JPH06177546A - Conductor paste and ceramic multilayer interconnection board - Google Patents

Conductor paste and ceramic multilayer interconnection board

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JPH06177546A
JPH06177546A JP32768492A JP32768492A JPH06177546A JP H06177546 A JPH06177546 A JP H06177546A JP 32768492 A JP32768492 A JP 32768492A JP 32768492 A JP32768492 A JP 32768492A JP H06177546 A JPH06177546 A JP H06177546A
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JP
Japan
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powder
tungsten
conductor
component
alumina
Prior art date
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Application number
JP32768492A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Nakada
好和 中田
Toshihiko Kubo
敏彦 久保
Yoji Tozawa
洋二 戸澤
Tetsuya Yamamoto
哲也 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal Ceramics Inc
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06177546A publication Critical patent/JPH06177546A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain conductor paste whose shrinkage is set equal to that of alumina by a method wherein nickel or the like is added to lessen tungsten and the like in sintering starting temperature, and the sintering behavior of tungsten or the like is set to conform to that of alumina. CONSTITUTION:Conductor paste 11 is composed of 99.9 to 86% by weight of tungsten powder, molybdenum powder, or mixed powder (tungsten powder and the like) of tungsten powder and molybdenum powder, 0.1 to 6% by weight of nickel powder, and below 8% by weight of ceramic powder. The conductive paste 11 is printed on an alumina tape 12, and the deformation of the conductive paste 11 is measured in a burning process. The measurement of deformation is carried out through such a manner that the warpage 16 of a sintered body 15 composed of a burned conductor wiring 13 and an alumina sintered body 14 is directly measured. When this conductor paste is used, a board and a conductor paste are nearly equal to each other in sintering behavior and shrinkage in a burning process, so that a ceramic multilayer interconnection board can be prevented from being warped.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は導体ペースト及びセラミ
ックス多層配線基板に関し、より詳細には、反りや変形
のない、半導体チップを搭載するためのICセラミック
スパッケージ、あるいは半導体チップやICパッケージ
等を搭載するためのセラミックス多層配線基板(以下、
ICセラミックスパッケージを含めてセラミックス多層
配線基板という)を形成するための導体配線の原料とな
る導体ペースト及び該導体ペーストを用いて形成された
セラミックス多層配線基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductor paste and a ceramic multilayer wiring board, and more particularly to an IC ceramic package for mounting a semiconductor chip without warping or deformation, or a semiconductor chip or an IC package. Ceramic multilayer wiring board (hereinafter,
The present invention relates to a conductor paste as a raw material of conductor wiring for forming a ceramic multilayer wiring board including an IC ceramic package) and a ceramic multilayer wiring board formed using the conductor paste.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックス多層配線基板用のセラミッ
クス材料としては、卓越した絶縁性、熱伝導性、安定性
及び機械的強度を有し、かつ、低コストであるアルミナ
が広く使用されている。又、前記セラミックス多層配線
基板の配線材料としては、約1600℃前後でアルミナと同
時焼成が可能なタングステンやモリブデン又はその混合
物が使用されている。以後、本文においてタングステン
粉末、モリブデン粉末又はタングステン粉末とモリブデ
ン粉末との混合粉末のことを総称して、タングステン粉
末等という。
2. Description of the Related Art As a ceramic material for a ceramic multilayer wiring board, alumina, which has excellent insulating properties, thermal conductivity, stability and mechanical strength and is low in cost, is widely used. As the wiring material of the ceramic multilayer wiring board, tungsten, molybdenum or a mixture thereof which can be co-fired with alumina at about 1600 ° C. is used. Hereinafter, the tungsten powder, the molybdenum powder, or the mixed powder of the tungsten powder and the molybdenum powder is generically referred to as the tungsten powder or the like in the text.

【0003】近年のICの高集積化による多ピン化と電
気特性の改善、特にノイズ低減の要求からセラミックス
多層配線基板の多層化、高密度配線化が進んでいる。
In recent years, the number of pins has been increased and the electrical characteristics have been improved due to the high integration of ICs, and in particular, the multilayered ceramic wiring board and the high-density wiring have been advanced in order to reduce noise.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】セラミックス多層配線
基板の多層化及び高密度化が進むと、同時焼成した際の
アルミナとタングステン粉末等との焼結挙動の違いによ
り、焼成後にセラミックス多層配線基板に反り等の変形
が生ずるという課題がある。
As the ceramic multilayer wiring board becomes multilayered and densified, the ceramic multilayer wiring board after firing becomes different due to the difference in sintering behavior between alumina and tungsten powder when co-fired. There is a problem that deformation such as warpage occurs.

