JPH0685418A - Ceramic wiring substrate - Google Patents
Ceramic wiring substrateInfo
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- JPH0685418A JPH0685418A JP4150454A JP15045492A JPH0685418A JP H0685418 A JPH0685418 A JP H0685418A JP 4150454 A JP4150454 A JP 4150454A JP 15045492 A JP15045492 A JP 15045492A JP H0685418 A JPH0685418 A JP H0685418A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はセラミックス配線基板に
関し、特にアルミナ基板上に設けられたＡｇ−Ｐｄ配線
層を有するセラミックス配線基板に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic wiring board, and more particularly to a ceramic wiring board having an Ag-Pd wiring layer provided on an alumina substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種のセラミックス配線基板に
おいては、Ａｌ2 Ｏ3 を約９６重量％含有するセラミッ
クス基板（以下、９６％アルミナ基板という）上にＡｇ
−Ｐｄ配線層が設けられていた。2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of ceramic wiring substrate, Ag is formed on a ceramic substrate (hereinafter referred to as 96% alumina substrate) containing about 96% by weight of Al 2 O 3.
The -Pd wiring layer was provided.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな９６％アルミナ基板を用いた従来のセラミックス配
線基板は耐温度サイクル特性が悪く、過酷な温度環境下
で用いられる車載用として使用するには信頼性の点で問
題があった。すなわち、セラミックス配線基板が用いら
れる厚膜ハイブリッドＩＣにおいては、アルミナ基板上
にＡｇ−Ｐｄ配線層を形成し、このＡｇ−Ｐｄ配線層上
に半田を用いて表面実装部品を搭載しているが、この厚
膜ハイブリッドＩＣに−４０℃と１２５℃との間で温度
を変化させる耐温度サイクル試験を行うと、半田とＡｇ
−Ｐｄ配線層との熱膨張係数の差からＡｇ−Ｐｄ配線層
の表面に生じたクラックが５００サイクル程度で下側の
アルミナ基板の方に進展し、Ａｇ−Ｐｄ配線層の抵抗を
高くし、ひいてはＡｇ−Ｐｄ配線層を断線させてしまう
という問題があった。However, the conventional ceramics wiring board using such a 96% alumina substrate has poor temperature cycle resistance and is reliable for use in a vehicle used in a severe temperature environment. There was a problem in terms of sex. That is, in a thick film hybrid IC using a ceramic wiring board, an Ag-Pd wiring layer is formed on an alumina substrate, and surface mounting components are mounted on the Ag-Pd wiring layer using solder. This thick film hybrid IC was subjected to a temperature cycle test in which the temperature was changed between −40 ° C. and 125 ° C.
Due to the difference in thermal expansion coefficient from the -Pd wiring layer, a crack generated on the surface of the Ag-Pd wiring layer propagates toward the lower alumina substrate in about 500 cycles, increasing the resistance of the Ag-Pd wiring layer, As a result, there is a problem that the Ag-Pd wiring layer is disconnected.
【０００４】従って、本発明の主な目的は、優れた耐温
度サイクル特性を有するセラミックス配線基板を提供す
ることにある。Therefore, a main object of the present invention is to provide a ceramics wiring board having excellent temperature cycle resistance.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、８７乃
至９４重量％のＡｌ2 Ｏ3 と６乃至１３重量％のフラッ
クスとを主成分とするセラミックス基板と、前記セラミ
ックス基板上に設けられ、８３乃至９０重量％のＡｇ−
Ｐｄ合金と１０乃至１７重量％のガラス成分とを主成分
とする配線層と、を有することを特徴とするセラミック
ス配線基板が得られる。According to the present invention, a ceramic substrate containing 87 to 94% by weight of Al 2 O 3 and 6 to 13% by weight of a flux as main components is provided on the ceramic substrate. , 83 to 90 wt% Ag-
A ceramic wiring board having a wiring layer mainly composed of a Pd alloy and a glass component of 10 to 17% by weight is obtained.
【０００６】前記フラックスは、３乃至８重量％のＳｉ
Ｏ2 と、０．４乃至２重量％のＣａＯと、０．４乃至２
重量％のＭｇＯとからなることが好ましい。The flux is 3 to 8% by weight of Si.
O 2 , 0.4 to 2 wt% CaO, 0.4 to 2
It is preferably composed of wt% MgO.
【０００７】前記セラミックス基板は、前記Ａｌ2 Ｏ3
と前記フラックスとの合計重量に対して２重量％以下の
ＺｒＯ2 をさらに含有することが好ましい。The ceramic substrate is made of Al 2 O 3
It is preferable that ZrO 2 is further contained in an amount of 2 % by weight or less based on the total weight of the flux and the flux.
【０００８】さらに、前記Ａｇ−Ｐｄ合金は６０乃至８
０重量％のＡｇと５乃至２５重量％のＰｄとからなるこ
とが好ましい。Further, the Ag-Pd alloy is 60 to 8
It is preferably composed of 0 wt% Ag and 5 to 25 wt% Pd.
