JP7152501B2 - Via-filled substrate manufacturing method and conductive paste kit - Google Patents

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Description

本発明は、各種の電子機器に使用される表裏導通基板(ビア充填基板)の製造方法および前記ビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a front/back conductive board (via-filled board) used in various electronic devices, and a conductive paste kit for manufacturing the via-filled board.

従来から、電子基板は、機能部品の配置や配線回路の形成に使用されている。近年、電子機器または部品の小型化、高機能化および集積化のために、絶縁性基板に貫通孔(孔部またはビア)を形成し、貫通孔内に導電材料を設けて基板両面を電気的に導通させる用途が増加している。基板両面を電気的に導通する方法として、貫通孔内に導電材料をメッキ処理する方法が知られているが、環境負荷の大きいメッキ工程が必要であるため、工程が複雑であり、経済性も低い。 Conventionally, electronic substrates have been used for arranging functional parts and forming wiring circuits. In recent years, in order to reduce the size, increase the functionality, and increase the integration of electronic devices or parts, through holes (holes or vias) are formed in an insulating substrate, and a conductive material is provided in the through holes to electrically connect both sides of the substrate. There is an increasing number of applications in which the As a method for electrically conducting both sides of a substrate, a method of plating a conductive material inside a through-hole is known. low.

また、貫通孔に金属粉および硬化性樹脂で構成される導電ペースト(導体ペースト)を充填し、硬化して充填ビアを得る方法も知られている。しかし、この充填ビアも、導電材料に樹脂が含まれているため、導電性が低く、樹脂の耐熱性によって制限され、基板の耐熱性も低い。 Also known is a method of filling a through-hole with a conductive paste (conductive paste) composed of metal powder and a curable resin and curing the paste to obtain a filled via. However, since this filled via also contains a resin in the conductive material, the conductivity is low, and is limited by the heat resistance of the resin, and the heat resistance of the substrate is also low.

さらに、貫通孔に金属粉、無機バインダーおよび樹脂で構成される導電ペーストを充填し、金属の焼結温度以上に加熱して金属粉を焼結して導電性の充填ビアを得る方法も知られており、この方法は、簡便性に優れるとともに、有機ビヒクルとしての樹脂成分は焼成により蒸発、分解される。そのため、この方法で得られた充填ビアは、導電性、熱伝導性および耐熱性も比較的高い。 Furthermore, a method is also known in which through-holes are filled with a conductive paste composed of metal powder, an inorganic binder, and a resin, and the metal powder is sintered by heating to a temperature higher than the sintering temperature of the metal to obtain a conductive filled via. This method is excellent in simplicity, and the resin component as the organic vehicle is evaporated and decomposed by baking. Therefore, the filled vias obtained by this method also have relatively high electrical conductivity, thermal conductivity and heat resistance.

しかし、ビアに導電ペーストを充填した後に焼成して得られるビア充填基板には、充填導体(導電ビア部)と孔部の壁面との間に隙間やボイドが存在する場合がある。これらの隙間やボイドの発生原因としては、孔部に充填した導電ペーストの溶媒除去(乾燥)による収縮や、高温焼成時の金属粉の焼結による収縮が原因の一部と推定できる。 However, a via-filled substrate obtained by firing a conductive paste after filling the vias may have gaps or voids between the filled conductor (conductive via portion) and the wall surface of the hole. Part of the cause of the formation of these gaps and voids is presumed to be shrinkage due to solvent removal (drying) of the conductive paste filled in the holes and shrinkage due to sintering of the metal powder during high-temperature firing.

充填導体と壁面との間に隙間が存在すると、少なくとも以下の3点の課題が生じる虞がある。
(1)基板表面に充填部を跨って導電膜(電極、配線など)を形成した場合、隙間の存在により導電膜が切れて導電性能の低下や断線を招く虞がある。
(2)壁面に存在する隙間が壁面に沿ってお互いに繋がり、充填部の気密性や半田バリア性などの非透過性の確保ができなくなる虞がある。
(3)ビア充填基板が後工程としてメッキなどの湿式工程を経る場合、薬液などが隙間に浸入し、ビア部の破裂、表面膜のフクレ、変色等の不具合を起こす虞がある。
If there is a gap between the filling conductor and the wall surface, at least the following three problems may occur.
(1) When a conductive film (electrode, wiring, etc.) is formed on the substrate surface across the filling portion, the conductive film may be cut due to the existence of the gap, leading to deterioration in conductive performance or disconnection.
(2) The gaps existing in the wall surface are connected to each other along the wall surface, and there is a possibility that impermeability such as airtightness and solder barrier property of the filling portion cannot be ensured.
(3) When the via-filled substrate undergoes a wet process such as plating as a post-process, there is a risk that chemicals or the like will enter the gaps, causing problems such as bursting of the vias, blistering of the surface film, and discoloration.

そこで、導電ペーストを用いた方法において、焼成時の焼結収縮を抑制できる導電ペーストが提案されており、日本国特開2009-59744号公報(特許文献1)には、ビアの内側壁面に、活性金属の酸化物層を形成し、さらにこの酸化物層の内側に前記活性金属からなる導体層を形成し、内側のビア導体と、ビア壁面との接着力および密着力を向上させる方法が開示されている。 Therefore, in a method using a conductive paste, a conductive paste that can suppress sintering shrinkage during firing has been proposed. Disclosed is a method of forming an oxide layer of an active metal, further forming a conductor layer made of the active metal inside this oxide layer, and improving adhesion and adhesion between the inner via conductor and the wall surface of the via. It is

特許文献1では導電ビア部を形成するための導電ペーストの詳細は開示されておらず、ビア充填基板の気密性や非浸透性については検証されていない。 Patent Document 1 does not disclose the details of the conductive paste for forming the conductive via portion, and does not verify the airtightness and impermeability of the via-filled substrate.

さらに、日本国特開2017-63109号公報(特許文献2)には、孔部を有する絶縁性基板の孔部壁面に活性金属を含む金属膜を形成する金属膜形成工程、焼成前後の体積変化率が-10~20%である導体ペーストを、金属膜を形成した孔部に充填する充填工程、導体ペーストが充填された絶縁性基板を焼成する焼成工程を含むビア充填基板の製造方法が開示されている。 Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-63109 (Patent Document 2) describes a metal film forming step of forming a metal film containing an active metal on the hole wall surface of an insulating substrate having a hole, volume change before and after firing Disclosed is a method for manufacturing a via-filled substrate, which includes a filling step of filling a hole formed with a metal film with a conductor paste having a ratio of −10 to 20%, and a firing step of firing an insulating substrate filled with the conductor paste. It is

日本国特開2013-153051号公報(特許文献3)には、セラミックス焼結体基板に導電性ビアが形成されているメタライズドセラミックスビア基板であって、融点が600℃以上1100℃以下の金属(A)と、該金属(A)よりも融点が高い金属(B)と、活性金属とを含む導電性の金属が、前記セラミックス焼結体基板のスルーホールに密充填されてなる前記導電性ビアを有し、前記セラミックス焼結体基板の両面のうち少なくとも一方の面に、前記金属(A)と、前記金属(B)と、活性金属とを含む導電性の金属からなる表面導電層を有する配線パターンを有し、前記配線パターンが、前記表面導電層の表面にメッキ層を有し、前記導電性ビアと前記セラミックス焼結体基板との界面および前記表面導電層と前記セラミックス焼結体基板との界面に活性層が形成されている、メタライズドセラミックスビア基板が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-153051 (Patent Document 3) describes a metallized ceramic via substrate in which conductive vias are formed in a ceramic sintered body substrate, and a metal having a melting point of 600 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower ( A), a metal (B) having a higher melting point than the metal (A), and a conductive metal containing an active metal are densely packed in the through hole of the ceramic sintered substrate. and having a surface conductive layer made of a conductive metal containing the metal (A), the metal (B), and an active metal on at least one of both surfaces of the ceramic sintered substrate It has a wiring pattern, the wiring pattern has a plating layer on the surface of the surface conductive layer, the interface between the conductive via and the ceramics sintered substrate and the surface conductive layer and the ceramics sintered substrate. A metallized ceramic via substrate is disclosed in which an active layer is formed at the interface with the metallized ceramic via substrate.

日本国特開2009-59744号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-59744 日本国特開2017-63109号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-63109 日本国特開2013-153051号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-153051

しかし、特許文献1および2のビア充填基板では、活性金属層の形成によって、孔部壁面との前記気密性および密着性については、ある程度向上できるものの、導電性および熱伝導性を十分に向上できない虞がある。その理由は、これらのビア充填基板では、導電ビア部自体の緻密性が低いためであると推定される。詳しくは、有機ビヒクルを含む導電ペーストを貫通孔に充填する方法においては、有機ビヒクルが蒸発および分解により消失して空隙(ボイド)が発生するため、導電ビア部(充填導体)の内部が全体的にポーラス状になって緻密性が低下し易い。すなわち、特許文献1および2の方法では、ボイドを有さないバルク金属と比較すると、必然的に導電性や熱伝導性は大きく低下することとなり、緻密性を向上させるのが困難であった。そのため、有機ビヒクルを含む導電ペーストを貫通孔に充填する方法においては、前記気密性および密着性以外に、導電ビア部の緻密性も要求される。さらに、特許文献3のメタライズドセラミックスビア基板では、酸素や窒素等の反応性ガスと活性金属とが反応するのを防ぐために、真空下などの非反応性雰囲気下で耐熱性容器を使用する必要があり、簡便な方法で製造できない。 However, in the via-filled substrates of Patent Documents 1 and 2, although the airtightness and adhesion to the wall surface of the hole can be improved to some extent by forming the active metal layer, electrical conductivity and thermal conductivity cannot be sufficiently improved. There is fear. The reason for this is presumed to be that in these via-filled substrates, the density of the conductive via portion itself is low. Specifically, in the method of filling the through-holes with a conductive paste containing an organic vehicle, the organic vehicle disappears due to evaporation and decomposition, creating voids. It becomes porous and the denseness tends to decrease. That is, in the methods of Patent Documents 1 and 2, electrical conductivity and thermal conductivity are inevitably greatly reduced compared to bulk metals that do not have voids, making it difficult to improve compactness. Therefore, in the method of filling a through-hole with a conductive paste containing an organic vehicle, in addition to the airtightness and adhesion, denseness of the conductive via portion is also required. Furthermore, in the metallized ceramic via substrate of Patent Document 3, it is necessary to use a heat-resistant container under a non-reactive atmosphere such as a vacuum in order to prevent the reactive gas such as oxygen and nitrogen from reacting with the active metal. and cannot be manufactured by a simple method.

従って、本発明の目的は、導電ビア部の緻密性が高く、導電ビア部と孔部壁面との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造する方法および前記ビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for easily manufacturing a via-filled substrate having a highly dense conductive via portion and high airtightness and adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole, and to manufacture the via-filled substrate. To provide a kit of conductive paste for

本発明者等は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、特定の第1の導電ビア部用前駆体を充填した後、充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、特定の第2の導電ビア部用前駆体を積層して窒素雰囲気下で焼成することにより、導電ビア部の緻密性が高く、導電ビア部と孔部との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the inventors of the present invention have found that after filling the holes of an insulating substrate having holes with a specific first conductive via portion precursor, By laminating a specific second conductive via precursor on the first conductive via precursor and baking it in a nitrogen atmosphere, the denseness of the conductive via is high, and the conductive via is highly dense. The inventors have found that a via-filled substrate having high airtightness and adhesion to the hole can be easily manufactured, and have completed the present invention.

すなわち、本発明のビア充填基板の製造方法は、
孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で前記孔部に充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、第2の導電ビア部用前駆体を積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を含むビア充填基板の製造方法であって、
前記第1の導電ビア部用前駆体が、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含み、
前記金属成分Aが、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子であり、
前記充填工程が、前記充填用導電ペーストを前記孔部に充填するペースト充填工程を含み、
前記第2の導電ビア部用前駆体が、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストであり、
前記金属成分Bが、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子であり、
前記第1の導電ビア部用前駆体および前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属成分を含み、
前記充填用導電ペーストおよび前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含む。
That is, the method for manufacturing a via-filled substrate of the present invention includes:
filling a hole of an insulating substrate having a hole with a first conductive via precursor, filling the hole with the first conductive via precursor in the filling step; A method for producing a via-filled substrate, comprising a lamination step of laminating a second conductive via portion precursor thereon, and a baking step of baking the insulating substrate containing both precursors obtained in the lamination step in a nitrogen atmosphere. and
wherein the first conductive via part precursor contains a filling conductive paste containing a metal component A and a first organic vehicle;
The metal component A is a high melting point metal particle having a melting point exceeding the firing temperature,
The filling step includes a paste filling step of filling the hole with the filling conductive paste,
the second conductive via part precursor is a lamination conductive paste containing a metal component B and a second organic vehicle;
The metal component B is a difficult-to-melt metal particle having a melting point lower than the firing temperature,
at least one of the first conductive via precursor and the second conductive via precursor contains an active metal component containing an active metal;
At least one of the filling conductive paste and the second conductive via portion precursor contains a metal component C, which is easily meltable metal particles having a melting point lower than that of the hardly meltable metal particles.

前記充填用導電ペーストは、前記活性金属成分および前記金属成分Cを含んでいてもよい。前記第1の導電ビア部用前駆体が前記活性金属成分を含み、前記充填工程は、前記ペースト充填工程の前工程として、前記孔部の孔部壁面に前記活性金属成分を含む金属膜を形成する金属膜形成工程をさらに含んでいてもよい。前記金属成分Aの高融点金属粒子は、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金を含んでいてもよい。前記金属成分Bの難溶融金属粒子は、450℃を超える融点を有し、かつCu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金を含んでいてもよい。前記金属成分Cの易溶融金属粒子は、450℃以下の融点を有し、かつBi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の易溶融金属またはこの易溶融金属を含む合金を含んでいてもよい。前記活性金属成分は、活性金属、活性金属を含む合金および活性金属の水素化物からなる群より選択された少なくとも1種であり、かつ前記活性金属が、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種の活性金属であってもよい。 The filling conductive paste may contain the active metal component and the metal component C. The first conductive via portion precursor contains the active metal component, and the filling step forms a metal film containing the active metal component on the hole wall surface of the hole as a pre-process of the paste filling step. It may further include a metal film forming step. The refractory metal particles of the metal component A contain at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd or an alloy containing this refractory metal. You can stay. The difficult-to-melt metal particles of the metal component B have a melting point exceeding 450° C. and contain at least one high-melting-point metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Au, Pt and Pd. It may contain an alloy. The easily meltable metal particles of the metal component C have a melting point of 450° C. or less and are at least one easily meltable metal selected from the group consisting of Bi, Sn, In and Zn, or an alloy containing this easily meltable metal. may contain The active metal component is at least one selected from the group consisting of active metals, alloys containing active metals, and hydrides of active metals, and the active metal is selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb. or at least one active metal.

本発明には、前記製造方法でビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットであって、
焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aと、第1の有機ビヒクルとを含む充填用導電ペーストと、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子である金属成分Bと、第2の有機ビヒクルとを含む積層用導電ペーストとの組み合わせであり、
前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属含有粒子である活性金属成分を含み、
前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含むキットも含まれる。
The present invention provides a conductive paste kit for manufacturing a via-filled substrate by the manufacturing method,
A filling conductive paste containing a metal component A, which is a high melting point metal particle having a melting point higher than the firing temperature, a first organic vehicle, and a metal component B, which is a difficult-to-melt metal particle having a melting point lower than the firing temperature. , and a second organic vehicle in combination with a conductive lamination paste,
At least one of the conductive filling paste and the conductive lamination paste contains an active metal component that is an active metal-containing particle containing an active metal,
At least one of the conductive paste for filling and the conductive paste for lamination includes a metal component C, which is easily meltable metal particles having a melting point lower than that of the hardly meltable metal particles.

なお、本願において、「導電ビア部用前駆体」とは、導電ビア部を形成するために、絶縁性基板の孔部に導入される全ての未焼成材料を意味する。そのため、前記充填用導電ペーストの導入に先立って、孔部壁面にスパッタなどによって金属膜を形成する場合には、第1の導電ビア部用前駆体には、前記孔部に導入される前記充填用導電ペーストだけでなく、前記金属膜も含まれる。 In the present application, the term "precursor for conductive via portion" means all unfired materials introduced into the holes of the insulating substrate in order to form the conductive via portion. Therefore, when a metal film is formed on the hole wall surface by sputtering or the like prior to the introduction of the filling conductive paste, the first conductive via portion precursor contains the filling material introduced into the hole. The metal film is included as well as the conductive paste.

本発明では、孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、特定の第1の導電ビア部用前駆体を充填した後、充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、特定の第2の導電ビア部用前駆体を積層して窒素雰囲気下で焼成するため、ビア充填基板における導電ビア部の緻密性が高く、かつ導電ビア部と孔部(貫通孔)との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造できる。特に、導電ビア部の充填密度を高めることができ、隙間やボイドによる空隙率を10体積%以下に低減できるため、導電性および熱伝導性を向上できる。さらに、孔部壁面と導電ビア部との密着力を高めることができ、孔部壁面と導電ビア部との間に実質的に隙間のないビア充填基板を調製できる。 In the present invention, after the hole of the insulating substrate having the hole is filled with a specific first conductive via precursor, on top of the filled first conductive via precursor, Since the specific second conductive via portion precursor is laminated and fired in a nitrogen atmosphere, the conductive via portion in the via-filled substrate is highly dense and the conductive via portion and the hole (through hole) are airtight. It is possible to easily manufacture a via-filled substrate with high strength and adhesion. In particular, the filling density of the conductive via portion can be increased, and the porosity due to gaps and voids can be reduced to 10% by volume or less, so that electrical conductivity and thermal conductivity can be improved. Furthermore, the adhesion between the wall surface of the hole and the conductive via can be enhanced, and a via-filled substrate having substantially no gap between the wall of the hole and the conductive via can be prepared.

図1は、本発明におけるビア充填基板の製造方法の一例を示す概略工程図である。FIG. 1 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing a via-filled substrate according to the present invention. 図2は、本発明におけるビア充填基板の製造方法の他の例を示す概略工程図である。FIG. 2 is a schematic process diagram showing another example of the method for manufacturing a via-filled substrate according to the present invention. 図3は、実施例1で得られたビア充填基板における孔部(導電ビア部)の断面走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。3 shows a cross-sectional scanning electron microscope (SEM) image of a hole (conductive via portion) in the via-filled substrate obtained in Example 1. FIG. 図4は、図3のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。FIG. 4 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the SEM image of FIG. 図5は、図3のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。FIG. 5 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the SEM image of FIG. 図6は、実施例3で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。FIG. 6 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Example 3. FIG. 図7は、図6のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。FIG. 7 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the SEM image of FIG. 図8は、図6のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。FIG. 8 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the SEM image of FIG. 図9は、実施例4で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。FIG. 9 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Example 4. FIG. 図10は、図9のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。FIG. 10 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the SEM image of FIG. 図11は、比較例1で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。11 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Comparative Example 1. FIG. 図12は、比較例2で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像(孔部壁面との界面部の拡大像)を示す。FIG. 12 shows a cross-sectional SEM image (enlarged image of the interface with the wall surface of the hole) of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Comparative Example 2. As shown in FIG. 図13は、図12のSEM像における活性金属Tiの元素マッピング像である。FIG. 13 is an elemental mapping image of active metal Ti in the SEM image of FIG. 図14は、比較例7で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。14 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Comparative Example 7. FIG. 図15は、図14のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。FIG. 15 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the SEM image of FIG.

[ビア充填基板の製造方法]
本発明のビア充填基板の製造方法は、孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、第2の導電ビア部用前駆体を積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を含む。
[Manufacturing method of via-filled substrate]
A method for manufacturing a via-filled substrate according to the present invention includes a filling step of filling a hole of an insulating substrate having a hole with a first precursor for a conductive via portion; A lamination step of laminating a second conductive via precursor on the conductive via precursor, and a baking step of baking the insulating substrate containing both precursors obtained in the lamination step in a nitrogen atmosphere. include.