【0005】特に、セラミックス多層配線基板にはLS
Iを搭載するためにキャビティが形成されているのでセ
ラミックス多層配線基板の上部と下部とで配線密度が異
なる構造となっており、そのため反りが生じやすい。セ
ラミックス多層配線基板に反りが生じると、LSIのキ
ャビティ部への固定、セラミックス多層配線基板とLS
Iとのダイレクトワイヤリングによる接続、セラミック
ス多層配線基板上部へのポリイミドを用いた微細配線を
有する多層積層膜の形成、垂直ピンの形成、シールキャ
ップの固定等が困難になる。
In particular, the LS is used for the ceramic multilayer wiring board.
Since the cavity is formed for mounting I, the wiring density is different between the upper part and the lower part of the ceramic multilayer wiring board, and therefore warpage is likely to occur. When the ceramic multilayer wiring board is warped, it is fixed in the cavity of the LSI, and the ceramic multilayer wiring board and the LS are fixed.
It becomes difficult to connect with I by direct wiring, to form a multilayer laminated film having fine wiring using polyimide on the upper part of the ceramic multilayer wiring board, to form vertical pins, to fix a seal cap, and the like.

【0006】セラミックス多層配線基板に反りが生じる
原因としては、例えば同時焼成時における基板に用いら
れたアルミナと配線材料のタングテン等との焼結挙動の
差が挙げられる。同時焼成の典型的なプロフィールの一
例は、ピーク温度を1550℃とし、ピーク温度を保持する
時間を2時間とするものである。ここで、ピーク温度を
保持する時間を2時間としたのは、通常、アルミナには
数wt%の焼結助剤が含まれており、該焼結助剤が焼成時
に液層になり、アルミナ粒子間に均一に流動して、アル
ミナの機械的強度を安定化させるために必要だからであ
る。
The cause of the warpage of the ceramic multilayer wiring board is, for example, the difference in the sintering behavior between the alumina used for the board and the tungsten material of the wiring material during the simultaneous firing. An example of a typical profile for co-firing is a peak temperature of 1550 ° C. and a peak temperature hold time of 2 hours. Here, the time for which the peak temperature is maintained is set to 2 hours. Normally, alumina contains several wt% of a sintering aid, and the sintering aid forms a liquid layer at the time of firing. This is because it is necessary to uniformly flow between particles and stabilize the mechanical strength of alumina.

【0007】このときのセラミックス多層配線基板のア
ルミナとタングテン等の各焼結挙動は次のようになる。
まず、ピーク温度の1550℃まで昇温させる過程において
は、アルミナの焼結収縮は1100〜1200℃から進行し始め
るが、通常のタングテン粉末等(粒径がサブミクロンか
ら10μmの粉末)の焼結収縮はほとんど起こらない。し
かし、ピーク温度を保持する段階では、アルミナは焼結
がほぼ完了しているためにほとんど収縮せず、一方、タ
ングステン等は焼結収縮が進行する。この焼結挙動は、
通常のアルミナ及びタングステン等の粒径範囲(サブミ
クロンから10μm)では必ず起こる基本的な現象である
ため、同時焼成のプロフィールを少々変更しても、反り
等の変形は避けることが難しい。
The respective sintering behaviors of alumina, tung ten, etc. of the ceramic multilayer wiring board at this time are as follows.
First, in the process of raising the temperature to a peak temperature of 1550 ° C, the sintering shrinkage of alumina begins to progress from 1100 to 1200 ° C, but the sintering of ordinary Tungten powder (particles with a particle size of submicron to 10 μm) Little shrinkage occurs. However, at the stage of maintaining the peak temperature, alumina shrinks little because the sintering is almost completed, while on the other hand, the sintering shrinkage of tungsten progresses. This sintering behavior is
Since this is a basic phenomenon that always occurs in the particle size range of normal alumina and tungsten (from submicron to 10 μm), it is difficult to avoid warping and other deformations even if the co-firing profile is slightly changed.

【0008】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
ので、セラミックス多層配線基板の焼成時における基板
に用いられるアルミナと配線材料のタングステン等との
焼結挙動の差による反りの発生を抑えることのできる導
体ペースト及び該導体ペーストを用いて形成された反り
のないセラミックス多層配線基板を提供することを目的
としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and suppresses the occurrence of warpage due to the difference in the sintering behavior between the alumina used for the substrate and the wiring material such as tungsten when firing the ceramic multilayer wiring substrate. An object of the present invention is to provide a conductor paste that can be manufactured and a ceramic multilayer wiring board that is formed using the conductor paste and has no warp.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る導体ペーストは、タングステン粉末、モ
リブデン粉末又はタングステン粉末とモリブデン粉末と
の混合粉末(タングステン粉末等)99.9〜86wt%、ニッ
ケル粉末0.1 〜6 wt%及びセラミックス粉末8wt%以下
からなる導体成分を含有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, the conductor paste according to the present invention comprises a tungsten powder, a molybdenum powder or a mixed powder of a tungsten powder and a molybdenum powder (tungsten powder or the like) 99.9 to 86 wt%, nickel. It is characterized by containing a conductor component consisting of 0.1 to 6 wt% of powder and 8 wt% or less of ceramic powder.

【0010】また、本発明に係る他の導体ペーストはタ
ングステン粉末、モリブデン粉末又はタングステン粉末
とモリブデン粉末との混合粉末(タングステン粉末等)
99.9〜99.0wt%及びニッケル粉末0.1 〜1.0 wt%からな
る導体成分を含有することを特徴としている。
Another conductor paste according to the present invention is tungsten powder, molybdenum powder, or a mixed powder of tungsten powder and molybdenum powder (tungsten powder, etc.).
It is characterized by containing a conductor component composed of 99.9 to 99.0 wt% and nickel powder of 0.1 to 1.0 wt%.

