の貫通導体がさらにガラスを含み析出結晶を実質的に含んでおらず、第2の貫通導体がさらにガラスおよび析出結晶を含んでいることで、第2の貫通導体の絶縁基体表面からの突出が抑制された配線基板を実現することができる。   According to the wiring board of the present invention, the first through conductor formed in the glass ceramic insulating layer constituting the inner layer and the second through conductor formed in the glass ceramic insulating layer constituting the surface layer are mainly made of the same metal. The first through conductor further includes glass and does not substantially contain precipitated crystals, and the second through conductor further includes glass and precipitated crystals, so that the insulation of the second through conductor is included. A wiring board in which protrusion from the substrate surface is suppressed can be realized.

また、本発明の配線基板の製造方法によれば、内層に配置される第1のガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に、焼成後に実質的に結晶化しないガラス粉末を含み焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含まない第1の貫通導体用ペーストを充填するとともに、表層に配置される第2のガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に、焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含む第2の貫通導体用ペーストを充填することで、この第2の貫通導体用ペーストにおけるガラス粉末が結晶化する際の体積収縮により微小な空隙が形成される。この空隙が第1の貫通導体用ペーストから発生したガスの抜け道となり、第2の貫通導体の絶縁基体表面からの突出を効果的に抑制することができる。   Further, according to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, the through-hole formed in the first glass ceramic green sheet disposed in the inner layer contains glass powder that does not crystallize substantially after firing, and partially after firing. Glass that is filled with the first paste for through conductors that does not contain glass powder that crystallizes, and partially crystallizes after firing in the through holes formed in the second glass ceramic green sheet disposed on the surface layer By filling the paste for the second through conductor containing powder, minute voids are formed by volume shrinkage when the glass powder in the second paste for through conductor is crystallized. This void serves as an escape path for the gas generated from the first paste for through conductor, and the protrusion of the second through conductor from the surface of the insulating base can be effectively suppressed.

なお、第2の貫通導体用ペーストに形成された空隙は、その後の本焼成温度での保持(焼結)によってほとんど消滅してしまうため、水分の浸入などによる信頼性低下のおそれもない。   The voids formed in the second paste for penetrating conductors are almost eliminated by the subsequent holding (sintering) at the main firing temperature, so there is no risk of lowering the reliability due to the intrusion of moisture or the like.

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

図1は本発明の配線基板の一実施形態の概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a wiring board of the present invention.

図1に示す配線基板は、複数のガラスセラミック絶縁層1a〜1iを積層してなる絶縁基体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、内層を構成するガラスセラミック絶縁層1b〜1hに形成された第1の貫通導体31と、表層を構成するガラスセラミック絶縁層1a、1iに形成され第1の貫通導体31に直に接続された第2の貫通導体32とを備えた配線基板である。   The wiring substrate shown in FIG. 1 includes an insulating substrate 1 formed by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers 1a to 1i, a wiring layer 2 formed on and in the surface of the insulating substrate 1, and a glass ceramic insulation constituting an inner layer. A first through conductor 31 formed in the layers 1b to 1h and a second through conductor 32 formed in the glass ceramic insulating layers 1a and 1i constituting the surface layer and directly connected to the first through conductor 31. A wiring board provided.

絶縁基体1は、3層以上のガラスセラミック絶縁層(本例では9層のガラスセラミック絶縁層1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i)で構成され、結晶相およびガラス相を有するガラスセラミック焼結体により形成されている。たとえば、熱膨張率の高いガラスセラミック絶縁層を所望する場合、結晶相としてはフォルステライト、エンスタタイト、バリウムシリケート、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートなどが挙げられる。一方、熱膨張率の低いガラスセラミック絶縁層を所望する場合、結晶相としてはコージェライト、バリウムアルミノシリケート、スポジュメン、アノーサイト、スピネル、ムライトなどが挙げられる。この結晶相は、原料としてのガラス粉末から析出したものであってもよく、結晶質からなるフィラーとして混入されたものであってもよい。   The insulating substrate 1 is composed of three or more glass ceramic insulating layers (in this example, nine glass ceramic insulating layers 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i), and a crystal phase and glass It is formed of a glass ceramic sintered body having a phase. For example, when a glass ceramic insulating layer having a high thermal expansion coefficient is desired, examples of the crystal phase include forsterite, enstatite, barium silicate, lithium silicate, sodium silicate, and the like. On the other hand, when a glass ceramic insulating layer having a low coefficient of thermal expansion is desired, examples of the crystal phase include cordierite, barium aluminosilicate, spodumene, anorthite, spinel, mullite and the like. This crystal phase may be precipitated from glass powder as a raw material, or may be mixed as a crystalline filler.

絶縁基体1の表面および内部には、Cu、Agなどの低抵抗金属を主成分とする配線層2が形成されていて、後述の第1の貫通導体31または第2の貫通導体32によって、異なる層に設けられた配線層2と配線層2とが電気的に接続されている。   A wiring layer 2 mainly composed of a low-resistance metal such as Cu or Ag is formed on the surface and inside of the insulating base 1, and differs depending on the first through conductor 31 or the second through conductor 32 described later. The wiring layer 2 provided in the layer and the wiring layer 2 are electrically connected.

そして、複数のガラスセラミック絶縁層1a〜1iのうち、内層を構成するガラスセラミック絶縁層1b〜1hには第1の貫通導体31が形成され、表層を構成するガラスセラミック絶縁層1a、1iには第1の貫通導体31に直に接続された第2の貫通導体32が形成されている。   Of the plurality of glass ceramic insulating layers 1a to 1i, the first through conductor 31 is formed in the glass ceramic insulating layers 1b to 1h constituting the inner layer, and in the glass ceramic insulating layers 1a and 1i constituting the surface layer A second through conductor 32 that is directly connected to the first through conductor 31 is formed.