本発明において、前記充填工程と前記積層工程とを組み合わせることにより、導電ビア部と孔部壁面との気密性および密着性を向上でき、さらに導電ビア部の緻密性も向上できる理由は以下のように推定できる。 In the present invention, by combining the filling step and the laminating step, the airtightness and adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole can be improved, and the denseness of the conductive via portion can be improved. The reason is as follows. can be estimated to

本発明の方法では、焼成工程において、金属成分Aは、焼成温度で溶融しないため、導電ビア部の導電性を担う主成分として孔部から流れ出ないように充填部の形状(骨格)を形成する役割を有している。前述のように、孔部に充填された導電ペーストが焼成されると、有機ビヒクルの消失に伴って空隙(ボイド)が生じる。これに対して、本発明の方法では、金属成分Aおよび有機ビヒクルを含む導電ペーストを含む第1の導電ビア部用前駆体で孔部を充填した後、前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、難溶融金属粒子である金属成分Bを含む第2の導電ビア部用前駆体を積層し、好ましくは乾燥した状態で、金属成分Bの融点より高い温度で焼成する。その結果、有機ビヒクルが消失したことにより発生した空隙や金属成分Aの粒子間の隙間(特に、体積が大きい有機ビヒクル消失によるボイド)に、溶融した金属成分Bが流れ込み、ボイドや隙間を埋めながら金属を焼結することによって全体を緻密に焼結し、導電ビア部の緻密性を向上させていると推定できる。さらに、金属成分Bは、孔部壁面と第1の導電ビア部用前駆体との隙間にも流れ込み、隙間を埋めながら金属を焼結することによって気密性および密着性を向上させていると推定できる。 In the method of the present invention, since the metal component A does not melt at the firing temperature in the firing process, it forms the shape (skeleton) of the filling portion so as not to flow out from the hole as the main component responsible for the conductivity of the conductive via portion. have a role. As described above, when the conductive paste filled in the holes is fired, voids are generated as the organic vehicle disappears. In contrast, in the method of the present invention, after filling the hole with a first conductive via precursor containing a conductive paste containing a metal component A and an organic vehicle, the first conductive via precursor On top of this, a second conductive via portion precursor containing metal component B, which is a hard-to-melt metal particle, is layered and fired at a temperature higher than the melting point of metal component B, preferably in a dry state. As a result, the molten metal component B flows into voids generated by the disappearance of the organic vehicle and gaps between particles of the metal component A (in particular, voids caused by the disappearance of the large-volume organic vehicle), filling the voids and gaps. By sintering the metal, it can be assumed that the whole is densely sintered and the denseness of the conductive via portion is improved. Furthermore, it is presumed that the metal component B flows into the gap between the wall surface of the hole and the first conductive via portion precursor, and sinters the metal while filling the gap, thereby improving airtightness and adhesion. can.

さらに、本発明の方法では、焼成工程において、金属成分C(易溶融金属粒子)が低温で溶融して活性金属成分(活性金属粒子)の表面を覆うことによって、高温でも活性金属成分が周辺に存在するガス(焼成雰囲気ガスの窒素や、有機ビヒクルが分解して発生する炭素や揮発性有機化合物など)と反応するのを防止できる。このような作用によって、活性金属成分は、窒素雰囲気中でも高温までその活性を保持でき、易溶融金属成分中に活性を保持した活性金属が含まれることで溶融金属は絶縁性基板に濡れて活性金属と絶縁性基板との間で反応することが可能となり、導電ビア部と孔部壁面とを強固に接合することができる。なお、易溶融金属(金属成分C)は、文字通り液化流動しているため、易溶融金属成分が高融点金属粒子の表面にも濡れることで過剰な流動を防いでいると推定できる。易溶融金属および高融点金属の種類によっては、焼成中に易溶融金属と高融点金属との間で合金化が進んで易溶融金属の融点が上昇することを利用して、流動化を抑制することも可能である。特に、本発明の方法では、易溶融金属成分の作用によって活性金属成分の活性を保持することにより、窒素雰囲気下で絶縁性基板を焼成して製造できるため、このような諸特性に優れたビア充填基板を簡便に製造でき、生産性も高い。 Furthermore, in the method of the present invention, in the firing step, the metal component C (easily fusible metal particles) melts at a low temperature and covers the surface of the active metal component (active metal particles), so that the active metal component remains in the vicinity even at high temperatures. It is possible to prevent reaction with existing gases (nitrogen in the firing atmosphere gas, carbon and volatile organic compounds generated by decomposition of the organic vehicle, etc.). Due to this action, the active metal component can retain its activity even at high temperatures even in a nitrogen atmosphere. and the insulating substrate, so that the conductive via portion and the wall surface of the hole can be firmly bonded. Since the easily meltable metal (metal component C) literally liquefies and flows, it can be presumed that the easily meltable metal component also wets the surfaces of the high-melting metal particles, thereby preventing excessive flow. Depending on the type of easily meltable metal and high melting point metal, fluidization is suppressed by utilizing the fact that alloying progresses between the easily meltable metal and the high melting point metal during firing and the melting point of the easily meltable metal rises. is also possible. In particular, according to the method of the present invention, the activity of the active metal component is maintained by the action of the easily fusible metal component, so that the insulating substrate can be manufactured by firing in a nitrogen atmosphere. Filled substrates can be easily manufactured, and productivity is also high.

金属成分A、金属成分B、活性金属成分および金属成分Cは、このような作用によって、導電ビア部の緻密性ならびに導電ビア部と孔部との気密性および密着性(以下「緻密性ならびに気密性および密着性」と称する)を向上できると推定できる。活性金属成分および金属成分Cは、充填用導電ペーストおよび/または積層用導電ペーストに含まれていてもよく、活性金属成分は予め、孔部の壁面に積層してもよい。 The metal component A, the metal component B, the active metal component and the metal component C improve the denseness of the conductive via portion and the airtightness and adhesion between the conductive via portion and the hole (hereinafter referred to as “denseness and airtightness”). It can be estimated that it is possible to improve the "strength and adhesion"). The active metal component and metal component C may be contained in the conductive filling paste and/or the conductive lamination paste, and the active metal component may be preliminarily laminated on the wall surface of the hole.

(充填工程)
充填工程において、第1の導電ビア部用前駆体は金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含み、前記充填工程は前記充填用導電ペーストを充填するペースト充填工程を含む。
(Filling process)
In the filling step, the first conductive via part precursor contains a filling conductive paste containing a metal component A and a first organic vehicle, and the filling step includes a paste filling step of filling the filling conductive paste.

(a)ペースト充填工程
前記ペースト充填工程において、前記充填用導電ペーストは、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aを含む。
(a) Paste Filling Step In the paste filling step, the filling conductive paste contains a metal component A, which is a high melting point metal particle having a melting point exceeding the firing temperature.

(a1)金属成分A
金属成分Aである高融点金属粒子を形成する金属は、焼成温度を超える融点(例えば600℃以上)を有していれば、特に限定されない。前記金属は、高融点金属単体であってもよく、前記高融点金属を含む合金であってもよい。具体的には、前記高融点金属としては、例えば、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、Pt、Pdなどが挙げられる。前記高融点金属を含む合金は、前記高融点金属同士の合金であってもよく、前記高融点金属と他の金属との合金であってもよい。他の金属は、合金の融点が焼成温度を超えれば特に限定されず、前記高融点金属と合金可能な金属であればよい、他の金属としては、例えば、後述する金属成分Bの項で例示される難溶融金属、後述する金属成分Cの項で例示される易溶融金属、後述する活性金属成分の項で例示される活性金属などが挙げられる。他の金属も、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
(a1) metal component A
The metal forming the high-melting-point metal particles, which is the metal component A, is not particularly limited as long as it has a melting point (for example, 600° C. or higher) exceeding the firing temperature. The metal may be a refractory metal simple substance or an alloy containing the refractory metal. Specifically, examples of the refractory metal include Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt, and Pd. The alloy containing the high-melting-point metal may be an alloy of the high-melting-point metals, or may be an alloy of the high-melting-point metal and another metal. The other metal is not particularly limited as long as the melting point of the alloy exceeds the firing temperature, and any metal that can be alloyed with the high-melting-point metal can be used. hard-to-melt metals, easy-to-melt metals exemplified in the section of metal component C described later, and active metals exemplified in the section of active metal components to be described later. Other metals can also be used singly or in combination of two or more.

高融点金属粒子を構成する金属としては、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金が好ましく、Cu、Ag、Ni、WおよびMoからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金が特に好ましい。 The metal constituting the high melting point metal particles is preferably at least one high melting point metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd, or an alloy containing this high melting point metal. , Cu, Ag, Ni, W and Mo or at least one refractory metal or an alloy containing this refractory metal is particularly preferred.

これらの高融点金属粒子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。さらに、焼成時の粒子の焼結性の制御や、導電ビア部の保形をし易くなる点から、二種類以上の高融点金属粒子を組み合わせるのが好ましい。 These high melting point metal particles can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, it is preferable to combine two or more kinds of high-melting-point metal particles in order to control the sinterability of the particles during firing and to facilitate the shape retention of the conductive via portions.

これらの金属粒子のうち、導電性に優れ、かつ比較的融点が低く、800~950℃の焼成温度で粒子同士が互いに焼結し易い点から、Cu粒子(融点1085℃)、Ag粒子(融点962℃)が好ましく、経済性の点から、Cu粒子が特に好ましい。 Among these metal particles, Cu particles (melting point 1085° C.), Ag particles (melting point 1085° C.), Ag particles (melting point 962° C.) is preferred, and Cu particles are particularly preferred from the viewpoint of economy.

Cu粒子は、他の高融点金属粒子と組み合わせてもよく、Cu粒子と、Ni、WおよびMoからなる群より選択された少なくとも1種の金属粒子との組み合わせが好ましい。Cu粒子と他の高融点金属粒子とを組み合わせる場合、他の高融点金属粒子の割合は、Cu粒子100体積部に対して、例えば10~1000体積部、好ましくは30~500体積部、さらに好ましくは50~300体積部、より好ましくは80~200体積部である。 Cu particles may be combined with other refractory metal particles, and a combination of Cu particles and at least one metal particle selected from the group consisting of Ni, W and Mo is preferred. When Cu particles and other high-melting-point metal particles are combined, the ratio of the other high-melting-point metal particles is, for example, 10 to 1000 parts by volume, preferably 30 to 500 parts by volume, more preferably 30 to 500 parts by volume, with respect to 100 parts by volume of the Cu particles. is 50 to 300 parts by volume, more preferably 80 to 200 parts by volume.

さらに、高融点金属粒子は、気密性および密着性をさらに向上できる点から、熱膨張係数の小さい低熱膨張金属粒子(特に、W粒子および/またはMo粒子)を含むのが好ましい。熱膨張係数の小さい低熱膨張金属粒子を含むことにより、絶縁性基板との熱膨張係数の差異を低減できるために、焼成後の冷却による導電ビア部の収縮が抑制され、絶縁性基板の孔部壁面との間の剥離を抑制できる。 Furthermore, the high melting point metal particles preferably contain low thermal expansion metal particles (especially W particles and/or Mo particles) having a small thermal expansion coefficient, in order to further improve airtightness and adhesion. By including low thermal expansion metal particles with a small thermal expansion coefficient, it is possible to reduce the difference in thermal expansion coefficient from that of the insulating substrate. Separation from the wall surface can be suppressed.

低熱膨張金属粒子は、熱膨張係数の大きい高熱膨張金属粒子(低熱膨張金属粒子以外の高融点金属粒子)と組み合わせてもよく、焼結性に優れるCu粒子および/またはAg粒子との組み合わせが好ましい。低熱膨張金属粒子(特に、W粒子および/またはMo粒子)と、高熱膨張金属粒子(特に、Cu粒子および/またはAg粒子)とを組み合わせる場合、低熱膨張金属粒子の割合は、高熱膨張金属粒子の全体積に対して、例えば10~99体積%、好ましくは30~90体積%、さらに好ましくは50~80体積%、より好ましくは60~70体積%である。 The low thermal expansion metal particles may be combined with high thermal expansion metal particles having a large thermal expansion coefficient (high melting point metal particles other than low thermal expansion metal particles), and the combination with excellent sinterability Cu particles and/or Ag particles is preferable. . When low thermal expansion metal particles (particularly W particles and/or Mo particles) and high thermal expansion metal particles (particularly Cu particles and/or Ag particles) are combined, the proportion of the low thermal expansion metal particles is the same as that of the high thermal expansion metal particles. For example, it is 10 to 99% by volume, preferably 30 to 90% by volume, more preferably 50 to 80% by volume, more preferably 60 to 70% by volume, relative to the total volume.

なお、本願において、体積割合は、25℃、大気圧下での体積割合である。 In addition, in this application, a volume ratio is a volume ratio at 25 degreeC and atmospheric pressure.

高融点金属粒子の形状としては、例えば、球状(真球状または略球状)、楕円体(楕円球)状、多面体状(多角錘状、立方体状や直方体状など多角柱状など)、板状(扁平状、鱗片状、薄片状など)、ロッド状または棒状、繊維状、樹針状、不定形状などが挙げられる。高融点金属粒子の形状は、通常、球状、楕円体状、多面体状、不定形状などである。充填密度が高くなる点や、ペーストとしての流動性に優れる点から、球状が好ましい。 The shape of the refractory metal particles includes, for example, a spherical (perfectly spherical or substantially spherical), an ellipsoidal (elliptical) shape, a polyhedral shape (polygonal prism shape such as a polygonal pyramid shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, etc.), a plate shape (flat shape, scale-like, flake-like, etc.), rod-like or bar-like, fiber-like, dendrite-like, irregular shape, and the like. The shape of the high-melting-point metal particles is usually spherical, ellipsoidal, polyhedral, amorphous, or the like. A spherical shape is preferable from the viewpoint of high packing density and excellent fluidity as a paste.

高融点金属粒子の中心粒径(D50)は、ペーストとしての流動性、焼成後の緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、100μm以下(特に50μm以下)程度であってもよく、例えば0.001~50μm、好ましくは0.01~20μm、さらに好ましくは0.1~10μm、より好ましくは0.2~10μmである。中心粒径が大きすぎると、小さい孔部への充填が困難となる虞がある。 The median particle size (D50) of the high melting point metal particles may be about 100 μm or less (especially 50 μm or less) from the viewpoint of improving fluidity as a paste, denseness after firing, and airtightness and adhesion. For example, it is 0.001 to 50 μm, preferably 0.01 to 20 μm, more preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.2 to 10 μm. If the median particle size is too large, it may become difficult to fill small pores.

高融点金属粒子は、ペースト中の金属含有量を向上でき、導電ビア部の緻密性および導電性を向上できる点から、粒径3μm未満(例えば1nm以上3μm未満)の高融点金属小粒子(以下「小粒子」と称する)と、粒径3~50μmの高融点金属大粒子(以下「大粒子」と称する)との組み合わせが好ましい。 The high-melting-point metal particles can improve the metal content in the paste and improve the denseness and conductivity of the conductive via portion. A combination of high-melting-point metal large particles (hereinafter referred to as "large particles") having a particle size of 3 to 50 μm is preferred.

小粒子の中心粒径は、例えば0.1~2.5μm、好ましくは0.2~2μm、さらに好ましくは0.25~1.5μm、より好ましくは0.3~1μmである。小粒子の中心粒径が小さすぎると、導体ペーストの粘度が上昇して取り扱い性が困難となる虞があり、大きすぎると、緻密性向上効果が低下する虞がある。 The median particle size of the small particles is, for example, 0.1 to 2.5 μm, preferably 0.2 to 2 μm, more preferably 0.25 to 1.5 μm, more preferably 0.3 to 1 μm. If the median particle size of the small particles is too small, the viscosity of the conductive paste may increase, making it difficult to handle.

大粒子の中心粒径は、例えば3~30μm、好ましくは4~20μm、さらに好ましくは4.5~15μm、より好ましくは5~10μmである。大粒子の中心粒径が小さすぎると、導体ペーストの焼結収縮が大きくなる虞があり、大きすぎると、導電ビア部の充填性が低下する虞がある。 The median particle size of the large particles is, for example, 3 to 30 μm, preferably 4 to 20 μm, more preferably 4.5 to 15 μm, more preferably 5 to 10 μm. If the central particle size of the large particles is too small, the sintering shrinkage of the conductor paste may increase, and if it is too large, the filling properties of the conductive via portion may deteriorate.

なお、本願において、中心粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定された平均粒径(体積基準)を意味する。 In addition, in this application, the median particle diameter means the average particle diameter (volume basis) measured using a laser diffraction scattering type particle size distribution analyzer.

高融点金属粒子として、小粒子と大粒子とを組み合わせる場合、小粒子の割合は、大粒子100体積部に対して、例えば1~100体積部、好ましくは5~80体積部、さらに好ましくは10~50体積部、より好ましくは20~40体積部である。小粒子の割合が少なすぎると、導電ビア部の充填性が低下する虞があり、多すぎると、取り扱い性が低下する虞がある。 When small particles and large particles are combined as the high-melting-point metal particles, the proportion of the small particles is, for example, 1 to 100 parts by volume, preferably 5 to 80 parts by volume, more preferably 10 parts by volume, with respect to 100 parts by volume of the large particles. ~50 parts by volume, more preferably 20 to 40 parts by volume. If the ratio of the small particles is too small, the fillability of the conductive via portion may deteriorate, and if it is too large, the handleability may deteriorate.

高融点金属粒子の融点は、焼成温度を超える融点であればよく、例えば600℃以上であってもよく、具体的には600~4000℃程度の範囲から選択でき、例えば800~2500℃、好ましくは850~2000℃、さらに好ましくは900~1500℃、より好ましくは950~1200℃である。融点が低すぎると、導電性、耐熱性が低下する虞がある。 The melting point of the high-melting-point metal particles may be any melting point exceeding the sintering temperature, and may be, for example, 600° C. or higher. is 850 to 2000°C, more preferably 900 to 1500°C, more preferably 950 to 1200°C. If the melting point is too low, the electrical conductivity and heat resistance may deteriorate.

高融点金属粒子である金属成分Aは、このような融点を有しているため、焼成の過程で溶融はしないが、金属成分Aの粒子間で焼結したり、金属成分Aと金属成分Bとがお互いに焼結して合金化してもよい。 Since the metal component A, which is a high melting point metal particle, has such a melting point, it does not melt during the firing process, but it can be sintered between the particles of the metal component A, or the metal component A and the metal component B may be alloyed by sintering each other.

高融点金属粒子は、慣用の方法で製造でき、例えば、湿式還元法、電解法、アトマイズ法、水アトマイズ法などの各種製法によって製造できる。 High-melting-point metal particles can be produced by conventional methods such as wet reduction, electrolysis, atomization, and water atomization.

金属成分A(高融点金属粒子)の割合は、充填用導電ペースト中30体積%以上であってもよく、例えば30~99体積%、好ましくは35~80体積%、さらに好ましくは40~60体積%、より好ましくは45~55体積%である。金属成分Aの割合が少なすぎると、導電ビア部の保形性が低下する虞がある。 The proportion of the metal component A (high-melting-point metal particles) in the filling conductive paste may be 30% by volume or more, for example 30 to 99% by volume, preferably 35 to 80% by volume, more preferably 40 to 60% by volume. %, more preferably 45-55% by volume. If the ratio of the metal component A is too low, the shape retention of the conductive via portion may deteriorate.

金属成分Aの体積割合は、第1の導電ビア部用前駆体に含まれる金属成分A、金属成分Cおよび活性金属成分の合計体積(以下「無機成分の合計体積」と称する)に対して、50体積%以上であってもよく、例えば60~100体積%、好ましくは65~95体積%、さらに好ましくは70~92体積%、より好ましくは80~90体積%である。金属成分Aの体積割合が小さすぎると、導電ビア部の保形性が低下したり、ボイドや隙間が発生する虞があり、大きすぎると、導電ビア部と孔部壁面との密着性が低下する虞がある。 The volume ratio of the metal component A to the total volume of the metal component A, the metal component C and the active metal component contained in the first precursor for the conductive via portion (hereinafter referred to as the "total volume of the inorganic components") is It may be 50% by volume or more, for example 60 to 100% by volume, preferably 65 to 95% by volume, more preferably 70 to 92% by volume, more preferably 80 to 90% by volume. If the volume ratio of the metal component A is too small, the shape retention of the conductive via portion may deteriorate, and voids and gaps may occur. there is a risk of

(a2)第1の有機ビヒクル
前記充填用導電ペーストは、ペースト状(流動性のある状態)にするために、前記金属成分Aに加えて、有機ビヒクル(第1の有機ビヒクル)をさらに含む。
(a2) First Organic Vehicle The filling conductive paste further contains an organic vehicle (first organic vehicle) in addition to the metal component A in order to make it pasty (fluid state).

第1の有機ビヒクルは、金属粒子を含む導電性ペーストの有機ビヒクルとして利用される慣用の有機ビヒクル、例えば、有機バインダーおよび/または有機溶剤であってもよい。有機ビヒクルは、有機バインダーおよび有機溶剤のいずれか一方であってもよいが、通常、有機バインダーと有機溶剤との組み合わせ(有機バインダーの有機溶剤による溶解物)である。 The first organic vehicle may be a conventional organic vehicle such as an organic binder and/or an organic solvent that is utilized as an organic vehicle for conductive pastes containing metal particles. The organic vehicle may be either an organic binder or an organic solvent, but is usually a combination of an organic binder and an organic solvent (a solution of an organic binder in an organic solvent).