【0011】また、本発明に係るセラミックス多層配線
基板は、導体配線の組成がタングステン成分、モリブデ
ン成分又はタングステン成分とモリブデン成分との混合
成分99.9〜86wt%、ニッケル成分0.1 〜6 wt%及びセラ
ミックス成分8 wt%以下からなることを特徴としてい
る。
Further, in the ceramic multilayer wiring board according to the present invention, the composition of the conductor wiring is tungsten component, molybdenum component or mixed component of tungsten component and molybdenum component 99.9 to 86 wt%, nickel component 0.1 to 6 wt% and ceramic component. It is characterized by containing less than 8 wt%.

【0012】さらに、本発明に係るセラミックス多層配
線基板は、導体配線の組成がタングステン成分、モリブ
デン成分又はタングステン成分とモリブデン成分との混
合成分99.9〜99.0wt%及びニッケル成分0.1 〜1.0 wt%
からなることを特徴としている。
Further, in the ceramic multilayer wiring board according to the present invention, the composition of the conductor wiring is tungsten component, molybdenum component or mixed component of tungsten component and molybdenum component 99.9 to 99.0 wt% and nickel component 0.1 to 1.0 wt%.
It is characterized by consisting of.

【0013】本発明では、タングステン粉末等、ニッケ
ル粉末及びセラミックス粉末を導体成分とした導体ペー
ストと、タングステン粉末等及びニッケル粉末を導体成
分とした導体ペーストの2種類のペーストが用いられ
る。
In the present invention, two kinds of pastes are used, that is, a conductor paste containing nickel powder and ceramics powder such as tungsten powder as a conductor component and a conductor paste containing tungsten powder and nickel powder as a conductor component.

【0014】まず、タングステン粉末等、ニッケル粉末
及びセラミックス粉末を導体成分とした導体ペーストに
ついて説明する。該導体ペーストは、タングステン粉末
等にニッケル粉末及びセラミックス粉末を混合して有機
ビヒクル中に分散させてペースト化したものである。前
記タングステン粉末等の導体成分全体に対する含有量
は、99.9〜86wt%が好ましい。タングステン粉末等の含
有量が99.9wt%を超えると、タングステン粉末等の焼結
開始温度が低下せず、一方、タングステン粉末等の含有
量が86wt%未満の場合は、ニッケル粉末が過剰かもしく
はセラミックス粉末が過剰となるため、後述の弊害が生
じるので好ましくない。また、タングステン粉末等の粒
径は0.3 〜10μmが好ましい。該粉末の粒径が0.3 μm
以下では比表面積が大きく、かさ高いのでペースト化に
多量の有機ビヒクルを要し、ペースト中の固形物量が低
下するので好ましくなく、一方、該粉末の粒径が10μm
以上では印刷性が低下するので好ましくない。
First, a conductor paste containing nickel powder such as tungsten powder and ceramic powder as a conductor component will be described. The conductor paste is prepared by mixing tungsten powder and the like with nickel powder and ceramic powder and dispersing them in an organic vehicle. The content of the above-mentioned tungsten powder and the like in all the conductor components is preferably 99.9 to 86 wt%. If the content of tungsten powder etc. exceeds 99.9 wt%, the sintering start temperature of the tungsten powder etc. does not decrease, while if the content of tungsten powder etc. is less than 86 wt%, the nickel powder is excessive or ceramic Since the powder becomes excessive, the following adverse effects occur, which is not preferable. The particle size of the tungsten powder or the like is preferably 0.3 to 10 μm. The particle size of the powder is 0.3 μm
The following is not preferable because it has a large specific surface area and is bulky, so a large amount of organic vehicle is required for forming a paste, and the amount of solid matter in the paste decreases, while the particle size of the powder is 10 μm.
The above is not preferable because the printability is deteriorated.

