JPH08307029A - Conductive paste - Google Patents

Conductive paste

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JPH08307029A
JPH08307029A JP10965095A JP10965095A JPH08307029A JP H08307029 A JPH08307029 A JP H08307029A JP 10965095 A JP10965095 A JP 10965095A JP 10965095 A JP10965095 A JP 10965095A JP H08307029 A JPH08307029 A JP H08307029A
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JP
Japan
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glass
weight
paste
substrate
copper oxide
Prior art date
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Pending
Application number
JP10965095A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Miura
和裕 三浦
Minehiro Itagaki
峰広 板垣
Sei Yuhaku
祐伯  聖
Yoshihiro Bessho
芳宏 別所
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE: To provide conductive paste which becomes a very reliable and good- conditioned via electrode even if used on a very precise glass ceramic multilayer substrate which causes no contraction in the planar direction. CONSTITUTION: This paste includes an inorganic composition, a solvent, and an organic binder. The inorganic composition consists of 59.94-79.94wt.% of copper oxide, 0.05-0.10wt.% of oxide particles such as SiO2 , TiO2 , and a mixture of SiO2 and TiO2 , and glass. In the paste, the inorganic composition is dispersed. Preferably, an average grain diameter of the oxide particles of SiO2 , TiO2 , or the mixture of SiO2 and TiO2 is 0.5-1.0mm, that of the copper oxide is 2.0-5.0μm, and that of the glass, an inorganic binder, is 1.0-4.0μm.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体LSI、チップ部
品などを搭載し、かつそれらを相互配線する為のセラミ
ック多層基板の各層の配線電極を接続するビアに適用す
る為の導電性ペーストに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive paste for mounting semiconductor LSIs, chip parts and the like, and for applying them to vias for connecting wiring electrodes of respective layers of a ceramic multilayer substrate for interconnecting them.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体LSI、チップ部品等は小
型、軽量化が進んでおり、これらを実装する配線基板も
小型、軽量化が望まれている。このような要求に対し
て、セラミック多層基板は、要求される高密度配線が得
られ、なお薄膜化が可能な事より、今日のエレクトロニ
クス業界において重要視されている。このセラミック多
層基板に使用される電極材料としての導体組成物は、一
般に導電性金属、無機酸化物、ガラス粉末が有機媒体中
に分散されているペースト状組成物である。近年、低温
焼結ガラス・セラミック多層基板の開発によって、使用
できる導体材料では、銅が安価であり比抵抗が小さく半
田濡れ性も優れている為、銅の電極材料の使用が望まれ
ている。低温焼結ガラスセラミック多層基板に銅を使用
する方法として、内層および最上層の配線に銅を用いる
方法がある。導体抵抗、半田濡れ性、コストの点で最も
良いが、すべて窒素などの中性雰囲気で焼成しなければ
成らずその作製が困難である。そこで特開平3-20914号
公報において、セラミック多層基板の作製にあたり、酸
化銅ペーストを用い、脱バインダ工程、還元工程、焼成
工程の3段階とする方法が提案されている。それは酸化
銅を導体の出発原料とし多層体を作製し、脱バインダ工
程は、炭素に対して充分な酸素雰囲気でかつ内部の有機
バインダを熱分解させるに充分な温度で熱処理を行な
う。次に酸化銅を銅に還元する還元工程、基板の焼結を
行なう焼成工程により成立している。これにより、焼成
時の雰囲気制御が容易になり緻密な焼結体が得られるよ
うになった。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor LSIs, chip parts, etc. have been reduced in size and weight, and wiring boards for mounting them have also been desired to be reduced in size and weight. In order to meet such demands, the ceramic multilayer substrate has obtained the required high-density wiring, and since it can be thinned, it is regarded as important in today's electronics industry. The conductor composition as an electrode material used for the ceramic multilayer substrate is generally a paste composition in which a conductive metal, an inorganic oxide and glass powder are dispersed in an organic medium. In recent years, due to the development of a low-temperature sintered glass / ceramic multilayer substrate, copper is an inexpensive conductive material that can be used, and since the specific resistance is small and the solder wettability is excellent, use of a copper electrode material is desired. As a method of using copper for the low-temperature sintered glass-ceramic multilayer substrate, there is a method of using copper for the wiring of the inner layer and the uppermost layer. It is the best in terms of conductor resistance, solder wettability, and cost, but it is difficult to manufacture because it must be fired in a neutral atmosphere such as nitrogen. Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-20914 proposes a method of producing a ceramic multilayer substrate by using a copper oxide paste and using three steps, a binder removal step, a reduction step, and a firing step. It uses copper oxide as a starting material for a conductor to form a multilayer body, and in the binder removal step, heat treatment is performed in a sufficient oxygen atmosphere for carbon and at a temperature sufficient to thermally decompose the organic binder inside. Next, the reduction step of reducing copper oxide to copper and the firing step of sintering the substrate are established. As a result, it became easy to control the atmosphere during firing, and a dense sintered body could be obtained.