有機バインダーとしては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂(オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体など)、熱硬化性樹脂(熱硬化性アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂など)などが挙げられる。これらの有機バインダーは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの有機バインダーのうち、焼成過程で容易に焼失し、かつ灰分の少ない樹脂、例えば、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなど)、セルロース誘導体(ニトロセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、酢酸セルロースなど)、ポリエーテル類(ポリオキシメチレンなど)、ゴム類(ポリブタジエン、ポリイソプレンなど)などが汎用され、熱分解性などの点から、ポリ(メタ)アクリル酸メチルやポリ(メタ)アクリル酸ブチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1-10アルキルエステルが好ましい。The organic binder is not particularly limited, and examples thereof include thermoplastic resins (olefin-based resins, vinyl-based resins, acrylic-based resins, styrene-based resins, polyether-based resins, polyester-based resins, polyamide-based resins, cellulose derivatives, etc.), Thermosetting resins (thermosetting acrylic resins, epoxy resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, etc.) and the like are included. These organic binders can be used alone or in combination of two or more. Among these organic binders, resins that are easily burnt off during the firing process and have a low ash content, such as acrylic resins (polymethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, etc.), cellulose derivatives (nitrocellulose, ethyl cellulose, butyl cellulose, cellulose acetate). etc.), polyethers (polyoxymethylene, etc.), and rubbers (polybutadiene, polyisoprene, etc.) are widely used. Poly(meth)acrylic acid C 1-10 alkyl esters such as are preferred.

有機溶剤としては、特に限定されず、ペーストに適度な粘性を付与し、かつペーストを基板に塗布した後に乾燥処理によって容易に揮発できる有機化合物であればよく、高沸点の有機溶剤であってもよい。このような有機溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素(パラキシレンなど)、エステル類(乳酸エチルなど)、ケトン類(イソホロンなど)、アミド類(ジメチルホルムアミドなど)、脂肪族アルコール(オクタノール、デカノール、ジアセトンアルコールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテートなど)、カルビトール類(カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトールなど)、カルビトールアセテート類(エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、トリエチレングリコール、グリセリンなど)、脂環族アルコール類[例えば、シクロヘキサノールなどのシクロアルカノール類;テルピネオール、ジヒドロテルピネオールなどのテルペンアルコール類(モノテルペンアルコールなど)など]、芳香族アルコール類(メタクレゾールなど)、芳香族カルボン酸エステル類(ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど)、窒素含有複素環化合物(ジメチルイミダゾール、ジメチルイミダゾリジノンなど)などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの有機溶剤のうち、ペーストの流動性などの点から、カルビトールなどのカルビトール類、テルピネオールなどの脂環族アルコールが好ましい。 The organic solvent is not particularly limited, and may be an organic compound that imparts an appropriate viscosity to the paste and can be easily volatilized by drying after the paste is applied to the substrate, even if it is an organic solvent with a high boiling point. good. Examples of such organic solvents include aromatic hydrocarbons (paraxylene, etc.), esters (ethyl lactate, etc.), ketones (isophorone, etc.), amides (dimethylformamide, etc.), aliphatic alcohols (octanol, decanol, etc.), , diacetone alcohol, etc.), cellosolves (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.), cellosolve acetates (ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, etc.), carbitols (carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, etc.), carbitol Acetates (ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate), aliphatic polyhydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, triethylene glycol, glycerin, etc.), alicyclic alcohols [e.g., cyclo cycloalkanols such as hexanol; terpene alcohols such as terpineol and dihydroterpineol (monoterpene alcohols, etc.)], aromatic alcohols (methacresol, etc.), aromatic carboxylic acid esters (dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, etc.), nitrogen-containing heterocyclic compounds (dimethylimidazole, dimethylimidazolidinone, etc.); These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. Among these organic solvents, carbitols such as carbitol and alicyclic alcohols such as terpineol are preferable from the viewpoint of fluidity of the paste.

有機バインダーと有機溶剤とを組み合わせる場合、有機バインダーの割合は、有機溶剤100質量部に対して、例えば1~200質量部、好ましくは10~100質量部、さらに好ましくは20~50質量部程度であり、有機ビヒクル全体に対して5~80質量%、好ましくは10~50質量%、さらに好ましくは20~30質量%である。 When an organic binder and an organic solvent are combined, the ratio of the organic binder is, for example, 1 to 200 parts by mass, preferably 10 to 100 parts by mass, and more preferably about 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organic solvent. 5 to 80% by mass, preferably 10 to 50% by mass, more preferably 20 to 30% by mass, based on the total organic vehicle.

第1の有機ビヒクルの割合は、金属成分A100体積部に対して、例えば10~300体積部、好ましくは30~200体積部、さらに好ましくは50~150体積部、より好ましくは70~100体積部である。第1の有機ビヒクルの割合が少なすぎると、取り扱い性が低下する虞があり、多すぎると、緻密性ならびに気密性および密着性が低下する虞がある。 The ratio of the first organic vehicle is, for example, 10 to 300 parts by volume, preferably 30 to 200 parts by volume, more preferably 50 to 150 parts by volume, more preferably 70 to 100 parts by volume, with respect to 100 parts by volume of the metal component A. is. If the ratio of the first organic vehicle is too small, the handleability may deteriorate, and if it is too large, the compactness, airtightness and adhesion may deteriorate.

(a3)金属成分C
前記充填用導電ペーストは、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルに加えて、活性金属成分を保護し、高温下で窒素、酸素、炭素などと活性金属との反応を抑制することなどにより、前記気密性および密着性を向上させるために、後述する金属成分Bである難溶融金属粒子よりも低い融点(好ましくは融点450℃以下)の易溶融金属粒子である金属成分C(第1の金属成分C)をさらに含んでいてもよい。なお、充填用導電ペーストは、金属成分Cを含んでいなくてもよいが、充填用導電ペーストが金属成分Cを含んでいない場合は、後述する積層用導電ペースト(第2の導電ビア部用前駆体)が金属成分Cを含む必要がある。すなわち、充填用導電ペーストおよび積層用導電ペーストの少なくとも一方が金属成分Cを含んでいればよく、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、少なくとも充填用導電ペーストが金属成分Cを含むのが好ましく、充填用導電ペーストのみが金属成分Cを含むのがさらに好ましい。
(a3) Metal component C
In addition to the metal component A and the first organic vehicle, the filling conductive paste protects the active metal component and suppresses the reaction between nitrogen, oxygen, carbon, and the like and the active metal at high temperature, thereby preventing the above-described In order to improve airtightness and adhesion, metal component C (first metal component C) may be further included. The conductive filling paste may not contain the metal component C, but if the conductive filling paste does not contain the metal component C, the conductive paste for lamination described later (for the second conductive via portion precursor) must contain the metal component C. That is, at least one of the conductive paste for filling and the conductive paste for lamination should contain the metal component C, and at least the conductive paste for filling contains the metal component C from the viewpoint of improving denseness, airtightness, and adhesion. is preferred, and it is more preferred that only the filling conductive paste contains the metal component C.

金属成分Cである易溶融金属粒子を形成する金属は、難溶融金属粒子よりも低い融点を有していれば、特に限定されない。易溶融金属粒子を形成する前記金属は、易溶融金属単体であってもよく、前記易溶融金属を含む合金であってもよい。具体的には、前記易溶融金属としては、例えば、Bi、Sn、In、Znなどが挙げられる。前記易溶融金属を含む合金は、前記易溶融金属同士の合金であってもよく、前記易溶融金属と他の金属との合金であってもよい。他の金属は、合金の融点が難溶融金属粒子よりも低ければ特に限定されず、前記易溶融金属と合金可能な金属であればよい、他の金属としては、例えば、後述する金属成分Bの項で例示される難溶融金属、後述する活性金属成分の項で例示される活性金属などが挙げられる。他の金属も、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。 The metal forming the easily fusible metal particles, which is the metal component C, is not particularly limited as long as it has a melting point lower than that of the hardly fusible metal particles. The metal forming the easily-meltable metal particles may be an easily-meltable metal alone or an alloy containing the easily-meltable metal. Specifically, examples of the easily meltable metal include Bi, Sn, In, and Zn. The alloy containing the easily meltable metal may be an alloy of the easily meltable metals, or may be an alloy of the easily meltable metal and another metal. The other metal is not particularly limited as long as the melting point of the alloy is lower than that of the difficult-to-melt metal particles. hard-to-melt metals exemplified in the section above, and active metals exemplified in the section on active metal components to be described later. Other metals can also be used singly or in combination of two or more.

易溶融金属粒子を構成する金属としては、Bi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の易溶融金属またはこの易溶融金属を含む合金を含む金属が好ましい。 As the metal constituting the easily meltable metal particles, at least one easily meltable metal selected from the group consisting of Bi, Sn, In and Zn or a metal containing an alloy containing this easily meltable metal is preferable.

これらの易溶融金属粒子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの易溶融金属粒子のうち、Bi粒子、Sn粒子、In粒子、Zn粒子がさらに好ましく、Sn粒子が特に好ましい。 These fusible metal particles can be used alone or in combination of two or more. Among these fusible metal particles, Bi particles, Sn particles, In particles and Zn particles are more preferred, and Sn particles are particularly preferred.

易溶融金属粒子の形状は、通常の態様および好ましい態様も含めて、前記金属成分Aである高融点金属粒子の形状として例示された形状から選択できる。 The shape of the easily fusible metal particles can be selected from the shapes exemplified as the shapes of the high-melting metal particles, which are the metal component A, including normal and preferred modes.

易溶融金属粒子の中心粒径(D50)は0.1~100μm程度の範囲から選択でき、充填用導電ペーストの取り扱い性、およびより少量でも効果を発揮するという点から、例えば0.2~30μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~10μmである。 The median particle size (D50) of the easily fusible metal particles can be selected from the range of about 0.1 to 100 μm, and from the viewpoint of the handling of the filling conductive paste and the effect even with a smaller amount, it is, for example, 0.2 to 30 μm. , preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm.

易溶融金属粒子の融点は、活性金属成分(活性金属粒子)の表面を覆って、焼成雰囲気ガスの窒素などとの反応から保護するためには、好ましくは450℃以下であり、具体的には100~450℃程度の範囲から選択でき、例えば130~420℃、好ましくは150~400℃、さらに好ましくは180~300℃、より好ましくは200~250℃である。易溶融金属粒子の融点が高すぎると、溶融した易溶融金属粒子による活性金属成分(活性金属粒子)の表面を覆って保護する機能が低下して、導電ビア部と孔部壁面との接合力が不充分で、気密性および密着性が低下する虞がある。 The melting point of the easily fusible metal particles is preferably 450° C. or less in order to cover the surface of the active metal component (active metal particles) and protect it from reaction with nitrogen or the like in the firing atmosphere gas. It can be selected from the range of about 100 to 450°C, for example 130 to 420°C, preferably 150 to 400°C, more preferably 180 to 300°C, more preferably 200 to 250°C. If the melting point of the easily meltable metal particles is too high, the function of covering and protecting the surface of the active metal component (active metal particles) by the melted easily meltable metal particles is reduced, and the bonding strength between the conductive via portion and the wall surface of the hole is reduced. is insufficient, and airtightness and adhesion may deteriorate.

金属成分Cは、導電性を担う主成分の金属成分Aに比べると、導電性は低いため、活性金属を保護するために必要な割合に調整するのが好ましい。金属成分Cの割合は、金属成分A100体積部に対して1~40体積部程度の範囲から選択でき、例えば2~30体積部、好ましくは3~25体積部、さらに好ましくは5~20体積部、より好ましくは10~15体積部である。金属成分Cの割合が少なすぎると、焼成時に溶融して発現する機能が小さくなり、導電ビア部と孔部壁面との接合力が不充分で、気密性および密着性が低下する虞がある。金属成分Cの割合が多すぎると、導電ビア部の導電性や耐熱性が低下したり、金属成分A(高融点金属粒子)の粒子間に、溶融した金属成分Cが入り込み、表面から流れ込む金属成分Bの流入路を阻害し、ポーラス(空隙)が充填されない虞がある。また、金属成分Cの割合が多すぎると、焼成時に充填部から金属成分Cが流れ出る虞もある。 Since the metal component C has lower conductivity than the metal component A, which is the main component responsible for conductivity, it is preferable to adjust the proportion necessary to protect the active metal. The ratio of the metal component C can be selected from a range of about 1 to 40 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A, for example 2 to 30 parts by volume, preferably 3 to 25 parts by volume, more preferably 5 to 20 parts by volume. , more preferably 10 to 15 parts by volume. If the proportion of the metal component C is too low, the function of melting during firing will be reduced, and the bonding strength between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion will be insufficient, and airtightness and adhesion may decrease. If the proportion of the metal component C is too high, the electrical conductivity and heat resistance of the conductive via portion are lowered, or the molten metal component C enters between the particles of the metal component A (high-melting-point metal particles), causing the metal to flow from the surface. There is a risk that the inflow path of component B will be obstructed and the pores (voids) will not be filled. Moreover, if the ratio of the metal component C is too high, there is a possibility that the metal component C may flow out from the filled portion during firing.

金属成分Cは、第1の導電ビア部用前駆体に含まれる金属成分Cの合計体積が、無機成分の合計体積に対して、例えば0.5~30体積%、好ましくは1~25体積%、さらに好ましくは3~20体積%、より好ましくは5~15体積%となる体積割合となるように配合してもよい。 The total volume of the metal component C contained in the first conductive via portion precursor is, for example, 0.5 to 30% by volume, preferably 1 to 25% by volume, relative to the total volume of the inorganic components. , more preferably 3 to 20% by volume, more preferably 5 to 15% by volume.

(a4)活性金属成分
前記充填用導電ペーストは、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルに加えて、金属成分Aと絶縁性基板との接合性を向上させるために、活性金属成分(第1の活性金属成分)をさらに含んでいてもよい。なお、充填用導電ペーストは、活性金属成分を含んでいなくてもよいが、充填用導電ペーストが活性金属成分を含んでいない場合は、後述する金属膜および/または積層用導電ペーストが活性金属成分を含む必要がある。すなわち、充填用導電ペースト、金属膜および積層用導電ペーストの少なくとも一つが活性金属成分を含んでいればよく、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、充填用導電ペーストおよび/または金属膜が活性金属成分を含むのが好ましく、少なくとも充填用導電ペーストが活性金属成分を含むのがさらに好ましく、充填用導電ペーストのみが活性金属成分を含むのがより好ましい。なお、金属膜は必須ではない。
(a4) Active metal component In addition to the metal component A and the first organic vehicle, the filling conductive paste contains an active metal component (first active metal component) may further be included. The conductive paste for filling may not contain an active metal component. must contain ingredients. That is, at least one of the conductive paste for filling, the metal film, and the conductive paste for lamination should contain an active metal component, and from the viewpoint of improving the denseness, airtightness, and adhesion, the conductive filling paste and / or the metal Preferably, the film comprises an active metal component, more preferably at least the conductive filling paste comprises an active metal component, more preferably only the conductive filling paste comprises an active metal component. Note that the metal film is not essential.

充填用導電ペーストに含まれる活性金属成分は、活性金属含有粒子であってもよい。活性金属含有粒子に含まれる活性金属としては、例えば、Ti、Zr、Hf、Nbなどが挙げられる。これらの活性金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの活性金属のうち、焼成工程での活性に優れ、絶縁性基板と導電ビア部との接合力を向上できる点から、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種が好ましく、Tiおよび/またはZrがさらに好ましく、Tiが特に好ましい。 The active metal component contained in the conductive filling paste may be active metal-containing particles. Examples of active metals contained in the active metal-containing particles include Ti, Zr, Hf, and Nb. These active metals can be used alone or in combination of two or more. Among these active metals, at least one selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb is preferable because it has excellent activity in the firing process and can improve the bonding strength between the insulating substrate and the conductive via portion. Ti and/or Zr are more preferred, and Ti is particularly preferred.

活性金属含有粒子は、活性金属を含んでいればよく、前記活性金属単体で形成されていてもよいが、焼成工程での活性に優れる点から、活性金属を含む化合物で形成されているのが好ましい。 The active metal-containing particles need only contain an active metal, and may be formed of the active metal alone. However, from the viewpoint of excellent activity in the firing process, the active metal-containing particles are preferably formed of a compound containing an active metal. preferable.

活性金属を含む化合物としては、特に限定されないが、例えば、水素化チタン(TiH)、水素化ジルコニウム(ZrH)、水素化ニオブ(HNb)などが挙げられる。これらのうち、焼成工程での活性に優れる点から、水素化チタン(TiH)が好ましい。Examples of compounds containing active metals include, but are not limited to, titanium hydride (TiH 2 ), zirconium hydride (ZrH 2 ) , and niobium hydride (HNb). Among these, titanium hydride (TiH 2 ) is preferable because of its excellent activity in the firing process.

これらの活性金属を含む活性金属含有粒子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用でき、水素化チタン粒子および/または水素化ジルコニウム粒子がさらに好ましく、水素化チタン粒子が特に好ましい。 Active metal-containing particles containing these active metals can be used alone or in combination of two or more. Titanium hydride particles and/or zirconium hydride particles are more preferred, and titanium hydride particles are particularly preferred.

前記活性金属含有粒子の形状は、通常の態様および好ましい態様も含めて、前記金属成分Aである高融点金属粒子の形状として例示された形状から選択できる。 The shape of the active metal-containing particles can be selected from the shapes exemplified as the shapes of the high-melting-point metal particles, which are the metal component A, including normal modes and preferred modes.

前記活性金属含有粒子の中心粒径(D50)は0.1~100μm程度の範囲から選択でき、充填用導電ペーストの取り扱い性などの点から、例えば0.2~50μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~10μmである。 The median particle size (D50) of the active metal-containing particles can be selected from the range of about 0.1 to 100 μm, and from the viewpoint of handling of the conductive filling paste, for example, 0.2 to 50 μm, preferably 0.5 to 50 μm. 20 μm, more preferably 1 to 10 μm.

活性金属成分の割合は、金属成分A100体積部に対して0.3~40体積部程度の範囲から選択でき、例えば0.4~36体積部、好ましくは1~30体積部、さらに好ましくは2~30体積部、より好ましくは3~20体積部、最も好ましくは5~10体積部である。活性金属成分の割合が少なすぎると、導電ビア部と孔部壁面との接合力が不充分で、気密性および密着性が低下する虞があり、多すぎると、導電性や焼結性が低下する虞がある。 The ratio of the active metal component can be selected from a range of about 0.3 to 40 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A, for example, 0.4 to 36 parts by volume, preferably 1 to 30 parts by volume, more preferably 2 parts by volume. ~30 parts by volume, more preferably 3-20 parts by volume, most preferably 5-10 parts by volume. If the proportion of the active metal component is too low, the bonding strength between the conductive via portion and the wall surface of the hole may be insufficient, and airtightness and adhesion may be reduced. there is a risk of

活性金属成分は、第1の導電ビア部用前駆体に含まれる活性金属成分の合計体積が、無機成分の合計体積に対して、例えば0.1~30体積%、好ましくは0.3~25体積%、さらに好ましくは0.5~20体積%、より好ましくは1~15体積%、最も好ましくは3~10体積%となる割合で配合してもよい。 The total volume of the active metal components contained in the first conductive via portion precursor is, for example, 0.1 to 30% by volume, preferably 0.3 to 25% by volume, relative to the total volume of the inorganic components. % by volume, more preferably 0.5 to 20% by volume, more preferably 1 to 15% by volume, and most preferably 3 to 10% by volume.

(a5)他の成分
前記充填用導電ペーストは、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、無機バインダー(ガラスフリットなど)、硬化剤(アクリル系樹脂用硬化剤など)、熱膨張係数調整剤(シリカ粉など)、着色剤(染顔料など)、色相改良剤、染料定着剤、光沢付与剤、金属腐食防止剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、界面活性剤または分散剤(アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤など)、分散安定化剤、粘度調整剤またはレオロジー調整剤、保湿剤、チクソトロピー性賦与剤、レベリング剤、消泡剤、殺菌剤、充填剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。他の成分の割合は、成分の種類に応じて選択でき、通常、充填用導電性ペースト全体に対して10質量%以下(例えば0.01~10質量%)程度である。
(a5) Other Components In addition to the metal component A and the first organic vehicle, the filling conductive paste may further contain conventional additives within a range that does not impair the effects of the present invention. Usual additives include, for example, inorganic binders (glass frit, etc.), curing agents (curing agents for acrylic resins, etc.), thermal expansion coefficient modifiers (silica powder, etc.), colorants (dyes and pigments, etc.), and hue modifiers. agent, dye fixing agent, gloss imparting agent, metal corrosion inhibitor, stabilizer (antioxidant, UV absorber, etc.), surfactant or dispersant (anionic surfactant, cationic surfactant, nonionic surfactant active agents, amphoteric surfactants, etc.), dispersion stabilizers, viscosity modifiers or rheology modifiers, moisturizing agents, thixotropic agents, leveling agents, antifoaming agents, bactericides, fillers and the like. These additives can be used alone or in combination of two or more. The ratio of other components can be selected according to the type of component, and is usually about 10% by mass or less (eg, 0.01 to 10% by mass) with respect to the entire conductive paste for filling.

