JPH0635341B2 - Multilayer wiring board - Google Patents

Multilayer wiring board

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JPH0635341B2
JPH0635341B2 JP61126518A JP12651886A JPH0635341B2 JP H0635341 B2 JPH0635341 B2 JP H0635341B2 JP 61126518 A JP61126518 A JP 61126518A JP 12651886 A JP12651886 A JP 12651886A JP H0635341 B2 JPH0635341 B2 JP H0635341B2
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porcelain
alumina
cao
mgo
weight
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JPS62283860A (en
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卓弘 谷
正 小田切
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NGK Insulators Ltd
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NGK Insulators Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、主としてハイブリッドIC用多層配線基板に
関し、更に詳しくはセラミック絶縁層とW或いはMoの
導体をセラミックグリーンシート上に形成し、還元雰囲
気下に焼成してなるアルミナ磁器よりなる多層配線基板
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention mainly relates to a multilayer wiring board for a hybrid IC, and more specifically, a ceramic insulating layer and a conductor of W or Mo are formed on a ceramic green sheet and fired in a reducing atmosphere. The present invention relates to a multilayer wiring board made of alumina porcelain.

(従来技術とその問題点) 最近における半導体チープの高集積化に伴い、これを実
装するセラミック多層配線基板やICパッケージに対し
ても、配線の高密度化や高い寸法精度が要求されてきて
いる。そして、この寸法精度の中でも、特にアルミナ磁
器からなる基板の反りは、ICチップの搭載やI/Oピ
ンの接続、気密封止等に大きな影響を及ぼすこととな
る。
(Prior art and its problems) With the recent increase in the integration of semiconductor chips, high density wiring and high dimensional accuracy are required for ceramic multilayer wiring boards and IC packages on which they are mounted. . Among the dimensional accuracy, the warp of the substrate made of alumina porcelain has a great influence on the mounting of IC chips, the connection of I / O pins, the hermetic sealing, and the like.

ところで、従来の、この技術分野における通常の焼成操
作では、アルミナ磁器からなる基板やパッケージの反り
が大きいために、そのような反りを軽減する目的で、
(a)メタライズ印刷パターンの形状変更、(b)焼成
時に基板に荷重をかける、(c)焼成炉の内圧を高くす
る、等の手法が採られてきた。
By the way, in the conventional firing operation in this technical field, since the warpage of the substrate and the package made of alumina porcelain is large, the purpose is to reduce such warpage,
Techniques such as (a) changing the shape of the metallized printing pattern, (b) applying a load to the substrate during firing, and (c) increasing the internal pressure of the firing furnace have been adopted.

さらに、従来からの基板は、基板上に形成されるW導
体、Mo導体の抵抗が大きいという問題が内在してお
り、また1枚の基板に複数個のパッケージ等を形成し、
その区画毎に予め溝(スナップライン)を設けておき、
焼成後に該溝部を折り割って、個々に分割する際に、そ
の折り割りがうまく出来ないというスナップ不良や、導
体上へメッキする際のメッキ不良が多い等という問題も
あった。また、従来の、アルミナ量が約90重量%の基
板で、W導体や、Mo導体を基板(グリーンシート)と
還元雰囲気中で同時焼成し、更にその上にAg−Pd系
導体を空気中で焼き付けた多層配線基板にあっては、A
g−Pd系導体周囲のアルミナ磁器表面が黄色く変色
し、外観上良くないという理由で、商品価値を低下させ
るという問題もあったのである。
Further, the conventional substrate has an inherent problem that the resistance of the W conductor and the Mo conductor formed on the substrate is large, and a plurality of packages and the like are formed on one substrate,
A groove (snap line) is provided in advance for each section,
There is also a problem in that when the groove is bent after firing and divided into individual pieces, snapping failure that does not work well, and many plating failures when plating on the conductor are caused. Further, in the conventional substrate having an alumina content of about 90% by weight, a W conductor and a Mo conductor are co-fired with a substrate (green sheet) in a reducing atmosphere, and an Ag-Pd-based conductor is further air-treated thereon. For printed multilayer wiring boards, A
The alumina porcelain surface around the g-Pd-based conductor is discolored yellow, and the appearance is not good.