【０００９】さらに、また、前記ガラス成分は６乃至１
３重量％のＢｉ2 Ｏ3 と、１乃至２．５重量％のＰｂＯ
と、０．１乃至３重量％のＳｉＯ2 と、０．０１乃至１
重量％のＡｌ2 Ｏ3 と、０．０１乃至０．４重量％のＣ
ａＯとからなることが好ましい。Further, the glass component is 6 to 1
3 wt% Bi 2 O 3 and 1 to 2.5 wt% PbO
And 0.1 to 3% by weight of SiO 2 , 0.01 to 1
Wt% Al 2 O 3 and 0.01 to 0.4 wt% C
It is preferably composed of aO.
【００１０】[0010]
【作用】本発明においては、セラミックス基板のＡｌ2
Ｏ3 成分を８７乃至９４重量％と少なくし、フラックス
成分を６乃至１３重量％と多くしているから、セラミッ
クス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に柱状のアノーサイ
ト結晶がメッシュ状になったガラス構造体が得られる。
そして、このアノーサイト結晶がセラミックス基板とＡ
ｇ−Ｐｄ配線層との間に存在することにより、Ａｇ−Ｐ
ｄ配線層の表面に生じたクラックが下側のアルミナ基板
の方に進展するのを抑制することができる。その結果、
−４０℃と１２５℃との間で耐温度サイクル試験を２０
００サイクル以上行っても、Ａｇ−Ｐｄ配線層の断線を
防止できることはもちろんのこと、抵抗が高くなること
も防止できるようになる。In the present invention, Al 2 on the ceramic substrate is
Since the O 3 component is reduced to 87 to 94% by weight and the flux component is increased to 6 to 13% by weight, the columnar anorthite crystals form a mesh between the ceramic substrate and the Ag—Pd wiring layer. A glass structure is obtained.
And this anorthite crystal is
Since it exists between the g-Pd wiring layer and Ag-Pd,
It is possible to suppress the crack generated on the surface of the d wiring layer from propagating toward the lower alumina substrate. as a result,
20 temperature cycle tests between -40 ° C and 125 ° C
Even if it is performed for more than 100 cycles, it is possible to prevent disconnection of the Ag-Pd wiring layer, and also to prevent the resistance from increasing.
【００１１】また、このようにアノーサイト結晶がセラ
ミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に存在すること
により、Ａｇ−Ｐｄ配線層とセラミックス基板との接着
強度も強くなる。Further, since the anorthite crystal is present between the ceramic substrate and the Ag-Pd wiring layer as described above, the adhesive strength between the Ag-Pd wiring layer and the ceramic substrate becomes strong.
【００１２】さらに、フラックス成分を６乃至１３重量
％と多くしているから、焼成温度を下げることができ
る。従って、セラミックス基板の収縮ばらつきが押さえ
られて基板の寸法精度が向上するとともに、基板の反り
も低減される。また、このように焼成温度を下げること
ができるから、製造コストも下げることができるように
なる。Further, since the flux component is increased to 6 to 13% by weight, the firing temperature can be lowered. Therefore, variations in shrinkage of the ceramic substrate are suppressed, the dimensional accuracy of the substrate is improved, and the warp of the substrate is reduced. Further, since the firing temperature can be lowered in this way, the manufacturing cost can be lowered.
【００１３】なお、フラックス成分が１３重量％より多
いと、セラミックス基板の強度が低下し、もはや車載用
としては用いることができなくなる。また、ガラス成分
がセラミックス基板表面に浮きだし、セッターとの融着
やトリミングにより形成された抵抗の抵抗値が不安定に
なる等の問題も生じる。If the flux component is more than 13% by weight, the strength of the ceramic substrate is lowered and it can no longer be used as a vehicle. In addition, the glass component floats on the surface of the ceramic substrate, which causes a problem that the resistance value of the resistor formed by fusion with the setter or trimming becomes unstable.
【００１４】フラックス成分が６重量％より少ないと、
セラミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に十分な量
のアノーサイト結晶を存在させることができなくなり、
Ａｇ−Ｐｄ配線層の表面に生じたクラックが下側のアル
ミナ基板の方に進展するのを抑制することが困難とな
る。また、このように十分な量のアノーサイト結晶がセ
ラミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に存在しなく
なることにより、Ａｇ−Ｐｄ配線層とセラミックス基板
との接着強度も弱くなってしまう。さらに焼成温度も高
くなり、基板の寸法精度が悪くなるとともに、基板の反
りも大きくなってしまう。また、このように焼成温度が
高くなるから、製造コストも高くなる。If the flux component is less than 6% by weight,
It becomes impossible to allow a sufficient amount of anorthite crystals to exist between the ceramic substrate and the Ag-Pd wiring layer,
It becomes difficult to suppress the crack generated on the surface of the Ag-Pd wiring layer from propagating toward the lower alumina substrate. Further, since a sufficient amount of anorthite crystals do not exist between the ceramic substrate and the Ag-Pd wiring layer, the adhesive strength between the Ag-Pd wiring layer and the ceramic substrate also becomes weak. Further, the firing temperature becomes high, the dimensional accuracy of the substrate deteriorates, and the warp of the substrate also increases. Further, since the firing temperature is increased in this way, the manufacturing cost is also increased.