【0015】本発明の導体ペーストには焼結促進剤を添
加する必要があり、前記粉末としては融点が1000〜2000
℃の範囲の金属粉末が挙げられるが、耐酸化性に優れ、
かつ、タングステン粉末等との反応性の優れたニッケル
粉末が好ましい。ニッケル粉末の添加量は導体成分全体
に対し、0.1 〜6wt%が好ましい。ニッケル粉末の添加
量が、0.1 wt%未満ではタングステン粉末等の焼結促進
効果がほとんどなく、一方、ニッケル粉末の添加量が6
wt%を超えた場合、タングステン粉末等の焼結を過剰に
促進して収縮量が大きくなりすぎるので好ましくない。
また、好ましいニッケル粉末の粒径は0.01μmから2μ
mである。ニッケル粉末の粒径が0.01μm未満ではペー
スト化した場合に粘土状になり印刷性が低下し、一方、
ニッケル粉末の粒径が2μmを超えると焼成時に溶融し
て配線形状が崩れ、さらに、ニッケル粒子が粉末中に微
細に分散しないため焼結が均一に促進されないので好ま
しくない。
It is necessary to add a sintering accelerator to the conductor paste of the present invention, and the powder has a melting point of 1000-2000.
The metal powder in the range of ℃ is mentioned, but it has excellent oxidation resistance,
In addition, nickel powder having excellent reactivity with tungsten powder and the like is preferable. The amount of nickel powder added is preferably 0.1 to 6 wt% with respect to the entire conductor components. When the amount of nickel powder added is less than 0.1 wt%, there is almost no effect of promoting the sintering of tungsten powder and the like, while the amount of nickel powder added is 6%.
If it exceeds wt%, the sintering of the tungsten powder or the like is excessively promoted and the shrinkage amount becomes too large, which is not preferable.
Also, the preferable particle size of nickel powder is 0.01 μm to 2 μm.
m. If the particle size of the nickel powder is less than 0.01 μm, it becomes clay like when it is made into a paste, and the printability deteriorates.
If the particle diameter of the nickel powder exceeds 2 μm, it is melted during firing and the wiring shape is destroyed, and further, since nickel particles are not finely dispersed in the powder, sintering is not uniformly promoted, which is not preferable.

【0016】本発明で用いられるセラミックス粉末は、
タングステン粉末等の焼結収縮抑制剤として用いられる
ため、焼成時に化学的に安定で、かつ、タングステン粉
末等と化学反応を起こさないセラミックス粉末が好まし
い。前記条件を満たすセラミックス粉末としては、例え
ばアルミナ、マグネシア、ジルコニア、シリカ等の酸化
物、窒化アルミ、窒化珪素、窒化チタン等の窒化物系の
セラミックス粉末等が挙げられるが、これらのなかでも
コスト等の点からアルミナ粉末が好ましい。また、前記
粉末の他に、アルミナテープに含まれるアルミナ含有粉
末を使用することもできる。該粉末には、通常、アルミ
ナの他にアルミナの焼結助剤として炭酸カルシウム、シ
リカ、焼成タルク、カオリン等がアルミナ含有粉末全体
に対し約1〜8wt%含まれている。前記セラミックス粉
末の添加量は、導体成分全体に対して8wt%以下が好ま
しい。セラミックス粉末の添加量が8wt%を超えると、
タングステン粉末等の焼結収縮が小さくなりすぎ、ま
た、導体配線の導通抵抗が高くなるために好ましくな
い。
The ceramic powder used in the present invention is
A ceramic powder, which is used as a sintering shrinkage suppressor for tungsten powder or the like, is chemically stable during firing and does not chemically react with the tungsten powder or the like. Examples of the ceramic powder that satisfies the above conditions include oxides such as alumina, magnesia, zirconia, and silica, and nitride-based ceramic powders such as aluminum nitride, silicon nitride, and titanium nitride. From the above point, alumina powder is preferable. In addition to the above-mentioned powder, it is also possible to use the alumina-containing powder contained in the alumina tape. In addition to alumina, the powder usually contains about 1 to 8 wt% of calcium carbonate, silica, calcined talc, kaolin or the like as a sintering aid for alumina, based on the whole alumina-containing powder. The addition amount of the ceramic powder is preferably 8 wt% or less with respect to the entire conductor component. If the amount of ceramic powder added exceeds 8 wt%,
Sintering shrinkage of the tungsten powder and the like becomes too small, and the conduction resistance of the conductor wiring becomes high, which is not preferable.

【0017】導体ペーストの調製は、導体成分の粉末を
所定量配合し、前記導体成分100 重量部に対して有機ビ
ヒクルを10〜15重量部添加し、前記有機ビヒクル中に導
体成分の粉末を分散させてペースト化すればよい。ここ
で、有機ビヒクルとは上記粉末を印刷可能にするための
有機液体媒体のことであり、樹脂を溶剤、可塑剤等に溶
解させたものである。
The conductor paste is prepared by mixing a predetermined amount of the conductor component powder, adding 10 to 15 parts by weight of an organic vehicle to 100 parts by weight of the conductor component, and dispersing the conductor component powder in the organic vehicle. It can be made into a paste. Here, the organic vehicle is an organic liquid medium for making the above-mentioned powder printable, and is a resin dissolved in a solvent, a plasticizer, or the like.

【0018】樹脂としては、例えばエチルセルロース等
のセルロース樹脂、メタクリル樹脂又はアクリル樹脂が
使用可能である。また、溶剤としては、例えばターピネ
オール等が使用可能であり、可塑剤としては、例えばジ
ブチルフタレート等が使用可能である。ペースト化のた
めの混練は3本ロールを使用するのが好ましい。
As the resin, for example, a cellulose resin such as ethyl cellulose, a methacrylic resin or an acrylic resin can be used. Further, as the solvent, for example, terpineol or the like can be used, and as the plasticizer, for example, dibutyl phthalate or the like can be used. It is preferable to use three rolls for kneading for forming a paste.