(発明の目的) ここにおいて、本発明の第一の目的とするところは、セ
ラミック多層線基板に用いられるアルミナ磁器の焼成時
に生ずる反りを減少せしめ、W導体やMo導体の導通抵
抗を下げ、焼成後の磁器のスナップ性を向上さえること
にあり、また第二の目的は、セラミック多層配線基板の
アルミナ磁器中のガラス相を減少させ、ガラス相が多く
存在するために製造工程で生じるメッキ不良を無くする
ことにあり、更に本発明の第三の目的とするところは、
還元雰囲気焼成したアルミナ磁器にAg−Pd系導体を
空気中で焼き付けた時の磁器表面が黄色く変色する現象
を無くすことにある。
(Object of the Invention) Here, the first object of the present invention is to reduce the warpage that occurs during firing of the alumina porcelain used for the ceramic multilayer wire substrate, reduce the conduction resistance of the W conductor and Mo conductor, and perform firing. The second purpose is to improve the snapping property of the porcelain afterwards, and the second purpose is to reduce the glass phase in the alumina porcelain of the ceramic multilayer wiring board, and to prevent plating defects caused in the manufacturing process due to the large amount of glass phase. The third object of the present invention is to eliminate
This is to eliminate the phenomenon that the surface of the porcelain becomes yellow when the Ag—Pd-based conductor is baked in air on the alumina porcelain fired in the reducing atmosphere.

(発明の構成) そして、本発明は、上記の目的を達成するためのアルミ
ナ磁器の特別の技術構成、ひいては多層配線記板の特別
の技術構成を提供するものであって、その要旨とすると
ころは、Al:85〜96重量%、SiO
2.5〜12重量%、MgO:0.5〜4重量%、及び
CaO:2重量%以下の組成を有し、且つMgO/Ca
O重量比が2以上であるアルミナ磁器に対して、W若し
くはMo導体を形成せしめてなることを特徴とする多層
配線基板にあり、またAl:85〜96重量%、
SiO:2.5〜1重量%、MgO:0.5〜4重量
%、及びCaO:2重量%以下の組成を有し、且つMg
O/CaO重量比が2以上であるアルミナ磁器中に、W
若しくはMo導体が同時焼成によって形成され、更に該
アルミナ磁器上にAg−Pd系導体が焼き付けられて設
けられてなることを特徴とする多層配線基板をも、その
要旨とするものである。
(Structure of the Invention) The present invention provides a special technical structure of an alumina porcelain for achieving the above-mentioned object, and further, a special technical structure of a multilayer wiring board, which is the gist of the invention. Is Al 2 O 3 : 85 to 96% by weight, SiO 2 :
2.5 to 12% by weight, MgO: 0.5 to 4% by weight, and CaO: 2% by weight or less, and MgO / Ca
A multilayer wiring board characterized by forming a W or Mo conductor on an alumina porcelain having an O weight ratio of 2 or more, and Al 2 O 3 : 85-96 wt%,
SiO 2 : 2.5 to 1% by weight, MgO: 0.5 to 4% by weight, and CaO: 2% by weight or less, and Mg
In an alumina porcelain having an O / CaO weight ratio of 2 or more, W
Alternatively, the gist of the present invention is also a multi-layer wiring board characterized in that a Mo conductor is formed by simultaneous firing, and an Ag-Pd-based conductor is baked and provided on the alumina porcelain.

なお、そのような多層配線基板におけるアルミナ磁器
は、好ましくは、コランダムの他、ムライト及び/又は
スピネルの結晶相を含むものであり、またより好ましく
は、相対密度が95%以上のものである。
The alumina porcelain in such a multilayer wiring board preferably contains mullite and / or spinel crystal phase in addition to corundum, and more preferably has a relative density of 95% or more.

ところで、かくの如き本発明は、主としてアルミナ基板
又はアルミナICパッケージに用いられる、グリーンシ
ート成形法によるアルミナ磁器の反りのメカニズム、グ
リーンシート上に形成されるW導体やMo導体とアルミ
ナ基板又はアルミナICパッケージとの相互関係、及び
Ag−Pd系導体を焼き付ける時の基板の変色のメカニ
ズムを鋭意研究し、解析した結果、完成されたものであ
る。
By the way, according to the present invention as described above, the warpage mechanism of the alumina porcelain by the green sheet molding method, which is mainly used for the alumina substrate or the alumina IC package, the W conductor or Mo conductor formed on the green sheet and the alumina substrate or the alumina IC is used. It was completed as a result of intensive research and analysis of the relationship with the package and the mechanism of discoloration of the substrate when the Ag-Pd-based conductor is baked.

要するに、本発明者らの研究によって、グリーンシート
成形法による磁器の反りは、主としてアルミナ磁器のM
gO/CaO重量比の影響を受け易いことが明らかとな
ったのである。
In short, according to the research conducted by the present inventors, the warp of the porcelain by the green sheet forming method is mainly M of alumina porcelain.
It became clear that they were easily affected by the gO / CaO weight ratio.