【００１５】なお、より好ましくは、セラミックス基板
のＡｌ2 Ｏ3 成分が９０乃至９３重量％であり、フラッ
クス成分は７乃至１０重量％である。More preferably, the Al 2 O 3 component of the ceramic substrate is 90 to 93% by weight and the flux component is 7 to 10% by weight.
【００１６】また、本発明においては、前記セラミック
ス基板上に設けられる配線層のＡｇ−Ｐｄ合金を８３乃
至９０重量％とし、ガラス成分を１０乃至１７重量％と
しているから、セラミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層と
の間に柱状のアノーサイト結晶を十分に生じさせるとと
もに半田付け性も良好に保つことができる。Further, in the present invention, since the Ag-Pd alloy of the wiring layer provided on the ceramic substrate is set to 83 to 90% by weight and the glass component is set to 10 to 17% by weight, the ceramic substrate and Ag-Pd are set. It is possible to sufficiently generate columnar anorthite crystals between the wiring layer and the solderability.
【００１７】Ａｇ−Ｐｄ配線層は疎であるから、ガラス
成分を多くしてＡｇ−Ｐｄ配線層の膜強度を強くすると
ともにセラミックス基板との密着性も増しているが、多
すぎると、Ａｇ−Ｐｄ配線層の表面のガラス成分が多く
なりすぎ半田付け性が悪くなってしまう。Since the Ag-Pd wiring layer is sparse, the glass component is increased to increase the film strength of the Ag-Pd wiring layer and the adhesion to the ceramic substrate is also increased. The glass component on the surface of the Pd wiring layer becomes too much, resulting in poor solderability.
【００１８】本発明のように、セラミックス基板上に設
けられる配線層のＡｇ−Ｐｄ合金を８３乃至９０重量％
とし、ガラス成分を１０乃至１７重量％とすることによ
りＡｇ−Ｐｄ配線層の半田付け性を良好に保ったまま、
Ａｇ−Ｐｄ配線層の膜強度やセラミックス基板との接着
性も強くすることができるようになる。As in the present invention, the wiring layer provided on the ceramic substrate contains 83 to 90% by weight of Ag-Pd alloy.
By setting the glass component to 10 to 17% by weight, while maintaining good solderability of the Ag-Pd wiring layer,
It is also possible to increase the film strength of the Ag-Pd wiring layer and the adhesiveness with the ceramic substrate.
【００１９】なお、ガラス成分が１７重量％より多い
と、余剰ガラスがＡｇ−Ｐｄ配線層表面やセラミックス
基板上に染み出し半田濡れ性の劣化やブリードアウトを
引き起こしてしまう。If the glass component is more than 17% by weight, excess glass oozes out on the surface of the Ag-Pd wiring layer or on the ceramic substrate, causing deterioration of solder wettability and bleed-out.
【００２０】ガラス成分が１０重量％より少ないとＡｇ
−Ｐｄ配線層はポーラスとなり、膜強度が劣化するとと
もに、セラミックス基板との接着性も悪くなる。さら
に、セラミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に耐温
度サイクル試験に耐えるに十分な量のアノーサイト結晶
を生じさせることも困難となる。If the glass component is less than 10% by weight, Ag
The -Pd wiring layer becomes porous, the film strength deteriorates, and the adhesion to the ceramic substrate also deteriorates. Further, it becomes difficult to generate an anorthite crystal between the ceramic substrate and the Ag—Pd wiring layer in an amount sufficient to endure the temperature cycle test.
【００２１】なお、より好ましくはセラミックス基板上
に設けられる配線層のＡｇ−Ｐｄ合金が８５乃至８８重
量％であり、ガラス成分が１２乃至１５重量％である。More preferably, the wiring layer provided on the ceramic substrate contains Ag-Pd alloy in an amount of 85 to 88% by weight and the glass component in an amount of 12 to 15% by weight.
【００２２】前記フラックスは、３乃至８重量％のＳｉ
Ｏ2 と、０．４乃至２重量％のＣａＯと、０．４乃至２
重量％のＭｇＯとからなることが好ましく、より好まし
くは４乃至７重量％のＳｉＯ2 と、０．６乃至１．８重
量％のＣａＯと、０．６乃至１．８重量％のＭｇＯとか
らなる。The flux is 3 to 8% by weight of Si.
O 2 , 0.4 to 2 wt% CaO, 0.4 to 2
It is preferably composed of MgO by weight, more preferably 4 to 7% by weight of SiO 2 , 0.6 to 1.8% by weight of CaO, and 0.6 to 1.8% by weight of MgO. Become.
【００２３】ＳｉＯ2 が３重量％より少ないとセラミッ
クスの焼結度が低下し、８重量％より多いと厚膜との接
着強度が低下する。If the SiO 2 content is less than 3% by weight, the degree of sintering of the ceramics will decrease, and if it is more than 8% by weight, the adhesive strength with the thick film will decrease.
【００２４】ＣａＯが０．４重量％より少ないとセラミ
ックス内のポアが増加し、基板密度が低下する。２重量
％より多いとセラミックス基板表面にガラス浮きが生じ
てしまう。When CaO is less than 0.4% by weight, pores in the ceramics increase and the substrate density decreases. If it is more than 2% by weight, glass float will occur on the surface of the ceramic substrate.