【0019】次に、タングステン粉末等及びニッケル粉
末を導体成分とした導体ペーストについて説明する。該
導体ペーストは、タングステン粉末等にニッケル粉末を
混合して有機ビヒクル中に分散させてペースト化したも
のである。前記タングステン粉末等の導体成分全体に対
する含有量は、99.9〜99.0wt%が好ましい。この場合、
タングステン粉末等の焼結収縮量は小さいので、タング
ステン粉末等の焼結収縮抑制剤としてのセラミックス粉
末を添加しなくてもよい。タングステン粉末等の好まし
い粒径は、前記したタングステン粉末等、ニッケル粉末
及びセラミックス粉末を導体成分とした場合(以下、セ
ラミックス粉末含有導体成分という)と同様でよい。
Next, a conductor paste containing tungsten powder and nickel powder as a conductor component will be described. The conductor paste is prepared by mixing nickel powder with tungsten powder or the like and dispersing it in an organic vehicle. The content of the conductive material such as the tungsten powder is preferably 99.9 to 99.0 wt%. in this case,
Since the amount of sintering shrinkage of tungsten powder or the like is small, it is not necessary to add ceramic powder such as tungsten powder as a sintering shrinkage suppressor. The preferable particle size of the tungsten powder or the like may be the same as that when the nickel powder and the ceramic powder such as the tungsten powder are used as the conductor component (hereinafter referred to as the ceramic powder-containing conductor component).

【0020】この場合に用いられるニッケル粉末の添加
量は導体成分全体に対し、0.1 〜1.0 wt%が好ましい。
ニッケル粉末の添加量が、0.1 wt%未満ではタングステ
ン粉末等の焼結促進効果がほとんどなく、一方、ニッケ
ル粉末の添加量が1.0 wt%を超えた場合、タングステン
粉末等の焼結を過剰に促進して収縮量が大きくなりすぎ
るので好ましくない。また、好ましいニッケル粉末の粒
径はセラミックス粉末含有導体成分の場合と同様であ
る。
The amount of nickel powder used in this case is preferably 0.1 to 1.0 wt% with respect to the entire conductor components.
When the amount of nickel powder added is less than 0.1 wt%, there is almost no effect of promoting the sintering of tungsten powder, and when the amount of nickel powder added exceeds 1.0 wt%, the sintering of tungsten powder is excessively promoted. Then, the shrinkage amount becomes too large, which is not preferable. The preferable particle size of nickel powder is the same as that of the conductor component containing ceramic powder.

【0021】さらに、前記導体成分を用いた導体ペース
トの組成及び調製方法もセラミックス含有導体成分の場
合と同様である。
Further, the composition and the preparation method of the conductor paste using the conductor component are the same as those for the ceramic-containing conductor component.

【0022】次に、前記2種類の導体ペーストを用いた
アルミナグリーンシートの作製方法としては、公知の方
法が使用可能であり、アルミナ粉末に、通常用いられる
各種の焼結助剤を加え、公知の樹脂、溶剤、可塑剤を添
加混合してスラリー化し、ドクターブレード法等の公知
の方法によって均一な厚みのグリーンシートを形成し、
ハンドリング可能な状態まで乾燥させる。このグリーン
シートをカッター、あるいは打抜き型によって所望の形
状に加工し、必要に応じてさらに打抜き型等により所望
の位置にスルーホールを形成する。次に、前記加工済み
グリーンシート上に前記導体成分を主成分とする導体ペ
ーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成する。
その後、前記配線パターンの形成されたグリーンシート
を所定枚数積層し、プレスして積層体とし、焼成してセ
ラミックス多層配線基板を得る。
A known method can be used as a method for producing an alumina green sheet using the above-mentioned two kinds of conductor pastes. Various known sintering aids are added to alumina powder to obtain a known method. Resin, solvent, plasticizer is added and mixed to form a slurry, and a green sheet having a uniform thickness is formed by a known method such as a doctor blade method,
Dry until ready for handling. This green sheet is processed into a desired shape with a cutter or a punching die, and if necessary, a through hole is formed at a desired position with a punching die or the like. Next, a conductor paste containing the conductor component as a main component is screen-printed on the processed green sheet to form a wiring pattern.
Then, a predetermined number of green sheets having the wiring pattern are laminated, pressed into a laminated body, and fired to obtain a ceramic multilayer wiring board.

【0023】焼成条件としては、1500〜1600℃をピーク
保持の温度として焼成するのが好ましい。前記焼成温度
が1500℃未満では、アルミナの焼結が不充分なため機械
的強度が弱く、一方、1600℃を超えると焼成炉の安定操
業が困難になる。
As the firing conditions, it is preferable to perform firing at a temperature of 1500 to 1600 ° C. for peak retention. If the firing temperature is lower than 1500 ° C, the mechanical strength is weak because the sintering of alumina is insufficient, while if it exceeds 1600 ° C, stable operation of the firing furnace becomes difficult.

【0024】このようにして得られたセラミックス多層
配線基板において、該基板中の導体配線は焼成前に印刷
した導体ペースト中の有機成分が飛散又は分解され、導
体配線中の各成分はもとの組成のまま残留する。
In the ceramic multilayer wiring board thus obtained, the conductor wiring in the board is dispersed or decomposed by the organic components in the conductor paste printed before firing, and each component in the conductor wiring is returned to its original state. The composition remains.