すなわち、従来の多層配線基板或いはICパッケージに
よく用いられていた、Alが約90重量%のアル
ミナ磁器では、殆どMgO/CaO重量比が1程度のも
のであった。而して、このように、CaOに比べてMg
Oの少ない組成は、焼結助剤として添加してあるフラッ
クス分が焼結時に液相となり、液相焼結を起こして焼結
体となるのである。しかしながら、この液相のアルミナ
粉末に対する濡れ性が大き過ぎるために、焼成時に焼結
体の流動が惹起され易くなり、そして焼結雰囲気の流れ
方、湿度分布等の影響を受けて、非常に反り易くなるの
である。本発明者らの検討により、これを防ぐために
は、MgO/CaO重量比を大きくして、液相の濡れ性
を少なくすれば良いことがわかった。そうすると、焼成
時の焼成体の流動性が少なくなり、外的要因による影響
を受け難くなって、反りが生じ難くなるのである。
That is, in the alumina porcelain containing about 90% by weight of Al 2 O 3 , which was often used in the conventional multilayer wiring board or IC package, the MgO / CaO weight ratio was about 1. Thus, compared to CaO, Mg
With a composition containing a small amount of O, the flux component added as a sintering aid becomes a liquid phase at the time of sintering and causes liquid phase sintering to form a sintered body. However, since the wettability of the liquid phase to the alumina powder is too large, the flow of the sintered body is easily induced during firing, and the flow of the sintering atmosphere, the humidity distribution, etc. are affected, and the warp is extremely warped. It will be easier. The present inventors have found that in order to prevent this, the MgO / CaO weight ratio should be increased to reduce the wettability of the liquid phase. Then, the fluidity of the fired body at the time of firing is reduced, and it is less likely to be affected by external factors and warpage is less likely to occur.

因みに、第1図に示したように、焼成後の磁器の反り
は、MgO/CaOの重量比により変わり、MgO/C
aO重量比が2以上で少なくなり、そしてそれが3以上
で更に少なくなり、4以上になると、反りは無視出来る
程度となるのである。なお、第1図におけるカーブは、
Al、SiOの量には関係なく、MgO/Ca
O重量比によってのみ変わるものである。また、基板の
反りは、50mm四方の大きさでの反り値である。
By the way, as shown in FIG. 1, the warp of the porcelain after firing changes depending on the weight ratio of MgO / CaO.
When the aO weight ratio is 2 or more, it becomes small, and when it is 3 or more, it becomes smaller, and when it becomes 4 or more, the warp becomes negligible. The curve in Fig. 1 is
MgO / Ca regardless of the amounts of Al 2 O 3 and SiO 2.
It depends only on the O weight ratio. The warp of the substrate is a warp value in a size of 50 mm square.

また、このように、MgO/CaOの重量比を2以上と
することにより、基板またはICパッケージ中のW、M
o導体の導通抵抗が小さくなることがわかった。これ
も、上記のように、MgO/CaO重量比を大きくする
ことにより、焼成時のアルミナ焼成体中の液相の濡れ性
が小さくなったために、W、Mo金属粉末間への液相の
過度の浸透が抑えられ、W、Mo粉末の焼結が大部分金
属焼結によることとなり、結果として、金属粉末間の隙
間を埋める必要以上のガラス相が減少して、導通抵抗が
減少したものである。
In addition, by setting the weight ratio of MgO / CaO to 2 or more, W and M in the substrate or the IC package can be
It was found that the conduction resistance of the o conductor was small. This is also because, as described above, by increasing the MgO / CaO weight ratio, the wettability of the liquid phase in the alumina calcined body at the time of calcining became small, so that the liquid phase between the W and Mo metal powders became excessive. Infiltration of W and Mo powders is largely suppressed by sintering of the metal, and as a result, the glass phase filling the gaps between the metal powders is reduced more than necessary and the conduction resistance is reduced. is there.

さらに、第2図に示される如く、MgO/CaO重量比
が2以上となると、導通抵抗は10%程度低下し、更に
3以上では20%程度も低下するようになるのである。
なお、この第2図におけるカーブは、Al、Si
の量には関係なく、MgO/CaOの重量比によっ
てのみ変わるものである。
Further, as shown in FIG. 2, when the MgO / CaO weight ratio is 2 or more, the conduction resistance is reduced by about 10%, and when it is 3 or more, it is reduced by about 20%.
The curves in FIG. 2 are Al 2 O 3 and Si.
It depends only on the MgO / CaO weight ratio, regardless of the amount of O 2 .

とろこで、スナップラインの形態を示す第3図におい
て、第3図(a)は、スナップラインのあるアルミナグ
リーンシートの斜視図であり、この(a)図におけるA
部の断面拡大図である(b)図において、グリーンシー
ト1に入れられたスナップ用の溝2は、焼成後、磁器中
のMgO/CaO重量比が2より小さい場合には、
(c)図に示される磁器3のように、癒着を生じた溝4
となって、スナップ不良の原因となるのに対して、Mg
O/CaOの重量比が2以上の場合にあっては、(d)
図のように、焼成して得られるアルミナ磁器5におい
て、溝6は癒着せず、良好なスナップ性を示すのであ
る。
In FIG. 3 showing the form of snap lines, FIG. 3 (a) is a perspective view of an alumina green sheet with snap lines, and A in FIG. 3 (a).
In the (b) diagram which is an enlarged cross-sectional view of the portion, the snap groove 2 put in the green sheet 1 has a MgO / CaO weight ratio of less than 2 in the porcelain after firing.
(C) Like the porcelain 3 shown in FIG.
Becomes a cause of snap failure, whereas Mg
When the weight ratio of O / CaO is 2 or more, (d)
As shown in the figure, in the alumina porcelain 5 obtained by firing, the groove 6 does not adhere to each other and shows a good snap property.