【００２５】ＭｇＯはアルミナの均一粒成長を助ける働
きをもっているが、０．４重量％より少ないと、基板の
焼結度が低下し、２重量％より多いとセラミックス基板
の強度が低下する。MgO has a function of promoting uniform grain growth of alumina, but if it is less than 0.4% by weight, the degree of sintering of the substrate is lowered, and if it is more than 2% by weight, the strength of the ceramic substrate is lowered.
【００２６】前記セラミックス基板は、前記Ａｌ2 Ｏ3
と前記フラックスとの合計重量％に対して２重量％以下
のＺｒＯ2 をさらに含有することが好ましく、より好ま
しくは、０．２乃至１．８重量％のＺｒＯ2 が含有され
る。The ceramic substrate is made of Al 2 O 3
It is preferable to further contain 2 % by weight or less of ZrO 2 with respect to the total weight% of the above flux and, more preferably, 0.2 to 1.8% by weight of ZrO 2 .
【００２７】ＺｒＯ2 は圧縮応力をセラミックス基板に
かける作用があるが、基板焼結温度をさらに下げること
も可能である。しかしながら、２重量％より多いとセラ
ミックス基板の強度が低下する。ZrO 2 acts to apply a compressive stress to the ceramic substrate, but it is possible to further lower the substrate sintering temperature. However, if the amount is more than 2% by weight, the strength of the ceramic substrate is lowered.
【００２８】さらに、前記Ａｇ−Ｐｄ合金は６０乃至８
０重量％のＡｇと５乃至２５重量％のＰｄとからなるこ
とが好ましく、より好ましくは６０乃至７５重量％のＡ
ｇと１０乃至２５重量％のＰｄとからなる。Further, the Ag-Pd alloy is 60 to 8
It is preferably composed of 0 wt% Ag and 5 to 25 wt% Pd, more preferably 60 to 75 wt% A.
g and 10 to 25% by weight of Pd.
【００２９】さらにまた、前記ガラス成分は６乃至１３
重量％のＢｉ2 Ｏ3 と、１乃至２．５重量％のＰｂＯ
と、０．１乃至３重量％のＳｉＯ2 と、０．０１乃至１
重量％のＡｌ2 Ｏ3 と、０．０１乃至０．４重量％のＣ
ａＯとからなることが好ましく、より好ましくは８乃至
１１重量％のＢｉ2 Ｏ3 と、１乃至２重量％のＰｂＯ
と、０．２乃至２．５重量％のＳｉＯ2 と、０．０２乃
至０．８重量％のＡｌ2 Ｏ 3 と、０．０１乃至０．３５
重量％のＣａＯとからなる。Furthermore, the glass component is 6 to 13
Wt% Bi2O3And 1 to 2.5 wt% PbO
And 0.1 to 3% by weight of SiO2And 0.01 to 1
Wt% Al2O3And 0.01 to 0.4 wt% C
aO is preferable, and more preferably 8 to
11 wt% Bi2O3And 1 to 2 wt% PbO
And 0.2 to 2.5% by weight of SiO2And 0.02
To 0.8 wt% Al2O 3And 0.01 to 0.35
It consists of wt% CaO.
【００３０】Ｂｉ2 Ｏ3 が６重量％より少ないと粘度が
高くなりすぎて脆いガラスとなり、１３重量％より多い
と軟化点が低下しすぎ良好なガラス−メタルマトリック
スの形成が困難となる。If the Bi 2 O 3 content is less than 6% by weight, the viscosity becomes too high to give a brittle glass, and if it exceeds 13% by weight, the softening point becomes too low to form a good glass-metal matrix.
【００３１】ＰｂＯが１重量％より少ないと粘度が高く
なりすぎて脆いガラスとなり、２．５重量％より多いと
軟化点が低下しすぎ良好なガラス−メタルマトリックス
の形成が困難となる。If the amount of PbO is less than 1% by weight, the viscosity becomes too high to give a brittle glass, and if the amount of PbO is more than 2.5% by weight, the softening point is too low to form a good glass-metal matrix.
【００３２】ＳｉＯ2 が０．１重量％より少ないと結晶
相を含むガラス−メタルマトリックスの形成が困難とな
り、３重量％より多いと融点が高くなりすぎガラスの流
動性が阻害される。If the SiO 2 content is less than 0.1% by weight, it becomes difficult to form a glass-metal matrix containing a crystalline phase, and if it exceeds 3% by weight, the melting point becomes too high and the fluidity of the glass is impaired.
【００３３】Ａｌ2 Ｏ3 が０．０１重量％より少ないと
結晶相を含むガラス−メタルマトリックスの形成が困難
となり、１重量％より多いと融点が高くなりすぎガラス
の流動性が阻害される。When Al 2 O 3 is less than 0.01% by weight, it is difficult to form a glass-metal matrix containing a crystal phase, and when it is more than 1% by weight, the melting point becomes too high and the fluidity of glass is impaired.