【0003】一方、セラミック多層基板は焼成時に焼結
に伴う収縮が生じる。この焼結に伴う収縮は、使用する
基板材料、グリーンシート組成、粉体ロットなどにより
異なる。これにより多層基板の作製においていくつかの
問題が生じている。まず第1に、多層セラミック基板の
作製において前述のごとく内層配線の焼成を行なってか
ら最上層配線の形成を行なう為、基板材料の収縮誤差が
大きいと、最上層配線パターンと寸法誤差の為内層電極
との接続が行えない。その結果、収縮誤差を予め許容す
るように最上層電極部に必要以上の大きい面積のランド
を形成しなければならず、高密度の配線を必要とする回
路には使用が難しい。その為収縮誤差にあわせて最上層
配線の為のスクリーン版をいくつか用意しておき、基板
の収縮率に応じて使用する方法が取られることもある。
この方法ではスクリーン版が数多く用意しなければなら
ず不経済である。
On the other hand, the ceramic multi-layer substrate shrinks due to sintering during firing. The shrinkage due to the sintering depends on the substrate material used, the green sheet composition, the powder lot, and the like. This has caused some problems in the fabrication of multilayer substrates. First of all, in the production of a multilayer ceramic substrate, the inner layer wiring is fired as described above before the uppermost layer wiring is formed. Therefore, when the shrinkage error of the substrate material is large, the inner layer wiring pattern and the dimensional error cause the inner layer wiring to have a large shrinkage error. Cannot connect to the electrode. As a result, a land having an unnecessarily large area has to be formed in the uppermost electrode portion so as to allow a shrinkage error in advance, which is difficult to use in a circuit that requires high-density wiring. Therefore, some screen plates may be prepared for the uppermost layer wiring according to the shrinkage error and used according to the shrinkage rate of the substrate.
This method is uneconomical because many screen versions must be prepared.

【0004】また最上層配線を内層と同時に焼成を行な
えば大きなランドを必要としないが、この同時焼成法に
よっても基板そのものの収縮誤差はそのまま存在するの
で、基板への部品搭載時のクリーム半田印刷において、
その誤差の為必要な部分に印刷できない場合が起こり、
また部品実装においても所定の部品位置とズレが生じ
る。
Also, if the uppermost layer wiring is fired at the same time as the inner layer, a large land is not required, but since the shrinkage error of the board itself is still present even by this simultaneous firing method, cream solder printing at the time of mounting components on the board. At
Due to that error, there may be cases where it is not possible to print on the required part,
Also, when mounting components, there is a deviation from the predetermined component position.