このように、焼成時の液相の濡れ性が小さくなったた
め、第4図に示されるように、1枚の板状形態において
ICパッケージを多数個同時焼成した後に、個々にチョ
コレートブレイクする時のスナップ不良が減少したので
ある。このスナップ不良率は、MgO/CaO重量比が
2以上で半減し、4以上では従来の1/5となる。な
お、第4図におけるカーブは、Al、SiO
には関係なく、MgO/CaO重量比によってのみ変わ
るものである。
Since the wettability of the liquid phase during baking was reduced in this way, as shown in FIG. 4, when a plurality of IC packages were simultaneously baked in a single plate-like form, and then each of them was subjected to a chocolate break. The snap failure has decreased. The snap failure rate is halved when the MgO / CaO weight ratio is 2 or more, and becomes ⅕ of the conventional rate when the MgO / CaO weight ratio is 4 or more. The curve in FIG. 4 changes only with the MgO / CaO weight ratio, regardless of the amounts of Al 2 O 3 and SiO 2 .

また、従来の、Al量が約90%程度の基板又は
ICパッケージ用アルミナ磁器では、焼結体の結晶相
は、主成分であるアルミナから構成されるコランダム相
より他の結晶相は無く、フラックス分は全てガラス相と
なっていた。これに対して、本発明のアルミナ磁器中に
は、コランダム相以外に、ムライト相或いはスピネル相
が析出しており、磁器中のガラス相が減少していること
がわかった。このような結晶相の析出現象は、MgO/
CaO重量比を大きくしたことが原因しているのであ
る。こうした結晶相の析出により、磁器中のガラス相が
減少し、従来のアルミナ磁器の問題であったメッキ不良
が効果的に解消乃至は緩和され得たのである。なお、こ
のコランダム相と共に、析出、共存せしめられるムライ
ト相及び/又はスピネル相は、一般に、結晶相全体の1
〜15重量%程度の割合となるように存在せしめられる
こととなる。
Further, in the conventional alumina porcelain for a substrate or IC package in which the amount of Al 2 O 3 is about 90%, the crystal phase of the sintered body is different from the corundum phase composed of alumina which is the main component. There was no flux, and all the flux was a glass phase. On the other hand, it was found that in the alumina porcelain of the present invention, a mullite phase or a spinel phase was precipitated in addition to the corundum phase, and the glass phase in the porcelain was reduced. The precipitation phenomenon of such a crystal phase is
This is because the CaO weight ratio is increased. By virtue of such precipitation of the crystal phase, the glass phase in the porcelain was reduced, and the plating failure, which was a problem of conventional alumina porcelain, could be effectively eliminated or alleviated. The mullite phase and / or the spinel phase, which are precipitated and coexist with the corundum phase, are generally 1% of the total crystal phase.
It is made to exist so that it may become a ratio of about 15% by weight.

また、第5図に示されるように、MgO/CaOの重量
比が大きくなって、ガラス相が減少することに伴い、メ
ッキ不良は減少し、従来15%程度であったメッキ不良
率が、MgO/CaO重量比が2以上で9%となり、そ
して4以上では7%と半減することが明らかとなった。
In addition, as shown in FIG. 5, as the MgO / CaO weight ratio increases and the glass phase decreases, the plating failure decreases, and the plating failure rate of about 15% in the past is It was revealed that the / CaO weight ratio was 9% at 2 or more, and 7% at 4 or more.

さらに、多層配線基板上にAg−Pd系導体を空気中で
焼き付ける時に発生する磁器表面の黄色の変色も、Mg
O/CaO重量比に大きく影響されることが明らかとな
った。この変色現象は、Ag−Pd系導体中のAgが、
アルミナ磁器表面のガラス相中のCaと反応することに
より起こるものと推察されている。より具体的には、第
6図に示されるように、基板の黄色度は、色差計による
Lab法のb値で表したとき、MgO/CaO重量比が
2で、MgO/CaO重量比が1のときの50%とな
り、3以上では40〜45%となり、目視で黄色さが判
断出来ない程の白さに改善されるようになるのである。
Furthermore, the yellow discoloration of the porcelain surface that occurs when an Ag-Pd-based conductor is baked on the multilayer wiring board in air is also
It became clear that the O / CaO weight ratio was greatly affected. This discoloration phenomenon is caused by Ag in the Ag-Pd system conductor
It is presumed that it occurs by reacting with Ca in the glass phase on the surface of the alumina porcelain. More specifically, as shown in FIG. 6, when the yellowness of the substrate is expressed by the b value of the Lab method using a color difference meter, the MgO / CaO weight ratio is 2, and the MgO / CaO weight ratio is 1. When it is 3 or more, it is 40 to 45%, and the whiteness is improved to such a degree that the yellow color cannot be visually judged.