【００３４】ＣａＯが０．０１重量％より少ないと結晶
相を含むガラス−メタルマトリックスの形成が困難とな
り、０．４重量％より多いと融点が高くなりすぎガラス
の流動性が阻害される。If CaO is less than 0.01% by weight, it becomes difficult to form a glass-metal matrix containing a crystal phase, and if it exceeds 0.4% by weight, the melting point becomes too high and the flowability of glass is impaired.
【００３５】なお、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 およびＣａＯ
の構成比は、Ａｇ／Ｐｄ比、ガラス−メタルマトリック
ス形成量、セラミックス基板との濡れ、接着強度、融点
等に応じて上記組成範囲内において適宜組み合わせる。SiO 2 , Al 2 O 3 and CaO
The composition ratio is appropriately combined within the above composition range according to the Ag / Pd ratio, the glass-metal matrix formation amount, the wetting with the ceramic substrate, the adhesive strength, the melting point, and the like.
【００３６】また、前記配線層がＡｇ−Ｐｄ合金とガラ
ス成分との合計重量に対して１重量％以下のＢ2 Ｏ3 や
２重量％以下のＺｎＯをさらに含有することもできる。
これらは、融点の調整等の目的で、ガラス成分の効果を
妨げない程度に添加できる。The wiring layer may further contain 1% by weight or less of B 2 O 3 or 2% by weight or less of ZnO with respect to the total weight of the Ag-Pd alloy and the glass component.
These can be added for the purpose of adjusting the melting point or the like to the extent that they do not interfere with the effect of the glass component.
【００３７】なお、前記配線層を形成するためのペース
トは、前記諸成分に加え、パターンの印刷性を配慮し
て、エチルセルロース、アクリル系樹脂等の有機バイン
ダーやブチル−カルビトールアセテート、α−タービネ
オール等の有機溶剤を適宜含有する。In addition to the above components, the paste for forming the wiring layer is made of an organic binder such as ethyl cellulose or acrylic resin, butyl-carbitol acetate, or α-terbineol in consideration of pattern printability. And the like appropriately contain an organic solvent.
【００３８】[0038]
【実施例１】９０．５重量％のＡｌ2 Ｏ3 、６．０重量
％のＳｉＯ2 、１．８重量％のＣａＯ、１．７重量％の
ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯおよびＭｇＯの
合計重量に対して１．０重量％のＺｒＯ2 を含有するア
ルミナセラミックス基板を１５００℃で焼成した。な
お、このアルミナセラミックス基板はＡｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｏ2 、ＣａＯおよびＭｇＯの合計重量に対して各々０．
１重量％以下のＮａ2 Ｏ、Ｆｅ2 Ｏ3 およびＫ2 Ｏをさ
らに含んでいた。Example 1 90.5% by weight of Al 2 O 3 , 6.0% by weight of SiO 2 , 1.8% by weight of CaO, 1.7% by weight of MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO An alumina ceramic substrate containing 1.0% by weight of ZrO 2 with respect to the total weight of MgO and MgO was fired at 1500 ° C. This alumina ceramics substrate is made of Al 2 O 3 and Si.
O 2, each relative to the total weight of CaO and MgO 0.
It also contained up to 1% by weight of Na 2 O, Fe 2 O 3 and K 2 O.
【００３９】その後、７４．１重量％のＡｇと、１２．
２重量％のＰｄと、１１．１重量％のＢｉ2 Ｏ3 と、
１．６重量％のＰｂＯと、０．７重量％のＳｉＯ2 と、
０．１重量％のＡｌ2 Ｏ3 と、０．２重量％のＣａＯお
よびＡｇ、Ｐｄ、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＳｉＯ2 、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＣａＯの合計重量に対して各々０．０１重量％
のＢ2 Ｏ3 とＺｎＯとを含有し、有機バインダーとして
のエチルセルロースや有機溶剤としてのブチルカルビト
ールアセテートを含有するペーストを焼成後のアルミナ
セラミックス基板上に塗布し、８５０℃で焼成し、Ａｇ
−Ｐｄ配線層を形成した。アルミナセラミックス基板と
Ａｇ−Ｐｄ配線層との間には柱状のアノーサイト結晶が
メッシュ状になったガラス構造体が存在していた。Then, 74.1% by weight of Ag and 12.
2% by weight of Pd, 11.1% by weight of Bi 2 O 3 ,
1.6% by weight of PbO, 0.7% by weight of SiO 2 ,
0.1 wt% Al 2 O 3 and 0.2 wt% CaO and Ag, Pd, Bi 2 O 3 , PbO, SiO 2 , Al
0.01% by weight to the total weight of 2 O 3 and CaO
A paste containing B 2 O 3 and ZnO and containing ethyl cellulose as an organic binder and butyl carbitol acetate as an organic solvent is applied on the fired alumina ceramics substrate and fired at 850 ° C.
-Pd wiring layer was formed. Between the alumina ceramic substrate and the Ag—Pd wiring layer, there was a glass structure in which columnar anorthite crystals were in a mesh shape.