ここで、第1の貫通導体31と第2の貫通導体32とは、同じ金属(Cu、Agなどの低抵抗金属)を主成分としている点で共通するが、後述のようにガラスからの析出結晶の有無の点で相違している。   Here, the first penetrating conductor 31 and the second penetrating conductor 32 are common in that they have the same metal (a low resistance metal such as Cu or Ag) as a main component, but are deposited from glass as described later. There is a difference in the presence or absence of crystals.

第1の貫通導体31は、さらにガラスを含み析出結晶(原料としてのガラス粉末から析出した結晶)を実質的に含んでいない。このような構成は、第1の貫通導体31を形成するための第1の貫通導体用ペースト中に含有させるガラスとして、焼成後に実質的に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いればよく、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスは用いない。そのため、焼成後の第1の貫通導体31中に非結晶性ガラスがガラスの状態でそのまま残存し、実質的にガラスからの析出結晶が存在しないものとすることができる。なお、実質的に結晶を析出しないとは、X線回折においてその結晶に由来する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 first through conductor 31 further contains glass and does not substantially contain precipitated crystals (crystals precipitated from glass powder as a raw material). In such a configuration, as the glass to be included in the first through conductor paste for forming the first through conductor 31, non-crystalline glass that does not substantially precipitate crystals after firing may be used. A crystalline glass that is partially crystallized later is not used. Therefore, the non-crystalline glass remains as it is in the glass state in the first through conductor 31 after firing, so that substantially no precipitated crystals from the glass are present. In addition, that a crystal | crystallization does not precipitate substantially means that it is the quantity of the grade which the peak derived from the crystal | crystallization is not recognized in X-ray diffraction.

一方、第2の貫通導体32は、さらにガラスおよび析出結晶(原料としてのガラス粉末から析出した結晶)を含んでいる。このような構成は、第2の貫通導体32となる第2の貫通導体用ペースト中に含有させるガラスとして、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスを用いればよい。なお、第2の貫通導体用ペーストに含まれる結晶性ガラスは焼成後の第2の貫通導体に一部が結晶として析出し残余の部分はガラスとして残存している。   On the other hand, the second through conductor 32 further includes glass and precipitated crystals (crystals precipitated from glass powder as a raw material). In such a configuration, a crystalline glass that partially crystallizes after firing may be used as the glass contained in the second through conductor paste that becomes the second through conductor 32. Note that part of the crystalline glass contained in the second paste for through conductors is precipitated as crystals in the second through conductor after firing, and the remaining part remains as glass.

このように第1の貫通導体31と第2の貫通導体32とでは、原料としてのガラス粉末からの析出結晶の有無の点で相違していることで、焼成時にそれぞれの貫通導体を形成するための貫通導体用ペーストにかかる熱量の差によって生じる脱バインダー不良による貫通導体の絶縁基体1表面からの突出が抑制された配線基板を得ることができる。   As described above, the first through conductor 31 and the second through conductor 32 are different from each other in the presence or absence of precipitated crystals from the glass powder as a raw material, so that each through conductor is formed during firing. Thus, it is possible to obtain a wiring board in which protrusion of the penetrating conductor from the surface of the insulating substrate 1 due to poor debinding caused by the difference in the amount of heat applied to the through conductor paste is suppressed.

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

まず、絶縁基体1を形成するために、ガラス粉末のみまたはガラス粉末および結晶質からなるフィラーを用いてガラスセラミックグリーンシートを作製する。このガラスセラミックグリーンシートは、具体的には、上記の原料粉末に溶剤、成形用有機バインダー等を添加して混合してスラリーを調製した後、これをドクターブレード法、カレンダーロール法、圧延法などの手法によって形成することができる。   First, in order to form the insulating substrate 1, a glass ceramic green sheet is produced using only glass powder or a filler composed of glass powder and crystalline material. Specifically, this glass ceramic green sheet is prepared by adding a solvent, an organic binder for molding and the like to the above raw material powder and mixing to prepare a slurry, which is then treated by a doctor blade method, a calender roll method, a rolling method, etc. It can be formed by the method of.

出発原料(ガラス粉末のみまたはガラス粉末および結晶質からなるフィラー)としては、ガラスセラミック絶縁層として求められる特性によって、その構成を変えることができる。すなわち、熱膨張率の高いガラスセラミック絶縁層を所望する場合、ガラスとしては焼成後に熱膨張率の高い結晶相、たとえばフォルステライト、エンスタタイト、バリウムシリケート、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートなどを析出するものを用いる。あるいは、ガラスとしては焼成後に結晶相を析出しないものを用い、結晶質からなるフィラーとしてクォーツやトリジマイト、フォルステライト、バリウムシリケート、ガーナイトなどの高熱膨張のものを用いることもできる。また、熱膨張率の低いガラスセラミック絶縁層を所望する場合には、コージェライト、バリウムアルミノシリケート、スポジュメン、アノーサイト、スピネル、ムライトなど熱膨張率の低い結晶相を焼成後に析出するガラスや、上記と同様に、ガラスとしては焼成後に結晶相を析出せずに、フィラーとして低熱膨張率の結晶相を用いることもできる。   The structure of the starting material (glass powder alone or filler composed of glass powder and crystalline material) can be changed depending on the properties required for the glass ceramic insulating layer. That is, when a glass-ceramic insulating layer having a high coefficient of thermal expansion is desired, the glass has a crystal phase with a high coefficient of thermal expansion, such as forsterite, enstatite, barium silicate, lithium silicate, sodium silicate, etc., after firing. Use. Alternatively, a glass that does not precipitate a crystalline phase after firing can be used, and a crystalline filler having a high thermal expansion such as quartz, tridymite, forsterite, barium silicate, or garnite can also be used. In addition, when a glass ceramic insulating layer having a low coefficient of thermal expansion is desired, a glass in which a crystal phase having a low coefficient of thermal expansion such as cordierite, barium aluminosilicate, spodumene, anorthite, spinel, mullite is precipitated after firing, Similarly to glass, a crystalline phase having a low coefficient of thermal expansion can be used as a filler without precipitating a crystalline phase after firing.