なお、アルミナ磁器中のAl量は、85重量%よ
り少ないと、フラックス分が多くなり過ぎて、磁器が焼
成時にMo板、アルミナ等のセッターに接着してしま
い、また相対密度も92%までしか上がらない問題があ
る。また、これとは逆に、Al量が96重量%よ
り多いと、フラックス分が足りなくて、充分緻密な磁器
が得られないのである。従って、本発明にあっては、ア
ルミナ磁器中のAl量は、相対密度が95%以上
となる85〜96重量%の範囲内で選択され、更に好ま
しくは、磁器の相対密度が96%以上となる88〜94
重量%が推奨されるのである。特に、本発明に伴うアル
ミナ磁器では、それを基板又はICパッケージとして利
用するとき、その気密性を良好とするために、相対密度
95%以上、好ましくは96%以上の特性を備えること
が望まれるのである。
If the amount of Al 2 O 3 in the alumina porcelain is less than 85% by weight, the amount of flux will be too large and the porcelain will adhere to the setter such as Mo plate or alumina during firing, and the relative density will also be 92. There is a problem that it only goes up to%. On the contrary, when the amount of Al 2 O 3 is more than 96% by weight, the flux content is insufficient and a sufficiently dense porcelain cannot be obtained. Therefore, in the present invention, the amount of Al 2 O 3 in the alumina porcelain is selected within the range of 85 to 96 wt% where the relative density is 95% or more, and more preferably the relative density of the porcelain is 96. 88 to 94 that is more than%
Weight percent is recommended. In particular, the alumina porcelain according to the present invention is required to have a relative density of 95% or more, preferably 96% or more, in order to improve its airtightness when it is used as a substrate or an IC package. Of.

また、アルミナ磁器中のSiO量は、2.5重量%よ
り少ないと、充分に焼結せず、また12重量%を超える
と、フラックスの融点が下がり過ぎて、焼結がバインダ
ー燃焼温度より低い温度で始まるため、特に還元雰囲気
中で焼成した時の脱バインダーが充分に起こらないとこ
ろから、2.5〜12重量%の範囲で、その配合量を調
整する必要がある。
Further, if the amount of SiO 2 in the alumina porcelain is less than 2.5% by weight, it will not sinter sufficiently, and if it exceeds 12% by weight, the melting point of the flux will be too low and the sintering will be above the binder combustion temperature. Since it starts at a low temperature, the binder removal does not occur sufficiently when firing in a reducing atmosphere. Therefore, it is necessary to adjust the blending amount within the range of 2.5 to 12% by weight.

更に、アルミナ磁器中のMgO量は、0.5重量%より
少ないと、アルミナ粒子の異常粒成長の抑制効果が無く
なり、磁器中に粗大粒が発生して磁器の強度を低下さ
せ、一方4重量%を越えると、フラックスの融点が高く
なり過ぎて焼結し難くなる。このため、アルミナ磁器中
のMgO量は、0.5〜4重量%とされることとなる。
Further, if the amount of MgO in the alumina porcelain is less than 0.5% by weight, the effect of suppressing abnormal grain growth of alumina particles is lost, and coarse grains are generated in the porcelain to reduce the strength of the porcelain, while If it exceeds%, the melting point of the flux becomes too high and it becomes difficult to sinter. Therefore, the amount of MgO in the alumina porcelain will be 0.5 to 4% by weight.

更にまた、アルミナ磁器中のCaO量は、2重量%より
多いと、磁器中のガラス相が多くなり、メッキ不良やス
ナップ不良の原因となるので、2重量%以下となるよう
に、その配合量が決定されることとなる。
Furthermore, if the CaO content in the alumina porcelain is more than 2% by weight, the glass phase in the porcelain will increase, causing plating failure and snap failure. Therefore, the content of CaO should be 2% by weight or less. Will be decided.