【００４０】比較のために、９６重量％のＡｌ2 Ｏ3 、
２．８重量％のＳｉＯ2 、０．７重量％のＣａＯおよび
０．５重量％のＭｇＯからなるアルミナセラミックス基
板（９６％アルミナ基板）も作成した。この場合の焼成
温度は１６００℃であった。なお、この９６％アルミナ
基板もＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯおよびＭｇＯの合
計重量に対して０．０２重量％のＮａ2 Ｏおよび０．０
１重量％以下のＫ2 Ｏをさらに含んでいた。For comparison, 96% by weight of Al 2 O 3 ,
An alumina ceramic substrate (96% alumina substrate) made of 2.8 wt% SiO 2 , 0.7 wt% CaO and 0.5 wt% MgO was also prepared. The firing temperature in this case was 1600 ° C. This 96% alumina substrate also had 0.02% by weight of Na 2 O and 0.0 based on the total weight of Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO and MgO.
It also contained less than 1% by weight of K 2 O.
【００４１】その後、本実施例で用いたペーストと同じ
ペーストを用い、アルミナセラミックス基板上にＡｇ−
Ｐｄ配線層を形成した。アルミナセラミックス基板とＡ
ｇ−Ｐｄ配線層との間には柱状のアノーサイト結晶がほ
とんど観測されなかった。Then, using the same paste as that used in this example, Ag-on the alumina ceramic substrate.
A Pd wiring layer was formed. Alumina ceramics substrate and A
Almost no columnar anorthite crystals were observed between the g-Pd wiring layer.
【００４２】本実施例および比較例によって形成したＡ
ｇ−Ｐｄ配線層の接着強度をワイヤーピールによって試
験した結果を表１に示す。A formed by this example and the comparative example
Table 1 shows the results of testing the adhesive strength of the g-Pd wiring layer by wire peeling.
【００４３】[0043]
【表１】 [Table 1]
【００４４】初期値並びに温度サイクル１０００サイク
ル後の接着強度とも本実施例に係る発明が優れていたこ
とが判明した。It was found that the invention according to this example was excellent in both the initial value and the adhesive strength after 1000 temperature cycles.
【００４５】[0045]
【実施例２】９０．５重量％のＡｌ2 Ｏ3 、６．０重量
％のＳｉＯ2 、１．８重量％のＣａＯ、１．７重量％の
ＭｇＯおよびＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯ、ＭｇＯの
合計重量に対して１．０重量％のＺｒＯ2 を含有する絶
縁材料とＭｏ、若しくはＷ等の高融点金属導体層を交互
に形成した後、還元雰囲気中１５５０℃で同時焼成し、
多層配線基板を得た。このセラミックス基板はＡｌ2 Ｏ
3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯおよびＭｇＯの合計重量に対して
０．０７重量％のＮａ2 Ｏ、０．０７重量％のＦｅ2 Ｏ
3 、および０．０２重量％のＫ2 Ｏをさらに含んでい
た。Example 2 90.5% by weight Al 2 O 3 , 6.0% by weight SiO 2 , 1.8% by weight CaO, 1.7% by weight MgO and Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO. , An insulating material containing 1.0% by weight of ZrO 2 with respect to the total weight of MgO and a high-melting-point metal conductor layer such as Mo or W are alternately formed, and then simultaneously fired at 1550 ° C. in a reducing atmosphere,
A multilayer wiring board was obtained. This ceramic substrate is Al 2 O
0.07 wt% Na 2 O, 0.07 wt% Fe 2 O based on the total weight of 3 , SiO 2 , CaO and MgO
3 , and 0.02 wt% K 2 O.
【００４６】その後、多層配線基板の露出導体層上に耐
酸化バリヤを設け、さらに接続補助導体を設けた後、６
５．１重量％のＡｇと２３．７重量％のＰｄと７．９重
量％のＢｉ2 Ｏ3 と１．６重量％のＰｂＯおよびＡｇ、
Ｐｄ、Ｂｉ2 Ｏ3 、ＰｂＯ、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＯの合計重量に対して各々０．０１重量％のＢ2 Ｏ 3
とＺｎＯとを含有し、有機バインダーとしてのエチルセ
ルロースや有機溶剤としてのブチルカルビトールアセテ
ートを含有するペーストを焼成後のアルミナセラミック
ス基板上に塗布し、８５０℃で焼成し、Ａｇ−Ｐｄ配線
層を形成した。さらにＲｕＯ2 系印刷抵抗体を形成し８
５０℃で焼成した。さらにオーバーコートガラスを５２
０℃で焼成して多層配線基板とした。多層配線基板とＡ
ｇ−Ｐｄ配線層との間には柱状のアノーサイト結晶がメ
ッシュ状になったガラス構造体が存在していた。After that, the exposed conductor layer of the multilayer wiring board is resistant to
After providing an oxide barrier and further providing a connection auxiliary conductor, 6
5.1 wt% Ag, 23.7 wt% Pd and 7.9 wt.