具体的には、アルカリ土類酸化物を含むホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス等のホウケイ酸系ガラスの他、リチウム珪酸系ガラス等が挙げられる。結晶質からなるフィラーとしては、Al、SiO、ZrO、CaO、MgOまたはMgOなどの酸化物や、これらの酸化物の2種以上の複合酸化物等が使用できる。ガラス粉末と結晶質からなるフィラーとの配合比率の調整により、ガラスセラミック焼結体の焼成温度を貫通導体用ペーストの焼成温度と整合させたり、ガラスセラミック焼結体自体の強度を高めたりすることができる。上記ガラス粉末と上記結晶質からなるフィラーとの比率は、例えば体積比率で20:80〜80:20で配合されることが効果的である。 Specifically, in addition to borosilicate glass such as borosilicate glass, zinc borosilicate glass and lead borosilicate glass containing alkaline earth oxide, lithium silicate glass and the like can be given. As the filler made of a crystalline material, oxides such as Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , CaO, MgO or MgO, or a composite oxide of two or more of these oxides can be used. By adjusting the blending ratio of glass powder and crystalline filler, the firing temperature of the glass ceramic sintered body is matched with the firing temperature of the paste for through conductors, or the strength of the glass ceramic sintered body itself is increased. Can do. It is effective that the ratio of the glass powder to the crystalline filler is, for example, 20:80 to 80:20 by volume.

次に、得られたガラスセラミックグリーンシートの所定箇所に貫通孔を形成し、この貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填する。この貫通導体用ペーストは、Cu、Ag等の低抵抗金属を主成分とする金属粉末に、ガラス粉末、有機バインダー、溶剤および分散剤などを加えてなるものである。   Next, a through hole is formed at a predetermined position of the obtained glass ceramic green sheet, and a through conductor paste is filled in the through hole. This through-conductor paste is obtained by adding glass powder, an organic binder, a solvent, a dispersant, and the like to a metal powder mainly composed of a low resistance metal such as Cu or Ag.

ここで、内層用のガラスセラミックグリーンシート(第1のガラスセラミックグリーンシート)に形成された貫通孔に充填される貫通導体用ペースト(第1の貫通導体用ペースト)と表層用のガラスセラミックグリーンシート(第2のガラスセラミックグリーンシート)に形成された貫通孔に充填される貫通導体用ペースト(第2の貫通導体用ペースト)とでは、異なるガラス粉末が用いられる。   Here, the through-conductor paste (first through-conductor paste) filled in the through-hole formed in the inner-layer glass-ceramic green sheet (first glass-ceramic green sheet) and the surface-layer glass-ceramic green sheet Different glass powder is used for the through-conductor paste (second through-conductor paste) filled in the through-holes formed in the (second glass ceramic green sheet).

すなわち、第1の貫通導体用ペーストに用いるガラス粉末としては、焼成後に実質的に結晶化しない非結晶性ガラスからなるガラス粉末を使用し、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスからなるガラス粉末は使用しない。この構成によれば、第1の貫通導体用ペーストの焼結挙動と第1のガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動とが整合するようになる。なお、焼結挙動の整合とは、焼結曲線における焼結カーブが同じような曲線を描くことを意味する。   That is, as the glass powder used for the first paste for through conductors, glass powder made of amorphous glass that does not substantially crystallize after firing is used, and glass made of crystalline glass that partially crystallizes after firing. Do not use powder. According to this configuration, the sintering behavior of the first through conductor paste matches the sintering behavior of the first glass ceramic green sheet. The matching of the sintering behavior means that the sintering curve in the sintering curve draws a similar curve.

このガラス粉末として、具体的にはSiOとBとを含むホウ珪酸ガラスを用いることが好ましく、ガラス転移点を調整する目的で各種のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、Al、ZnOまたはZrOなどを添加したものが用いられ、これらの配合比率は任意に選択することができる。貫通導体用ペーストに含まれるバインダー成分を効率よく脱バインダー処理できるようにガラス転移点が600℃以上であることが好ましく、また貫通導体の緻密化という観点ではガラス転移点が800℃以下であることが好ましい。例えば、SiOを45質量%、BaOを30質量%、Bを10質量%、Alを10質量%、CaOを5質量%からなる非結晶性ガラス(ガラス転移点680℃で焼成後に結晶相を析出しない)を挙げることができる。 Specifically, it is preferable to use borosilicate glass containing SiO 2 and B 2 O 3 as the glass powder, and various alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, for the purpose of adjusting the glass transition point, al 2 O 3, ZnO or a material obtained by adding like ZrO 2 are used, these blending ratio can be arbitrarily selected. The glass transition point is preferably 600 ° C. or higher so that the binder component contained in the paste for through conductors can be efficiently removed from the binder, and the glass transition point is 800 ° C. or lower in terms of densification of the through conductors. Is preferred. For example, amorphous glass (glass transition point 680 ° C.) comprising 45% by mass of SiO 2 , 30% by mass of BaO, 10% by mass of B 2 O 3 , 10% by mass of Al 2 O 3 and 5% by mass of CaO. In which no crystal phase is precipitated after firing).

添加するガラス量は、金属粉末100質量部に対して3〜20質量部が好ましく、更に第1の貫通導体用ペーストと第1のガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動差を調整する目的で、結晶質からなるフィラー(例えばSiOやAlなど)を2質量部まで添加することができる。 The amount of glass to be added is preferably 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal powder, and for the purpose of adjusting the difference in sintering behavior between the first through-conductor paste and the first glass ceramic green sheet, Up to 2 parts by mass of a crystalline filler (for example, SiO 2 or Al 2 O 3 ) can be added.