なお、本発明にあっては、一般に、上記範囲内のAl
、SiO、MgO及びCaOによって実質的に構
成される、換言すればそれらの合計量が実質的に100
重量%となる組成においてアルミナ磁器が構成されるこ
ととなるが、また必要に応じて、それら必須の4成分に
加えて、更に他の添加剤を配合して、目的とするアルミ
ナ磁器を構成することも可能である。例えば、この添加
剤としては、アルミナ磁器を着色するためのTiO
Cr、Fe等のものがある。尤も、この第
三の成分たる添加剤は、得られるアルミナ磁器の特性に
悪影響をもたらさない限度において配合され、一般に大
略5重量%以下の割合において(従って、上記4成分の
合計量は95〜100重量%となる)配合されることと
なる。
In addition, in the present invention, in general, Al 2 within the above range is used.
Substantially composed of O 3 , SiO 2 , MgO and CaO, in other words their total amount is substantially 100.
Alumina porcelain will be constructed in the composition of wt%, and if necessary, in addition to the four essential components, other additives will be further compounded to construct the desired alumina porcelain. It is also possible. For example, as the additive, TiO 2 for coloring alumina porcelain,
Examples include Cr 2 O 3 and Fe 2 O 3 . However, the additive as the third component is compounded within the limit that does not adversely affect the properties of the obtained alumina porcelain, and generally in a ratio of about 5% by weight or less (therefore, the total amount of the above four components is 95 to 100). It will be blended by weight).

ところで、かくの如き本発明に従うアルミナ磁器は、例
えば、次のような方法で有利に製造することが出来る。
By the way, the alumina porcelain according to the present invention as described above can be advantageously manufactured, for example, by the following method.

先ず、アルミナ磁器用フラックスの原料粉末を混合し、
仮焼して、その仮焼物を粉砕する。次いで、この得られ
た仮焼フラックス(粉砕物)とアルミナ粉末とを、本発
明のアルミナ磁器組成となるように混合し、そして常法
に従って所望の形状に成形して、焼成するのである。こ
のアルミナ磁器製造方法では、好ましくは、フラックス
の組成を、Alが20〜75重量%、SiO
20〜75重量%、MgOが5〜30重量%、CaOが
15重量%以下となるように調整し、またこのフラック
スの仮焼温度を1000〜1450℃とする一方、磁器
の焼成温度を1450〜1650℃とするのが良く、こ
れにより相対密度95%以上のアルミナ磁器を有利に得
ることが出来るのである。
First, mix the raw material powder of the alumina porcelain flux,
It is calcined and the calcined product is crushed. Next, the obtained calcined flux (pulverized product) and alumina powder are mixed so as to have the alumina porcelain composition of the present invention, and then shaped into a desired shape by a conventional method and fired. In this alumina porcelain manufacturing method, the composition of the flux is preferably 20 to 75% by weight of Al 2 O 3, 20 to 75% by weight of SiO 2 , 5 to 30% by weight of MgO, and 15% by weight or less of CaO. And the calcination temperature of this flux is 1000 to 1450 ° C., while the firing temperature of the porcelain is preferably 1450 to 1650 ° C., which makes it possible to use an alumina porcelain having a relative density of 95% or more. You can get it.

(実施例) 以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明を更に
具体的に明らかにすることとするが、本発明が、かかる
実施例の記載によって何等制限的に解釈されるものでな
いことは、言うまでもないところである。なお、本発明
が、以下の実施例の他にも、また上記具体的記述の他に
も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、当業者
の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良などを加え
て実施され得るものであることが、理解されるべきであ
る。
(Examples) Hereinafter, some examples of the present invention will be shown to clarify the present invention more specifically, but the present invention is construed to be limited to the description of the examples. Needless to say, it is not a thing. It should be noted that the present invention is, in addition to the following embodiments, and in addition to the above specific description, various changes, modifications, and improvements within the scope not departing from the spirit of the present invention based on the knowledge of those skilled in the art. It should be understood that it can be implemented in addition to the above.

先ず、アルミナ磁器用フラックス原料の混合物(Al
+SiO+MgO+CaO)を、1300〜14
00℃で仮焼し、その得られた仮焼物を、平均粒径が4
μm程度となるように乾式粉砕した。次いで、この仮焼
フラックス粉末と磁器原料であるアルミナ粉末を用い
て、下記第1表に示す各種化学組成のアルミナ磁器No.
1〜20を作製した。焼成温度は1550〜1600℃
とした。得られた各種アルミナ磁器のMgO/CaO重
量比、相対密度、反りの状態を、第1表に併せ示した。
また、これらのアルミナ磁器No.1〜20について、各
種磁器特性及びW導体の特性を測定し、その結果を第2
表に示した。
First, a mixture of alumina porcelain flux raw materials (Al 2
O 3 + SiO 2 + MgO + CaO), 1300-14
It is calcined at 00 ° C, and the resulting calcined product has an average particle size of 4
Dry pulverization was performed so that the size was about μm. Then, using this calcined flux powder and alumina powder as a porcelain raw material, alumina porcelain No. of various chemical compositions shown in Table 1 below.
1-20 were produced. Firing temperature is 1550 to 1600 ° C
And Table 1 also shows the MgO / CaO weight ratio, relative density, and warpage of each of the various alumina porcelains obtained.
Also, with respect to these alumina porcelain Nos. 1 to 20, various porcelain characteristics and W conductor characteristics were measured, and the results were
Shown in the table.

