JPH04155994A - セラミック多層配線基板 - Google Patents

セラミック多層配線基板

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JPH04155994A
JPH04155994A JP28278590A JP28278590A JPH04155994A JP H04155994 A JPH04155994 A JP H04155994A JP 28278590 A JP28278590 A JP 28278590A JP 28278590 A JP28278590 A JP 28278590A JP H04155994 A JPH04155994 A JP H04155994A
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Yukihiro Kimura
幸広 木村
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典康 杉本
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック多層配線基板に関し、各種電子部
品等に利用される。
〔従来の技術〕
セラミック多層配線基板としては、従来からアルミナ等
からなるセラミックグリーンシート上に、M0粉末、W
粉末等の高融点導電材料を含むペースト又はインクを印
刷した後、これらを積層し、焼成して作製したものが広
く用いられている。
この場合、通常用いられるペースト又はインクとしては
、例えばメタライズ組成が、M、−W−A120、であ
るものにおいては、該Mo、W及びA1.03全体を1
00重量%とした場合、Moが4〜6重量%、Wが90
〜93重量%、Aβ。
0.2〜5重量%であるように、Wを主体とするものが
知られている。
〔発明が解決しようとする課H〕
しかし、前記従来のペースト等において、その主体とし
て用いられるWの電気抵抗は大きく、また焼結性が低い
ため、セラミックグリーンシート上に形成される導電層
の電気抵抗も大きなものとなり、この結果セラミック多
層配線基板の性能の低下を招いていた。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、前記ペー
スト等の組成とM。の平均粒径の最適化を図ることによ
り、高性能なセラミック多層配線基板を提供せんとする
ものである。即ち、一方では、前記ペースト等の主体を
M。がなすように作製し、導電材料の焼結を促進し、こ
れにより導電層の電気抵抗の低下を図らんとし、他方で
は、M。を主体にすることにより生じ得る焼結体の反り
を該M0の平均粒径を粗くして焼結性を調節することに
より防止せんとし、結局これら両者の調和を図り、低抵
抗、且つ高倍頼性を有するセラミック多層配線基板(以
下、単に「多層配線基板」という。)を提供することを
目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、低抵抗及び高儒頼性を備える多層配線基
板を得るために、鋭意研究した所、メタライズ組成とそ
れを構成するM0粉末の平均粒径の最適化を図ることに
より、高性能な多層配線基板を得られことを見出して、
本発明を完成するに至ったのである。
即ち、本第1発明に係わる多層配線基板においては、セ
ラミックグリーンシート(以下、単に「グリーンシート
」という。)上に形成される導電層を構成するメタライ
ズ組成は、Mo−W−セラミックの3成分であり、該M
o、W及びセラミック全体を100重量%(以下、単に
1%」という。)とした場合、M6が75%以上、セラ
ミックが15%以下且つ残部がWであり、及びMoが5
0%以上、セラミックが10%以下且つ残部がWである
範囲を示し、更に前記Mo粉末の平均粒径は、2.0μ
m以上であることを特徴とする。
本第2発明に係わる多層配線基板においては、導電層を
構成するメタライズ組成はM。−Wの2成分であり、こ
れら全体を100%とした場合、Moが50%以上且つ
残部がWである範囲を示し、更に前記M0粉末の平均粒
径は、2,0μm以上であることを特徴とする。
本第3発明に係わる多層配線基板においては、導電層を
構成するメタライズ組成はMo−セラミックの2成分で
あり、これら全体を100%とした場合、Moが85%
以上且つセラミックが15%以下である範囲を示し、更
に前記M0粉末の平均粒径は、2.0μm以上であるこ
とを特徴とする。
前S己セラミックとしては、通常、Al20aが用いら
れるが、これに限定されず、他に、窒化アルミニウム(
AiN)、ムライト、シリカ又はガラス等を用いること
ができる。また、このセラミックは、グリーンシートを
構成する主成分セラミックと同材料が好ましい。
〔作用コ セラミック多層配線基板の導電層の形成を目的にグリー
ンシート上に印刷されるペースト又はインクのう方メタ
ライズ組成がM。−W−セラミック (Mo−w又はM
。−セラミックの場合も同様)のものにあっては、Mo
の含有量を増やすことが、導電層の電気抵抗の低下を図
るためには有効となる。更に、二〇M。粉末を含有させ
ると焼結性が高くなるた約、多量のMoを含有させるこ
とにより導電材料全体を通しての焼結性の向上が図れる
しかし、Moの含有量の増加に伴う導電材料の焼結の促
進は、反面においては、メタライズの焼成収縮率とセラ
ミック(グリーンシートを焼成したもの)の焼成収縮率
