JPH08242050A - 配線基板用導電性ペーストおよび配線基板の製造方法 - Google Patents

配線基板用導電性ペーストおよび配線基板の製造方法

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JPH08242050A
JPH08242050A JP4376095A JP4376095A JPH08242050A JP H08242050 A JPH08242050 A JP H08242050A JP 4376095 A JP4376095 A JP 4376095A JP 4376095 A JP4376095 A JP 4376095A JP H08242050 A JPH08242050 A JP H08242050A
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JP
Japan
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conductive paste
metal oxide
wiring board
insulating layer
conductor
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Application number
JP4376095A
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English (en)
Inventor
Eishin Nishikawa
英信 西川
Takahiko Iwaki
隆彦 岩城
Koichi Tsurumi
浩一 鶴見
Koichi Kumagai
浩一 熊谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 導体抵抗の低いビア導体を、内部ポアやクラ
ックを発生させることなく形成できる導電性ペーストお
よび信頼性の高い配線基板を提供する。 【構成】 ガラス・セラミック材からなる絶縁層のスル
ーホール内に導電体を設けるための導電性ペーストが、
第1および第2の金属酸化物を主成分とする。第1の金
属酸化物の還元後焼結温度をT1 、第2の金属酸化物の
還元後焼結温度をT2 、ガラス・セラミック材の焼結温
度をTとするとき、T1 <T<T2 の関係が成立する。
第1の金属酸化物にCuO、第2の金属酸化物にNi2
Oを用いることができる。組成中に占める第1の金属酸
化物を60〜80重量%、第2の金属酸化物を10〜3
0重量%となすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSIやICなどの電
子部品を搭載して電子回路を構成する配線基板の製造に
用いられる導電性ペーストおよび配線基板の製造方法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、低温焼結のガラス・セラミック基
板が開発されたのに伴い、その導電体にAu、Ag、C
uおよびPdの少なくとも1種を用いることが可能とな
った。
【0003】これらの金属は、従来のセラミック多層配
線基板に用いられてきたWやMo等に比べて導体抵抗お
よび焼結温度がともに低いので、安全性のよい設備を用
いて良質の多層配線基板を低コストで製造することがで
きる。
【0004】かかる多層配線基板の製造方法に、グリー
ンシート積層法と、厚膜印刷法とがある。前者は高積層
に適し、微細な配線パターンを形成することができる。
しかし、焼成時の基板収縮にばらつきが生じやすいの
で、製造歩留がよくないという欠点がある。一方、後者
は焼成時における基板の板面方向への収縮量が少ないの
で、多層配線基板を歩留まりよく製造することができ
る。しかし、配線パターンによる段差が基板の表面に生
じるので、高積層や微細な配線パターンの形成には適し
ない。
【0005】多層配線基板の製造においては、多層配線
基板を構成する絶縁層にスルーホール(以下、ビア穴と
いう)が設けられ、このビア穴内に埋め込まれる導電体
(以下、ビア導体という)の素材たる導電性ペーストの
選択が重要な課題となる。その理由は、導電性ペースト
の焼成・焼結時における収縮量が、絶縁層の素材たる低
温焼結ガラス・セラミック材の焼成・焼結時における収
縮量に近似していないと、焼成・焼結後のビア導体や、
ビア導体と絶縁層との間などに内部ポアやクラックが発
生するからである。そこで、許容される導体抵抗値の範