【0005】これらの収縮誤差をなるべく少なくする為
には、製造工程において、基板材料およびグリーンシー
ト組成の管理はもちろん、粉体ロットの違いや積層条件
(プレス圧力、温度)を十分管理する必要がある。しか
し、一般に収縮率の誤差は±0.5%程度存在すると言
われている。このことは多層基板にかかわらずセラミッ
ク、およびガラス・セラミックの焼結を伴うものに共通
の課題である。そこで特開平5-102666号公報において、
低温焼結ガラス・セラミックよりなるグリーンシートに
電極パターンを形成したものを所望枚数積層し、この積
層体の両面に前記低温焼結ガラス・セラミック基板材料
の焼成温度では焼結しない無機組成物よりなるグリーン
シートで挟み込むように積層し、前記積層体を焼成し、
その後に焼結しない多層基板両面の無機組成物を取り除
くという発明が提案された。これにより基板材料の焼結
が厚み方向だけ起こり、平面方向の収縮がゼロの基板が
作製でき上記の様な様々な課題が解決できる。以上のこ
とから平面方向の収縮が起こらない基板が作成されてい
る。
In order to reduce these shrinkage errors as much as possible, it is necessary to control not only the substrate material and the green sheet composition but also the difference in powder lot and the lamination conditions (pressing pressure, temperature) in the manufacturing process. is there. However, it is generally said that the error of the shrinkage ratio is about ± 0.5%. This is a common problem with ceramics, regardless of the multilayer substrate, and those involving the sintering of glass-ceramics. Therefore, in JP-A-5-102666,
A desired number of green sheets made of low temperature sintered glass / ceramic with electrode patterns are laminated, and an inorganic composition which does not sinter at the firing temperature of the low temperature sintered glass / ceramic substrate material is formed on both surfaces of this laminated body. Laminate so that it is sandwiched between green sheets, and fire the laminate,
After that, an invention has been proposed in which the inorganic composition on both surfaces of the multilayer substrate which is not sintered is removed. As a result, the substrate material is sintered only in the thickness direction, and a substrate having no shrinkage in the plane direction can be manufactured, and various problems as described above can be solved. From the above, a substrate that does not shrink in the planar direction has been created.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ここに
は幾つかの課題がある。それは焼成時の基板収縮が厚み
方向のみに起こる為、従来の焼成方法に使用されている
ビア電極用ペースト状組成物では焼成後、ビア内部の電
極が粗な膜構造になる、またはビア内部で柱状になりビ
ア壁面と剥離するということである。従って、各層の配
線電極との接合が取ることが出来ない、外気との接触面
積が多い為に電極の酸化がされやすくなり信頼性が低く
なる等の問題がある。前述の様な問題の発生は、基板焼
結と電極の焼結のマッチングがとれていないことが要因
にあるが、ビア電極の緻密化の為導体組成を単純に増や
しても、ガラス・セラミック多層基板焼成時に、基板焼
結開始よりも導体材料の焼結の方が早く開始する為に基
板が導体の焼結を抑えることが出来ず、焼成後ビア周辺
の基板にクラックが発生してしまう。
However, there are some problems here. Since the substrate shrinkage during firing occurs only in the thickness direction, the electrode inside the via has a rough film structure after firing in the past electrode paste composition used in the conventional firing method, or It means that it becomes columnar and separates from the wall surface of the via. Therefore, there are problems that the wiring electrodes of each layer cannot be joined, the electrodes are easily oxidized due to the large contact area with the outside air, and the reliability is lowered. The cause of the above problems is that the sintering of the substrate and the sintering of the electrode are not matched, but even if the conductor composition is simply increased due to the densification of the via electrode, the glass-ceramic multilayer During firing of the substrate, the firing of the conductor material starts earlier than the firing of the substrate, so that the substrate cannot suppress the firing of the conductor, and cracks occur in the substrate around the via after firing.

【0007】また、平面方向の収縮がゼロの基板は、基
板材料の焼結が厚み方向だけ起こるため、従来と同等の
厚みの基板を得るには、出発のガラスセラミックグリー
ンシートを従来の200μmよりも厚くする必要があ
る。しかし現在このシート厚みが200μmより厚くな
ると印刷によるビア充填が悪くなり、焼成後緻密なビア
導体膜を得ることが出来ない。このため、前述の高精度
の平面方向の収縮を抑えたガラス・セラミッック多層基
板を使用するには、前記基板に適応したビア用の導電性
ペーストが必要となる。
In addition, since a substrate whose contraction in the plane direction is zero does not sinter the substrate material only in the thickness direction, in order to obtain a substrate having the same thickness as the conventional one, the starting glass-ceramic green sheet is more than the conventional 200 μm thick. Also needs to be thicker. However, at present, when the sheet thickness is thicker than 200 μm, via filling due to printing is deteriorated, and a dense via conductor film cannot be obtained after firing. For this reason, in order to use the above-mentioned glass-ceramic multi-layer substrate in which the highly precise shrinkage in the planar direction is suppressed, a conductive paste for vias adapted to the substrate is required.

【0008】本発明は上記課題を解決するため、平面方
向に収縮を起こさない高精度のガラス・セラミック多層
基板に使用しても信頼性の高い良好な状態のビア電極と
なる導電性ペーストを供給することを目的とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention supplies a conductive paste which becomes a via electrode in a good state with high reliability even when used for a highly accurate glass-ceramic multilayer substrate which does not shrink in the plane direction. The purpose is to do.

【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、本発明の導電性ペーストは、酸化銅が59.94〜
79.97重量%、SiO2もしくはTiO2、またはS
iO2とTiO2の混合物である酸化物粒子が0.05〜
0.10重量%、残部がガラスである無機組成物と、溶
剤と有機バインダとを含有し、無機成分が分散している
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the conductive paste of the present invention contains copper oxide of 59.94-
79.97% by weight, SiO 2 or TiO 2 , or S
Oxide particles, which are a mixture of iO 2 and TiO 2 , are 0.05 to
It is characterized in that it contains 0.10% by weight of inorganic composition with the balance being glass, a solvent and an organic binder, and the inorganic component is dispersed therein.