(a6)絶縁性基板
前記充填用導電ペーストを孔部に充填する絶縁性基板の材質は、焼成工程を経るため、耐熱性が要求され、エンジニアリングプラスチックなどの有機材料であってもよいが、通常、無機材料(無機素材)である。
(a6) Insulating substrate The material of the insulating substrate in which the hole is filled with the conductive paste for filling is required to have heat resistance because it undergoes a firing process, and may be an organic material such as engineering plastic. , is an inorganic material (inorganic material).

無機材料としては、例えば、セラミックス{金属酸化物(石英、アルミナまたは酸化アルミニウム、ジルコニア、サファイア、フェライト、チタニアまたは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、ムライト、ベリリアなど)、酸化ケイ素(二酸化ケイ素など)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化チタンなど)、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化炭素、金属炭化物(炭化チタン、炭化タングステンなど)、炭化ケイ素、炭化ホウ素、金属ホウ化物(ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウムなど)、金属複酸化物[チタン酸金属塩(チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ニオブ、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなど)、ジルコン酸金属塩(ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛など)など]など}、ガラス類(ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、バリウム含有ガラス、ストロンチウム含有ガラス、ホウ素含有ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、シリカガラス、石英ガラス、耐熱ガラスなど)、ケイ素類(半導体ケイ素など)などが挙げられる。無機材料は、これらの無機材料と金属との複合材料(例えば、ほうろうなど)であってもよい。 Examples of inorganic materials include ceramics {metal oxides (quartz, alumina or aluminum oxide, zirconia, sapphire, ferrite, titania or titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, mullite, beryllia, etc.), silicon oxide (silicon dioxide, etc.), , metal nitrides (aluminum nitride, titanium nitride, etc.), silicon nitride, boron nitride, carbon nitride, metal carbides (titanium carbide, tungsten carbide, etc.), silicon carbide, boron carbide, metal borides (titanium boride, zirconium boride etc.), metal double oxides [metal titanates (barium titanate, strontium titanate, lead titanate, niobium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, etc.), metal zirconates (barium zirconate, zirconate calcium, lead zirconate, etc.), etc.}, glasses (soda glass, borosilicate glass, crown glass, barium-containing glass, strontium-containing glass, boron-containing glass, low-alkali glass, alkali-free glass, crystallized transparent glass, silica glass, quartz glass, heat-resistant glass, etc.), silicons (semiconductor silicon, etc.), and the like. The inorganic material may be a composite material (for example, enamel) of these inorganic materials and metal.

絶縁性基板は、例えば、セラミックス基板、ガラス基板、シリコン基板、ほうろう基板などの耐熱性基板であってもよい。これらの耐熱性基板のうち、アルミナ基板、サファイア基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板、炭化ケイ素基板などのセラミックス基板;石英ガラス基板などのガラス基板が好ましい。 The insulating substrate may be, for example, a heat-resistant substrate such as a ceramic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, or an enamel substrate. Among these heat-resistant substrates, ceramic substrates such as alumina substrates, sapphire substrates, aluminum nitride substrates, silicon nitride substrates and silicon carbide substrates; and glass substrates such as quartz glass substrates are preferred.

絶縁性基板の孔部壁面は、酸化処理[表面酸化処理、例えば、放電処理(コロナ放電処理、グロー放電処理、高温酸化処理など)、酸処理(クロム酸処理など)、紫外線照射処理、焔処理など]、表面凹凸処理(溶剤処理、サンドブラスト処理など)などの表面処理がされていてもよい。 The wall surface of the hole of the insulating substrate is subjected to oxidation treatment [surface oxidation treatment, such as discharge treatment (corona discharge treatment, glow discharge treatment, high temperature oxidation treatment, etc.), acid treatment (chromic acid treatment, etc.), ultraviolet irradiation treatment, flame treatment. etc.], surface treatment such as surface unevenness treatment (solvent treatment, sandblast treatment, etc.) may be performed.

絶縁性基板の平均厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば0.01~10mm、好ましくは0.05~5mm、さらに好ましくは0.1~1mm、より好ましくは0.2~0.8mmである。 The average thickness of the insulating substrate may be appropriately selected depending on the application. .8 mm.

絶縁性基板には、導電ビア部を充填するための孔部(通常、複数の孔部)が形成されており、この孔部は通常は貫通孔であるが、非貫通孔であってもよい。孔部の基板面方向に平行な断面形状は、特に限定されず、多角形状(三角形状、四角形状や六角形状など)などであってもよいが、通常、円形状または楕円形状であり、円形状が好ましい。 The insulating substrate is formed with holes (usually a plurality of holes) for filling the conductive vias, and these holes are usually through holes, but may be non-through holes. . The cross-sectional shape of the hole parallel to the substrate surface direction is not particularly limited, and may be polygonal (triangular, quadrangular, hexagonal, etc.). Shape is preferred.

孔部の平均孔径は、例えば0.05~10mm、好ましくは0.08~5mm、さらに好ましくは0.1~1mm程度である。 The average pore diameter of the pores is, for example, about 0.05 to 10 mm, preferably about 0.08 to 5 mm, more preferably about 0.1 to 1 mm.

孔部の形成方法は、特に限定するものではなく、レーザー法、ブラスト法、超音波法、研削法、ドリル法などの公知な方法を適宜使用できる。 A method for forming the hole is not particularly limited, and known methods such as laser method, blasting method, ultrasonic method, grinding method, and drilling method can be used as appropriate.

(a7)充填用導電ペーストの充填方法
充填用導電ペーストの孔部への充填方法は、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法(例えば、グラビア印刷法など)、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などの印刷方法や、ロール圧入法、スギージ圧入法、プレス圧入法などの直接圧入法などが挙げられる。これらの方法のうち、スクリーン印刷法などが好ましい。
(a7) Filling Method of Conductive Paste for Filling Methods for filling the hole with the conductive paste for filling include, for example, a screen printing method, an inkjet printing method, an intaglio printing method (e.g., gravure printing method), an offset printing method, and an intaglio printing method. Examples include printing methods such as offset printing and flexographic printing, and direct press-fitting methods such as roll press-fitting, squeegee press-fitting and press press-fitting. Among these methods, the screen printing method and the like are preferable.

充填後は、自然乾燥してもよいが、加熱して乾燥してもよい。加熱温度は、有機溶剤の種類に応じて選択でき、例えば50~200℃、好ましくは60~180℃、さらに好ましくは100~150℃程度である。加熱時間は、例えば1~60分、好ましくは3~40分、さらに好ましくは5~30分である。 After filling, it may be dried naturally or may be dried by heating. The heating temperature can be selected according to the type of organic solvent, and is, for example, about 50 to 200°C, preferably 60 to 180°C, more preferably about 100 to 150°C. The heating time is, for example, 1 to 60 minutes, preferably 3 to 40 minutes, more preferably 5 to 30 minutes.

(b)金属膜形成工程
前記充填工程は、前記ペースト充填工程の前工程として、孔部の孔部壁面に活性金属成分(第2の活性金属成分)を含む金属膜を形成する金属膜形成工程をさらに含んでいてもよい。金属膜形成工程は、前記ペースト充填工程における充填用導電ペーストおよび/または後述する積層工程における積層用導電ペーストが活性金属成分を含まない場合に有効であり、前記充填用導電ペーストが活性金属成分を含まない場合に特に有効である。充填用導電ペーストおよび/または積層用導電ペーストが活性金属成分を含んでいない場合であっても、第1の導電ビア部用前駆体として、孔部壁面に活性金属成分を含む金属膜を積層することにより、導電用ペースト中の金属成分Aに作用して、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる。
(b) Metal film forming step The filling step is a metal film forming step of forming a metal film containing an active metal component (second active metal component) on the hole wall surface of the hole as a pre-process of the paste filling step. may further include The metal film forming step is effective when the conductive paste for filling in the paste filling step and/or the conductive paste for lamination in the lamination step described later does not contain an active metal component, and the conductive paste for filling does not contain an active metal component. It is especially effective when it is not included. Even if the conductive paste for filling and/or the conductive paste for lamination does not contain an active metal component, a metal film containing an active metal component is laminated on the wall surface of the hole as a precursor for the first conductive via part. Accordingly, it acts on the metal component A in the conductive paste to improve denseness, airtightness and adhesion.

金属膜は、活性金属を含んでいればよい。金属膜の平均厚みは、例えば0.01μm以上であり、例えば0.05~1μm、好ましくは0.1~0.5μm、さらに好ましくは0.2~0.4μmである。 The metal film should just contain an active metal. The average thickness of the metal film is, for example, 0.01 μm or more, for example, 0.05 to 1 μm, preferably 0.1 to 0.5 μm, more preferably 0.2 to 0.4 μm.

金属膜形成工程は、金属膜が活性金属成分を含んでいればよいが、活性金属で形成された活性金属層を形成する活性金属層形成工程を含むのが好ましい。 The metal film forming step may include an active metal layer forming step of forming an active metal layer made of an active metal, although the metal film may contain an active metal component.

活性金属としては、前記充填用導電ペーストの項で例示された活性金属などが挙げられる。前記活性金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。前記活性金属のうち、焼成工程での活性に優れ、絶縁性基板と導電ビア部との接合力を向上できる点から、Tiおよび/またはZrが好ましく、Tiが特に好ましい。 Examples of the active metal include the active metals exemplified in the section of the filling conductive paste. The active metals can be used alone or in combination of two or more. Among the active metals, Ti and/or Zr are preferable, and Ti is particularly preferable, because they are excellent in activity in the firing process and can improve the bonding strength between the insulating substrate and the conductive via portion.

活性金属層の平均厚みは、例えば0.005μm以上であり、例えば0.005~1μm、好ましくは0.01~0.5μm、さらに好ましくは0.05~0.4μm、より好ましくは0.1~0.3μmである。活性金属膜の厚みが薄すぎると、密着性が低下する虞があり、厚すぎると、導電性および焼結性が低下する虞がある。 The average thickness of the active metal layer is, for example, 0.005 μm or more, for example, 0.005 to 1 μm, preferably 0.01 to 0.5 μm, more preferably 0.05 to 0.4 μm, more preferably 0.1 μm. ~0.3 μm. If the thickness of the active metal film is too thin, there is a risk that the adhesion will be reduced, and if it is too thick, there is a risk that the conductivity and sinterability will be reduced.

金属膜形成工程は、前記活性金属膜の上にさらに高融点金属で形成された保護層形成工程をさらに含むのが好ましい。本発明では、前記活性金属層の上に保護層を積層することにより、孔部壁面に形成した活性金属膜が、焼成前や焼成中の過程において、酸素、窒素、炭素などとの反応から前記活性金属膜を保護し、活性金属が失活するのを抑制できる。特に、充填用導電ペーストに含まれる金属成分Cとの組み合わせにより、活性金属の保護機能をより向上できる。 Preferably, the step of forming a metal film further includes a step of forming a protective layer made of a high-melting-point metal on the active metal film. In the present invention, by laminating a protective layer on the active metal layer, the active metal film formed on the wall surface of the pore is prevented from reacting with oxygen, nitrogen, carbon, etc. before or during firing. It can protect the active metal film and suppress deactivation of the active metal. In particular, by combining with the metal component C contained in the filling conductive paste, the function of protecting the active metal can be further improved.

高融点金属としては、例えば、Cu、Ni、Pd、Ptなどが挙げられる。これらの高融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用でき、二種以上を組み合わせた合金であってもよい。これらの高融点金属のうち、Pd、Ptが好ましく、Pdが特に好ましい。 Examples of refractory metals include Cu, Ni, Pd, and Pt. These high-melting-point metals can be used alone or in combination of two or more, and may be an alloy in which two or more are combined. Among these refractory metals, Pd and Pt are preferred, and Pd is particularly preferred.

保護層の平均厚みは、例えば0.005μm以上であり、例えば0.005~1μm、好ましくは0.01~0.5μm、さらに好ましくは0.05~0.3μm、より好ましくは0.08~0.2μmである。保護層の厚みが薄すぎると、密着性を向上させる効果が低下する虞があり、厚すぎると、導電性および焼結性が低下する虞がある。 The average thickness of the protective layer is, for example, 0.005 μm or more, for example, 0.005 to 1 μm, preferably 0.01 to 0.5 μm, more preferably 0.05 to 0.3 μm, more preferably 0.08 to 0.08 μm. 0.2 μm. If the thickness of the protective layer is too thin, the effect of improving adhesion may be reduced, and if it is too thick, the conductivity and sinterability may be reduced.

金属膜の形成方法としては、物理蒸着法(PVD法)、化学蒸着法(CVD法)などを利用できるが、容易に金属膜を形成できる点から、物理蒸着法が好ましい。物理蒸着法としては、例えば、真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、分子線エピタキシー法、レーザーアブレーション法などが挙げられる。これらのうち、物理的なエネルギーが高く、形成された金属膜と絶縁性基板との間の密着力を向上できる点から、スパッタリング法、イオンプレーティング法が好ましく、スパッタリング法が特に好ましい。スパッタリング法は、慣用の条件で利用できる。 A physical vapor deposition method (PVD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), or the like can be used as a method for forming a metal film, but the physical vapor deposition method is preferable because a metal film can be easily formed. Examples of physical vapor deposition include vacuum vapor deposition, flash vapor deposition, electron beam vapor deposition, ion beam vapor deposition, sputtering, ion plating, molecular beam epitaxy, and laser ablation. Among these methods, the sputtering method and the ion plating method are preferable, and the sputtering method is particularly preferable, because they have high physical energy and can improve the adhesion between the formed metal film and the insulating substrate. Sputtering methods are available under conventional conditions.

(研磨工程)
前記充填工程で孔部に第1の導電ビア部用前駆体が充填された絶縁性基板は、そのまま積層工程に供してもよいが、孔部に充填された第1の導電ビア部用前駆体の表面を研磨する研磨工程を経た後に積層工程に供してもよい。研磨工程によって、第1の導電ビア部用前駆体の表面を平滑にすると、第2の導電ビア部用前駆体を均一に積層し易く、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる。
(polishing process)
The insulating substrate whose holes are filled with the first conductive via precursor in the filling step may be directly subjected to the lamination step. The lamination step may be performed after the polishing step of polishing the surface of the substrate. When the surface of the first conductive via portion precursor is smoothed by the polishing step, the second conductive via portion precursor can be easily laminated uniformly, and denseness, airtightness, and adhesion can be improved.

研磨工程における研磨方法としては、物理的な研磨方法であってもよく、化学的な研磨方法であってもよい。物理的な研磨方法としては、例えば、バフ研磨、ラップ研磨、ポリッシング研磨などが挙げられる。化学的な研磨方法(表面処理方法)としては、例えば、過硫酸ナトリウム水溶液などで最表面をソフトエッチングする方法などが挙げられる。これらのうち、バフ研磨などの物理的研磨方法が好ましい。 The polishing method in the polishing step may be a physical polishing method or a chemical polishing method. Examples of physical polishing methods include buffing, lapping, and polishing. Examples of the chemical polishing method (surface treatment method) include a method of soft etching the outermost surface with an aqueous solution of sodium persulfate or the like. Among these, physical polishing methods such as buffing are preferred.

(積層工程)
積層工程において、第2の導電ビア部用前駆体は、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストである。
(Lamination process)
In the lamination step, the second conductive via portion precursor is a lamination conductive paste containing the metal component B and the second organic vehicle.

(c1)金属成分B
金属成分Bである難溶融金属粒子を形成する金属は、焼成温度で溶融する融点(前記金属成分Aよりも低い融点)を有していれば、特に限定されない。前記金属は、難溶融金属単体であってもよく、難溶融合金であってもよい。具体的には、難溶融金属としては、例えば、Mg、Alなどが挙げられる。難溶融合金としては、例えば、前記難溶融金属同士の合金、金属成分Aの項で例示された高融点金属同士の合金、難溶融金属と高融点金属との合金、難溶融金属と金属成分Cの項で例示された易溶融金属との合金、高融点金属と易溶融金属との合金、高融点金属と難溶融金属と易溶融金属との合金などが挙げられる。
(c1) metal component B
The metal forming the hard-to-melt metal particles, which is the metal component B, is not particularly limited as long as it has a melting point (lower melting point than that of the metal component A) at the firing temperature. The metal may be a single substance of a difficult-to-melt metal, or may be a difficult-to-melt alloy. Specifically, examples of difficult-to-melt metals include Mg and Al. Examples of the difficult-to-melt alloys include alloys of the aforementioned difficult-to-melt metals, alloys of high-melting metals exemplified in the section of metal component A, alloys of difficult-to-melt metals and high-melting metals, and difficult-to-melt metals and metal component C. , alloys of high-melting metals and easily-melting metals, and alloys of high-melting-point metals, hardly-melting metals, and easily-melting metals.

難溶融金属粒子を構成する金属としては、難溶融金属単体、高融点金属同士の合金、高融点金属と易溶融金属との合金が好ましく、高融点金属同士の合金が特に好ましい。 As the metal constituting the hard-melting metal particles, a hard-melting metal alone, an alloy of high melting point metals, an alloy of a high melting point metal and an easily melting metal, and an alloy of high melting point metals is particularly preferred.

難溶融合金を構成する高融点金属としては、Cu、Ag、Ni、Au、Pt、Pd(特に、Cuおよび/またはAg)が好ましい。 Cu, Ag, Ni, Au, Pt, and Pd (especially Cu and/or Ag) are preferable as the refractory metal that constitutes the difficult-to-melt alloy.

難溶融合金を構成する易溶融金属としては、Bi、Sn、Zn(特に、Snおよび/またはZn)が好ましい。合金として高融点金属または難溶融金属に対して易溶融金属を組み合わせることにより、広い範囲で金属成分Bの融点を調整することが可能であるが、易溶融金属を含む金属成分Bは導電性が低下するため、易溶融金属の割合は必要最小量に留めるのが好ましい。 Bi, Sn, and Zn (especially Sn and/or Zn) are preferable as the easily meltable metal that constitutes the difficult-to-melt alloy. By combining a high-melting-point metal or a difficult-to-melt metal with an easily-melting metal as an alloy, it is possible to adjust the melting point of the metal component B in a wide range. It is preferable to keep the proportion of the easily meltable metal to the minimum necessary amount.

これらの難溶融金属粒子のうち、緻密性ならびに気密性および密着性に加えて、導電性も向上できる点から、Cu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金を含む難溶融金属粒子(特に、Cu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金粒子)が好ましく、Agおよび/またはCuを含む合金粒子がより好ましく、Agを含む合金粒子(例えば、Ag-Cu合金粒子、Ag-Sn合金粒子、Ag-Cu-Zn-Sn合金粒子など)がさらに好ましく、Ag-Cu合金粒子が特に好ましい。 At least one selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Au, Pt and Pd from the viewpoint that electrical conductivity can be improved in addition to denseness, airtightness and adhesion among these hardly-melting metal particles. refractory metal particles containing a refractory alloy containing a refractory metal (in particular, refractory alloy particles containing at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Au, Pt and Pd) is preferred, alloy particles containing Ag and / or Cu are more preferred, and alloy particles containing Ag (e.g., Ag-Cu alloy particles, Ag-Sn alloy particles, Ag-Cu-Zn-Sn alloy particles, etc.) are more preferred. , Ag—Cu alloy particles are particularly preferred.

なお、金属成分Bは、第1の導電ビア部用前駆体とは別個に調製して第1の導電ビア部用前駆体の上に積層するため、合金可能な複数の金属単体粒子を組み合わせて配合すると、焼成工程において、金属単体粒子同士が合金化した状態で孔部の隙間やボイドに流れ込む。そのため、本願において、金属成分Bにおける合金は、原料段階で金属単体粒子であっても、焼成工程において金属成分Bとして合金化する複数の金属単体粒子の組み合わせも含む意味で用いる。さらに、合金として金属単体粒子を組み合わせる態様においては、金属成分Bの融点は、各金属単体粒子の融点ではなく、焼成工程で合金化した合金粒子の融点である。そのため、原料段階における合金化前の金属単体粒子の一部が、充填用導電ペーストにおける易溶融金属粒子であっても、合金が難溶融金属に相当するため、金属成分Bでは、難溶融合金化可能な金属単体粒子同士の組み合わせとして難溶融金属粒子に分類する。 In addition, since the metal component B is prepared separately from the first conductive via portion precursor and laminated on the first conductive via portion precursor, a plurality of metal single particles that can be alloyed are combined and When mixed, in the firing process, the single metal particles are alloyed with each other and flow into the gaps and voids of the pores. Therefore, in the present application, the alloy in the metal component B is used in the sense of including a combination of a plurality of single metal particles that are alloyed as the metal component B in the firing process, even if it is a single metal particle in the raw material stage. Furthermore, in a mode in which metal single particles are combined as an alloy, the melting point of the metal component B is not the melting point of each metal single particle but the melting point of the alloy particles alloyed in the firing process. Therefore, even if some of the metal single particles before alloying in the raw material stage are easily meltable metal particles in the conductive paste for filling, the alloy corresponds to a difficult-to-melt metal. It is classified as a difficult-to-melt metal particle as a possible combination of single metal particles.