【0025】[0025]

【作用】本発明においては、タングステン等の焼結挙動
をアルミナの焼結挙動に合致させるために、ニッケル等
の添加によりタングステン等の焼結開始温度を低くし、
かつ、収縮量をアルミナの収縮量と合わせた導体ペース
トを用いているのでセラミックス多層配線基板の反りの
発生が防止される。
In the present invention, in order to match the sintering behavior of tungsten or the like with the sintering behavior of alumina, the sintering start temperature of tungsten or the like is lowered by adding nickel or the like,
Further, since the conductor paste in which the shrinkage amount is matched with the shrinkage amount of alumina is used, the occurrence of warpage of the ceramic multilayer wiring board is prevented.

【0026】すなわち、タングステン粉末等とニッケル
粉末、又はタングステン粉末等、ニッケル粉末及びセラ
ミックス粉末からなる導体成分を導体ペースト中に含有
させ、ニッケル粉末の焼結促進作用により焼結開始温度
を低減させ、又は、前記粉末に、さらにセラミックス粉
末を添加してセラミックス粉末の焼結収縮抑制作用によ
り収縮量をアルミナの収縮量に合うように調整している
ので、焼成過程において基板と導体成分の焼結挙動がほ
ぼ同じとなり、又両者の収縮量もほぼ同じになり、セラ
ミックス多層配線基板の反りの発生が防止される。
That is, a conductor component consisting of nickel powder and ceramic powder such as tungsten powder and nickel powder, or tungsten powder is contained in the conductor paste, and the sintering start temperature is reduced by the accelerating action of the nickel powder. Alternatively, ceramic powder is further added to the powder to adjust the shrinkage amount to match the shrinkage amount of alumina by the sintering shrinkage suppression effect of the ceramic powder, so that the sintering behavior of the substrate and the conductor component during the firing process. Are approximately the same, and the shrinkage amounts of both are approximately the same, so that the occurrence of warpage of the ceramic multilayer wiring board is prevented.

【0027】[0027]

【実施例及び比較例】導体配線層とアルミナとの焼結収
縮のマッチングを調査するために、図1(a)に示すよう
に導体ペースト11をアルミナテープ12に印刷し、焼成過
程における変形量を測定した。変形量の測定は、図1
(b) に示すように焼成された導体配線13及びアルミナ焼
結体14を含む焼結体15の反り量16をミツトミ製マイクロ
メータを用いて反りを直接測定することにより求めた。
[Examples and Comparative Examples] In order to investigate the matching of the sintering shrinkage between the conductor wiring layer and the alumina, the conductor paste 11 was printed on the alumina tape 12 as shown in FIG. Was measured. The amount of deformation is measured in Fig. 1.
The warp amount 16 of the sintered body 15 including the conductor wiring 13 and the alumina sintered body 14 which were fired as shown in (b) was determined by directly measuring the warp using a micrometer manufactured by Mitsumi.

【0028】より具体的な方法は、下記の方法による。A more specific method is as follows.

【0029】まず、下記の表1及び表2に示す配合比か
らなる粉末の導体成分100 重量部に対し、有機ビヒクル
12重量部を添加して導体ペーストとした。前記有機ビヒ
クルの組成は、エチルセルロース5wt%とテルピネオー
ル95wt%とした。前記導体ペーストは、下記の表1及び
表2に示す導体成分と有機ビヒクルを3本ロールにて混
練することにより調製し、厚さが400 μmで90wt%のア
ルミナを含有するテープに印刷した。アルミナテープ12
の大きさは10mm×10mmであり、導体ペースト11はそ
の上面の全面に厚さ20μmになるように塗布した。焼成
プロフィールは、1400℃までの昇温速度を150 ℃/時
間、1400〜1550℃の昇温速度を60℃/時間、ピーク温度
を1550℃、ピーク温度を保持する時間を2時間とし、そ
の後の降温の条件を−250 ℃/時間の速度に設定した。
そして、前記焼成過程における前記アルミナシートの変
形状況を求めるために、図2に示すような焼成パター
ン、すなわち焼成温度1300℃の条件21、焼成温度1400℃
の条件22、焼成温度1500℃の条件23、焼成温度1550℃で
ピーク温度の保持時間なしの条件24、焼成温度1550℃で
ピーク温度の保持時間1時間の条件25及び焼成温度1550
℃でピーク温度の保持時間が2時間の最終的な焼成条件
26の焼成条件で焼成した後、試料を取り出し、前記方法
によりそれぞれの条件下における反り量を測定した。こ
のときの降温条件は、前記の焼成プロフィールにおける
降温条件と同様の−250 ℃/時間とした。
First, 100 parts by weight of the conductor component of the powder having the compounding ratios shown in Tables 1 and 2 below was added to the organic vehicle.
12 parts by weight was added to obtain a conductor paste. The composition of the organic vehicle was ethyl cellulose 5 wt% and terpineol 95 wt%. The conductor paste was prepared by kneading the conductor components shown in Tables 1 and 2 below and an organic vehicle with a three-roll mill, and was printed on a tape having a thickness of 400 μm and containing 90 wt% of alumina. Alumina tape 12
Has a size of 10 mm × 10 mm, and the conductor paste 11 was applied to the entire upper surface so as to have a thickness of 20 μm. The firing profile is such that the temperature rising rate up to 1400 ° C is 150 ° C / hour, the temperature rising rate from 1400 to 1550 ° C is 60 ° C / hour, the peak temperature is 1550 ° C, and the time for holding the peak temperature is 2 hours. The temperature lowering condition was set to a rate of −250 ° C./hour.
Then, in order to obtain the deformation state of the alumina sheet in the firing process, a firing pattern as shown in FIG. 2, that is, a condition 21 of a firing temperature of 1300 ° C. and a firing temperature of 1400 ° C.
Condition 22, firing temperature 1500 ° C condition 23, firing temperature 1550 ° C without peak temperature holding time 24, firing temperature 1550 ° C peak temperature holding time 1 hour condition 25 and firing temperature 1550
Final firing conditions with a peak temperature hold time of 2 hours at ℃
After firing under 26 firing conditions, the sample was taken out, and the amount of warpage under each condition was measured by the above method. The temperature lowering condition at this time was −250 ° C./hour similar to the temperature lowering condition in the firing profile.