また、第2の貫通導体用ペーストに用いるガラス粉末としては、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスからなるガラス粉末を使用する。この構成によれば、第2の貫通導体用ペーストの焼結挙動と第2のガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動との整合は、第1の貫通導体用ペーストと第1のガラスセラミックグリーンシートとの間の整合ほどとれてはいないが、脱バインダー不良に対して後述する効果を有する。すなわち、第2の貫通導体用ペーストにおいては、第2のガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動との整合よりも貫通導体に空洞が発生する問題を解消する方が重要である。なお、第2の貫通導体用ペーストには結晶性ガラスからなるガラス粉末のほかに非結晶性ガラスからなるガラス粉末が含まれていてもよい。   In addition, as the glass powder used for the second paste for through conductor, glass powder made of crystalline glass that partially crystallizes after firing is used. According to this configuration, the matching between the sintering behavior of the second through-conductor paste and the sintering behavior of the second glass ceramic green sheet is the same as the first through-conductor paste and the first glass ceramic green sheet. Although not as good as the matching between the two, there is an effect to be described later on the debinding failure. That is, in the second paste for through conductors, it is more important to eliminate the problem that cavities are generated in the through conductors, rather than matching with the sintering behavior of the second glass ceramic green sheet. The second through-conductor paste may contain glass powder made of amorphous glass in addition to glass powder made of crystalline glass.

第2の貫通導体用ペーストに用いられるガラス粉末としても、第1の貫通導体用ペーストに用いられるガラス粉末と同様に、SiOとBとを含むホウ珪酸ガラスを用いることが好ましく、これに各種のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、Al、ZnOまたはZrOなどを添加したものが用いられる。ガラス転移点としても、第1の貫通導体用ペーストに用いられるガラス粉末と同様に600〜800℃であることが好ましいが、異なる点としては焼成後に結晶相を析出することである。焼成後に結晶相を析出するか否かは、各種のガラスデータベースを用いて適切な組成を判断することになるが、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物とSiO、あるいはアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物とSiO、Alが化学量論組成に近く、これにBやその他の成分が外添された組成が容易に結晶相を析出することができる。例えば、SiOを45質量%、Alを30質量%、MgOを10質量%、Bを10質量%、ZnOを5質量%からなるガラス(ガラス転移点720℃、焼成後にコージェライト、ガーナイトを析出)を挙げることができる。 As the glass powder used for the second through conductor paste, it is preferable to use a borosilicate glass containing SiO 2 and B 2 O 3 in the same manner as the glass powder used in the first through conductor paste, This various alkali metal oxides, alkaline earth metal oxides, those obtained by adding like Al 2 O 3, ZnO or ZrO 2 are used. The glass transition point is preferably 600 to 800 ° C. like the glass powder used for the first through conductor paste, but the difference is that the crystal phase is precipitated after firing. Whether or not the crystal phase is precipitated after firing is determined by using an appropriate composition using various glass databases. Alkali metal oxide, alkaline earth metal oxide and SiO 2 , or alkali metal oxide Or an alkaline earth metal oxide and SiO 2 , Al 2 O 3 are close to the stoichiometric composition, and a composition in which B 2 O 3 and other components are externally added thereto can easily precipitate a crystal phase. . For example, glass composed of 45% by mass of SiO 2 , 30% by mass of Al 2 O 3 , 10% by mass of MgO, 10% by mass of B 2 O 3 , and 5% by mass of ZnO (glass transition point 720 ° C. after firing) And cordierite and garnite are precipitated).

添加するガラス量は、金属粉末100質量部に対して3〜20質量部が好ましく、更に第2の貫通導体用ペーストと第2のガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動差を調整する目的で、結晶質からなるフィラー(例えばSiOやAlなど)を2質量部まで添加することができる。 The amount of glass to be added is preferably 3 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the metal powder, and for the purpose of adjusting the difference in sintering behavior between the second through-conductor paste and the second glass ceramic green sheet, Up to 2 parts by mass of a crystalline filler (for example, SiO 2 or Al 2 O 3 ) can be added.

なお、ガラスが結晶性ガラスであるか非結晶性ガラスであるか(焼成後に結晶が析出するかしないか)については、ガラスの構成成分が関係する。具体的には、SiOやBの配合量が多くなると焼成後に結晶が析出しにくい傾向にあり、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Al、ZrO等の配合量が多くなると焼成後に結晶が析出しやすい傾向にある。特に、ガラスを構成する組成の一部が化学量論組成比である場合には、結晶が析出しやすい。 Whether the glass is a crystalline glass or an amorphous glass (whether or not crystals are precipitated after firing) is related to the constituent components of the glass. Specifically, when the amount of SiO 2 or B 2 O 3 is increased, crystals tend not to precipitate after firing, and the amount of alkali metal, alkaline earth metal, Al 2 O 3 , ZrO 2 or the like is large. If it becomes, it exists in the tendency for a crystal | crystallization to precipitate easily after baking. In particular, when a part of the composition constituting the glass has a stoichiometric composition ratio, crystals are likely to precipitate.

また、本発明の効果をより顕著に得るためには、第2の貫通導体用ペーストに含まれるガラス粉末のガラス転移点及び結晶化点が第1の貫通導体用ペーストに含まれるガラス粉末のガラス転移点よりも高いか、または、第2の貫通導体用ペーストに含まれるガラス量が第1の貫通導体用ペーストに含まれるガラス量よりも多いことが好ましい。   Further, in order to obtain the effect of the present invention more remarkably, the glass transition point and the crystallization point of the glass powder contained in the second through conductor paste are the glass of the glass powder contained in the first through conductor paste. It is preferable that the glass amount is higher than the transition point or the glass amount contained in the second through conductor paste is larger than the glass amount contained in the first through conductor paste.