との間に大きな差を生じさせ、これによりセラミック多
層配線基板の性能の低下につながる程の焼結体の反りを
生じさせることとなる。
この為、多少の電気抵抗の上昇は伴うもののM。粉末の
平均粒径を粗くしてメタライズの焼結件を調節すること
により、メタライズとセラミックとの間の焼成収縮率の
差が緩和されるので、多層配線基板の反り量が低下する
こととなる。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を具体的に説明する。。
(1)試験例1 本試験例は、メタライズ組成がM。−w−Ai20、 
、M、−W及びMO−A11.03の各ペーストにおい
て、これらを構成する各粉末の含有率とこれらを用いて
形成されたメタライズ層の比抵抗及び焼結体の反り量と
の関係を調べたものである。
■抵抗測定用試験片の作製 平均粒径が1.4μmのM0粉末、平均粒径が1.3μ
mのW粉末及び平均粒径が0へ 5μmt′l’、)A
lxOs粉末を準備した。尚、この平均粒径は、LEE
DS&N0RTHRUP社製マイクロトラック(商品名
)を用い、レーザー式粒度測定分布法により測定した。
そして、累積数5 (1%の粒径値を平均粒径とした。
次いで、上記各粉末を取り出し、その合計がIkgにな
るように秤量を行った。だだし、上記各粉末は、後述す
る第1図のA−Kに示す種々の割合にて取り出されてい
る。
更に、これらにアセトンを40〇−加えて、アルミポッ
トミルにて24時間混合した。次いで、有機バインダー
を加え、更に24時間混合し、その後、泥漿を取り出し
、アセトンを揮発させ印刷用ペース)A−K(それぞれ
第1図のA−Kに対応)を得た。
一方、AlxOs粉末(平均粒径=2.2μm)92%
と8102粉末(平均粒径=1.5μm)6,0%、C
a COa粉末(平均粒径=1.0μm)CaO換算1
.2%、M g COs粉末(平均粒径= 1 、  
OIt m ) M g O換算0.8%からなる焼結
助剤(合計8.0%)を用い、周知の方法にてグリーン
シート (150x150x0.6mm)を作製した。
次いで、第4図に示すように、このグリーンシート上に
、各印刷用ペーストA−Kにより、両端に測定用パッド
<2X3mm)を持った抵抗測定用パターン(線幅:0
.15mm、全線長;112mm)を印刷した。更に、
これらの抵抗測定用パターン付グリーンシートに対して
、水素雰囲気中にて焼成を施しく1550℃×1.5時
間)、抵抗測定用試験片A−K(それぞれ第1図のA〜
Kに対応、印刷厚さ;20〜25μm)を作製した。尚
、上記線幅及び全線長は拡大鏡にて、印刷厚さは表面粗
度計(X 1000倍)にて測定した、■反り量測定用
試験片の作製 前記各印刷用ベース)A−Kが印刷された各グリーンシ
ートを打ち抜き、円板状のグリーンシート (36mm
φ)を作製した。更に、これらにケ−1しても前記抵抗
測定用試験片A−にの作製の場合と同様な焼成を施し、
反り量測定用試験片A−K(それぞれ第1図のA−Kに
対応、30mmφ)を作製した。
■性能試験とその評価 前記抵抗測定用試験片A−Kを用いて、4端子法により
比抵抗を測定した。
一方、反り量の測定は、反り量測定用試験片A〜Kを用
い、以下のように行った。先ず、2枚のガラス板を隙間
をあけて平行にセットし、この隙間を試験片が抵抗無く
通過できる最小隙間量(2枚のガラスの距離)を求めた
。次いで、第5図に示すように、この隙間量から前記グ
リーンシートの板厚を差し引き、反り量りを求めた。尚
、ここでの反り量としては、これが円板状の試験片の歪
みやパリ等を含むことを考慮してもQ、7mm程度迄に
収まることが最も好ましい。また、反り量は、セラミッ
ク自身の焼成収縮率の影響を受け、本試験は収縮率17
%のグリーンシートにて行われている。そして、セラミ
ックの焼成収縮率は±0.5%程度の設定を変える自由
度があるため、この意味でも反り量は0.7mm以下程
度であることが好ましい。
以上の試験の結果を第1図に示すMe  W  Al2
O,3成分系図を用い、上段に比抵抗(XiO−@Ω・
cm)、下段に反り量(mm)として表示する。
これによれば、比抵抗は第1図中の太線枠内の組成(本
発明の範囲)の場合に、約1.7X10−6Ω・am以
下の低い値を示している。即ち、本試験例に示すように
Moの含有量を多くすれば、導電層の電気抵抗の低下が
図られる。
一方、反り量は、第11ffi中の太線枠内において、
反り量測定用試験片FSJの場合を除きやや高い値を示
している。これは、平均粒径のやや小さな(1,4μm
 ) M o粉末を用いるため、メタライズ材料の焼結
が促進され過ぎ、メタライズの焼成収縮率とセラミック
の焼成収縮率との間に差を生じさせたためである。
本発明者らは、この点についても解決するため以下の試
験例2を行った。
(2)試験例2 本試験例は、Moの平均粒径の大小が、導電層の比抵抗
及び焼結体の反り量に与える影響を調べたものである。
■比抵抗の測定 第2図に示すような種々の平均粒径を有するM。粉末を
用いたこと以外は、前記試験例1における抵抗測定用試
験片A及びBと同様の試験片を製造した。次いで、これ
らについて、前と試験例1と同様の方法により比抵抗を
測定し、この結果を第2図に示す。
■反り量の測定 第3図に示すような種々の平均粒径を有するMOを用い
たこと以外は、前記試験例1における反り量測定用試験
片A及びBと同様の試験片を製造した。次いで、これら