難溶融金属粒子の形状は、通常の態様および好ましい態様も含めて、前記金属成分Aである高融点金属粒子の形状として例示された形状から選択できる。 The shape of the difficult-to-melt metal particles can be selected from the shapes exemplified as the shapes of the high-melting-point metal particles, which are the metal component A, including normal and preferred modes.

難溶融金属粒子の中心粒径(D50)は0.01~100μm程度の範囲から選択でき、積層用導電ペーストの取り扱い性などの点から、例えば0.1~30μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~15μm、より好ましくは3~15μm、最も好ましくは4~10μmである。 The median particle diameter (D50) of the hard-to-melt metal particles can be selected from the range of about 0.01 to 100 μm, and from the viewpoint of handling of the conductive paste for lamination, for example, 0.1 to 30 μm, preferably 0.5 to 20 μm. , more preferably 1 to 15 μm, more preferably 3 to 15 μm, most preferably 4 to 10 μm.

金属成分Bが難溶融金属単体で形成された粒子を含む場合、この粒子の中心粒径(D50)は10μm以下であってもよく、例えば0.01~10μm、好ましくは0.05~5μm、さらに好ましくは0.1~3μm、より好ましくは0.3~1μmである。難溶融金属単体で形成された粒子の粒径が大きすぎると、合金化が十分に進行しない虞がある。 When the metal component B contains particles made of a single substance of a difficult-to-melt metal, the median particle size (D50) of the particles may be 10 μm or less, for example 0.01 to 10 μm, preferably 0.05 to 5 μm, More preferably 0.1 to 3 μm, more preferably 0.3 to 1 μm. If the particle diameter of the particles formed from the single substance of the difficult-to-melt metal is too large, the alloying may not proceed sufficiently.

難溶融金属粒子の融点は、焼成温度よりも低ければよいが、通常450℃を超えており、具体的には450℃超1100℃程度の範囲から選択でき、例えば500~1000℃、好ましくは600~960℃、さらに好ましくは650~900℃、より好ましくは700~830℃、最も好ましくは750~800℃である。難溶融金属粒子の融点が高すぎると、難溶融金属粒子の流動性が低下して、緻密性ならびに気密性および密着性が低下する虞がある。難溶融金属粒子の融点が低すぎると、導体(導電ビア部)の耐熱性や導電性が低下する虞がある。 The melting point of the hard-to-melt metal particles should be lower than the firing temperature, but usually exceeds 450°C. ~960°C, more preferably 650 to 900°C, more preferably 700 to 830°C, most preferably 750 to 800°C. If the melting point of the difficult-to-melt metal particles is too high, the fluidity of the difficult-to-melt metal particles may decrease, and the compactness, airtightness, and adhesion may decrease. If the melting point of the hard-to-melt metal particles is too low, the heat resistance and conductivity of the conductor (conductive via portion) may be lowered.

金属成分Bの割合は、積層用導電ペースト中30体積%以上であってもよく、例えば30~75体積%、好ましくは40~70体積%、さらに好ましくは45~60体積%、より好ましくは50~55体積%である。金属成分Bの割合が少なすぎると、充填ビア部に流れ込む金属成分Bの量が不足して緻密性が低下する虞があり、流れ込む量を確保するには積層(印刷)回数を多くする必要がある。積層回数が多すぎると、印刷性が低下する。 The proportion of the metal component B in the conductive paste for lamination may be 30% by volume or more, for example 30 to 75% by volume, preferably 40 to 70% by volume, more preferably 45 to 60% by volume, more preferably 50% by volume. ~55% by volume. If the ratio of the metal component B is too small, the amount of the metal component B flowing into the filled via portion may be insufficient, resulting in a decrease in density. be. If the number of times of lamination is too large, the printability will deteriorate.

金属成分Bの割合は、充填用導電ペーストに含まれる金属成分Aの100体積部に対して、例えば10~100体積部、好ましくは20~60体積部、さらに好ましくは30~50体積部、より好ましくは35~45体積部である。金属成分Aに対する金属成分Bの割合が、少なすぎると、緻密性ならびに気密性および密着性(特に、緻密性)が低下する虞がある。金属成分Aに対する金属成分Bの割合が多すぎると、導体の耐熱性が低下する虞がある。 The ratio of the metal component B is, for example, 10 to 100 parts by volume, preferably 20 to 60 parts by volume, more preferably 30 to 50 parts by volume, with respect to 100 parts by volume of the metal component A contained in the conductive filling paste. Preferably 35 to 45 parts by volume. If the ratio of the metal component B to the metal component A is too small, the compactness, airtightness, and adhesion (especially compactness) may deteriorate. If the ratio of the metal component B to the metal component A is too high, the heat resistance of the conductor may deteriorate.

積層用導電ペースト(第2の導電ビア部用前駆体)中において、金属成分Bの体積割合は、無機成分の合計体積に対して、例えば60~100体積%、好ましくは70~100体積%、さらに好ましくは80~100体積%、より好ましくは85~100体積%である。金属成分Bの体積割合が小さすぎると、流動性が低下して緻密性ならびに気密性および密着性(特に、緻密性)が低下する虞がある。積層用導電ペーストに活性金属成分や金属成分Cを配合する必要がなければ、100体積%にするのが好ましい。 In the conductive paste for lamination (precursor for the second conductive via portion), the volume ratio of the metal component B is, for example, 60 to 100% by volume, preferably 70 to 100% by volume, with respect to the total volume of the inorganic components, More preferably 80 to 100% by volume, more preferably 85 to 100% by volume. If the volume ratio of the metal component B is too small, there is a risk that the fluidity will decrease and the compactness, airtightness and adhesion (especially compactness) will decrease. If the conductive paste for lamination does not need to contain the active metal component or the metal component C, the content is preferably 100% by volume.

金属成分Bの割合が第1の有機ビヒクルの体積と略同体積であると、焼成に伴って第1の有機ビヒクルが消失して生じるボイドに金属成分Bが過不足なく充填され、導電ビア部の主成分である金属成分Aの耐熱性を損なうことなく、導電ビア部の緻密性を向上できる。そのため、第2の導電ビア部用前駆体の体積は、金属成分Bおよび第1の有機ビヒクルの体積の関係から選択でき、理論上は、両体積が同一体積となる割合が好ましいが、金属成分Bは孔部周囲の基板表面に滞留したり、孔部から流れ出し易いため、同一体積よりも大きくなる割合であってもよい。 When the proportion of the metal component B is substantially the same as the volume of the first organic vehicle, the voids generated by the disappearance of the first organic vehicle during firing are filled with the metal component B just enough to form the conductive via portion. The denseness of the conductive via portion can be improved without impairing the heat resistance of the metal component A, which is the main component of . Therefore, the volume of the second conductive via portion precursor can be selected from the relationship between the volumes of the metal component B and the first organic vehicle. Since B easily stays on the substrate surface around the hole or flows out from the hole, the proportion may be larger than the same volume.

具体的には、金属成分Bの割合は、第1の有機ビヒクル100体積部に対して、例えば100~1000体積部、好ましくは120~700体積部、さらに好ましくは150~500体積部、より好ましくは200~300体積部である。金属成分Bの体積比率が少なすぎると、緻密性が低下する虞があり、多すぎると、耐熱性が低下する虞がある。 Specifically, the ratio of the metal component B is, for example, 100 to 1000 volume parts, preferably 120 to 700 volume parts, more preferably 150 to 500 volume parts, more preferably 100 volume parts of the first organic vehicle. is 200-300 parts by volume. If the volume ratio of the metal component B is too small, the denseness may be lowered, and if it is too large, the heat resistance may be lowered.

(c2)第2の有機ビヒクル
前記積層用導電ペーストは、取り扱い性を向上させるために、前記金属成分Bに加えて、有機ビヒクル(第2の有機ビヒクル)をさらに含む。
(c2) Second Organic Vehicle The conductive paste for lamination further contains an organic vehicle (second organic vehicle) in addition to the metal component B in order to improve handleability.

第2の有機ビヒクルの材質は、好ましい態様も含めて、前記充填用導電ペーストの項で例示された第1の有機ビヒクルの材質から選択できる。 The material of the second organic vehicle can be selected from the materials of the first organic vehicle exemplified in the section of the conductive paste for filling, including preferred embodiments.

第2の有機ビヒクルの割合は、積層用導電ペーストの全体積に対して、例えば25~65体積%、好ましくは30~60体積%、さらに好ましくは40~55体積%、より好ましくは45~52体積%である。第2の有機ビヒクルの割合が少なすぎると、取り扱い性が低下する虞があり、多すぎると、充填ビア部に流れ込む金属成分Bが不足して緻密性が低下する虞があり、流れ込む量を確保するには積層(印刷)回数を多くする必要がある。 The ratio of the second organic vehicle is, for example, 25 to 65% by volume, preferably 30 to 60% by volume, more preferably 40 to 55% by volume, more preferably 45 to 52%, relative to the total volume of the conductive paste for lamination. % by volume. If the ratio of the second organic vehicle is too small, the handling property may deteriorate. In order to do so, it is necessary to increase the number of times of lamination (printing).

(c3)金属成分C
前記積層用導電ペーストは、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルに加えて、金属成分C(第2の金属成分C)をさらに含んでいてもよい。
(c3) metal component C
The lamination conductive paste may further contain a metal component C (second metal component C) in addition to the metal component B and the second organic vehicle.

金属成分Cの材質は、好ましい態様も含めて、前記充填用導電ペーストの項で例示された金属成分C(第1の金属成分C)の材質から選択できる。 The material of the metal component C can be selected from the materials of the metal component C (first metal component C) exemplified in the section of the conductive paste for filling, including preferred embodiments.

金属成分Cの割合は、積層用導電ペーストの全体積に対して40体積%以下(例えば0.1~40体積%)であってもよく、好ましくは30体積%以下、さらに好ましくは20体積%以下(例えば1~20体積%)である。 The proportion of the metal component C may be 40% by volume or less (for example, 0.1 to 40% by volume), preferably 30% by volume or less, more preferably 20% by volume, relative to the total volume of the conductive paste for lamination. below (for example, 1 to 20% by volume).

(c4)活性金属成分
前記積層用導電ペーストは、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルに加えて、活性金属成分(第3の活性金属成分)をさらに含んでいてもよい。
(c4) Active Metal Component The conductive paste for lamination may further contain an active metal component (third active metal component) in addition to the metal component B and the second organic vehicle.

活性金属成分の材質は、好ましい態様も含めて、前記充填用導電ペーストの項で例示された活性金属成分(第1の活性金属成分)の材質から選択できる。 The material of the active metal component can be selected from the materials of the active metal component (first active metal component) exemplified in the section of the conductive paste for filling, including preferred embodiments.

活性金属成分の割合は、積層用導電ペーストの全体積に対して40体積%以下(例えば0.1~40体積%)であってもよく、好ましくは30体積%以下、さらに好ましくは10体積%以下(例えば1~10体積%)である。 The proportion of the active metal component may be 40% by volume or less (for example, 0.1 to 40% by volume), preferably 30% by volume or less, more preferably 10% by volume, relative to the total volume of the conductive paste for lamination. or less (for example, 1 to 10% by volume).

(c5)他の成分
前記積層用導電ペーストは、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、前記充填用導電ペーストの項で例示された添加剤などが挙げられる。他の成分の割合は、成分の種類に応じて選択でき、通常、積層用導電性ペースト全体積に対して10体積%以下(例えば0.01~10体積%)程度である。
(c5) Other Components In addition to the metal component B and the second organic vehicle, the lamination conductive paste may further contain conventional additives within a range that does not impair the effects of the present invention. Commonly used additives include the additives exemplified in the section of the filling conductive paste. The ratio of other components can be selected depending on the type of component, and is usually about 10% by volume or less (for example, 0.01 to 10% by volume) with respect to the total volume of the conductive paste for lamination.

(c6)積層用導電ペーストの割合
積層用導電ペーストは、絶縁性基板の孔部に充填された第1の導電ビア部用前駆体(一方の面における第1の導電ビア部用前駆体)の上に積層すればよく、絶縁性基板の孔部に充填されて孔部の開口部において露出した前記第1の導電ビア部用前駆体の少なくとも一部を被覆するように積層すればよい。具体的には、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、前記孔部の開口部の面積(第1の導電ビア部用前駆体表面の面積)に対して50%以上(好ましくは80%以上、さらに好ましくは100%以上)の面積割合で第2の導電ビア部用前駆体を積層するのが好ましい。生産性の点から、開口部よりも大きい径で第2の導電ビア部用前駆体を積層するのが好ましく、開口部の開口径に対して1.1倍以上(例えば1.1~5倍、好ましくは1.2~3倍、さらに好ましくは1.3~2倍程度)の径を有する第2の導電ビア部用前駆体を積層してもよい。
(c6) Proportion of conductive paste for lamination It may be laminated on the insulating substrate so as to cover at least a portion of the first precursor for conductive via portion filled in the hole of the insulating substrate and exposed at the opening of the hole. Specifically, from the viewpoint of improving denseness, airtightness and adhesion, it is 50% or more (preferably 80% or more, more preferably 100% or more) of the second conductive via portion precursor is laminated. From the viewpoint of productivity, it is preferable to laminate the second conductive via precursor with a diameter larger than that of the opening. , preferably 1.2 to 3 times, more preferably about 1.3 to 2 times) may be laminated.

第2の導電ビア部用前駆体の割合は、第1の有機ビヒクルに対する金属成分Bの体積割合が前記範囲となる割合であってもよい。第1の導電ビア部用前駆体の第1の有機ビヒクルに基づいて、第2の導電ビア部用前駆体(積層用導電ペースト)の割合を調整する場合は、以下の方法で調整できる。 The ratio of the second conductive via portion precursor may be such that the volume ratio of the metal component B to the first organic vehicle falls within the above range. When adjusting the ratio of the second conductive via precursor (laminating conductive paste) based on the first organic vehicle of the first conductive via precursor, the following method can be used.

すなわち、第2の導電ビア部用前駆体(積層用導電ペースト)の必要量は、下記式に基づいて計算できる。 That is, the required amount of the second conductive via portion precursor (laminating conductive paste) can be calculated based on the following formula.

積層用導電ペースト必要量=[金属成分Bの必要量]÷[積層用導電ペースト中の金属成分Bの体積率] Necessary amount of conductive paste for lamination = [necessary amount of metal component B] ÷ [volume ratio of metal component B in conductive paste for lamination]

なお、金属成分Bの必要量は、下記式に基づいて計算できる。 In addition, the required amount of the metal component B can be calculated based on the following formula.

金属成分Bの必要量(体積)=[孔部(導電ビア部)の体積]×[充填用導電ペースト中の第1の有機ビヒクルの体積率]。 Required amount (volume) of metal component B=[volume of hole (conductive via part)]×[volume ratio of first organic vehicle in filling conductive paste].

第2の導電ビア部用前駆体の厚みは、前記割合に基づいて積層用導電ペースト量と、前記積層塗布面積から求めればよく、おおむね、第1の導電ビア部用前駆体の厚み(孔部深さ)に対して、例えば5~120%、好ましくは8~100%、さらに好ましくは10~80%、より好ましくは12~70%、最も好ましくは15~50%である。 The thickness of the second conductive via precursor can be obtained from the amount of the conductive paste for lamination and the laminated coating area based on the above ratio. depth), for example, 5 to 120%, preferably 8 to 100%, more preferably 10 to 80%, more preferably 12 to 70%, and most preferably 15 to 50%.

(c7)積層用導電ペーストの積層方法
積層用導電ペーストの孔部上面への積層方法は、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法(例えば、グラビア印刷法など)、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などの印刷方法などが挙げられる。これらの方法のうち、スクリーン印刷法などが好ましい。
(c7) Lamination method of conductive paste for lamination The method for laminating the conductive paste for lamination on the upper surface of the hole includes, for example, a screen printing method, an inkjet printing method, an intaglio printing method (e.g., gravure printing method), an offset printing method, Printing methods such as an intaglio offset printing method and a flexographic printing method can be used. Among these methods, the screen printing method and the like are preferable.

積層後は、自然乾燥してもよいが、加熱して乾燥してもよい。加熱温度は、有機溶剤の種類に応じて選択でき、例えば50~200℃、好ましくは60~180℃、さらに好ましくは100~150℃程度である。加熱時間は、例えば1~60分、好ましくは3~40分、さらに好ましくは5~30分である。 After lamination, it may be dried naturally, or it may be dried by heating. The heating temperature can be selected according to the type of organic solvent, and is, for example, about 50 to 200°C, preferably 60 to 180°C, more preferably about 100 to 150°C. The heating time is, for example, 1 to 60 minutes, preferably 3 to 40 minutes, more preferably 5 to 30 minutes.

積層は、必要な厚みに応じて、印刷を繰り返すことで複数の層を積層してもよい。印刷を繰り返す場合は、1回の印刷ごとに乾燥を行ってもよい。 Lamination may be performed by laminating a plurality of layers by repeating printing according to the required thickness. When printing is repeated, drying may be performed after each printing.

(焼成工程)
焼成工程において、焼成温度は、金属成分Aの融点未満で、かつ金属成分Bの融点超であればよい。焼成温度(ピーク温度)は600℃以上であってもよく、例えば600~1500℃、好ましくは700~1200℃、さらに好ましくは800~1000℃、より好ましくは850~950℃である。焼成時間(ピーク保持時間)は、例えば5分~3時間、好ましくは8分~1時間、さらに好ましくは10分~20分程度である。室温からピーク温度までの昇温、およびピーク保持時間以降の室温までの降温は、それぞれ10分~3時間、好ましくは20分~2時間、さらに好ましくは25分~60分である。
(Baking process)
In the firing step, the firing temperature should be lower than the melting point of the metal component A and higher than the melting point of the metal component B. The firing temperature (peak temperature) may be 600°C or higher, for example 600 to 1500°C, preferably 700 to 1200°C, more preferably 800 to 1000°C, more preferably 850 to 950°C. The firing time (peak retention time) is, for example, 5 minutes to 3 hours, preferably 8 minutes to 1 hour, more preferably 10 minutes to 20 minutes. The temperature rise from room temperature to the peak temperature and the temperature drop from the peak holding time to room temperature are respectively 10 minutes to 3 hours, preferably 20 minutes to 2 hours, more preferably 25 minutes to 60 minutes.

なお、焼成の雰囲気は、窒素ガス雰囲気である。本発明では、雰囲気ガスとして、活性金属と反応する窒素ガスを用いても、金属成分Cの作用によって、高温において活性金属の活性を維持できるため、真空装置や耐熱性容器などの特殊な製造装置を用いることなく、簡便な方法で、緻密性ならびに気密性および密着性の高いビア充填基板を製造できる。 The firing atmosphere is a nitrogen gas atmosphere. In the present invention, even if nitrogen gas, which reacts with the active metal, is used as the atmosphere gas, the activity of the active metal can be maintained at high temperatures due to the action of the metal component C. A via-filled substrate with high density, airtightness, and adhesion can be manufactured by a simple method without using

(図面による説明)
以下、図面を参照しながら、本発明のビア充填基板の製造方法の製造工程について説明する。図1は、充填工程がペースト充填工程のみである製造方法の工程図であり、図2は、充填工程が金属膜形成工程およびペースト充填工程からなる製造方法の工程図である。図1および図2のいずれも本発明の製造方法の一例である。
(Description by drawing)
The manufacturing steps of the via-filled substrate manufacturing method of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram of a manufacturing method in which the filling process is only a paste filling process, and FIG. 2 is a process diagram of a manufacturing method in which the filling process consists of a metal film forming process and a paste filling process. Both FIGS. 1 and 2 are examples of the manufacturing method of the present invention.