次に、このガラスセラミックグリーンシートの表面に配線層を形成するために、Cu、Ag等の低抵抗金属を主成分とする金属粉末と、ガラス粉末とを含む導体ペーストを回路パターン状にスクリーン印刷法、グラビア印刷法等により印刷する。なお、この導体ペーストには、金属粉末100質量部に対しガラス粉末が1〜10質量部添加されている。このガラス粉末は、結晶性、非結晶性のどちらでもよい。   Next, in order to form a wiring layer on the surface of the glass ceramic green sheet, a conductor paste containing a metal powder mainly composed of a low resistance metal such as Cu or Ag and a glass powder is screen printed in a circuit pattern. And printing by the gravure printing method. In addition, 1-10 mass parts of glass powder is added to 100 mass parts of metal powders in this conductor paste. This glass powder may be either crystalline or non-crystalline.

そして、前述のようにして形成されたガラスセラミックグリーンシートを、第1のガラスセラミックグリーンシートが内層に配置され、第2のガラスセラミックグリーンシートが表層に配置されるように積層して、積層体を作製する。このとき、第1の貫通導体用ペーストと第2の貫通導体用ペーストとが直に接続するように積層されている。   Then, the glass ceramic green sheet formed as described above is laminated so that the first glass ceramic green sheet is arranged in the inner layer and the second glass ceramic green sheet is arranged in the surface layer, and the laminated body Is made. At this time, the first through-conductor paste and the second through-conductor paste are laminated so as to be directly connected.

最後に、積層体を加湿した窒素中で600〜700℃の温度で数時間保持して脱バインダー処理を行った後、同雰囲気中で850〜1050℃の温度で本焼成して、ガラスセラミックグリーンシート、貫通導体用ペーストおよび導体ペーストを同時に焼成して、本発明の配線基板を作製する。   Finally, the laminate was held in humidified nitrogen at a temperature of 600 to 700 ° C. for several hours to perform a binder removal treatment, followed by main firing at a temperature of 850 to 1050 ° C. in the same atmosphere. The wiring board of the present invention is produced by simultaneously firing the sheet, the paste for through conductors, and the conductor paste.

なお、好ましくは、表面の配線層2の酸化防止の目的で、焼成後の表面に電解メッキ、無電解メッキ等の手法により、Ni、Au、Cu等の金属メッキ層が1〜10μmの厚みに形成される。   Preferably, for the purpose of preventing oxidation of the wiring layer 2 on the surface, a metal plating layer of Ni, Au, Cu or the like is formed to a thickness of 1 to 10 μm on the surface after firing by a technique such as electrolytic plating or electroless plating. It is formed.

ここで、脱バインダー不良発生のメカニズムおよびその抑制について詳述する。   Here, the mechanism of debinding failure occurrence and its suppression will be described in detail.

焼成後に第1の貫通導体31となる第1の貫通導体用ペーストには、焼成後に実質的に結晶化しない非結晶性ガラスからなるガラス粉末が用いられているため、焼成温度の上昇に伴うガラスの軟化とともに第1の貫通導体用ペーストは焼結(焼成収縮)を開始する。このとき、ガラスは結晶化しないため、第1の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焼結挙動差による応力を緩和する働きを持ち、きわめて良好な焼結挙動の整合性を得ることができる。   Since the glass powder which consists of non-crystalline glass which does not crystallize substantially after baking is used for the 1st through-conductor paste used as the 1st through-conductor 31 after baking, glass with a raise of baking temperature is used. With the softening of the first through conductor paste, sintering (firing shrinkage) starts. At this time, since the glass does not crystallize, it has a function of relieving stress due to a difference in sintering behavior between the first through-conductor paste and the glass ceramic green sheet, and can obtain very good consistency of the sintering behavior. it can.

しかしながら、非結晶性ガラスからなるガラス粉末を用いた場合、ガラスの軟化に伴い、脱バインダー処理時に飛散しきれなかった残留カーボンを取り込んでしまう傾向があり、これらが本焼成中に何らかの形で雰囲気にさらされた場合、残留カーボンの燃焼によりCOガスが発生してしまうという問題がある。 However, when glass powder made of amorphous glass is used, with the softening of the glass, there is a tendency to take in residual carbon that could not be scattered during the debinding process, and these are in some form during the main firing. When exposed to carbon dioxide, there is a problem that CO 2 gas is generated due to combustion of residual carbon.

一方、焼成後に第2の貫通導体32となる第2の貫通導体用ペーストには、前述のように焼成後にガラスの一部が結晶化する結晶性ガラスからなるガラス粉末が用いられている。ここで、第2の貫通導体用ペーストは結晶が析出するまでは第1の貫通導体用ペーストと同様の焼結挙動を示すが、焼結の途中で第2の貫通導体用ペーストに含まれるガラスから結晶が析出することにより、その焼結挙動は第1の貫通導体用ペーストの焼結挙動とは異なったものとなる。   On the other hand, as described above, glass powder made of crystalline glass in which a part of the glass crystallizes after firing is used for the second through conductor paste that becomes the second through conductor 32 after firing. Here, the second through-conductor paste exhibits the same sintering behavior as the first through-conductor paste until crystals are precipitated, but the glass contained in the second through-conductor paste during the sintering. As a result of the crystal precipitation, the sintering behavior is different from the sintering behavior of the first paste for through conductors.