なお、本実施例において、相対密度は、鏡面研磨した磁
器断面の顕微鏡観察による気孔率から求めた。焼成後の
磁器の反りは、50mm四方の試料で、表面粗さ計を用い
て「うねり」の測定により、求めた。また、焼成後の導
体厚が20μmになるようにグリーンシート上にW導体
ペーストを印刷し、焼成した後、導通抵抗を測定した。
更に、還元雰囲気焼成したアルミナ磁器表面にAg−P
d導体ペーストを所定のパターンに印刷して、空気中に
おいて850℃で焼き付け、パターン周辺部のアルミナ
磁器表面の黄色度を色差計を用いて測定した。この場合
の黄色度は、Lab法のb値を用いた。
In this example, the relative density was determined from the porosity of the mirror-polished porcelain cross section observed by a microscope. The warpage of the porcelain after firing was determined by measuring "waviness" using a surface roughness meter using a 50 mm square sample. Further, the W conductor paste was printed on the green sheet so that the conductor thickness after firing was 20 μm, and after firing, the conduction resistance was measured.
Furthermore, Ag-P is applied to the surface of the alumina porcelain fired in a reducing atmosphere.
The d conductor paste was printed in a predetermined pattern, baked in air at 850 ° C., and the yellowness of the alumina porcelain surface around the pattern was measured using a color difference meter. In this case, the b value of the Lab method was used for the yellowness.

かかる第1表及び第2表の結果から明らかなように、本
発明に従う磁器組成及びMgO/CaO比を有するアル
ミナ磁器No.1〜3、5〜8、11〜18の特性は、相
対密度が95%以上、磁器の反りは90μm以下、スナ
ップ不良率が0.4%以下、導通抵抗が10mΩ/□以
下、メッキ不良率が9%以下、Ag−Pd導体焼付後の
磁器の黄色度が3.3以下であり、本発明で規定する磁
器組成及びMgO/CaO以外のものであるNo.4、
9、10、19、20に較べ、著しく優れた特性値を示
している。
As is clear from the results of Tables 1 and 2, the characteristics of the alumina porcelain Nos. 1 to 3, 5 to 8 and 11 to 18 having the porcelain composition and the MgO / CaO ratio according to the present invention have a relative density of 95% or more, warpage of porcelain is 90 μm or less, snap failure rate is 0.4% or less, conduction resistance is 10 mΩ / □ or less, plating failure rate is 9% or less, and yellowness of porcelain after baking Ag-Pd conductor is 3 No. 4, which is less than 3 and other than the porcelain composition and MgO / CaO specified in the present invention,
Compared with 9, 10, 19 and 20, the characteristic values are remarkably excellent.

また、これらの特性のうち、相対密度以外の特性は、磁
器中のMgO/CaOの重量比が大きい程、特性値が向
上していく傾向が認められるのである。例えば、メッキ
不良率は、MgO/CaO重量比が2.3のとき9.0
%位であるが、MgO/CaO重量比が19では、6.
5%まで減少している。また、磁器組成が本発明の範囲
外にある場合には、焼結性が悪く、相対密度が91〜9
3%までしか上がらないことが認められる。これに対し
て、MgO/CaO重量比が大きいと、磁器の反り、ス
ナップ不良率、導通抵抗、メッキ不良率、磁器の黄色度
は何れも良い値を示しており、これは先に述べた通りで
ある。なお、MgO/CaOの重量比が2より小さい試
料19と20にあっては、磁器の相対密度、磁器の反
り、スナップ不良率、導通抵抗、メッキ不良率、磁器の
黄色度等全ての特性が、本発明に従うアルミナ磁器より
も劣るものである。例えば、黄色度は6.2〜6.7、
磁器の反りは190〜220μmである。
Further, among these characteristics, the characteristics other than the relative density tend to improve as the MgO / CaO weight ratio in the porcelain increases. For example, the plating failure rate is 9.0 when the MgO / CaO weight ratio is 2.3.
%, But when the MgO / CaO weight ratio is 19, 6.
It has decreased to 5%. When the porcelain composition is out of the range of the present invention, the sinterability is poor and the relative density is 91 to 9
It is recognized that it can only go up to 3%. On the other hand, when the MgO / CaO weight ratio is large, the warp of the porcelain, the snap failure rate, the conduction resistance, the plating failure rate, and the yellowness of the porcelain all show good values, which are as described above. Is. In addition, in the samples 19 and 20 in which the weight ratio of MgO / CaO is smaller than 2, all the characteristics such as the relative density of the porcelain, the warp of the porcelain, the defective snap rate, the conduction resistance, the defective plating rate, and the yellowness of the porcelain were obtained. , Is inferior to the alumina porcelain according to the present invention. For example, the yellowness is 6.2 to 6.7,
The warp of the porcelain is 190 to 220 μm.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、焼成
後の磁器の反りが減少し、ICパッケーイの製造工程に
おけるメッキ不良、スナップ不良等か改善され、W、M
o導体の導通抵抗が小さい多層配線基板及びICパッケ
ージの製造が可能となる。更に、多層配線基板上にAg
−Pd系導体ペースとを空気中で焼き付け、厚膜HIC
基板とする時の、Ag−Pd系導体パターン周囲の基板
表面が黄色に発色する現象が効果的に抑制乃至は阻止さ
れ得る利点をも享受し得るものである。
(Effects of the Invention) As is apparent from the above description, according to the present invention, the warpage of the porcelain after firing is reduced, and plating defects, snap defects, and the like in the manufacturing process of the IC package are improved.
It is possible to manufacture a multilayer wiring board and an IC package in which the conduction resistance of the o conductor is small. Furthermore, Ag on the multilayer wiring board
Thick film HIC by baking Pd-based conductor in air
When used as a substrate, the phenomenon that the substrate surface around the Ag-Pd-based conductor pattern develops yellow can be effectively suppressed or prevented.