充填工程がペースト充填工程のみである製造方法では、最初に、図1(a)に示されるように、耐熱性基板1に孔部1aが形成される。次に、図1(b)に示されるように、充填工程として前記孔部1aに充填用導電ペースト3を充填し、乾燥後、充填した前記充填用導電ペースト3の表面を研磨して平坦化する。さらに、図1(c)に示されるように、研磨した充填用導電ペースト3の表面に積層用導電ペースト4を積層し、乾燥する。最後に、両導電ペーストを含む絶縁性基板1を焼成して導電ビア部5を形成する。 In the manufacturing method in which the filling process is only the paste filling process, first, a hole 1a is formed in a heat-resistant substrate 1 as shown in FIG. 1(a). Next, as shown in FIG. 1(b), as a filling step, the holes 1a are filled with the conductive filling paste 3, and after drying, the surface of the filled conductive filling paste 3 is polished to be flattened. do. Further, as shown in FIG. 1(c), a lamination conductive paste 4 is laminated on the polished surface of the filling conductive paste 3 and dried. Finally, the insulating substrate 1 containing both conductive pastes is fired to form the conductive via portion 5 .

充填工程が金属膜形成工程およびペースト充填工程からなる製造方法でも、最初は、図2(a)に示されるように、耐熱性基板11に孔部11aが形成される。次に、この方法では、形成した孔部11aの壁面(内壁面)に活性金属を含む金属膜12をスパッタなどによって形成した後、壁面に金属膜12が積層された孔部11aに充填用導電ペースト13を充填する。充填用導電ペースト13を充填した後は、図1の方法と同様にして、積層用導電ペースト14を積層し、導電ビア部15を形成する。 In the manufacturing method in which the filling step includes the metal film forming step and the paste filling step, holes 11a are first formed in the heat-resistant substrate 11 as shown in FIG. 2(a). Next, in this method, after a metal film 12 containing an active metal is formed on the wall surface (inner wall surface) of the formed hole 11a by sputtering or the like, a filling conductive material is applied to the hole 11a having the metal film 12 laminated on the wall surface. Fill with paste 13 . After filling with the filling conductive paste 13, the lamination conductive paste 14 is laminated to form the conductive via portion 15 in the same manner as in the method of FIG.

[ビア充填基板]
本発明のビア充填基板は、前記製造方法によって得られ、絶縁性基板の両面を電気的に導通させるビア充填基板であり、詳しくは、孔部を有する絶縁性基板と、前記孔部に充填された導体で形成された導電ビア部とを有する。このビア充填基板は、導電ビア部の緻密性が高い。前記導電ビア部の空隙率は10体積%以下であり、好ましくは8体積%以下、さらに好ましくは5体積%以下である。なお、本願において、導電ビア部の空隙率は、SEMを用いて測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
[Via-filled board]
The via-filled substrate of the present invention is a via-filled substrate that is obtained by the manufacturing method described above and that electrically connects both surfaces of an insulating substrate. and a conductive via portion formed of a conductive material. This via-filled substrate has a highly dense conductive via portion. The porosity of the conductive via portion is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, more preferably 5% by volume or less. In addition, in the present application, the porosity of the conductive via portion can be measured using an SEM, and in detail, it can be measured by the method described in Examples described later.

前記ビア充填基板は、導電ビア部と孔部壁面との密着性も高く、導電ビア部と孔部壁面との間の隙間が小さい。具体的には、導電ビア部と孔部壁面との間には、隙間が存在していても局部的であり、かつ隙間の大きさは0.5μm以下であるのが好ましく、隙間が実質的に存在しないのがさらに好ましく、隙間が存在しないのが特に好ましい。なお、本願において、導電ビア部と間の隙間は、SEMを用いて測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。 In the via-filled substrate, the adhesion between the conductive via portion and the hole wall surface is high, and the gap between the conductive via portion and the hole wall surface is small. Specifically, if there is a gap between the conductive via portion and the wall surface of the hole, it is local, and the size of the gap is preferably 0.5 μm or less. It is more preferred that there are no gaps, and it is particularly preferred that there are no gaps. In addition, in the present application, the gap between the conductive via portion can be measured using an SEM, and in detail, it can be measured by the method described in Examples described later.

前記ビア充填基板は、導電ビア部と孔部壁面との密着性も高く、インクを用いたシール試験において、インク漏れが20%以下であり、好ましくは10%以下、さらに好ましくは0%である。なお、本願において、インクを用いたシール試験の評価方法としては、後述する実施例に記載の方法で測定できる。 The via-filled substrate has high adhesion between the conductive via portion and the hole wall surface, and in a seal test using ink, ink leakage is 20% or less, preferably 10% or less, and more preferably 0%. . In addition, in this application, as the evaluation method of the seal test using ink, the measurement can be performed by the method described in Examples described later.

前記ビア充填基板の導電ビア部は、活性金属を含む活性金属含有相と、活性金属を実質的に含まない活性金属非含有相との相分離構造を有しており、この相分離構造によって導電ビア部の応力が緩和されているため、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる。 The conductive via portion of the via-filled substrate has a phase separation structure of an active metal-containing phase containing an active metal and an active metal-free phase that does not substantially contain an active metal. Since the stress in the via portion is relaxed, it is possible to improve denseness, airtightness, and adhesion.

相分離構造は、連続相(マトリックス相)と分散相との組み合わせである海島構造であってもよく、両相が連続相である両連続構造であってもよいが、海島構造が好ましい。海島構造である場合、活性金属含有相は、連続相であってもよいが、導電性などの点から、分散相であるのが好ましい。 The phase separation structure may be a sea-island structure, which is a combination of a continuous phase (matrix phase) and a dispersed phase, or a bicontinuous structure, in which both phases are continuous phases, but the sea-island structure is preferred. In the case of a sea-island structure, the active metal-containing phase may be a continuous phase, but is preferably a dispersed phase from the viewpoint of electrical conductivity.

活性金属含有相と、活性金属非含有相との比率は、断面写真の面積比において、前者/後者=1/99~90/10程度の範囲から選択でき、例えば3/97~60/40、好ましくは5/95~50/50、さらに好ましくは10/90~40/60、より好ましくは10/90~30/70である。 The ratio of the active metal-containing phase and the active metal-free phase can be selected from the range of the former/latter = 1/99 to 90/10, for example, 3/97 to 60/40, It is preferably 5/95 to 50/50, more preferably 10/90 to 40/60, more preferably 10/90 to 30/70.

相分離構造が海島構造である場合、分散相の形状は、特に限定されず、等方形状(球状、立方体状など)であってもよく、異方形状(楕円体状、棒状、繊維状、不定形状など)であってもよい。 When the phase separation structure is a sea-island structure, the shape of the dispersed phase is not particularly limited. irregular shape, etc.).

分散相の平均径は、例えば0.1~100μm、好ましくは1~80μm、さらに好ましくは3~50μm、より好ましくは5~30μmである。 The average diameter of the dispersed phase is, for example, 0.1-100 μm, preferably 1-80 μm, more preferably 3-50 μm, more preferably 5-30 μm.

なお、本願において、前記比率および平均径は、断面SEM像に基づいて測定できる。また、分散相が異方形状である場合、各分散相の径は長径と短径との平均値とする。 In addition, in this application, the said ratio and average diameter can be measured based on a cross-sectional SEM image. When the dispersed phase has an anisotropic shape, the diameter of each dispersed phase is the average value of the major axis and the minor axis.

活性金属含有相は、孔部壁面との界面に存在しており、界面に存在する活性金属含有相は、前記分散相として存在していてもよいが、密着性および気密性を向上できる点から、前記孔部壁面との界面において、前記界面に沿って連続して延びる相(連続相)であるのが好ましい。界面に存在する活性金属含有相が、孔部壁面との界面に延びる連続相である場合、導電ビア部は、導電ビア部の内部が前記海島構造であるのが好ましい。 The active metal-containing phase exists at the interface with the wall surface of the pore, and the active metal-containing phase existing at the interface may exist as the dispersed phase. , the phase (continuous phase) extending continuously along the interface at the interface with the hole wall surface. When the active metal-containing phase present at the interface is a continuous phase extending to the interface with the wall surface of the hole, the conductive via preferably has the sea-island structure inside the conductive via.

(活性金属含有相)
活性金属含有相は、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種の活性金属を含むことが好ましい。これらの活性金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Tiおよび/またはZrが好ましく、Tiが特に好ましい。
(active metal-containing phase)
The active metal-containing phase preferably contains at least one active metal selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb. These active metals can be used alone or in combination of two or more. Among these, Ti and/or Zr are preferred, and Ti is particularly preferred.

活性金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中0.5%以上であってもよく、例えば1%以上、好ましくは2%以上、さらに好ましくは3%以上である。 The active metal ratio (element ratio) in the active metal-containing phase may be 0.5% or more, for example 1% or more, preferably 2% or more, and more preferably 3% or more.

活性金属含有相が分散相である場合、活性金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中30%以下であってもよく、例えば0.5~30%、好ましくは1~20%、さらに好ましくは2~15%、より好ましくは3~10%である。活性金属の割合が多すぎると、導電性および耐熱性が低下する虞がある。 When the active metal-containing phase is a dispersed phase, the proportion (elemental ratio) of the active metal in the active metal-containing phase may be 30% or less, for example 0.5 to 30%, preferably 1 to 20%, More preferably 2 to 15%, more preferably 3 to 10%. If the proportion of active metal is too high, there is a risk that the electrical conductivity and heat resistance will decrease.

活性金属含有相が孔部壁面との界面に沿って延びる連続相である場合、活性金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中10%以上であってもよく、好ましくは30%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上であり、活性金属のみであってもよい。活性金属の割合が少なすぎると、密着性および気密性が低下する虞がある。 When the active metal-containing phase is a continuous phase extending along the interface with the pore wall surface, the ratio of the active metal (element ratio) in the active metal-containing phase may be 10% or more, preferably 30% or more. , preferably 50% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and the active metal alone may be used. If the proportion of the active metal is too low, there is a risk that adhesion and airtightness will deteriorate.

活性金属含有相は、活性金属に加えて、Mg、Al、Bi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の低融点金属(難溶融金属および易溶融金属)をさらに含んでいてもよい。これらの低融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Bi、Sn、In、Znが好ましく、Bi,Sn、Znがさらに好ましく、Snおよび/またはZnが特に好ましい。 The active metal-containing phase further contains, in addition to the active metal, at least one low melting point metal (hardly melting metal and easily melting metal) selected from the group consisting of Mg, Al, Bi, Sn, In and Zn. You can These low melting point metals can be used alone or in combination of two or more. Among these, Bi, Sn, In and Zn are preferred, Bi, Sn and Zn are more preferred, and Sn and/or Zn are particularly preferred.

低融点金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中50%以下であってもよく、例えば1~50%、好ましくは3~30%、さらに好ましくは5~20%、より好ましくは10~15%である。低溶融金属の割合が少なすぎると、ボイドが発生して緻密性が低下する虞があり、多すぎると、導電性および耐熱性が低下する虞がある。 The proportion (element ratio) of the low melting point metal in the active metal-containing phase may be 50% or less, for example 1 to 50%, preferably 3 to 30%, more preferably 5 to 20%, more preferably 10%. ~15%. If the proportion of the low-melting metal is too low, voids may occur and the compactness may deteriorate.

活性金属含有相は、活性金属に加えて、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属をさらに含んでいてもよい。これらの高融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Cu、Ag、Ni、W、Moが好ましく、Cuおよび/またはAgが特に好ましい。 The active metal-containing phase may further contain, in addition to the active metal, at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd. These high melting point metals can be used alone or in combination of two or more. Among these, Cu, Ag, Ni, W and Mo are preferred, and Cu and/or Ag are particularly preferred.

高融点金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中99.5%以下であってもよく、例えば10~99%、好ましくは30~95%、さらに好ましくは50~93%、より好ましくは70~90%である。高融点金属の割合が少なすぎると、導電性および耐熱性が低下する虞があり、多すぎると、気密性および密着性が低下する虞がある。 The proportion (element ratio) of the refractory metal in the active metal-containing phase may be 99.5% or less, for example 10 to 99%, preferably 30 to 95%, more preferably 50 to 93%, more preferably is 70-90%. If the proportion of the high-melting-point metal is too low, the electrical conductivity and heat resistance may be reduced, and if it is too high, the airtightness and adhesion may be reduced.

(活性金属非含有相)
活性金属非含有相は、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含んでいてもよい。これらの高融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Cu、Ag、Ni、W、Moが好ましく、Cuおよび/またはAgが特に好ましい。
(active metal-free phase)
The active metal-free phase may contain at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd. These high melting point metals can be used alone or in combination of two or more. Among these, Cu, Ag, Ni, W and Mo are preferred, and Cu and/or Ag are particularly preferred.

高融点金属の割合(元素比)は、活性金属非含有相中50%以上であってもよく、例えば80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上である。高融点金属の割合が少なすぎると、導電性および耐熱性が低下する虞がある。 The proportion (element ratio) of the refractory metal in the active metal-free phase may be 50% or more, for example 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, more preferably 98% or more. is. If the proportion of the high-melting-point metal is too low, the electrical conductivity and heat resistance may deteriorate.

なお、本願において、活性金属含有相および活性金属非含有相の金属組成は、SEM像によって相分離構造を確認した後、各相をSEM-EDSの元素分析によって測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。 In the present application, the metal composition of the active metal-containing phase and the active metal-free phase can be measured by SEM-EDS elemental analysis of each phase after confirming the phase separation structure with an SEM image, and the details will be described later. It can be measured by the method described in Examples.

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の例において、導電ペーストの調製方法および評価試験の測定方法を以下に示す。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on examples, but the present invention is not limited by these examples. In the following examples, the preparation method of the conductive paste and the measurement method of the evaluation test are shown below.

[使用した材料]
(金属成分A)
銅粒子A:中心粒径0.8μmの銅粒子、融点1085℃
銅粒子B:中心粒径6.5μmの銅粒子、融点1085℃
銅粒子C:中心粒径8μmの銅粒子、融点1085℃
銀粒子A:中心粒径2.5μmの銀粒子、融点962℃
ニッケル粒子:中心粒径0.7μmのニッケル粒子、融点1455℃
モリブデン粒子:中心粒径3μmのモリブデン粒子、融点2620℃
タングステン粒子:中心粒径5μmのタングステン粒子、融点3683℃
(金属成分B)
銅粒子D:中心粒径0.5μmの銅粒子、融点1085℃
銀粒子B:中心粒径0.5μmの銀粒子、融点962℃
AgCu粒子:中心粒径5μmの72Ag-28Cu合金粒子、融点780℃
AgCuZnSn粒子:中心粒径5μmの56Ag-22Cu-17Zn-5Sn半田粉、融点650℃
スズ粒子:中心粒径8μmのスズ粒子、融点232℃
(金属成分C)
スズ粒子:中心粒径8μmのスズ粒子、融点232℃
ビスマス粒子:中心粒径16μmのビスマス粒子、融点271℃
インジウム粒子:中心粒径25μmのインジウム粒子、融点156℃
亜鉛粒子:中心粒径7μmの亜鉛粒子、融点419℃
(活性金属)
水素化チタン(TiH)粒子:中心粒径6μm
水素化ジルコニウム(ZrH)粒子:中心粒径5μm
(有機ビヒクル)
有機バインダーであるアクリル樹脂と、有機溶剤であるカルビトールおよびテルピネオールの混合溶媒(質量比1:1)とを、有機バインダー:有機溶剤=1:3の質量比で混合した混合物。
[Materials used]
(Metal component A)
Copper particles A: copper particles with a median particle size of 0.8 µm, melting point of 1085°C
Copper particles B: copper particles with a median particle size of 6.5 µm, melting point of 1085°C
Copper particles C: copper particles with a median particle size of 8 µm, melting point of 1085°C
Silver particles A: silver particles with a median particle size of 2.5 µm, melting point of 962°C
Nickel particles: Nickel particles with a median particle size of 0.7 µm, melting point of 1455°C
Molybdenum particles: Molybdenum particles with a median particle size of 3 µm, melting point of 2620°C
Tungsten particles: Tungsten particles with a median particle size of 5 µm, melting point of 3683°C
(Metal component B)
Copper particles D: copper particles with a median particle size of 0.5 µm, melting point of 1085°C
Silver particles B: silver particles with a median particle size of 0.5 µm, melting point of 962°C
AgCu particles: 72Ag-28Cu alloy particles with a median particle size of 5 µm, melting point of 780°C
AgCuZnSn particles: 56Ag-22Cu-17Zn-5Sn solder powder with a median particle size of 5 µm, melting point of 650°C
Tin particles: tin particles with a median particle size of 8 µm, melting point of 232°C
(Metal component C)
Tin particles: tin particles with a median particle size of 8 µm, melting point of 232°C
Bismuth particles: bismuth particles with a median particle size of 16 µm, melting point of 271°C
Indium particles: indium particles with a median particle size of 25 µm, melting point of 156°C
Zinc particles: Zinc particles with a median particle size of 7 µm, melting point of 419°C
(active metal)
Titanium hydride (TiH 2 ) particles: central particle size 6 μm
Zirconium hydride (ZrH 2 ) particles: median particle size 5 μm
(organic vehicle)
A mixture obtained by mixing an acrylic resin as an organic binder and a mixed solvent of carbitol and terpineol as organic solvents (mass ratio of 1:1) at a mass ratio of organic binder:organic solvent=1:3.

[導電ペーストの調製]
表1~3に示す組成で各原料を秤量し、ミキサーにより混合した後、三本ロールで均一に混練することによって、導電ペースト1(充填用導電ペースト)、導電ペースト2(積層用導電ペースト)を調製した。
[Preparation of conductive paste]
Each raw material was weighed according to the composition shown in Tables 1 to 3, mixed with a mixer, and then uniformly kneaded with a triple roll to obtain conductive paste 1 (conductive paste for filling) and conductive paste 2 (conductive paste for lamination). was prepared.

なお、表1および2において、金属成分A、活性金属および金属成分Cの比率(体積比率)は、導電ペースト1における無機成分の合計体積に対する比率である。 In Tables 1 and 2, the ratio (volume ratio) of the metal component A, the active metal, and the metal component C is the ratio to the total volume of the inorganic components in the conductive paste 1.

Figure 0007152501000001
Figure 0007152501000001

Figure 0007152501000002
Figure 0007152501000002

Figure 0007152501000003
Figure 0007152501000003

[導電ビア部の空隙率(ボイド率)]
焼成後のビア充填基板の導電ビア部の中心部付近をダイヤモンドソーで基板に対して垂直方向に切断した上、イオンミリングにより切断面を平滑に仕上げ加工した。加工した試料を走査型電子顕微鏡(日本電子(株)製)で観察し、組成像にて2相の存在を確認し、画像解析により導電ビア部の空隙率(ボイド率)を算出した。
[Porosity (void ratio) of conductive via part]
The vicinity of the central portion of the conductive via portion of the via-filled substrate after baking was cut with a diamond saw in a direction perpendicular to the substrate, and the cut surface was finished smooth by ion milling. The processed sample was observed with a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd.), the presence of two phases was confirmed in the composition image, and the porosity (void ratio) of the conductive via portion was calculated by image analysis.

(判定方法)
◎:空隙率(ボイド率)5%以下(合格)
○:空隙率(ボイド率)5%超10%以下(合格)
×:空隙率(ボイド率)が10%を超える(不合格)。
(Determination method)
◎: porosity (void ratio) 5% or less (accepted)
○: porosity (void ratio) more than 5% and 10% or less (accepted)
x: Porosity (void ratio) exceeds 10% (failed).

[導電ビア部と基板との密着性]
導電ビア部と基板(孔部の壁面)との間の密着性について、上記のイオンミリングにて平滑に仕上げ加工した試料について、走査型電子顕微鏡を用いて3000倍の倍率で観察し、導電ビア部と孔部の壁面との間に隙間が存在するかを確認した。なお、導体の熱膨張率がセラミックス基板より高いため、高温焼成した後、室温まで冷却する際、導体の収縮量は基板より高くなるため、導体と基板との間の密着力が不十分な場合、導体は孔部壁面から剥がれ、微小な隙間が生じる結果となる。
[Adhesion between conductive via part and substrate]
Regarding the adhesion between the conductive via portion and the substrate (the wall surface of the hole), the sample that had been smoothed and finished by the above ion milling was observed with a scanning electron microscope at a magnification of 3000 times. It was confirmed whether there was a gap between the part and the wall surface of the hole. In addition, since the coefficient of thermal expansion of the conductor is higher than that of the ceramic substrate, when the conductor shrinks more than the substrate when it cools down to room temperature after firing at a high temperature, the adhesion between the conductor and the substrate is insufficient. , the conductor is peeled off from the wall of the hole, resulting in a minute gap.