すなわち、第2の貫通導体用ペーストに含まれるガラスの一部が結晶化することによって、第1の貫通導体用ペーストに比して第2の貫通導体用ペーストの焼結カーブが緩やかになる(焼けが悪くなる)。また、ガラスから結晶が析出する際には密度変化が生じる。ガラスを構成する主成分であるSiOやBよりも分子量の高い元素から構成される結晶が析出すると、析出する結晶の密度の方が高くなる。この密度変化により、析出した結晶の周囲には微小な空隙が形成される。なお、この微小な空隙は通気孔として機能し、脱バインダー不良を抑制する役割を果たす。 That is, when a part of the glass contained in the second through-conductor paste is crystallized, the sintering curve of the second through-conductor paste becomes gentler than that in the first through-conductor paste ( Burnt worse). In addition, density changes occur when crystals are precipitated from the glass. When a crystal composed of an element having a higher molecular weight than SiO 2 or B 2 O 3 which is a main component constituting glass is precipitated, the density of the precipitated crystal becomes higher. Due to this density change, minute voids are formed around the precipitated crystals. The minute gap functions as a vent and plays a role of suppressing a debinding failure.

したがって、本発明の配線基板においては、第1の貫通導体用ペーストから上記のようなガスの発生があったとしても、第2の貫通導体用ペーストに形成された微小な空隙により、そのガスが良好に排出され、図2に示すように第2の貫通導体42が絶縁基体1表面から突出してしまうのを抑制することができる。特に、厚みが2mmを超えるような配線基板においては、この脱バインダー不良による突出を抑制する効果は顕著なものとなる。   Therefore, in the wiring board of the present invention, even if the above gas is generated from the first through conductor paste, the gas is generated by the minute gaps formed in the second through conductor paste. As a result, the second through conductor 42 can be prevented from protruding from the surface of the insulating base 1 as shown in FIG. In particular, in a wiring board having a thickness exceeding 2 mm, the effect of suppressing protrusion due to this debinding defect becomes remarkable.

このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、第2の貫通導体用ペーストにおけるガラス粉末が結晶化する際の体積収縮により微小な空隙が形成される。この空隙が第1の貫通導体用ペーストから発生したガスの抜け道となり、第2の貫通導体の絶縁基体表面からの突出を効果的に抑制することができる。なお、第1の貫通導体用ペーストには、非結晶性ガラスからなるガラス粉末が含まれているが結晶性ガラスからなるガラス粉末が含まれていないことから、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焼結挙動の不整合はできる限り抑制されている。   Thus, according to the manufacturing method of the wiring board of this invention, a micro space | gap is formed by the volume contraction at the time of the glass powder in the 2nd paste for through conductors crystallizing. This void serves as an escape path for the gas generated from the first paste for through conductor, and the protrusion of the second through conductor from the surface of the insulating base can be effectively suppressed. The first through-conductor paste contains glass powder made of non-crystalline glass but does not contain glass powder made of crystalline glass, so the through-conductor paste and the glass ceramic green sheet The inconsistency of the sintering behavior is suppressed as much as possible.

以上のようにして作製された配線基板は、非常に平坦度に優れたものとなり、シリコンチップなどの電子部品を搭載する際に効率的に実装作業を行うことができる。   The wiring board manufactured as described above has a very excellent flatness, and can be efficiently mounted when an electronic component such as a silicon chip is mounted.

次のようにして、本発明の効果を評価する評価基板を作製した。この評価基板は、幅50mm×50mm、厚み2.4mmとなるようにガラスセラミック絶縁層が24層積層されたもので、基板中央部に直径60μmの貫通導体を180μm間隔で110行×110列の計12100個配置し、各貫通導体上に直径90μmのランドを形成したものである。以下にその作製方法を示す。   The evaluation board | substrate which evaluates the effect of this invention was produced as follows. This evaluation substrate is a laminate of 24 glass ceramic insulating layers having a width of 50 mm × 50 mm and a thickness of 2.4 mm. A through conductor having a diameter of 60 μm is arranged in the center of the substrate with 110 rows × 110 columns at intervals of 180 μm. A total of 12100 are arranged, and a land having a diameter of 90 μm is formed on each through conductor. The manufacturing method is shown below.

まず、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を作製した。SiOを41質量部、MgOを20質量部、BaOを20質量部、Alを8質量部、Bを7質量部、CaOを2質量部、SrOを1質量部およびZrOを1質量部含むガラス粉末と、クォーツ粉末とを準備し、これらをガラス粉末60質量%およびクォーツ粉末40質量%として秤量し、これに有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、200mmSQ、厚さ125μmのガラスセラミックグリーンシートを作製した。 First, a glass ceramic green sheet to be a glass ceramic insulating layer was produced. 41 parts by mass of SiO 2 , 20 parts by mass of MgO, 20 parts by mass of BaO, 8 parts by mass of Al 2 O 3 , 7 parts by mass of B 2 O 3 , 2 parts by mass of CaO, 1 part by mass of SrO and ZrO A glass powder containing 1 part by mass of 2 and a quartz powder are prepared, and these are weighed as 60% by mass of glass powder and 40% by mass of quartz powder, and acrylic resin as an organic binder, dioctyl phthalate as a plasticizer, and solvent A slurry prepared by adding toluene was molded by a doctor blade method to produce a glass ceramic green sheet having a thickness of 200 mm SQ and a thickness of 125 μm.

そして、上記のガラスセラミックグリーンシートに、パンチングにより直径70μmの貫通孔を設けた。   Then, a through hole having a diameter of 70 μm was provided in the glass ceramic green sheet by punching.