【0010】前記構成においては、無機成分中のSiO
2もしくはTiO2、またはSiO2とTiO2の混合物で
ある酸化物粒子の平均粒径が0.05〜0.1μmであ
ることが好ましい。また前記構成においては、酸化銅の
平均粒径が2.0〜5.0μm、ガラスの平均粒径が
1.0〜4.0μmであることが好ましい。
In the above structure, SiO in the inorganic component
2 or TiO 2 , or a mixture of SiO 2 and TiO 2 preferably has an average particle diameter of 0.05 to 0.1 μm. Moreover, in the said structure, it is preferable that the average particle diameter of copper oxide is 2.0-5.0 micrometers and the average particle diameter of glass is 1.0-4.0 micrometers.

【0011】[0011]

【作用】本発明の導電性ペーストによれば、酸化銅が5
9.94〜79.97重量%、SiO2もしくはTi
2、またはSiO2とTiO2の混合物である酸化物粒
子が0.05〜0.10重量%、残部が無機バインダで
あるガラスからなる無機組成物と、溶剤と有機バインダ
とを含有し、無機成分が分散していることにより、平面
方向に収縮を起こさないガラス・セラミック多層基板に
使用しても、ビア電極周辺の基板にクラックが発生する
ことが無く、かつビア電極が緻密な膜構造で、配線電極
間の接合が正しくとることができ、厚いグリーンシート
にもビア埋めが可能となる導電性ペーストを達成でき
る。
According to the conductive paste of the present invention, the copper oxide content is 5%.
9.94 to 79.97% by weight, SiO 2 or Ti
O 2 or 0.05 to 0.10% by weight of oxide particles, which is a mixture of SiO 2 and TiO 2 , and an inorganic composition made of glass, the balance of which is an inorganic binder, containing a solvent and an organic binder, Even if it is used for a glass / ceramic multilayer substrate that does not shrink in the planar direction due to the dispersion of inorganic components, cracks do not occur in the substrate around the via electrode, and the via electrode has a dense film structure. As a result, a conductive paste can be achieved in which the wiring electrodes can be properly joined and the thick green sheet can be filled with vias.

【0012】無機成分中のSiO2もしくはTiO2、ま
たはSiO2とTiO2の混合物である酸化物粒子の平均
粒径が0.05〜0.1μmであるという本発明の好ま
しい例によれば、この微粒子の表面抵抗により導体ペー
ストの粘度特性が、ビア埋め時に力をペーストに加えた
時には低粘度となり、ペーストがビア中に埋まり力が加
えられなくなった時点でペーストはビア中に留まる高粘
度となる。このためこれまでの200μmのグリーンシ
ートよりも厚いシートへのビア埋めも可能となり、焼成
後も緻密な導体膜となる。また酸化銅の平均粒径が2.
0〜5.0μm、ガラスの平均粒径が1.0〜4.0μ
mであるという本発明の好ましい例によれば、焼成時に
おける銅の焼結を遅らせ、ガラス・セラミック基板焼結
までは銅電極の焼結を抑え、基板焼結開始後に導体の焼
結が始まる。
According to a preferred embodiment of the present invention, the average particle size of the oxide particles, which are SiO 2 or TiO 2 or a mixture of SiO 2 and TiO 2 in the inorganic component, is 0.05 to 0.1 μm. Due to the surface resistance of these fine particles, the viscosity characteristic of the conductor paste becomes low when a force is applied to the paste when filling the via, and when the paste fills the via and the force is no longer applied, the paste stays in the via with a high viscosity. Become. For this reason, it becomes possible to fill vias in a sheet thicker than the conventional 200 μm green sheet, and a dense conductor film is obtained even after firing. The average particle size of copper oxide is 2.
0-5.0 μm, average particle size of glass is 1.0-4.0 μm
According to the preferable example of the present invention that m, the sintering of copper during sintering is delayed, the sintering of the copper electrode is suppressed until the glass / ceramic substrate is sintered, and the sintering of the conductor is started after the substrate is sintered. .