(判定方法)
◎:隙間が存在しない(合格)
○:局部的に0.5μm以下の隙間が存在する(合格)
×:0.5μmを超える隙間が存在する(不合格)
(Determination method)
◎: no gap (pass)
○: A gap of 0.5 μm or less exists locally (accepted)
×: There is a gap exceeding 0.5 μm (failed)

[導電ビア部のシール性(気密性)]
孔部表面に赤インクを塗布し、密閉した上でインク塗布面を圧縮空気で0.5MPaの圧力で60秒加圧した。孔部の反対面から赤インクの漏れ出しの有無を確認する。
[Sealability (airtightness) of conductive via part]
Red ink was applied to the surface of the hole, and after sealing, the ink-coated surface was pressurized with compressed air at a pressure of 0.5 MPa for 60 seconds. Check for leakage of red ink from the opposite side of the hole.

(判定方法)
◎:10孔中、インク漏れ0孔(合格)
○:10孔中、インク漏れ2孔まで(合格)
×:10孔中、インク漏れ3孔以上(不合格)。
(Determination method)
◎: Out of 10 holes, 0 holes for ink leakage (accepted)
◯: Up to 2 holes with ink leakage out of 10 holes (accepted)
x: 3 holes or more out of 10 holes for ink leakage (failed).

[相の構成金属の組成分析]
上記のイオンミリングにて平滑に仕上げ加工した試料について、走査型電子顕微鏡で観察し、異なる相の存在を確認し、それぞれの相をSEM-EDS分析により構成金属組成(質量%)を確認した。SEM-EDS分析は、日本電子(株)製走査型電子顕微鏡JSM-IT300LAに付属のエネルギー分散型蛍光X線分析装置JED-2300を用いた。
[Composition analysis of phase constituent metals]
The sample finished smooth by ion milling was observed with a scanning electron microscope to confirm the presence of different phases, and the constituent metal composition (% by mass) of each phase was confirmed by SEM-EDS analysis. For the SEM-EDS analysis, an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer JED-2300 attached to a scanning electron microscope JSM-IT300LA manufactured by JEOL Ltd. was used.

[総合評価の判定方法(ランク付け)]
空隙率、密着性およびシール性の結果について、総合評価として、以下の基準で判定し、ランク付けした。
[Comprehensive evaluation method (ranking)]
The results of porosity, adhesion and sealability were judged and ranked according to the following criteria as a comprehensive evaluation.

A:空隙率(ボイド率)、密着性、シール性が全て◎である(合格)
B:空隙率(ボイド率)、密着性、シール性が◎か○である(合格)
C:空隙率(ボイド率)、密着性、シール性のいずれかに×がある(不合格)。
A: Porosity (void ratio), adhesion, and sealability are all ◎ (accepted)
B: Porosity (void ratio), adhesion, and sealability are ◎ or ○ (pass)
C: Any of the porosity (void ratio), adhesion, and sealability is x (failed).

[実施例1]
以下に示す方法で、基板を作製した。
[Example 1]
A substrate was produced by the method shown below.

(基板の準備)
2インチ×2インチ×0.5mm厚みの窒化アルミニウム基板((株)MARUWA製「170W」)に、レーザー装置で孔径φ0.1mmおよび0.3mmの貫通孔をそれぞれ複数形成した。
(Preparation of substrate)
A plurality of through-holes having diameters of φ0.1 mm and φ0.3 mm were formed in an aluminum nitride substrate (“170W” manufactured by MARUWA Co., Ltd.) of 2 inches×2 inches×0.5 mm in thickness using a laser device.

(ビア充填基板の作製工程)
孔径φ0.1mmおよび0.3mmの貫通孔をそれぞれ多数有する2インチ×2インチ×0.5mm厚みの窒化アルミニウム基板に、表1に示す導電ペースト1-1を用いてメタルマスク(板厚が0.1mmで、開口の直径が貫通孔の直径よりも0.2mm大きいメタルマスク)を通してスクリーン印刷により貫通孔を充填し、120℃の送風乾燥機で10分間乾燥した。その後、バフ研磨機を1回通過させてメタルマスクから由来する孔部上の基板表面に突起している導電ペーストを除去し、基板表面を平坦にした。
(Manufacturing process of via-filled substrate)
A metal mask (with a plate thickness of 0 The through-holes were filled by screen printing through a metal mask having an opening diameter of 0.2 mm larger than the diameter of the through-holes) and dried in a blower dryer at 120°C for 10 minutes. Thereafter, the substrate was passed through a buffing machine once to remove the conductive paste protruding from the substrate surface above the holes originating from the metal mask, thereby flattening the substrate surface.

その後、上記と同じメタルマスクを用いて、導電ペースト1-1で充填した孔部の一方の表面に導電ペースト2-1を印刷し、孔部表面に孔径より直径が0.2mm大きい導電ペースト2の円形パターンを形成した。導電ペースト2-1を印刷した基板を、100℃の送風乾燥機で10分間乾燥した。なお、孔径φ0.3mmの貫通孔に関しては、1回印刷したペースト2の量(ウエット膜厚0.1mm)では孔の内部の空隙を全て埋めることは不十分である可能性があるため、導電ペースト2-1を印刷、乾燥した後、さらに重ねて2回(合計3回)印刷した。 After that, using the same metal mask as above, the conductive paste 2-1 is printed on one surface of the hole filled with the conductive paste 1-1, and the conductive paste 2 having a diameter 0.2 mm larger than the hole diameter is printed on the hole surface. A circular pattern was formed. The substrate on which the conductive paste 2-1 was printed was dried for 10 minutes in a blower dryer at 100°C. Regarding the through-hole with a hole diameter of φ0.3 mm, the amount of paste 2 printed once (wet film thickness of 0.1 mm) may not be enough to completely fill the void inside the hole. After the paste 2-1 was printed and dried, it was further overlapped and printed twice (three times in total).

導電ペースト2-1を印刷した面を基板の上部に位置させ、ベルト式連続焼成炉にて窒素雰囲気中、ピーク温度900℃、ピーク保持時間10分間焼成した。焼成炉に投入してから、焼成後の基板を排出するまでの総時間は60分であった。 The surface printed with the conductive paste 2-1 was placed on top of the substrate, and fired in a belt-type continuous firing furnace in a nitrogen atmosphere at a peak temperature of 900° C. for a peak retention time of 10 minutes. The total time from putting the substrate into the firing furnace to discharging the substrate after firing was 60 minutes.

実施例1の条件および評価結果を表4~7に示す。焼成温度下で溶融しない金属成分Aが異なる粒径の銅混合粉(84.0体積%)、活性金属成分として水素化チタン(5.7体積%)、金属成分Cとしてはスズ粉(10.4体積%)からなる導電ペースト1-1を用いて窒化アルミニウム基板の貫通孔を充填し、充填した導電ビア部の上部表面に金属成分Bとして、銀72%、銅28%の銀銅合金粉(融点780℃)からなる導電ペースト2-1を印刷して積層して焼成した基板について、導電ビア部の空隙率(ボイド率)、導電ビア部と基板との密着性、シール性を確認した。 The conditions and evaluation results of Example 1 are shown in Tables 4-7. Copper mixed powder (84.0% by volume) with different particle diameters containing metal component A that does not melt at the firing temperature, titanium hydride (5.7% by volume) as the active metal component, and tin powder (10.0% by volume) as the metal component C. 4% by volume) of the conductive paste 1-1 is used to fill the through-holes of the aluminum nitride substrate, and silver-copper alloy powder of 72% silver and 28% copper is applied to the upper surface of the filled conductive via portion as the metal component B. (melting point 780° C.) was printed, layered, and fired, the porosity (void ratio) of the conductive via portion, the adhesion between the conductive via portion and the substrate, and the sealing performance were confirmed. .

図3は、実施例1における孔部(導電ビア部)の断面SEM像であり、図4は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。図5は、導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。なお、図4および5において、右側が導電ビア部側である。図3の断面全体像から、導電ビア部に空隙(ボイド)は見られなかった[空隙率(ボイド率)1%以下]。また、図4の導電ビア部と孔部壁面との接合部の拡大像から、導電ビア部と孔部壁面との隙間はなく、密着性に優れていた。さらに、シール性も優れていた。 FIG. 3 is a cross-sectional SEM image of the hole (conductive via) in Example 1, and FIG. 4 is an enlarged image of the interface between the conductive via and the wall surface of the hole. FIG. 5 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the hole wall surface. 4 and 5, the right side is the conductive via portion side. From the overall image of the cross section in FIG. 3, no voids were observed in the conductive via portion [porosity (void ratio) of 1% or less]. Further, from the enlarged image of the joint portion between the conductive via portion and the hole wall surface in FIG. 4, there was no gap between the conductive via portion and the hole wall surface, and the adhesion was excellent. Furthermore, the sealing property was also excellent.

さらに、図4の拡大像から導電ビア部には、灰色、白色の2相が存在することが判る。相の構成金属の組成分析により、濃色相である灰色相の金属組成はCu/Ag=91/9(Cuリッチ相)、淡色相である白色相の金属組成はAg/Cu/Sn/Ti=76.7/7/12/4.3(Agリッチ相)であった。Agリッチ相は、ボイドなどの空隙を導電ペースト2-1で埋めた部位に相当し、導電ペースト2-1を用いなければ、この相は空隙になっていた相であると推定できる。 Further, from the enlarged image of FIG. 4, it can be seen that two phases of gray and white are present in the conductive via portion. According to the composition analysis of the constituent metals of the phases, the metal composition of the dark gray phase is Cu/Ag=91/9 (Cu-rich phase), and the metal composition of the light white phase is Ag/Cu/Sn/Ti= 76.7/7/12/4.3 (Ag-rich phase). The Ag-rich phase corresponds to a portion where voids such as voids are filled with the conductive paste 2-1, and it can be presumed that this phase would have been a void if the conductive paste 2-1 were not used.

また、図5のTiマッピング像から、活性金属であるTi成分はAgリッチ相に存在し、特に導電ビア部と孔部壁面との界面部に多く存在することが判る。導電ペースト1-1に含まれていた活性金属成分は、拡散して界面部に偏析し、孔部壁面と接合して強固な密着力を形成したことが推察できる。なお、図5において、白色領域がTi成分である。 Further, from the Ti mapping image in FIG. 5, it can be seen that the Ti component, which is an active metal, exists in the Ag-rich phase, and particularly in the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion. It can be inferred that the active metal component contained in the conductive paste 1-1 diffused and segregated at the interface, bonded to the wall surface of the hole, and formed a strong adhesive force. In addition, in FIG. 5, the white region is the Ti component.

[実施例2~6]
導電ペースト1-1の代わりに、導電ペースト1-2、1-3、1-4、1-5、1-6を用いて、導電ペースト1中の焼成温度で溶融しない金属成分Aとして、それぞれ異なる粒径の銅混合粉、銀粉、ニッケル/銅混合粉、モリブデン/銅混合粉、タングステン/銅混合粉を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
[Examples 2 to 6]
Instead of the conductive paste 1-1, conductive pastes 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, and 1-6 are used as the metal component A that does not melt at the firing temperature in the conductive paste 1. Via-filled substrates were produced in the same manner as in Example 1, except that copper mixed powder, silver powder, nickel/copper mixed powder, molybdenum/copper mixed powder, and tungsten/copper mixed powder with different particle sizes were used.

実施例2~6の条件および評価結果を表4~7に示す。実施例1と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、いずれも良好な結果が得られた。 The conditions and evaluation results of Examples 2-6 are shown in Tables 4-7. As in Example 1, favorable results were obtained in terms of porosity (void ratio), adhesion, and sealability.

図6は、実施例3における孔部の断面SEM像であり、図7は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。図8は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。なお、図7および8において、左側が導電ビア部側である。導電ビア部の主成分である金属成分Aとして銀粉を使用したので、銀リッチ相(白色相)の面積が大きくなっており、逆に銅は金属成分Bに含まれて空隙を埋めている成分の一部であるため、実施例1とは、灰色相と白色相とが逆になっている。このことからも、積層用ペーストに含まれる金属成分Bが、空隙を埋めて緻密性に寄与していることがわかる。 FIG. 6 is a cross-sectional SEM image of the hole in Example 3, and FIG. 7 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the hole. FIG. 8 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the hole wall surface in the hole. 7 and 8, the left side is the conductive via portion side. Since silver powder was used as the metal component A, which is the main component of the conductive via portion, the area of the silver-rich phase (white phase) is large, and copper is contained in the metal component B and fills the voids. , the gray phase and the white phase are reversed from those in Example 1. This also shows that the metal component B contained in the lamination paste fills the voids and contributes to the denseness.

図8におけるTiの元素マッピング像から、実施例1と同様に、活性金属であるTi成分が、導電ビア部と孔部壁面との界面部に多く存在することが判る。導電ペースト1-3に含まれていた活性金属成分が、拡散して界面部に偏析し、孔部壁面と接合して強固な密着力を形成したことが推察できる。 From the elemental mapping image of Ti in FIG. 8, it can be seen that, as in Example 1, a large amount of the Ti component, which is an active metal, is present at the interface between the conductive via portion and the hole wall surface. It can be inferred that the active metal component contained in the conductive paste 1-3 diffused, segregated at the interface, joined with the wall surface of the hole, and formed a strong adhesive force.

図9は、実施例4における孔部の断面SEM像であり、図10は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。なお、図10において、右側が導電ビア部側である。断面の形態は実施例1と類似しており、ボイド、隙間、空隙等がないことが判る。 FIG. 9 is a cross-sectional SEM image of the hole in Example 4, and FIG. 10 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole in the hole. In addition, in FIG. 10, the right side is the conductive via part side. The cross-sectional shape is similar to that of Example 1, and it can be seen that there are no voids, gaps, voids, or the like.

[比較例1](導電ペースト2を用いない例)
実施例1と同じ導電ペースト1-1で孔部を充填した後、孔部の上部表面に導電ペースト2の印刷を行わず、そのまま窒素雰囲気中、900℃で焼成した。孔部(導電ビア部)の断面を図11に示す。
[Comparative Example 1] (an example in which the conductive paste 2 is not used)
After the hole was filled with the same conductive paste 1-1 as in Example 1, the conductive paste 2 was not printed on the upper surface of the hole, and it was fired at 900° C. in a nitrogen atmosphere. FIG. 11 shows a cross section of the hole (conductive via portion).

上部から孔部(導電ビア部)に流れ込む溶融金属成分が存在しないため、孔部(導電ビア部)全体に多数のボイドが存在し、さらには導電ビア部と孔部壁面との間に大きな隙間が存在している。そのため、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、全てについて不合格となった。また、金属成分も実施例1のような2相構造ではなかった。 Since there is no molten metal component flowing into the hole (conductive via) from above, there are many voids throughout the hole (conductive via), and there is a large gap between the conductive via and the wall surface of the hole. exists. Therefore, all of the porosity (void ratio), adhesion, and sealing properties were rejected. Also, the metal component did not have a two-phase structure as in Example 1.

[実施例7~9]
導電ペースト1-1の代わりに、導電ペースト1-7、1-8、1-9を用いて、金属成分Cをそれぞれ、ビスマス粒子、インジウム粒子、亜鉛粒子に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。金属成分Cの種類を変更しても、実施例1と同様に良好な結果が得られた。
[Examples 7-9]
Example 1 except that conductive pastes 1-7, 1-8, and 1-9 were used instead of conductive paste 1-1, and metal component C was changed to bismuth particles, indium particles, and zinc particles, respectively. A via-filled substrate was produced in the same manner as in . Similar good results as in Example 1 were obtained even when the type of metal component C was changed.

[実施例10~15]
導電ペースト1-1の代わりに、ペースト1-10、1-11、1-12、1-13、1-14、1-15を用いて、セラミックス基板と反応性を持つ活性金属(水素化チタン)、および活性金属を保護する金属成分C(低融点金属粒子)の割合を変量すること以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
[Examples 10 to 15]
Active metal (titanium hydride ) and metal component C (low-melting-point metal particles) for protecting the active metal were changed in the same manner as in Example 1 to fabricate a via-filled substrate.

活性金属(水素化チタン)の割合は、導電ペースト1-1中の5.7%に対して、8.5%(実施例10)、12.6%(実施例11)、17.8%(実施例12)、24.2%(実施例13)、2.1%(実施例14)、0.4%(実施例15)に変量した。それに対応して金属成分Cの割合も、15.6%(実施例10)、17.3%(実施例11)、16.3%(実施例12)、8.3%(実施例13)、3.9%(実施例14)、2.7%(実施例15)に変量した。 The proportion of the active metal (titanium hydride) was 8.5% (Example 10), 12.6% (Example 11), and 17.8% with respect to 5.7% in the conductive paste 1-1. (Example 12), 24.2% (Example 13), 2.1% (Example 14), and 0.4% (Example 15). Correspondingly, the ratio of the metal component C was also 15.6% (Example 10), 17.3% (Example 11), 16.3% (Example 12), and 8.3% (Example 13). , 3.9% (Example 14) and 2.7% (Example 15).

活性金属の割合が24.2%の実施例13は、導電ビア部の空隙率(ボイド率)がやや高くなり、活性金属の割合が0.4%の実施例15では、導電ビア部と孔部壁面との密着性がやや低下したものの、どちらも実用レベルであった。その他の実施例では、実施例1と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、いずれも良好な結果が得られた。 In Example 13, in which the proportion of active metal is 24.2%, the porosity (void ratio) of the conductive via part is slightly high. Although the adhesion to the wall surface of the part slightly decreased, both were at a practical level. In the other examples, as in Example 1, good results were obtained in terms of porosity (void ratio), adhesion, and sealability.

[実施例16~17]
導電ペースト1-1、1-3の代わりに、導電ペースト1-16、1-17を用いて、活性金属を水素化ジルコニウムに変更した以外は、実施例1、実施例3と同様の方法でビア充填基板を作製した。活性金属に水素化チタンを使用した実施例1、実施例3と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、いずれも良好な結果が得られた。
[Examples 16-17]
In the same manner as in Examples 1 and 3, except that the conductive pastes 1-16 and 1-17 were used instead of the conductive pastes 1-1 and 1-3, and the active metal was changed to zirconium hydride. A via-filled substrate was fabricated. Similar to Examples 1 and 3 in which titanium hydride was used as the active metal, good results were obtained in terms of porosity (void ratio), adhesion and sealability.

[実施例18~19]
導電ペースト1-1の代わりに、導電ペースト1-18、1-19を用いて、金属成分Cの割合をそれぞれ24.3%(実施例18)、1.3%(実施例19)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
[Examples 18-19]
Instead of the conductive paste 1-1, conductive pastes 1-18 and 1-19 were used, and the proportion of the metal component C was changed to 24.3% (Example 18) and 1.3% (Example 19). A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that

金属成分Cの割合が多い実施例18は、導電ビア部に多少のボイドが存在し、導電ビア部と孔部壁面との界面にも多少の隙間が観察されたが、シール性は良好であり、実用レベルであった。これは金属成分Cの増量によって、焼成時に導電ペースト2-1に含む金属成分Bが浸入しにくくなり、内部のボイドや界面の隙間が残留したと考えられる。 In Example 18, in which the ratio of the metal component C was high, some voids were present in the conductive via portion, and some gaps were observed at the interface between the conductive via portion and the hole wall surface, but the sealing performance was good. , was at a practical level. This is probably because the metal component B contained in the conductive paste 2-1 was less likely to penetrate during firing due to the increase in the amount of the metal component C, and internal voids and interfacial gaps remained.

一方、金属成分Cの割合が1%と少ない実施例19では、空隙率(ボイド率)およびシール性は良好であったが、導電ビア部と孔部壁面との密着性は劣った(界面に多少の隙間が観察された)。この結果は、活性金属を保護するための金属成分C(低融点金属粒子)の量が不足し、活性金属を充分に保護できず、活性金属が窒素と反応したために基板との反応性が低下したためと考えられる。従って、金属成分C(低融点金属)の割合は、2~20%が好ましい。 On the other hand, in Example 19, in which the ratio of the metal component C was as low as 1%, the porosity (void ratio) and sealing properties were good, but the adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion was poor (the interface was some gaps were observed). As a result, the amount of the metal component C (low-melting-point metal particles) for protecting the active metal was insufficient, the active metal could not be sufficiently protected, and the active metal reacted with nitrogen, resulting in a decrease in reactivity with the substrate. presumably because Therefore, the proportion of metal component C (low melting point metal) is preferably 2 to 20%.

[比較例2](金属成分Cを含まない例)
導電ペースト1-1の代わりに、金属成分C(低融点金属粒子)を含まない導電ペースト1-20を使用した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、導電ビア部と孔部壁面との密着性について界面に一部隙間が見られた。また、シール性が不充分であった。これは、金属成分C(低融点金属粒子)が存在しないため、焼成時に活性金属の保護ができず、活性金属粒子が窒素や炭素との反応により失活して、導電ビア部と孔部壁面との密着力が充分に得られず、導電ビア部の収縮により界面に隙間が発生したと考える。
[Comparative Example 2] (Example containing no metal component C)
A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that conductive paste 1-20 containing no metal component C (low-melting-point metal particles) was used instead of conductive paste 1-1. As a result, a gap was partially found at the interface with respect to the adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole. Moreover, the sealing property was insufficient. This is because the metal component C (low-melting-point metal particles) does not exist, so the active metal cannot be protected during firing, and the active metal particles react with nitrogen or carbon, deactivating the conductive vias and the wall surfaces of the holes. It is considered that a gap was generated at the interface due to shrinkage of the conductive via portion because sufficient adhesion was not obtained.