次に、第1および第2の貫通導体用ペーストを作製した。第1の貫通導体用ペーストは内層に配置される第1のガラスセラミックグリーンシートに用いられるものであり、第2の貫通導体用ペーストは表層に配置される第2のガラスセラミックグリーンシートに用いられるものである。Cu粉末100質量部に対して表1に示す組成の結晶性ガラスまたは非結晶性ガラスからなるガラス粉末を12質量部添加するとともに、有機バインダーとしてアクリル樹脂、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液(質量比で80:20)を添加、混練して、第1および第2の貫通導体用ペーストを作製した。そして、作製した2種類の貫通導体用ペーストを先ほど設けた貫通孔に、スクリーン印刷法により充填した。   Next, first and second through conductor pastes were produced. The first through conductor paste is used for the first glass ceramic green sheet disposed in the inner layer, and the second through conductor paste is used in the second glass ceramic green sheet disposed in the surface layer. Is. 12 parts by mass of glass powder made of crystalline glass or amorphous glass having the composition shown in Table 1 is added to 100 parts by mass of Cu powder, and an acrylic resin as an organic binder and a mixed solution of terpineol and dibutyl phthalate as a solvent ( 80:20) by mass ratio was added and kneaded to prepare first and second through conductor pastes. Then, the two kinds of through-conductor pastes thus prepared were filled in the through holes provided earlier by screen printing.

Figure 0005142824
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続いて、配線層用導体ペーストを作製した。具体的には、Cu粉末とガラス粉末とを用意し、これらの粉末に対して有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液(質量比で80:20)を添加、混練して、配線層用導体ペーストを作製した。そして、得られた配線層用導体ペーストを、貫通導体用ペーストの直上に直径105μmのパターンのランドとしてスクリーン印刷法にて印刷した。   Subsequently, a conductor paste for a wiring layer was produced. Specifically, Cu powder and glass powder are prepared, acrylic resin is added as an organic binder to these powders, and a mixed solution of terpineol and dibutyl phthalate (80:20 by mass) is added and kneaded. Thus, a conductor paste for a wiring layer was produced. Then, the obtained wiring layer conductor paste was printed by a screen printing method as a land having a pattern with a diameter of 105 μm immediately above the through conductor paste.

このようにして得られた導体ペースト付きのガラスセラミックグリーンシートを用い、積層体を作製した。第1のガラスセラミックグリーンシートを一枚ずつ上下(表層)に配置し、また第2のガラスセラミックグリーンシートを内層に22枚配置し、45℃、4MPaの条件で加圧積層を行った。   A laminated body was produced using the glass ceramic green sheet with the conductor paste thus obtained. The first glass ceramic green sheets were arranged one by one on the upper and lower sides (surface layer), and 22 second glass ceramic green sheets were arranged on the inner layer, and pressure lamination was performed at 45 ° C. and 4 MPa.

続いて、この積層体をAlの台板上に載置して有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、加湿された窒素雰囲気中にて700℃で加熱処理し、次に同雰囲気中にて900℃×1時間の条件で焼成を行った。 Subsequently, the laminate is placed on an Al 2 O 3 base plate and subjected to heat treatment at 700 ° C. in a humidified nitrogen atmosphere in order to decompose and remove organic components such as an organic binder. Firing was performed in the same atmosphere at 900 ° C. for 1 hour.

得られた基板に無電解のNiめっき、Auめっきを施し評価基板を得た。   The obtained substrate was subjected to electroless Ni plating and Au plating to obtain an evaluation substrate.

次に、評価基板の評価方法について説明する。   Next, an evaluation method for the evaluation board will be described.

まず、バインダー不良による貫通導体の絶縁基体表面からの突出がないかを調べるために、20倍の光学顕微鏡にて表層のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体の観察を行い、突出しているものの数量を計測した。また、3次元測定機を用いて、貫通導体のエッジ部から貫通導体中央の最長部までの距離を突出量として測定し、突出量が5μm以上あるものを不良とした。判定としては、評価数100個の評価基板に対して、突出量が5μmを超えるものが1つの評価基板の中に1個でもあると不良とし、発生率が0%を超えるものをNGと判断した。その結果を表2に示す。   First, in order to investigate whether or not the penetrating conductor protrudes from the surface of the insulating substrate due to a defective binder, the penetrating conductor formed on the surface glass ceramic insulating layer was observed with a 20 × optical microscope. Quantity was measured. Further, using a three-dimensional measuring machine, the distance from the edge portion of the through conductor to the longest portion at the center of the through conductor was measured as a protrusion amount, and a protrusion having a protrusion amount of 5 μm or more was regarded as defective. As for the judgment, with respect to 100 evaluation boards, the number of protrusions exceeding 5 μm is judged to be defective when one of the evaluation boards is one, and the case where the occurrence rate exceeds 0% is judged as NG. did. The results are shown in Table 2.

そして、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焼結挙動の不整合による貫通導体の絶縁基体表面からの突出がないかを調べるために、3次元測定機にて1つの評価基板につき10箇所の突出量を測定した。測定は、近接する任意の2つの貫通導体を選び、この2つの貫通導体の中間に位置する絶縁基板の表面から2つの貫通導体の頂点を結ぶ線分までの距離を突出量とした。なお、この測定方法は、貫通導体が絶縁基体表面から突出している場合の測定方法であるが、陥没している場合も同様の思想で測定を行い、値をマイナス表示とする。判定としては、突出量の絶対値が5μmを超えるものをNGと判断した。その結果を表2に示す。   Then, in order to examine whether or not the through conductors protrude from the surface of the insulating base due to mismatching of the sintering behavior between the paste for through conductors and the glass ceramic green sheet, 10 points per evaluation board with a three-dimensional measuring machine The amount of protrusion was measured. In the measurement, any two adjacent through conductors were selected, and the distance from the surface of the insulating substrate located between the two through conductors to the line segment connecting the vertices of the two through conductors was defined as the protrusion amount. This measurement method is a measurement method in the case where the through conductor protrudes from the surface of the insulating substrate. However, even when the through conductor is depressed, the measurement is performed with the same idea, and the value is displayed as a minus value. As a judgment, a case where the absolute value of the protrusion amount exceeds 5 μm was judged as NG. The results are shown in Table 2.