【0013】上記の結果としてビア電極が緻密な膜構造
をとり、かつビア電極周辺の基板のクラックが発生せ
ず、信頼性も良好となる。
As a result of the above, the via electrode has a dense film structure, the substrate around the via electrode is not cracked, and the reliability is improved.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明を実施例を用いて具体的に説明す
る。 (実施例1)ここで用いたペーストは、無機組成は酸化
銅:65.0重量%(平均粒経5.0μm)、Ti
2:0.08重量%、ガラス:34.92重量%(日
本電気硝子社製ホウケイ酸鉛ガラス、平均粒経4.0μ
m)からなり、TiO2の粒子径は表1に示す通りであ
る。これらそれぞれの組成のミルベースを、溶剤(α−
ターピネオール、ペースト全体に対して15.5重量
%)と有機バインダ(エチルセルロース、ペースト全体
に対して1.2重量%)とともに、セラミック3本ロー
ルにより適度な粘度になるように混練し、酸化銅ペース
トを作製した。粘度は回転数10rpmで450000cps、20
rpmで280000cps、10rpm/20rpmの比は1.60であっ
た。なお、ペーストの粘度は10rpm/20rpmの比で
1.2〜2.0が特に好ましい。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. (Example 1) The paste used here had an inorganic composition of copper oxide: 65.0% by weight (average grain size: 5.0 μm), Ti.
O 2: 0.08 wt%, the glass: 34.92 wt% (manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd. borosilicate lead glass, an average particle diameter 4.0μ
m) and the particle size of TiO 2 is as shown in Table 1. The mill base of each of these compositions is mixed with a solvent (α-
Terpineol, 15.5 wt% with respect to the entire paste) and an organic binder (ethyl cellulose, 1.2 wt% with respect to the entire paste) are kneaded by a three-roll ceramic roll to an appropriate viscosity, and a copper oxide paste Was produced. Viscosity is 450000cps at 20 rpm, 20
The rpm was 280000 cps and the ratio of 10 rpm / 20 rpm was 1.60. The viscosity of the paste is particularly preferably 1.2 to 2.0 at a ratio of 10 rpm / 20 rpm.

【0015】次に低温焼成用ガラス・セラミックのグリ
ーンシートの厚みを変えたものを用意し、それぞれに直
径0.2μmにビア孔を開け、この孔に前記酸化銅ペー
ストを使用して、ビア埋めを行った。このビア埋め状態
の評価を行った。
Next, glass-ceramic green sheets for low temperature firing were prepared with different thicknesses, and via holes were formed in each with a diameter of 0.2 μm, and the copper oxide paste was used to fill the via holes. I went. The filling state of the via was evaluated.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】表1に示されるように、TiO2の粒径が
0.05μm、0.1μmの時はシート厚みが800μ
mでもビアペーストは完全に埋まっていた。このことか
ら厚いシートも完全に埋まるペーストは、TiO2の粒
径が0.05〜0.1μmの時であった。
As shown in Table 1, when the particle size of TiO 2 is 0.05 μm, the sheet thickness is 800 μm when the particle size is 0.1 μm.
Even in m, the via paste was completely filled. From this, the paste in which even a thick sheet was completely filled was when the particle size of TiO 2 was 0.05 to 0.1 μm.

【0018】(実施例2)ここで用いたペースト組成
は、無機粉体には酸化銅(平均粒径3.5μm)、Si
2(平均粒径0.08μm)、ガラスフリット(日本
電気硝子社製ホウケイ酸ガラス、平均粒径2.5μm)
使用した。使用した無機粉体の配合比を表2に示す。
(Embodiment 2) The paste composition used here is copper oxide (average particle diameter 3.5 μm), Si for the inorganic powder.
O 2 (average particle size 0.08 μm), glass frit (borosilicate glass manufactured by Nippon Electric Glass Co., average particle size 2.5 μm)
used. The compounding ratio of the inorganic powder used is shown in Table 2.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】前述の組成のミルベースを、溶剤(α−タ
ーピネオール、ペースト全体に対して17.0重量%)
と有機バインダ(エチルセルロース、ペースト全体に対
して2.5重量%)とともに、セラミック3本ロールに
より適度な粘度になるように混練し、酸化銅ペーストを
作製した。粘度は回転数10rpmで580000cps、20rpm
で450000cps、10rpm/20rpmの比は1.28であった。
The mill base having the above composition was mixed with a solvent (α-terpineol, 17.0% by weight based on the whole paste).
And an organic binder (ethyl cellulose, 2.5% by weight based on the total paste) were kneaded with a three-roll ceramic roll so as to have an appropriate viscosity to prepare a copper oxide paste. Viscosity is 50000cps at 20rpm, 20rpm
At 450000 cps, the ratio of 10 rpm / 20 rpm was 1.28.