Amount of Bi2O3And 1.6% by weight of PbO and Ag,
Pd, Bi2O3, PbO, SiO2, Al2O3, C
0.01% by weight of B based on the total weight of aO2O 3
Containing ZnO and ZnO as an organic binder
Butyl carbitol acetate as an organic solvent
Alumina ceramic after firing paste containing paste
Coated on a substrate and baked at 850 ° C for Ag-Pd wiring
Layers were formed. Further RuO2Forming a system printing resistor 8
It was baked at 50 ° C. Further overcoat glass 52
It was baked at 0 ° C. to obtain a multilayer wiring board. Multilayer wiring board and A
A columnar anorthite crystal is formed between the g-Pd wiring layer.
There was a mashed glass structure.
【００４７】その後、Ａｇ−Ｐｄ配線層上に表面実装部
品であるフラットパッケージＩＣを半田付けして厚膜ハ
イブリッドＩＣを形成した。次に、この厚膜ハイブリッ
ドＩＣを−４０℃と１２５℃間の耐温度サイクル試験に
かけ累積故障率を調査した。本厚膜ハイブリッドＩＣは
２０００サイクルを経過しても故障率０％であった。Thereafter, a flat package IC, which is a surface mount component, was soldered on the Ag-Pd wiring layer to form a thick film hybrid IC. Next, this thick film hybrid IC was subjected to a temperature cycle test between −40 ° C. and 125 ° C. to investigate the cumulative failure rate. The thick film hybrid IC had a failure rate of 0% even after 2000 cycles.
【００４８】比較のために、９６重量％のＡｌ2 Ｏ3 、
２．８重量％のＳｉＯ2 、０．７重量％のＣａＯおよび
０．５重量％のＭｇＯのアルミナセラミックス基板（９
６％アルミナ基板）も作成した。この場合の焼成温度は
１６００℃であった。なお、この９６％アルミナ基板も
Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＣａＯおよびＭｇＯの合計重量
に対して０．０２重量％のＮａ2 Ｏおよび０．０１重量
％以下のＫ2 Ｏをさらに含んでいた。For comparison, 96% by weight of Al 2 O 3 ,
2.8 wt% SiO 2 , 0.7 wt% CaO and 0.5 wt% MgO alumina ceramic substrate (9
A 6% alumina substrate) was also prepared. The firing temperature in this case was 1600 ° C. The 96% alumina substrate also contained 0.02 wt% Na 2 O and 0.01 wt% or less K 2 O based on the total weight of Al 2 O 3 , SiO 2 , CaO and MgO. .
【００４９】その後、本実施例で用いたペーストと同じ
ペーストを用い、アルミナセラミックス基板上にＡｇ−
Ｐｄ配線層を形成した。アルミナセラミックス基板とＡ
ｇ−Ｐｄ配線層との間には柱状のアノーサイト結晶がほ
とんど観測されなかった。Then, using the same paste as that used in this example, Ag-on the alumina ceramic substrate.
A Pd wiring layer was formed. Alumina ceramics substrate and A
Almost no columnar anorthite crystals were observed between the g-Pd wiring layer.
【００５０】次に、この厚膜ハイブリッドＩＣを−４０
℃と１２５℃間の耐温度サイクル試験にかけ累積故障率
を調査した。本厚膜ハイブリッグＩＣは８００サイクル
を経過した時点で２０％の累積故障が発生した。Next, this thick film hybrid IC is -40
The cumulative failure rate was investigated by subjecting it to a temperature cycle test between ℃ and 125 ℃. The thick film hybrid IC had a cumulative failure of 20% at the time when 800 cycles had passed.
【００５１】[0051]
【発明の効果】本発明においては、セラミックス基板の
主成分を８７乃至９４重量％のＡｌ2Ｏ3 と６乃至１３
重量％のフラックスとし、前記セラミックス基板上に設
けられる配線層の主成分を８３乃至９０重量％のＡｇ−
Ｐｄ合金と１０乃至１７重量％のガラス成分とすること
によりセラミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に柱
状のアノーサイト結晶が十分に存在することになり、こ
の存在により、Ａｇ−Ｐｄ配線層の表面に生じたクラッ
クが下側のアルミナ基板の方に進展するのを抑制するこ
とができる。その結果、−４０℃と１２５℃との間で耐
温度サイクル試験を行っても、Ａｇ−Ｐｄ配線層の断線
を防止できることはもちろんのこと、抵抗が高くなるこ
とも防止できるようになる。According to the present invention, the main component of the ceramic substrate is 87 to 94% by weight of Al 2 O 3 and 6 to 13%.
The main component of the wiring layer provided on the ceramic substrate is 83 to 90% by weight of Ag-.
By using the Pd alloy and the glass component of 10 to 17% by weight, columnar anorthite crystals are sufficiently present between the ceramic substrate and the Ag-Pd wiring layer. Due to this presence, the Ag-Pd wiring layer is present. It is possible to suppress the cracks generated on the surface of the above from propagating toward the lower alumina substrate. As a result, it is possible to prevent disconnection of the Ag-Pd wiring layer as well as increase in resistance even if a temperature resistance cycle test is performed between -40 ° C and 125 ° C.