さらに、第1および第2の貫通導体用ペーストに添加したガラスから結晶相が析出しているか否かを確認するために、第1および第2の貫通導体において、X線回折により結晶相の同定を行った。その結果を表2に示す。なお、表2には示していないが、貫通導体用ペーストに含まれる非結晶性ガラスは焼成後の貫通導体にほぼそのままガラスとして残存し、貫通導体用ペーストに含まれる結晶性ガラスは焼成後の貫通導体に一部が結晶として析出し残余の部分はガラスとして残存している。   Further, in order to confirm whether or not the crystal phase is precipitated from the glass added to the first and second through conductor pastes, the crystal phase is identified by X-ray diffraction in the first and second through conductors. Went. The results are shown in Table 2. Although not shown in Table 2, the amorphous glass contained in the through-conductor paste remains almost as glass in the fired through-conductor, and the crystalline glass contained in the through-conductor paste remains after firing. A part of the through conductor is precipitated as crystals, and the remaining part remains as glass.

Figure 0005142824
Figure 0005142824

表2より明らかなように、本発明の範囲外の試料である試料No.1〜8は第2の貫通導体用ペーストに結晶化しないガラスを添加したものであるが、第2の貫通導体用ペーストの焼結性が早くなったことにより、脱バインダー不良が発生し、結果として第2の貫通導体が部分的に爆発したような形状となって突出していることがわかる。   As is apparent from Table 2, sample No. which is a sample outside the scope of the present invention. Nos. 1 to 8 are obtained by adding glass that does not crystallize to the second through-conductor paste, but due to the faster sinterability of the second through-conductor paste, debinding failure occurred and the result It can be seen that the second through conductor protrudes in a partially explosive shape.

また、本発明の範囲外の試料である試料No.11、12、15、16は、第1の貫通導体用ペースト、第2の貫通導体用ペーストともに結晶化するガラスを添加したものである。ガラスの結晶化に伴う空隙の発生で脱バインダー性が向上していることは脱バインダー不良による突出が生じていないことから明らかであるが、焼結挙動の不整合による突出が生じており、適していないことがわかる。   In addition, sample No. which is a sample outside the scope of the present invention. Nos. 11, 12, 15, and 16 are obtained by adding glass that crystallizes both the first through-conductor paste and the second through-conductor paste. It is clear from the fact that there is no protrusion due to poor debinding due to the generation of voids due to the crystallization of glass, but there is no protrusion due to defective debinding. You can see that it is not.

これに対して、本発明の範囲内の試料である試料No.9、10、13、14については、脱バインダー不良による突出が無く、また焼結挙動の不整合による突出につても5μm未満に抑えることができていて、平坦度に優れたものとなっていることがわかる。   On the other hand, sample No. which is a sample within the scope of the present invention. As for 9, 10, 13, and 14, there is no protrusion due to defective debinding, and the protrusion due to mismatch in sintering behavior can be suppressed to less than 5 μm, and the flatness is excellent. I understand that.

本発明の配線基板の一実施形態の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of one Embodiment of the wiring board of this invention. 比較例としての配線基板の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the wiring board as a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 絶縁基体
1a〜1i ガラスセラミック絶縁層
2 配線層
31 第1の貫通導体
32 第2の貫通導体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulation base | substrate 1a-1i Glass ceramic insulation layer 2 Wiring layer 31 1st penetration conductor 32 2nd penetration conductor

Claims (2)

3層以上のガラスセラミック絶縁層を積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に形成された配線層と、内層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成された第1の貫通導体と、表層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成され、前記第1の貫通導体に直に接続された第2の貫通導体とを備えた配線基板であって、
前記第1の貫通導体および前記第2の貫通導体は同じ金属を主成分として同量含むとともに、前記第1の貫通導体はさらにガラスを含み析出結晶を実質的に含んでおらず、前記第2の貫通導体はさらにガラスおよび析出結晶を含んでいることを特徴とする配線基板。
An insulating substrate formed by laminating three or more glass ceramic insulating layers, a wiring layer formed on and inside the insulating substrate, and a first through conductor formed in the glass ceramic insulating layer constituting the inner layer And a wiring substrate comprising a second through conductor formed on the glass ceramic insulating layer constituting the surface layer and directly connected to the first through conductor,
The first penetrating conductor and the second penetrating conductor contain the same amount of the same metal as a main component, and the first penetrating conductor further contains glass and does not substantially contain precipitated crystals, The through-hole conductor further includes glass and precipitated crystals.
貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に実質的に結晶化しないガラス粉末および金属粉末を含み焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含まない第1の貫通導体用ペーストが充填された第1のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に一部が結晶化するガラス粉末と前記第1の貫通導体用ペーストと同量の金属粉末とを含む第2の貫通導体用ペーストが充填された第2のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
前記第1のガラスセラミックグリーンシートを内層に配置するとともに前記第2のガラスセラミックグリーンシートを表層に配置して、前記第1の貫通導体用ペーストと前記第2の貫通導体用ペーストとが直に接続するように積層された積層体を作製する工程と、
該積層体を焼成する工程と
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
Through hole is formed, comprising a glass powder and metal powder does not substantially crystallize after firing through hole, the first via conductor paste portion after firing does not contain glass powder to crystallize is filled Producing a first glass ceramic green sheet;
A through-hole is formed, and a second through-conductor paste containing a glass powder partially crystallized after firing and the same amount of metal powder as the first through-conductor paste is filled in the through-hole. Producing a glass ceramic green sheet of 2;
The first glass ceramic green sheet is disposed in an inner layer and the second glass ceramic green sheet is disposed in a surface layer so that the first through-conductor paste and the second through-conductor paste are directly Producing a laminated body laminated so as to be connected;
And a step of firing the laminated body.
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