【0021】低温焼成用ガラス・セラミックのグリーン
シート(厚さ約300μm)に直径0.2μmのビア孔
を開け、この孔に前記酸化銅ペーストを使用して、ビア
埋めを行った。このビア埋めを行ったグリーンシートを
必要枚数積層し、両面にアルミナグリーンシートを積層
する。この状態で熱圧着して厚さ約900μmの積層体
を形成した。熱圧着条件は、温度が80℃、圧力は20
0Kg/cm2であった。この積層体を箱型炉において空気中
で500℃、2時間保持し有機バインダ除去を行ない、
還元炉において水素と窒素の混合雰囲気中で350℃、
2時間保持し還元を行ない、メッシュベルト炉において
純窒素中で950℃、1時間の焼成を行った。この焼成
後の試料において、ビア内部の緻密性、ならびに焼成後
の基板クラックの有無により性能評価を行った。
A via hole having a diameter of 0.2 μm was formed in a glass / ceramic green sheet for low temperature firing (thickness: about 300 μm), and the copper oxide paste was used to fill the via hole. A required number of green sheets with the vias filled therein are laminated, and alumina green sheets are laminated on both sides. In this state, thermocompression bonding was performed to form a laminated body having a thickness of about 900 μm. The thermocompression bonding conditions are a temperature of 80 ° C. and a pressure of 20.
It was 0 Kg / cm 2 . This laminated body is kept at 500 ° C. for 2 hours in air in a box furnace to remove the organic binder,
350 ° C in a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen in a reduction furnace,
It was held for 2 hours for reduction, and fired at 950 ° C. for 1 hour in pure nitrogen in a mesh belt furnace. With respect to the sample after firing, the performance was evaluated based on the denseness inside the via and the presence or absence of substrate cracks after firing.

【0022】表2に示されるように、SiO2添加量が
0.02重量%の時では緻密性が良好で同時にクラック
発生が無い状態を満足する酸化銅、ガラスの組成領域は
無かった。SiO2添加量が0.05重量%の時は、酸
化銅:59.97〜79.97重量%、ガラス:19.
98〜39.98重量%の時に緻密性が良く、かつクラ
ック発生が無い状態であった。同じ様にSiO2添加量
が0.07重量%の時は、酸化銅:59.96〜79.
94重量%、ガラス:19.99〜39.97重量%の
時、SiO2添加量が0.10重量%の時は、酸化銅:
59.94〜79.92重量%、ガラス:19.98〜
39.96重量%の時に緻密性が良く、かつクラック発
生が無い状態であった。SiO2添加量が0.15、
0.20重量%の時では緻密性が良好で同時にクラック
発生の無い状態を満足するものは無かった。このことか
らビアの緻密性が良好で、クラックの無いものとなるの
は、無機組成において酸化銅が59.94〜79.97
重量%、SiO2が0.05〜0.10重量%、無機バ
インダであるガラスが19.98〜39.98重量%か
ら構成されるときとなる。そしてこの中でもっとも良好
な状態であったのは、酸化銅が69.95重量%、Si
2が0.07重量%、ガラスが29.98重量%の時
であった。
As shown in Table 2, when the amount of SiO 2 added was 0.02% by weight, there was no composition region of copper oxide and glass which satisfied the condition of good compactness and no cracking. When the amount of SiO 2 added is 0.05% by weight, copper oxide: 59.97 to 79.97% by weight, glass: 19.
When the content was 98 to 39.98% by weight, the compactness was good and no crack was generated. Similarly, when the added amount of SiO 2 is 0.07% by weight, copper oxide: 59.96 to 79.
94% by weight, glass: 19.99 to 39.97% by weight, when the SiO 2 addition amount is 0.10% by weight, copper oxide:
59.94 to 79.92% by weight, glass: 19.98 to
When the content was 39.96% by weight, the compactness was good and no crack was generated. SiO 2 addition amount is 0.15,
When the content was 0.20% by weight, none of them satisfied the denseness and the state where no cracks were generated. From this fact, the reason why the via has good density and is free from cracks is that copper oxide has an inorganic composition of 59.94 to 79.97.
%, SiO 2 is 0.05 to 0.10 wt%, and the glass as the inorganic binder is 19.98 to 39.98 wt%. The best condition among them was that copper oxide was 69.95% by weight and Si
It was when O 2 was 0.07% by weight and glass was 29.98% by weight.

【0023】(実施例3)ここで用いたペースト組成
は、無機粉体には酸化銅:72.56重量%、Ti
2:0.06重量%(粒子径0.06μm)、ガラス
フリット(日本電気硝子社製ホウケイ酸ガラス)27.
38重量%を使用した。使用した酸化銅、ガラスの平均
粒径を表3に示す。
(Embodiment 3) The paste composition used here is copper oxide: 72.56% by weight and Ti for the inorganic powder.
O 2 : 0.06% by weight (particle diameter 0.06 μm), glass frit (borosilicate glass manufactured by Nippon Electric Glass Co., Ltd.) 27.
38% by weight was used. Table 3 shows the average particle diameters of the copper oxide and glass used.