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

第1図は、MgO/CaO重量比に対するアルミナ磁器
の反りの変化を示したグラフであり、第2図は、MgO
/CaO重量比に対するアルミナ磁器上のW導体の導通
抵抗の変化を示したグラフである。 第3図は、アルミナグリーンシートに付けたスナッピン
グ用溝の焼成する時の変化を示すものであり、(a)は
スナッピング用溝を設けたグリーンシートの斜視図、
(b)は(a)のA部分の拡大溝部断面説明図、(c)
及び(d)はそれぞれアルミナ磁器(焼成体)の溝部の
異なる形態を示す(b)に対応する図である。 第4図は、MgO/CaO重量比に対するアルミナ磁器
のスナップ不良率の変化を示したグラフであり、また第
5図は、MgO/CaO重量比に対するアルミナ磁器上
のW導体のメッキ不良率の変化を示したグラフであり、
更に第6図は、MgO/CaO重量比に対する、アルミ
ナ磁器にAg−Pd導体を空気中で焼き付けた時の磁器
表面の黄色度の変化を示したグラフである。 1:グリーンシート 2:スナップ用溝(スナップライン) 3、5:アルミナ磁器 4、6:焼成後のスナップ用溝
FIG. 1 is a graph showing changes in warpage of alumina porcelain with respect to MgO / CaO weight ratio, and FIG. 2 is MgO.
It is the graph which showed the change of the conduction resistance of the W conductor on the alumina porcelain with respect to the / CaO weight ratio. FIG. 3 shows changes in the snapping grooves formed on the alumina green sheet during firing. (A) is a perspective view of the green sheet having the snapping grooves,
(B) is an enlarged groove section explanatory drawing of A part of (a), (c)
And (d) are views corresponding to (b) showing different shapes of the groove portion of the alumina porcelain (fired body). FIG. 4 is a graph showing the change in snap failure rate of alumina porcelain with respect to MgO / CaO weight ratio, and FIG. 5 is the change of plating failure rate of W conductor on alumina porcelain with respect to MgO / CaO weight ratio. Is a graph showing
Further, FIG. 6 is a graph showing the change in yellowness of the surface of the porcelain when the Ag—Pd conductor was baked on the alumina porcelain in air against the MgO / CaO weight ratio. 1: Green sheet 2: Snap groove (snap line) 3, 5: Alumina porcelain 4, 6: Snap groove after firing

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】Al:85〜96重量%、Si
:2.5〜12重量%、MgO:0.5〜4重量
%、及びCaO:2重量%以下の組成を有し、且つMg
O/CaO重量比が2以上であるアルミナ磁器に、W若
しくはMo導体を形成せしめてなることを特徴とする多
層配線基板。
1. Al 2 O 3 : 85-96% by weight, Si
O 2 : 2.5 to 12% by weight, MgO: 0.5 to 4% by weight, and CaO: 2% by weight or less, and Mg
A multi-layer wiring board comprising an alumina porcelain having an O / CaO weight ratio of 2 or more and W or Mo conductors formed thereon.
【請求項2】Al:85〜96重量%、Si
:2.5〜12重量%、MgO:0.5〜4重量
%、及びCaO:2重量%以下の組成を有し、且つMg
O/CaO重量比が2以上であるアルミナ磁器中に、W
若しくはMo導体が同時焼成によって形成され、更に該
アルミナ磁器上にAg−Pd系導体が焼き付けられて設
けられてなることを特徴とする多層配線基板。
2. Al 2 O 3 : 85-96% by weight, Si
O 2 : 2.5 to 12% by weight, MgO: 0.5 to 4% by weight, and CaO: 2% by weight or less, and Mg
In an alumina porcelain having an O / CaO weight ratio of 2 or more, W
Alternatively, a multi-layer wiring board is characterized in that a Mo conductor is formed by simultaneous firing, and an Ag—Pd-based conductor is baked and provided on the alumina porcelain.
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