【0030】結果を表1〜2に示す。なお、反り量の測
定において、+の値はアルミナ焼結体を下にした場合に
凸の形状に反ったことを示し、−の値は逆に凹の形状に
反ったことを示している。
The results are shown in Tables 1-2. In addition, in the measurement of the amount of warp, a value of + indicates that the alumina sintered body was bent downward, and a value of − indicates that the shape was concave.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】上記表1〜2から明らかなように、本発明
に係る導体ペーストを使用すれば、焼成中及び焼成後の
反りは10mmの幅のアルミナシートを焼成した場合、その
反りの量を500 μm以下に抑えることが可能であること
がわかる。
As is clear from Tables 1 and 2, when the conductor paste according to the present invention is used, the warpage during and after firing is 500 when an alumina sheet having a width of 10 mm is fired. It can be seen that it can be suppressed to less than μm.

【0034】次に、前記焼結体中の導体配線の成分を市
販のICP(プラズマ発光分析)を用いて調べたとこ
ろ、導体ペースト中に添加した各導体成分の組成と全く
変化していないことを確認できた。
Next, the composition of the conductor wiring in the sintered body was examined by using a commercially available ICP (plasma emission analysis), and it was confirmed that the composition of each conductor component added to the conductor paste was not changed at all. I was able to confirm.

【0035】このような結果を得たので、さらに本実施
例に記載のペーストを用いてセラミックス多層配線基板
を製造したところ、従来よりも変形量が極めて少なく、
LSIのキャビティ部への固定、セラミックス多層配線
基板とLSIとのダイレクトワイヤリングによる接続、
セラミックス多層配線基板上部へのポリイミドを用いた
微細配線を有する多層積層膜の形成、垂直ピンの形成、
シールキャップの固定等について全く問題のない、セラ
ミックス多層配線基板を得ることができた。
Since these results were obtained, further, when a ceramic multilayer wiring board was manufactured using the paste described in this example, the amount of deformation was extremely smaller than that of the conventional one, and
Fixing the LSI to the cavity, connecting the ceramic multilayer wiring board to the LSI by direct wiring,
Formation of multilayer laminated film with fine wiring using polyimide on the top of ceramic multilayer wiring board, formation of vertical pins,
It was possible to obtain a ceramics multilayer wiring board having no problem in fixing the seal cap.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る導体
ペーストにあっては、タングステン粉末、モリブデン粉
末又はタングステン粉末とモリブデン粉末との混合粉末
99.9〜86wt%、ニッケル粉末0.1 〜6 wt%及びセラミッ
クス粉末8 wt%以下からなる導体成分を含有している
か、又はタングステン粉末、モリブデン粉末又はタング
ステン粉末とモリブデン粉末との混合粉末99.9〜99.0wt
%及びニッケル粉末0.1 〜1.0 wt%からなる導体成分を
含有しているので、焼成過程における基板と導体成分と
の焼結挙動がほぼ同じとなり、又両者の収縮量もほぼ同
じになりセラミックス多層配線基板の反りの発生を防止
することができる。
As described above in detail, in the conductor paste according to the present invention, tungsten powder, molybdenum powder or a mixed powder of tungsten powder and molybdenum powder is used.
99.9 to 86 wt%, nickel powder 0.1 to 6 wt% and ceramic powder containing 8 wt% or less of conductor component, or tungsten powder, molybdenum powder or mixed powder of tungsten powder and molybdenum powder 99.9 to 99.0 wt
% And nickel powder 0.1 to 1.0 wt% are contained in the conductor component, the sintering behavior of the substrate and the conductor component in the firing process is almost the same, and the shrinkage amount of both is almost the same, and the ceramic multilayer wiring It is possible to prevent the warp of the substrate.