【0024】[0024]

【表3】 [Table 3]

【0025】表3に示すそれぞれの組成のミルベース
を、溶剤(ブチルカルビトールアセテート、ペースト全
体に対して13.0重量%)と有機バインダ(ポリα−
メチルスチレン、ペースト全体に対して1.6重量%)
とともに、セラミック3本ロールにより適度な粘度にな
るように混練し、酸化銅ペーストを作製した。粘度は回
転数10rpmで580000cps、20rpmで400000cps、10rpm/
20rpmの比は1.45であった。
Millbases having the respective compositions shown in Table 3 were mixed with a solvent (butyl carbitol acetate, 13.0% by weight based on the entire paste) and an organic binder (poly α-).
Methylstyrene, 1.6% by weight based on the total paste)
At the same time, the mixture was kneaded with a three-roll ceramic roll so as to have an appropriate viscosity to prepare a copper oxide paste. Viscosity: 580000cps at 10rpm, 400000cps at 20rpm, 10rpm /
The 20 rpm ratio was 1.45.

【0026】低温焼成用ガラス・セラミックのグリーン
シート(厚さ約400μm)に直径0.2μmのビア孔
を開け、この孔に前記酸化銅ペーストを使用して、ビア
埋めを行った。このビア埋めを行ったグリーンシートを
必要枚数積層し、両面にアルミナグリーンシートを積層
する。この状態で熱圧着して厚さ約800μmの積層体
を形成した。熱圧着条件は、温度が80℃、圧力は20
0Kg/cm2であった。この積層体を箱型炉において空気中
で500℃、2時間保持し有機バインダ除去を行ない、
還元炉において水素と窒素の混合雰囲気中で350℃、
2時間保持し還元を行ない、メッシュベルト炉において
純窒素中で950℃、1時間の焼成を行った。この焼成
後の試料において、ビア内部の緻密性、ならびに焼成後
の基板クラックの有無により性能評価を行った。
A via hole having a diameter of 0.2 μm was formed in a glass / ceramic green sheet for low temperature firing (thickness: about 400 μm), and the copper oxide paste was used to fill the via hole. A required number of green sheets with the vias filled therein are laminated, and alumina green sheets are laminated on both sides. In this state, thermocompression bonding was performed to form a laminated body having a thickness of about 800 μm. The thermocompression bonding conditions are a temperature of 80 ° C. and a pressure of 20.
It was 0 Kg / cm 2 . This laminated body is kept at 500 ° C. for 2 hours in air in a box furnace to remove the organic binder,
350 ° C in a mixed atmosphere of hydrogen and nitrogen in a reduction furnace,
It was held for 2 hours for reduction, and fired at 950 ° C. for 1 hour in pure nitrogen in a mesh belt furnace. With respect to the sample after firing, the performance was evaluated based on the denseness inside the via and the presence or absence of substrate cracks after firing.

【0027】表3に示されるように酸化銅の平均粒径が
1.5μmでは電極焼結が進まず電極の膜構造が粗にな
った。そしてガラスの平均粒径が0.5μmの時はいず
れも基板にクラックが発生し、4.5μm、5.0μm
の時は、ビア電極膜が粗になった。このことから基板に
クラックの発生が無く、かつ電極状態が密となるのは酸
化銅の平均粒径が2.0〜5.0μm、ガラスの平均粒
径が1.0〜4.0μmで構成される時であった。
As shown in Table 3, when the average particle size of copper oxide was 1.5 μm, the electrode sintering did not proceed and the film structure of the electrode became rough. When the average particle diameter of the glass is 0.5 μm, cracks are generated in the substrate, 4.5 μm and 5.0 μm.
At that time, the via electrode film became rough. From this fact, it is configured that the average particle size of copper oxide is 2.0 to 5.0 μm and the average particle size of glass is 1.0 to 4.0 μm in that the substrate is not cracked and the electrode state is dense. It was time to be done.