について、前記試験例1と同様の方法により反り量を測
定し、この結果を第3図に示す。
■性能評価 Moの平均粒径を粗く (2μm以上)するに従い多少
の比抵抗抗の上昇は伴うもののその上昇は、第2図に示
すように緩やかである。一方、この場合、メタライズの
焼結性は調節され、第3図に示すように反り量は著しく
低下している。
(3)実施例の効果 以上より、試験例1の低抵抗と低反り量を達成できる最
適組成に加えて、試験例2により、更に平均粒径を大き
くすることにより比抵抗の増大に比べて反り量を著しく
低下させることができる。
従って、第1図の太線枠内のメタライズ組成で且つM0
粉末の平均粒径を2μm以上にすることにより多層配線
基板に於ける比抵抗と反り量の一層の調和が図られてい
る。特に、Ma粉末の平均粒径を3〜4μmとすると、
多くは反り量が0.7mm以下で且つ低抵抗を達成でき
、大変実用的なものとなる。
以上のように、メタライズ組成とM0粉末の粒径の最適
化を図ることにより、低抵抗化且つ高信頼性を有するセ
ラミック多層配線基板を得ることができる。
尚、本発明においては、上記具体的実施例に示すものに
限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変
更した実施例とすることができる。即ち、前記において
は、メタライズ組成に含まれるセラミックとしてはA 
1 x Osを用いたが、この代わりに他のセラミック
を用いても、同様な効果が得られる。
〔発明の効果〕
本発明においては、一方においてはMoの含有量を多く
してメタライズ層の電気抵抗の低下が図られ、他方にお
いてMoの平均粒径を粗くすることで反り量の低下が図
られ、結局、比抵抗と反り量の調和が図られている。従
って、この様に、メタライズ材料の組成と粒度の最適化
を図ることにより低抵抗化且つ高信頼性を有するセラミ
ック多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はメタライズ層の比抵抗及び焼結体の反り量との
関係を図示したMo−W−Af、0.3成分を示すグラ
フ(M、−W又はMo  Al2O3の場合も含む)、
第2図はMoの平均粒径とメタライズ層の比抵抗の関係
を示すグラフ、第3図はMoの平均粒径と焼結体の反り
量の関係を示すグラフ、第4図は実施例における抵抗測
定用試験片上に印刷した抵抗測定用パターンの概略図、
第5図は実施例における反り量の測定方法を示す説明図
である。 1;抵抗測定用パターン、11;測定端子、2;反り量
測定用試験片、21;メタライズ層、F7;反り量。 特許出願人  日本特殊陶業株式会社 代 理 人   弁理士 小島清路 第2図 Mo膀宋の早均寧証径(pm) 第3図 MO粉末の平均イ立牲(pm)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セラミックグリーンシート上にM_0粉末及びW
    粉末の高融点導電材料及びセラミック粉末を含むペース
    ト又はインクを印刷した後、該グリーンシートを積層し
    、焼成して得られるセラミック多層配線基板において、 前記焼成により、セラミックグリーンシート上に形成さ
    れる導電層を構成するメタライズ組成は、M_0−W−
    セラミックであり、該M_0、W及びセラミック全体を
    100重量%とした場合、M_0が75重量%以上、セ
    ラミックが15重量%以下且つ残部がWであり、並びに
    M_0が50重量%以上、セラミックが10重量%以下
    且つ残部がWである範囲を示し、 更に、前記M_0粉末の平均粒径は、2.0μm以上で
    あることを特徴とするセラミック多層配線基板。
  2. (2)セラミックグリーンシート上にM_0粉末及びW
    粉末の高融点導電材料を含むペースト又はインクを印刷
    した後、該グリーンシートを積層し、焼成して得られる
    セラミック多層配線基板において、 前記焼成により、セラミックグリーンシート上に形成さ
    れる導電層を構成するメタライズ組成は、M_0−Wで
    あり、該M_0及びW全体を100重量%とした場合、
    M_0が50重量%以上且つ残部がWである範囲を示し
    、 更に、前記M_0粉末の平均粒径は、2.0μm以上で
    あることを特徴とするセラミック多層配線基板。
  3. (3)セラミックグリーンシート上にM_0粉末及びセ
    ラミック粉末を含むペースト又はインクを印刷した後、
    該グリーンシートを積層し、焼成して得られるセラミッ
    ク多層配線基板において、前記焼成により、セラミック
    グリーンシート上に形成される導電層を構成するメタラ
    イズ組成は、M_0−セラミックであり、該M_0及び
    セラミック全体を100重量%とした場合に、M_0が
    85重量%以上且つセラミックが15重量%以下である
    範囲を示し、 更に、前記M_0粉末の平均粒径は、2.0μm以上で
    あることを特徴とするセラミック多層配線基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5937012B2 (ja) * 2010-11-01 2016-06-22 Ngkエレクトロデバイス株式会社 電子部品素子収納用パッケージ

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