囲内で、前記導電性ペーストに電気絶縁性の収縮抑制材
を添加している。
【0006】この種の収縮抑制材には、低温焼結ガラス
・セラミック材の焼結温度では焼結しない(収縮しな
い)材料が用いられる。この収縮抑制材にAl2 3
用いた事例を図4に示す。ここで、曲線aは低温焼結ガ
ラス・セラミック材の収縮率特性を、曲線bは第1の導
電性ペーストの収縮率特性を、そして、曲線cは第2の
導電性ペーストの収縮率特性をそれぞれ示している。第
1の導電極性ペーストとは、無機質材料に平均粒径5μ
mのCu粉末のみを混入した組成のものを指し、第2の
導電性ペーストとは、無機質材料に平均粒径5μmのC
u粉末と、収縮抑制材たる平均粒径2μmのAl2 3
粉末(ペースト組成中20重量%)とを混入した組成の
ものを指す。
【0007】第1の導電性ペースト(曲線b)は、低温
焼結ガラス・セラミック材(曲線a)よりも高い収縮率
を示すのに対し、第2の導電性ペースト(曲線c)は、
低温焼結ガラス・セラミック材(曲線a)に近似した収
縮率を示す。このため、第1の導電性ペーストを用いて
形成されたビア導体は図5の(a)に示すような形状と
なり、第2の導電性ペーストを用いて形成されたビア導
体は図5の(b)に示すような形状となる。すなわち、
図5の(a)においては、上側絶縁層1のビア穴2内に
設けられた焼成処理後のビア導体3とビア穴2との間に
クラック4が発生しているのに対し、図5の(b)には
かかるクラックが存在しない。なお、図中の5は下側絶
縁層、6は配線用のライン状導体を示す。
【0008】このように、ビア導体3の素材たる導電性
ペーストの焼成温度における収縮率特性を、低温焼結ガ
ラス・セラミック材の焼結温度における収縮率特性に近
似させることによって、多層配線基板の焼結後における
クラックの発生を抑制でき、高湿度下においても信頼性
の高い多層配線基板を得ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビア導
体用導電性ペーストの焼成温度における収縮率特性を、
低温焼結ガラス・セラミック材の焼成温度における収縮
率特性に近似させるために、Al2 3 などの電気絶縁
性の収縮抑制材を導電性ペーストに添加すると、ビア導
体の抵抗値が必要以上に大きくなる。
【0010】したがって本発明の目的は、ビア導体の抵
抗値を低く抑えながら、内部ポアやクラックの発生を抑
制することのできる信頼性の高い配線基板用導電性ペー
ストおよび配線基板の製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上述し
た目的を達成するために、ガラス・セラミック材からな
る絶縁層のスルーホール内に導電体を設けるための導電
性ペーストであって、第1の金属酸化物および第2の金
属酸化物を主成分とし、第1の金属酸化物の還元後にお
ける焼結温度をT1 、第2の金属酸化物の還元後におけ
る焼結温度をT2 、そして、ガラス・セラミック材の焼
結温度をTとするとき、T1 <T<T2の関係を満たす
ことを特徴とする配線基板用導電性ペーストが提供され
る。
【0012】第1の金属酸化物がCuOで、第2の金属
酸化物がNi2 Oである構成となすことができる。
【0013】また、ペースト組成中に占める第1の金属
酸化物が60〜80重量%、第2の金属酸化物が10〜
30重量%、電気絶縁材が0〜10重量%、そして、有
機質材が10〜30重量%である構成となすことができ
る。
【0014】さらに、かかる導電性ペーストを絶縁層の
スルーホール内に充填する工程と、スルーホール内に充
填された導電性ペースト中の樹脂成分を大気中で熱分解
して燃焼させる工程と、第1および第2の金属酸化物を
第1および第2の金属にそれぞれ還元させるために還元
ガス雰囲気中で高温に加熱する工程と、第1および第2
の金属を絶縁層とともに中性ガス雰囲気中で温度Tで焼
成して、第1の金属および絶縁層のみを焼結させる工程
とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法が提供
される。
【0015】
【作用】本発明に係る導電性ペーストは、第1および第
2の金属酸化物を主成分とし、両金属酸化物は還元処理
によってビア穴内で第1および第2の金属と化す。そし
て、第1の金属はガラス・セラミック材の焼成温度で焼
結するが、第2の金属は焼結しない。すなわち、第1お
よび第2の金属はともにビア穴内でビア導体の導電材料
となるが、第2の金属はガラス・セラミック材の焼成時
に焼結挙動を示さず、ビア導体の収縮抑制材の役割を果