【0037】また、前記導体ペーストを使用することに
より得られたセラミックス多層配線基板にあっては、前
記導体ペースト中の導体成分と同じ組成の導体配線が形
成され、従来よりも変形量が極めて少なく、LSIのキ
ャビティ部への固定、セラミックス多層配線基板とLS
Iとのダイレクトワイヤリングによる接続、セラミック
ス多層配線基板上部へのポリイミドを用いた微細配線を
有する多層積層膜の形成、垂直ピンの形成、シールキャ
ップの固定等について全く問題のない、セラミックス多
層配線基板を提供することができる。
Further, in the ceramic multilayer wiring board obtained by using the conductor paste, the conductor wiring having the same composition as the conductor component in the conductor paste is formed, and the deformation amount is much smaller than that in the conventional case. , Fixing to the cavity of LSI, ceramic multilayer wiring board and LS
A ceramic multilayer wiring board having no problems in connection with I by direct wiring, formation of a multilayer laminated film having fine wiring using polyimide on the upper surface of the ceramic multilayer wiring board, formation of vertical pins, fixing of a seal cap, etc. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1は、本発明の実施例に係るアルミナ焼結体
の反り量の測定方法を示す説明図であり、図1(a) は導
体ペーストの印刷されたアルミナグリーンシートの側
面、図1(b) は前記アルミナグリーンシートの焼結後の
形状を示す側面図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing a method for measuring the amount of warpage of an alumina sintered body according to an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a side surface of an alumina green sheet on which a conductor paste is printed, FIG. 1 (b) is a side view showing the shape of the alumina green sheet after sintering.

【図2】図2は、実施例に係る導体ペーストの印刷され
たアルミナグリーンシートの焼成工程における焼成温度
パターンを示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a firing temperature pattern in a firing step of an alumina green sheet printed with a conductor paste according to an example.

【符合の説明】[Explanation of sign]

11 導体ペースト 13 導体配線 11 conductor paste 13 conductor wiring

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年7月13日[Submission date] July 13, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】図1[Name of item to be corrected] Figure 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸澤 洋二 山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番1 株式会社住友金属セラミックス内 (72)発明者 山本 哲也 山口県美祢市大嶺町東分字岩倉2701番1 株式会社住友金属セラミックス内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yoji Tozawa 2701-1 Iwakura, Tomine Omine-cho, Mine-shi, Yamaguchi Prefecture In Sumitomo Metal Ceramics Co., Ltd. (72) Tetsuya Yamamoto 2701 Iwakura Itokura, Omine-cho, Mine-shi, Yamaguchi Prefecture 1 Sumitomo Metal Ceramics Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 タングステン粉末、モリブデン粉末又は
タングステン粉末とモリブデン粉末との混合粉末99.9〜
86wt%、ニッケル粉末0.1 〜6 wt%及びセラミックス粉
末8 wt%以下からなる導体成分を含有することを特徴と
する導体ペースト。
1. Tungsten powder, molybdenum powder or mixed powder of tungsten powder and molybdenum powder 99.9 to
A conductor paste comprising a conductor component consisting of 86 wt%, nickel powder 0.1 to 6 wt% and ceramic powder 8 wt% or less.
【請求項2】 タングステン粉末、モリブデン粉末又は
タングステン粉末とモリブデン粉末との混合粉末99.9〜
99.0wt%及びニッケル粉末0.1 〜1.0 wt%からなる導体
成分を含有することを特徴とする導体ペースト。
2. Tungsten powder, molybdenum powder or a mixed powder of tungsten powder and molybdenum powder 99.9 to
A conductor paste containing a conductor component consisting of 99.0 wt% and nickel powder of 0.1 to 1.0 wt%.
【請求項3】 導体配線の組成がタングステン成分、モ
リブデン成分又はタングステン成分とモリブデン成分と
の混合成分99.9〜86wt%、ニッケル成分0.1〜6 wt%及
びセラミックス成分8 wt%以下からなることを特徴とす
るセラミックス多層配線基板。
3. The composition of the conductor wiring comprises a tungsten component, a molybdenum component or a mixed component of a tungsten component and a molybdenum component of 99.9 to 86 wt%, a nickel component of 0.1 to 6 wt%, and a ceramic component of 8 wt% or less. Ceramic multilayer wiring board.
【請求項4】 導体配線の組成がタングステン成分、モ
リブデン成分又はタングステン成分とモリブデン成分と
の混合成分99.9〜99.0wt%及びニッケル成分0.1 〜1.0
wt%からなることを特徴とするセラミックス多層配線基
板。
4. The composition of the conductor wiring is 99.9-99.0 wt% of a tungsten component, molybdenum component or a mixed component of a tungsten component and a molybdenum component, and a nickel component 0.1-1.0.
A ceramic multilayer wiring board characterized by comprising wt%.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114736005A (en) * 2022-03-14 2022-07-12 中国电子科技集团公司第四十三研究所 Tungsten metallization-multilayer alumina black porcelain substrate and preparation method thereof

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JPS57206088A (en) * 1981-06-12 1982-12-17 Ngk Spark Plug Co Ceramic metallized ink
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