【0028】本実施例において、無機組成物に使用する
SiO2の粒径は0.08μmであり、TiO2の無機粉
体に対する配合比は0.06%、0.08%であった
が、SiO2、TiO2の粒径1μm以下、無機粉体に対
する配合比が0.10〜0.05重量%である時には、
SiO2、TiO2のどちらでも同様の効果が得られた。
またSiO2とTiO2を混合して使用したときでも上記
条件である時には同様の効果が得られた。混合比は必要
に応じ任意に設定することができる。SiO2とTiO2
の粒径は同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。
In this example, the particle size of SiO 2 used in the inorganic composition was 0.08 μm, and the compounding ratio of TiO 2 to the inorganic powder was 0.06% and 0.08%. When the particle size of SiO 2 or TiO 2 is 1 μm or less and the compounding ratio to the inorganic powder is 0.10 to 0.05% by weight,
Similar effects were obtained with both SiO 2 and TiO 2 .
Even when SiO 2 and TiO 2 were mixed and used, the same effect was obtained under the above conditions. The mixing ratio can be arbitrarily set as needed. SiO 2 and TiO 2
May have the same particle size or different from each other.

【0029】なお本実施例の導電性ペーストの溶剤及び
有機バインダは一般の導電性ペーストの作製に用いられ
る公知の材料を任意に用いることができる。
As the solvent and the organic binder of the conductive paste of this embodiment, any known material used for preparing a general conductive paste can be arbitrarily used.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の導電性ペー
ストによれば、酸化銅が59.94〜79.97重量
%、SiO2もしくはTiO2、またはSiO2とTiO2
の混合物である酸化物粒子が0.05〜0.10重量
%、残部が無機バインダであるガラスからなる無機組成
物と、溶剤と有機バインダとを含有し、無機成分が分散
していることにより、平面方向に収縮を起こさないガラ
ス・セラミック多層基板に使用しても、ビア電極周辺の
基板にクラックが発生することが無く、かつビア電極が
緻密な膜構造で、配線電極間の接合が正しくとることが
出来、厚いグリーンシートにもビア埋めが可能となる導
電性ペーストを提供できる。
As described above, according to the conductive paste of the present invention, 59.94 to 79.97% by weight of copper oxide, SiO 2 or TiO 2 , or SiO 2 and TiO 2 is used.
Oxide particles that are a mixture of 0.05 to 0.10% by weight, the balance contains an inorganic composition made of glass that is an inorganic binder, a solvent and an organic binder, and the inorganic components are dispersed. Even if it is used for a glass / ceramic multilayer substrate that does not shrink in the planar direction, cracks do not occur in the substrate around the via electrode, and the via electrode has a dense film structure, and the bonding between wiring electrodes is correct. Therefore, it is possible to provide a conductive paste that can be filled and can fill a thick green sheet with vias.

【0031】従ってビア電極が緻密な膜構造をとり、か
つビア電極周辺の基板のクラックが発生せず、信頼性も
良好となる。
Therefore, the via electrode has a dense film structure, cracks do not occur in the substrate around the via electrode, and reliability is improved.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別所 芳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yoshihiro Bessho 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸化銅が59.94重量%以上79.9
7重量%以下、SiO 2もしくはTiO2、またはSiO
2とTiO2の混合物である酸化物粒子が0.05重量%
以上0.10重量%以下、残部がガラスである無機組成
物と、溶剤と有機バインダとを含有し、無機成分が分散
していることを特徴とする導電性ペースト。
1. A copper oxide content of 59.94% by weight or more and 79.9.
7% by weight or less, SiO 2Or TiO2, Or SiO
2And TiO20.05% by weight of oxide particles, which is a mixture of
Above 0.10% by weight, inorganic composition with the balance being glass
Substance, solvent and organic binder are contained, and inorganic components are dispersed
Conductive paste characterized in that
【請求項2】 無機成分中のSiO2もしくはTiO2
またはSiO2とTiO2の混合物である酸化物粒子の平
均粒径が0.05μm以上0.1μm以下である請求項
1記載の導電性ペースト。
2. SiO 2 or TiO 2 in the inorganic component,
The conductive paste according to claim 1, wherein the oxide particles, which are a mixture of SiO 2 and TiO 2 , have an average particle diameter of 0.05 μm or more and 0.1 μm or less.
【請求項3】 無機成分中の酸化銅の平均粒径が2.0
μm以上5.0μm以下である請求項1記載の導電性ペ
ースト。
3. The average particle size of copper oxide in the inorganic component is 2.0.
The conductive paste according to claim 1, which has a thickness of not less than μm and not more than 5.0 μm.
【請求項4】 無機成分中のガラスの平均粒径が1.0
μm以上4.0μm以下である請求項1記載の導電性ペ
ースト。
4. The average particle size of glass in the inorganic component is 1.0.
The conductive paste according to claim 1, having a thickness of not less than μm and not more than 4.0 μm.
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