たす。つまり、第2の金属は導電材料であるとともに収
縮抑制材でもあるという一人二役を果たし、したがっ
て、電気絶縁性のAl2 3 等を収縮抑制材としてきた
従来のビア導体に比べて格段に低い抵抗値を示すビア導
体が得られる。
【0016】第1の金属酸化物にCuOを用い、第2の
金属酸化物にNi2 Oを用いると、還元処理によって前
者はCuとなり、後者はNiとなる。Cuの比抵抗は
1.67×10-6Ωcm(20℃)であり、Niの比抵
抗は6.84×10-6Ωcm(20℃)であるので、ペ
ースト組成中のCuOを60〜80重量%、Ni2 Oを
10〜30重量%とすることによって、最も低い抵抗値
を示すビア導体を得ることができる。しかも、この組成
比の導電性ペーストは、ガラス・セラミック材の収縮率
特性に近似した収縮率特性を示す。
【0017】導電性ペーストにCuOや、Ni2 Oなど
の金属酸化物を用いると、高温エア中で脱脂処理を施し
ても、ビア導体自身の金属酸化による体積膨張がなく、
絶縁層にクラックを生じさせる危険がない。
【0018】
【実施例】つぎに、本発明の実施例を説明する。実施例
の導電性ペーストは、第1の金属酸化物として平均粒径
5μmのCuO粉末を70重量%、第2の金属酸化物と
して平均粒径2μmのNi2 O粉末を15重量%、電気
絶縁材として平均粒径1.8μmのガラス粉末を2重量
%、バインダとしてエチルセルローズ樹脂を0.8重量
%、そして、溶剤としてのテルピネオールを12.2重
量%含む。これらの原料を3本ロールで混合・混練し
て、ビア導体用の導電性ペーストを調製する。
【0019】一方、多層配線基板の絶縁層としてのガラ
ス・セラミックグリーンシート(以下、グリーンシート
と略称する)は、B2 3 −SiO2 −PbOガラス粉
末およびAl2 3 を重量比で40対60の割合で混合
した組成物(日本硝子社製MLS−1000)と、バイ
ンダとしてのポリビニルブチラールと、可塑剤としての
ブチルベンジルフタレートと、溶剤としてのトルエンと
を原料とする。これらの原料をよく混合してスラリーと
なし、ドクターブレード法を適用してフィルム上にグリ
ーンシートを形成する。
【0020】このグリーンシートのビア導体形成位置
に、パンチング加工を施してビア穴を形成したのち、こ
のグリーンシートの表面をメタルマスクで覆い、このメ
タルマスクを介してグリーンシートの表面上に前記導電
性ペーストを印刷する。メタルマスクはビア穴に対応し
た位置に開口を有しているので、スキージによって展延
された導電性ペーストの一部分がビア穴に充墳される。
このとき、グリーンシートの裏面側から焼結金属および
ろ紙を通じて真空吸引する。
【0021】次いで、配線用のライン状導体をグリーン
シート上に設ける印刷処理を施したのち、複数のグリー
ンシートを積層して熱プレスで積層体となし、この積層
体を加熱炉内に納め、大気中で脱脂(脱バインダ)処理
を施す。次いで、この積層体を水素雰囲気中で高温に加
熱し、導電性ペースト中のCuO粉末およびNi2 O粉
末をCuおよびNiにそれぞれ還元させる。その後、C
uおよびNiを酸化させないように窒素雰囲気中で焼成
処理を施し、これによって、ガラス・セラミック材から
なる絶縁層およびCuを焼結させる。
【0022】このようにして作製された低温焼結ガラス
・セラミック多層配線基板のビア導体の抵抗値を測定し
たところ、3mΩ/1ビア導体であった。これは従来の
導電性ペーストを用いた場合の5mΩ/1ビア導体に比
べて格段に低い値である。そして、上述した実施例で作
製したビア導体用導電性ペーストは、図1の曲線aに示
すような収縮率特性を示した。曲線bはガラス・セラミ
ック材の収縮率特性を示すもので、曲線aは曲線bに近
似したものとなっている。
【0023】上述した実施例のビア導体用導電性ペース
トのほかに第1および第2の金属酸化物の添加量を変え
た種々の導電性ペーストを用いてビア導体を試作した。
図1の曲線cは第1の金属酸化物として平均粒径5μm
のCuO粉末を85重量%、第2の酸化物として平均粒
径2μmのNi2 O粉末を5重量%を含ませた導電性ペ
ースト(比較例1)の収縮率特性を示している。また、
曲線dは第1の金属酸化物として平均粒径5μmのCu
O粉末を40重量%、第2の金属酸化物として平均粒径
2μmのNi2 Oを40重量%を含ませた導電性ペース
ト(比較例2)の収縮率特性を示している。そして、比
較例1、2の曲線c、dはいずれも、ガラス・セラミッ
ク材からなる絶縁層の曲線bから離れたものとなってい
る。