【００５２】また、このようにアノーサイト結晶がセラ
ミックス基板とＡｇ−Ｐｄ配線層との間に存在すること
より、Ａｇ−Ｐｄ配線層とセラミックス基板との接着強
度も強くなる。Further, since the anorthite crystal is present between the ceramic substrate and the Ag-Pd wiring layer in this way, the adhesive strength between the Ag-Pd wiring layer and the ceramic substrate becomes strong.
【００５３】さらに、フラックス成分が６乃至１３重量
％であるから、焼成温度を下げることができる。従っ
て、セラミックス基板の収縮ばらつきが押さえられて基
板の寸法精度が向上するとともに、基板の反りも低減さ
れる。また、このように焼成温度を下げることができる
から、製造コストも下げることができるようになる。Further, since the flux component is 6 to 13% by weight, the firing temperature can be lowered. Therefore, variations in shrinkage of the ceramic substrate are suppressed, the dimensional accuracy of the substrate is improved, and the warp of the substrate is reduced. Further, since the firing temperature can be lowered in this way, the manufacturing cost can be lowered.
【００５４】さらに、セラミックス基板上に設けられる
配線層のＡｇ−Ｐｄ合金を８３乃至９０重量％とし、ガ
ラス成分を１０乃至１７重量％とすることによりＡｇ−
Ｐｄ配線層の半田付け性を良好に保ったまま、Ａｇ−Ｐ
ｄ配線層の膜強度やセラミックス基板との接着性も強く
することができる。Further, the wiring layer provided on the ceramic substrate has Ag-Pd alloy content of 83 to 90% by weight and glass component content of 10 to 17% by weight.
While maintaining good solderability of the Pd wiring layer, Ag-P
The film strength of the d-wiring layer and the adhesiveness to the ceramic substrate can be increased.
Claims (5)
１３重量％のフラックスとを主成分とするセラミックス
基板と、 前記セラミックス基板上に設けられ、８３乃至９０重量
％のＡｇ−Ｐｄ合金と１０乃至１７重量％のガラス成分
とを主成分とする配線層と、 を有することを特徴とするセラミックス配線基板。1. A ceramics substrate containing 87 to 94% by weight of Al 2 O 3 and 6 to 13% by weight of a flux as main components, and 83 to 90% by weight of Ag—Pd provided on the ceramics substrate. A ceramic wiring board comprising: a wiring layer containing an alloy and a glass component of 10 to 17% by weight as a main component.
いて、前記フラックスが３乃至８重量％のＳｉＯ2 と、
０．４乃至２重量％のＣａＯと、０．４乃至２重量％の
ＭｇＯとからなることを特徴とするセラミックス配線基
板。2. The ceramic wiring board according to claim 1, wherein the flux is 3 to 8% by weight of SiO 2 .
A ceramic wiring substrate comprising 0.4 to 2% by weight of CaO and 0.4 to 2% by weight of MgO.
いて、前記セラミックス基板が前記Ａｌ2 Ｏ3 と前記フ
ラックスとの合計重量％に対して２重量％以下のＺｒＯ
2 をさらに含有することを特徴とするセラミックス配線
基板。3. The ceramic wiring substrate according to claim 2, wherein the ceramic substrate contains 2 wt% or less of ZrO with respect to the total wt% of the Al 2 O 3 and the flux.
A ceramics wiring board characterized by further containing 2 .
ックス基板において、前記Ａｇ−Ｐｄ合金が６０乃至８
０重量％のＡｇと５乃至２５重量％のＰｄとからなるこ
とを特徴とするセラミックス配線基板。4. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the Ag—Pd alloy is 60 to 8
A ceramic wiring board comprising 0 wt% Ag and 5 to 25 wt% Pd.
ックス基板において、前記ガラス成分が６乃至１３重量
％のＢｉ2 Ｏ3 と、１乃至２．５重量％のＰｂＯと、
０．１乃至３重量％のＳｉＯ2 と、０．０１乃至１重量
％のＡｌ2 Ｏ3 と、０．０１乃至０．４重量％のＣａＯ
とからなることを特徴とするセラミックス配線基板。5. The ceramic substrate according to claim 1, wherein the glass component is 6 to 13% by weight of Bi 2 O 3 and 1 to 2.5% by weight of PbO.
0.1 to 3 wt% SiO 2 , 0.01 to 1 wt% Al 2 O 3 , and 0.01 to 0.4 wt% CaO
A ceramics wiring board comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150454A JPH088401B2 (en) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | Ceramics wiring board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4150454A JPH088401B2 (en) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | Ceramics wiring board |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0685418A true JPH0685418A (en) | 1994-03-25 |
| JPH088401B2 JPH088401B2 (en) | 1996-01-29 |
Family
ID=15497285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4150454A Expired - Lifetime JPH088401B2 (en) | 1992-06-10 | 1992-06-10 | Ceramics wiring board |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088401B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10793810B2 (en) | 2016-04-06 | 2020-10-06 | The Procter & Gamble Company | Stable liquid detergent composition containing a self-structuring surfactant system |
-
1992
- 1992-06-10 JP JP4150454A patent/JPH088401B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10793810B2 (en) | 2016-04-06 | 2020-10-06 | The Procter & Gamble Company | Stable liquid detergent composition containing a self-structuring surfactant system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088401B2 (en) | 1996-01-29 |
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