図12は、比較例2における孔部の断面SEM像であり、図13は、図12のSEM像における活性金属Tiの元素マッピング像である。なお、図12および13において、上側が導電ビア部側である。図12の界面拡大像から、充填ビア部は緻密で空隙はなかったが、導電ビア部と孔部壁面との界面に1μm以上の隙間が存在していた。そのため、導電ビア部と孔部壁面とのシール性が不充分であった。図13の活性金属Tiの元素マッピング像から、Tiは導電ビア部に粒子状に溜まり、活性金属成分の拡散や導電ビア部と孔部壁面との界面への偏析は見られなかった。これは、金属成分C(低融点金属粒子)が存在しないため、焼成時に活性金属粒子が窒素、炭素などと反応して窒化チタン、炭化チタンなどの難溶性、非反応性の物質に変化し、孔部壁面部への拡散が出来なくなり、また、たとえ拡散したとしても反応性が消失して、孔部壁面との密着力不足により導電ビア部の収縮により界面で剥離が発生したことが推察される。この結果から、金属成分C(低融点金属粒子)が活性金属粒子の保護や、界面部への拡散に寄与していることがわかる。 12 is a cross-sectional SEM image of the hole in Comparative Example 2, and FIG. 13 is an elemental mapping image of the active metal Ti in the SEM image of FIG. 12 and 13, the upper side is the conductive via portion side. From the enlarged image of the interface in FIG. 12, the filled via portion was dense and had no voids, but a gap of 1 μm or more existed at the interface between the conductive via portion and the hole wall surface. Therefore, the sealing performance between the conductive via portion and the wall surface of the hole was insufficient. From the elemental mapping image of the active metal Ti in FIG. 13, Ti accumulated in the conductive via portion in the form of particles, and diffusion of the active metal component and segregation to the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole were not observed. This is because the metal component C (low-melting-point metal particles) does not exist, so the active metal particles react with nitrogen, carbon, etc. during firing to change into insoluble and non-reactive substances such as titanium nitride and titanium carbide. It is presumed that diffusion to the wall surface of the hole became impossible, and even if it diffused, reactivity disappeared, and peeling occurred at the interface due to shrinkage of the conductive via part due to insufficient adhesion to the wall surface of the hole. be. From this result, it can be seen that the metal component C (low-melting-point metal particles) contributes to the protection of the active metal particles and their diffusion to the interface.

[比較例3](活性金属を含まない例)
導電ペースト1-1の代わりに、活性金属を含まない導電ペースト1-21を使用した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、比較例2よりも更に密着性およびシール性が低下し、不合格となった。これは、基板と反応する活性金属が存在しないため、導電ビア部と孔部壁面との密着力が充分に得られず、導電ビア部の収縮により界面に隙間が発生したためと考えられる。
[Comparative Example 3] (Example containing no active metal)
A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that conductive paste 1-21 containing no active metal was used instead of conductive paste 1-1. As a result, the adhesion and sealing properties were even lower than in Comparative Example 2, and the sample was rejected. This is presumably because there is no active metal that reacts with the substrate, so that sufficient adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole cannot be obtained, and a gap is generated at the interface due to contraction of the conductive via portion.

[比較例4](活性金属、金属成分Cを含まない例)
導電ペースト1-1の代わりに、活性金属および金属成分Cを含まない導電ペースト1-22を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、比較例3と同様に、シール性および密着性が不合格となった。
[Comparative Example 4] (Example not containing active metal and metal component C)
A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that conductive paste 1-22 containing no active metal and metal component C was used instead of conductive paste 1-1. As a result, similarly to Comparative Example 3, the sealability and adhesion were rejected.

[比較例5](導電ペーストに活性金属および金属成分Cを含まず、孔部壁面に活性金属(Ti)スパッタ膜を形成した例)
窒化アルミニウム基板の表面および貫通孔内部の壁面(孔部壁面)に、スパッタリング装置(キヤノンアネルバ(株)製「E-200S」)を用いて、電圧200W、アルゴンガス0.5Pa、基板の加熱200℃の条件で、チタン、パラジウムの順にスパッタリングした。スパッタリング後のチタン層の厚みが0.2μm、パラジウム層の厚みは0.1μmである、Ti/Pd薄膜を形成したセラミックス基板が得られた。
[Comparative Example 5] (an example in which an active metal (Ti) sputtered film was formed on the hole wall surface without containing the active metal and the metal component C in the conductive paste)
A sputtering device (“E-200S” manufactured by Canon Anelva Co., Ltd.) was applied to the surface of the aluminum nitride substrate and the wall surface inside the through hole (hole wall surface), and the voltage was 200 W, the argon gas was 0.5 Pa, and the substrate was heated to 200. °C, titanium and palladium were sputtered in that order. A ceramic substrate on which a Ti/Pd thin film was formed was obtained, in which the titanium layer had a thickness of 0.2 μm and the palladium layer had a thickness of 0.1 μm after sputtering.

そして、この基板を用いたこと以外は、比較例4と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、比較例4よりもシール性は向上した(判定○)が、導電ビア部と孔部壁面との密着性(界面に一部隙間が見られた)は不充分であった。 A via-filled substrate was produced in the same manner as in Comparative Example 4 except that this substrate was used. As a result, the sealing performance was improved as compared with Comparative Example 4 (judgment: ◯), but the adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion (partial gap was observed at the interface) was insufficient.

[実施例20](導電ペーストに活性金属を含まず、孔部壁面に活性金属(Ti)スパッタ膜を形成した例)
比較例5に対して金属成分C(低融点金属粒子)を含む導電ペースト1-21を用いた場合、すなわち、実施例1に対して、孔部壁面にスパッタリングによりTi/Pd薄膜を形成した基板を用い、活性金属を含まない導電ペースト1-21を用いた場合である。
[Example 20] (an example in which an active metal (Ti) sputtered film was formed on the hole wall surface without containing an active metal in the conductive paste)
When the conductive paste 1-21 containing the metal component C (low-melting-point metal particles) is used for Comparative Example 5, that is, for Example 1, a substrate on which a Ti/Pd thin film is formed by sputtering on the wall surface of the hole is used, and a conductive paste 1-21 containing no active metal is used.

この例では、実施例1と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性が、いずれも良好であった。比較例5と比較すると、導電ペースト中に金属成分C(低融点金属粒子)が存在することにより、壁面に形成した薄膜に含まれる活性金属(Ti)が、導電ペーストに含まれる金属成分Cにより保護されて失活せず、基板との反応に有効に寄与したことで、密着性やシール性が向上している。 In this example, as in Example 1, the porosity (void ratio), adhesion, and sealability were all good. Compared to Comparative Example 5, the presence of metal component C (low-melting-point metal particles) in the conductive paste causes the active metal (Ti) contained in the thin film formed on the wall surface to be reduced by the metal component C contained in the conductive paste. Adhesion and sealability are improved by being protected and not deactivated and effectively contributing to the reaction with the substrate.

[比較例6](主成分となる金属粒子Aを含まない例)
導電ペースト1-1の代わりに、主成分となる金属粒子A(高融点金属粒子)を含まない導電ペースト1-23を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、焼成中に導体が貫通孔から流れ出し、導体の形成はできなかった。
[Comparative Example 6] (Example that does not contain metal particles A as a main component)
A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that instead of the conductive paste 1-1, a conductive paste 1-23 containing no metal particles A (high-melting-point metal particles) as a main component was used. did. As a result, the conductor flowed out from the through-hole during firing, and the conductor could not be formed.

[実施例21~22]
主成分(金属成分A)として銅とニッケルの混合金属粉を用いた実施例4に対して、導電ペースト2-1の代わりに、銀粒子/銅粒子=70/30、50/50(質量比)の混合粉を使用した導電ペースト2-2、2-3を使用した以外は、実施例4と同様の方法でビア充填基板を作製した。
[Examples 21-22]
In contrast to Example 4 using a mixed metal powder of copper and nickel as the main component (metal component A), silver particles / copper particles = 70/30, 50/50 (mass ratio A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 4, except that the conductive pastes 2-2 and 2-3 using the mixed powder of ) were used.

銀粒子/銅粒子=70/30の混合粉を用いた実施例21は、実施例4と同等の結果であり、銀粒子/銅粒子混合粉を使用しても、AgCu合金粒子と同じ結果が得られることを示した。これは、焼成時の昇温過程に銀粒子と銅粒子が焼結しながら合金化が進み、融点が低下することによりAgCu合金粉と類似の溶融流動が起こることで、緻密化効果が得られたものと考えられる。 Example 21 using a mixed powder of silver particles/copper particles=70/30 gave results equivalent to those of Example 4, and the same results as AgCu alloy particles were obtained even when the mixed powder of silver particles/copper particles was used. We have shown that This is because alloying progresses while silver particles and copper particles are sintered during the heating process during sintering, and the melting point is lowered, causing melt flow similar to AgCu alloy powder, resulting in a densification effect. It is considered to be

一方、銀粒子/銅粒子=50/50の混合粉を用いた実施例22では、実施例21より、やや空隙率(ボイド率)は増えたが、密着性およびシール性は良好であった。これは、銀粒子/銅粒子の比率が50/50になることにより、AgCu合金比率の変化により融点が上昇し、焼成時の導電ペースト2-3の流れ性が低下したことで、緻密性効果が若干低下したものと考えられる。 On the other hand, in Example 22 using a mixed powder of silver particles/copper particles=50/50, the porosity (void ratio) was slightly higher than that of Example 21, but the adhesion and sealing properties were good. This is because when the ratio of silver particles/copper particles becomes 50/50, the melting point rises due to the change in the AgCu alloy ratio, and the flowability of the conductive paste 2-3 during firing decreases, resulting in a compactness effect. is considered to have decreased slightly.

[実施例23]
実施例1に対して、導電ペースト2-1の代わりに、金属成分C(低融点金属粒子)としてAgCuZnSn半田粉を用いた導電ペースト2-4を使用し、焼成温度を800℃とした以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、実施例1と同等の良好な結果が得られた。
[Example 23]
In contrast to Example 1, conductive paste 2-4 using AgCuZnSn solder powder as metal component C (low melting point metal particles) was used instead of conductive paste 2-1, and the firing temperature was set to 800 ° C. , a via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1. As a result, good results equivalent to those of Example 1 were obtained.

[実施例24]
実施例1に対して、導電ペースト2-1の代わりに、金属成分C(低融点金属粒子)として銀粒子/スズ粒子=88/12(質量比)の混合粉を用いた導電ペースト2-5を使用した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、実施例1と同等の良好な結果が得られた。
[Example 24]
Conductive paste 2-5 using a mixed powder of silver particles/tin particles=88/12 (mass ratio) as metal component C (low-melting-point metal particles) instead of conductive paste 2-1 in Example 1. A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that . As a result, good results equivalent to those of Example 1 were obtained.

[比較例7](焼成温度が金属成分Bの融点よりも低い場合;金属成分Bが焼成時に溶融しない例)
実施例1において、焼成温度を、金属成分Bの融点(780℃)よりも低い750℃としたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
[Comparative Example 7] (when the firing temperature is lower than the melting point of the metal component B; an example in which the metal component B does not melt during firing)
A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1, except that the firing temperature was set to 750° C., which is lower than the melting point (780° C.) of the metal component B.

図14は、得られた孔部(導電ビア部)の断面SEM像であり、図15は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面の拡大像である。なお、図15において、右側が導電ビア部側である。導電ビア部の内部には空隙(ボイド)が多く、導電ビア部と孔部壁面との界面には隙間が存在しており、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性ともに不合格であった。これは、焼成温度が金属成分Bの融点の780℃よりも低いため、焼成時に金属成分Bが溶融して孔部へ流れ込むことが出来ず、空隙を埋めて緻密化することができないことを示している。 FIG. 14 is a cross-sectional SEM image of the obtained hole (conductive via), and FIG. 15 is an enlarged image of the interface between the conductive via and the wall surface of the hole. In addition, in FIG. 15, the right side is the conductive via part side. There are many voids inside the conductive vias, and there are gaps at the interfaces between the conductive vias and the wall surfaces of the holes. rice field. This indicates that since the firing temperature is lower than the melting point of the metal component B of 780° C., the metal component B melts during firing and cannot flow into the pores, filling the voids and densifying. ing.

[比較例8](最初から全成分を混合した全混合ペーストで孔部を充填し、充填後さらに孔部に全混合ペーストを積層した例)
導電ペースト1-1と導電ペースト2-1とを質量比1:1で混合して得られた全混合ペーストを、充填用導電ペーストおよび積層用導電ペーストとして用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
[Comparative Example 8] (an example in which the hole is filled with a full mixed paste in which all components are mixed from the beginning, and the full mixed paste is further laminated in the hole after filling)
Example 1, except that the entire mixed paste obtained by mixing the conductive paste 1-1 and the conductive paste 2-1 at a mass ratio of 1:1 was used as the conductive paste for filling and the conductive paste for lamination. A via-filled substrate was produced in a similar manner.

その結果、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性ともに不合格であった。これは、金属成分Bが充填用導体ペースト中に存在するため、焼成において溶融した充填用導体ペーストの金属成分Bが周囲の金属成分Aと一体化し、孔部内の通気性が無くなって、積層用導電ペーストの孔部への流れ込みを阻害したことが推察される。この結果から、金属成分Bは充填用導電ペーストには配合せず、積層用導電ペーストに配合するのが好ましいことがわかる。 As a result, the porosity (void ratio), adhesion and sealing properties were all unsatisfactory. This is because the metal component B of the conductive paste for filling is present in the conductive paste for filling. It is presumed that this hindered the conductive paste from flowing into the holes. From this result, it can be seen that it is preferable not to add the metal component B to the conductive paste for filling, but to add it to the conductive paste for lamination.

[実施例25~28]
実施例1に対して、セラミックス基板の材質を、窒化アルミニウムからアルミナ、サファイア、窒化珪素、石英ガラスに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。いずれの場合も、実施例1と同等に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性は良好な結果であった。
[Examples 25-28]
A via-filled substrate was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the material of the ceramic substrate was changed from aluminum nitride to alumina, sapphire, silicon nitride, and quartz glass. In both cases, the porosity (void ratio), adhesion, and sealability were good as in Example 1.

実施例および比較例の条件および評価結果を表4~7に示す。 Tables 4 to 7 show the conditions and evaluation results of Examples and Comparative Examples.

Figure 0007152501000004
Figure 0007152501000004

Figure 0007152501000005
Figure 0007152501000005

Figure 0007152501000006
Figure 0007152501000006

Figure 0007152501000007
Figure 0007152501000007

本発明のビア充填基板は、回路基板、電子部品、半導体パッケージの基板などに利用できる。 The via-filled substrate of the present invention can be used for circuit boards, electronic components, semiconductor package substrates, and the like.

1,11…絶縁性基板
1a,11a…孔部
12…金属膜
3,13…充填用導電ペースト
4,14…積層用導電ペースト
5,15…導電ビア部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11... Insulating substrate 1a, 11a... Hole 12... Metal film 3, 13... Conductive paste for filling 4, 14... Conductive paste for lamination 5, 15... Conductive via part

Claims (5)

孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で前記孔部に充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、第2の導電ビア部用前駆体を積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を含むビア充填基板の製造方法であって、
前記第1の導電ビア部用前駆体が、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含み、
前記金属成分Aが、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子であり、
前記充填工程が、前記充填用導電ペーストを前記孔部に充填するペースト充填工程を含み、
前記第2の導電ビア部用前駆体が、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストであり、
前記金属成分Bが、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子であり、
前記金属成分Bの割合が、前記第1の有機ビヒクル100体積部に対して100~1000体積部であり、
前記第1の導電ビア部用前駆体および前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属成分を含み、
前記充填用導電ペーストおよび前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含み、
前記金属成分Cの割合が、前記金属成分A100体積部に対して1~40体積部であり、かつ前記金属成分A、前記活性金属成分および前記金属成分Cの合計に対して2~20体積%である製造方法。
filling a hole of an insulating substrate having a hole with a first conductive via precursor, filling the hole with the first conductive via precursor in the filling step; A method for producing a via-filled substrate, comprising a lamination step of laminating a second conductive via portion precursor thereon, and a baking step of baking the insulating substrate containing both precursors obtained in the lamination step in a nitrogen atmosphere. and
wherein the first conductive via part precursor contains a filling conductive paste containing a metal component A and a first organic vehicle;
The metal component A is a high melting point metal particle having a melting point exceeding the firing temperature,
The filling step includes a paste filling step of filling the hole with the filling conductive paste,
the second conductive via part precursor is a lamination conductive paste containing a metal component B and a second organic vehicle;
The metal component B is a difficult-to-melt metal particle having a melting point lower than the firing temperature,
The ratio of the metal component B is 100 to 1000 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the first organic vehicle,
at least one of the first conductive via precursor and the second conductive via precursor contains an active metal component containing an active metal;
At least one of the filling conductive paste and the second conductive via portion precursor contains a metal component C, which is a readily fusible metal particle having a melting point lower than that of the hardly fusible metal particle,
The ratio of the metal component C is 1 to 40 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A, and 2 to 20% by volume with respect to the total of the metal component A, the active metal component and the metal component C. manufacturing method.
前記充填用導電ペーストが、前記活性金属成分および前記金属成分Cを含む請求項1記載の製造方法。 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the filling conductive paste contains the active metal component and the metal component C. 前記第1の導電ビア部用前駆体が前記活性金属成分を含み、前記充填工程が、前記ペースト充填工程の前工程として、前記孔部の孔部壁面に前記活性金属成分を含む金属膜を形成する金属膜形成工程をさらに含む請求項1記載の製造方法。 The first conductive via portion precursor contains the active metal component, and the filling step forms a metal film containing the active metal component on the hole wall surface of the hole as a pre-process of the paste filling step. 2. The manufacturing method according to claim 1, further comprising a step of forming a metal film. 前記金属成分Aの高融点金属粒子が、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金を含み、
前記金属成分Bの難溶融金属粒子が、450℃を超える融点を有し、かつCu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金を含み、
前記金属成分Cの易溶融金属粒子が、450℃以下の融点を有し、かつBi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の易溶融金属またはこの易溶融金属を含む合金を含み、
前記活性金属成分が、活性金属、活性金属を含む合金および活性金属の水素化物からなる群より選択された少なくとも1種であり、かつ前記活性金属が、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種の活性金属である請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
The refractory metal particles of the metal component A contain at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd or an alloy containing this refractory metal. ,
The difficult-to-melt metal particles of the metal component B have a melting point exceeding 450° C. and contain at least one high-melting-point metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Au, Pt and Pd. including alloys,
The easily meltable metal particles of the metal component C have a melting point of 450° C. or less and are at least one easily meltable metal selected from the group consisting of Bi, Sn, In and Zn, or an alloy containing this easily meltable metal. including
The active metal component is at least one selected from the group consisting of active metals, alloys containing active metals, and active metal hydrides, and the active metal is selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb. The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein at least one active metal is used.
ア充填基板を製造するための導電ペーストのキットであって、
焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aと、第1の有機ビヒクルとを含む充填用導電ペーストと、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子である金属成分Bと、第2の有機ビヒクルとを含む積層用導電ペーストとの組み合わせであり、
前記金属成分Bの割合が、前記第1の有機ビヒクル100体積部に対して100~1000体積部であり、
前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属含有粒子である活性金属成分を含み、
前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含み、
前記金属成分Cの割合が、前記金属成分A100体積部に対して1~40体積部であり、かつ前記金属成分A、前記活性金属成分および前記金属成分Cの合計に対して2~20体積%であるキット。
A kit of conductive pastes for manufacturing a via -filled substrate, comprising:
A filling conductive paste containing a metal component A, which is a high melting point metal particle having a melting point higher than the firing temperature, a first organic vehicle, and a metal component B, which is a difficult-to-melt metal particle having a melting point lower than the firing temperature. , and a second organic vehicle in combination with a conductive lamination paste,
The ratio of the metal component B is 100 to 1000 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the first organic vehicle,
At least one of the conductive filling paste and the conductive lamination paste contains an active metal component that is an active metal-containing particle containing an active metal,
At least one of the conductive paste for filling and the conductive paste for lamination contains a metal component C that is easily meltable metal particles having a melting point lower than that of the hardly meltable metal particles,
The ratio of the metal component C is 1 to 40 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A, and 2 to 20% by volume with respect to the total of the metal component A, the active metal component and the metal component C. A kit that is.
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