【0024】図2の(a)に示すように、本発明の実施
例で形成されたビア導体7は、上側の絶縁層8に設けら
れたビア穴9内に安定に納まり、上側の絶縁層8と下側
の絶縁層10との間に設けられた配線用のライン状導体
11に当接している。一方、図2の(b)に示すビア導
体12は、比較例1の導電性ペーストを用いて形成した
もので、焼成時に生じたクラック13をビア穴9との間
に有している。また、図2の(c)に示すビア導体14
は、比較例2の導電性ペーストを用いて形成したもの
で、焼成時に生じたクラック15を有している。
【0025】導電性ペーストをビア穴内に充填してなる
グリーンシートの積層体を加熱炉に納め、脱バインダ処
理を施す工程、還元処理を施す工程および焼成・焼結処
理を施す工程の各プロファイルたる温度特性を、図3の
(a)、(b)、(c)にそれぞれ示す。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明に係る導電性ペース
トは、とくに低温焼結のガラス・セラミック多層配線基
板のビア導体に用いて、その抵抗値を格段に低下させる
ことができる。また、基板焼成後のビア導体およびその
周辺部に内部ポアやクラックを生じることがないので、
高湿度雰囲気下においても高い信頼性を示す多層配線基
板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の導電性ペーストの収縮率特
性を他と比較する特性図。
【図2】本発明の一実施例におけるビア導体の形状を他
と比較して示す断面図。
【図3】本発明の一実施例における熱処理工程の温度特
性図。
【図4】従来のビア導体用導電性ペーストの収縮率特性
を他と比較する特性図。
【図5】従来のビア導体の形状を示す断面図。
【符号の説明】
7 ビア導体 8、10 絶縁層 9 ビア穴 11 ライン状導体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス・セラミック材からなる絶縁層の
    スルーホール内に導電体を設けるための導電性ペースト
    であって、第1の金属酸化物および第2の金属酸化物を
    主成分とし、第1の金属酸化物の還元後における焼結温
    度をT1 、第2の金属酸化物の還元後における焼結温度
    をT2 、そして、ガラス・セラミック材の焼結温度をT
    とするとき、T1 <T<T2 の関係を満たすことを特徴
    とする配線基板用導電性ペースト。
  2. 【請求項2】 第1の金属酸化物がCuOで、第2の金
    属酸化物がNi2 Oである請求項1記載の配線基板用導
    電性ペースト。
  3. 【請求項3】 ペースト組成中に占める第1の金属酸化
    物が60〜80重量%、第2の金属酸化物が10〜30
    重量%、電気絶縁材が0〜10重量%、そして、有機質
    材が10〜30重量%である請求項1または2記載の配
    線基板用導電性ペースト。
  4. 【請求項4】 請求項1または2または3記載の導電性
    ペーストを絶縁層のスルーホール内に充填する工程と、 スルーホール内に充填された導電性ペースト中の樹脂成
    分を大気中で熱分解して燃焼させる工程と、 第1および第2の金属酸化物を第1および第2の金属に
    それぞれ還元させるために還元ガス雰囲気中で高温に加
    熱する工程と、 第1および第2の金属を絶縁層とともに中性ガス雰囲気
    中で温度Tで焼成して、第1の金属および絶縁層のみを
    焼結させる工程とを備えることを特徴とする配線基板の
    製造方法。
JP4376095A 1995-03-03 1995-03-03 配線基板用導電性ペーストおよび配線基板の製造方法 Pending JPH08242050A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012222328A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Kyocera Corp 配線基板およびその製造方法

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JP2012222328A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Kyocera Corp 配線基板およびその製造方法

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