JPH0948660A - Insulating porcelain and multilayered wiring substrate using the same - Google Patents

Insulating porcelain and multilayered wiring substrate using the same

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JPH0948660A
JPH0948660A JP7195210A JP19521095A JPH0948660A JP H0948660 A JPH0948660 A JP H0948660A JP 7195210 A JP7195210 A JP 7195210A JP 19521095 A JP19521095 A JP 19521095A JP H0948660 A JPH0948660 A JP H0948660A
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thermal expansion
porcelain
linear thermal
glass
expansion coefficient
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浩一 山口
Noriaki Hamada
紀彰 浜田
Masahiko Azuma
昌彦 東
Yasuhide Tami
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a low-cost insulating porcelain capable of being baked at low temperatures by forming and baking a mixture of a specific glass having a low yield point with a filler comprising a specific metallic oxide. SOLUTION: This insulating porcelain is obtained by forming a mixture of 20-50vol.% crystallizable glass having <=8ppm/ deg.C linear thermal expansion coefficient at 40-400 deg.C and 400-600 deg.C yield point without containing Pb with 50-80vol.% filler comprising a metallic oxide having <=8ppm/ deg.C linear thermal expansion coefficient at 40-400 deg.C and then baking the resultant formed mixture. The linear thermal expansion coefficient of the produced porcelain is <=6.5ppm/ deg.C. A conductor consisting essentially of copper is arranged in the interior or the surface of the insulating porcelain to form the multilayered wiring substrate.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等を搭
載する基板として好適に使用される絶縁性磁器であり、
低温で焼成される安価な絶縁性磁器並びにそれを用いた
多層配線基板に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulating porcelain suitably used as a substrate on which a semiconductor element or the like is mounted,
The present invention relates to an inexpensive insulating porcelain fired at a low temperature and a multilayer wiring board using the same.

【0002】[0002]

【従来技術】従来より、半導体素子等を搭載するための
基板材料としては、アルミナ磁器などが一般的に用いら
れ、その表面にタングステンなどの高融点金属からなる
導体層を形成し配線基板が作製されていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a substrate material for mounting semiconductor elements and the like, alumina porcelain or the like has been generally used, and a conductor layer made of a refractory metal such as tungsten is formed on the surface thereof to produce a wiring board. It had been.

【0003】最近では、安価に製造するために、低抵抗
率の金、銀、銅等の低融点金属を導体材料として用いて
同時焼成することが可能な低温焼成が可能な磁器が開発
されている。このような低温焼成磁器としては、液相形
成成分としてガラス粉末を用いて、これにフィラー成分
を添加したものを焼成した、いわゆるガラス−セラミッ
ク材料が提案されている。ところが、ガラス−セラミッ
ク材料において用いられるガラス粉末の原料コストは高
く、必然的に製品のコストが高くなっているのが現状で
ある。
Recently, in order to manufacture at low cost, a low temperature firing porcelain has been developed which can be fired at the same time by using a low melting point metal such as gold, silver or copper as a conductor material. There is. As such a low-temperature fired porcelain, a so-called glass-ceramic material has been proposed in which glass powder is used as a liquid phase forming component and a filler component is added to the glass powder and fired. However, the raw material cost of the glass powder used in the glass-ceramic material is high, and the product cost is inevitably high at present.

【0004】そこで上記問題を解決するために、例えば
特公平4−75868号公報において、ムライト、ダン
ブライト、ペタライトおよびフォルステライトを所定の
割合で添加して1000℃以下で焼成した磁器が提案さ
れている。かかる公報によれば、高価なガラスを全く使
用することなく低温焼成を可能とするために安価に製造
できるという利点を有する。
In order to solve the above problem, for example, Japanese Patent Publication No. 4-75868 proposes a porcelain which is prepared by adding mullite, dumbrite, petalite and forsterite at a predetermined ratio and firing at 1000 ° C. or less. There is. According to this publication, there is an advantage that it can be manufactured at low cost because low temperature firing is possible without using expensive glass at all.

【0005】また、特開平5−7060号公報では、粒
径の異なる2種類のアルミナを所定の比率で混合し、こ
れに軟化点の低いガラスを添加することによってガラス
の含有量を抑えた絶縁性磁器が提案されている。この公
報によれば、アルミナとガラスからなるグリーンシート
を非酸化性雰囲気で焼成後、この基板上にCuペースト
を印刷して、再び非酸化性雰囲気で焼成することによっ
て得られる。
Further, in Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-7060, two types of alumina having different particle diameters are mixed at a predetermined ratio, and glass having a low softening point is added to the mixture to obtain an insulating material having a reduced glass content. Sex porcelain has been proposed. According to this publication, a green sheet made of alumina and glass is fired in a non-oxidizing atmosphere, a Cu paste is printed on this substrate, and the firing is performed again in a non-oxidizing atmosphere.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
4−75868号公報の磁器では、高価なガラス粉末を
用いないため製品コストを低減できるものの、特定の複
合酸化物を使用する必要があり、その中にはαカウント
の高い天然鉱物であるダンブライト、ペタライト、フォ
ルステライトを一次原料粉末として用いているため、最
終的に絶縁性磁器のαカウントが高くなり、このような
絶縁性磁器にIC等のデバイスを実装した場合にデバイ
スが正常に作動しなくなることがあった。しかも、磁器
の強度はこれらの成分の強度に依存してしまい、それ以
上の強度の向上が望めないものであった。
However, in the porcelain disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-75868, although expensive glass powder is not used, the product cost can be reduced, but it is necessary to use a specific composite oxide. Since the natural minerals with high α-count, such as dumbrite, petalite, and forsterite, are used as the primary raw material powder, the α-count of the insulating porcelain finally becomes high, and IC etc. Sometimes the device does not work properly when the above device is installed. Moreover, the strength of the porcelain depends on the strength of these components, and further strength improvement cannot be expected.

【0007】また、特開平5−7060号公報では、軟
化点の低いガラスを用いることによってガラス量を低減
できるが、フィラーとして特定のアルミナのみしか使用
できず、しかも大量に配合されるために、絶縁性磁器の
材料特性がフィラーとして用いるアルミナに近似してし
まい、熱膨張係数が7×10-6/℃程度となり、絶縁性
磁器の熱膨張係数が高くシリコンチップとの熱膨張係数
の整合性に問題があった。
Further, in JP-A-5-7060, the glass amount can be reduced by using a glass having a low softening point, but only specific alumina can be used as a filler, and a large amount is blended, The material characteristics of the insulating porcelain are similar to those of alumina used as a filler, and the thermal expansion coefficient is about 7 × 10 -6 / ° C. The thermal expansion coefficient of the insulating porcelain is high and the matching of the thermal expansion coefficient with the silicon chip I had a problem with.

【0008】このように、従来では、低温焼成と低コス
ト化を実現するには、フィラーに対して改善を加えるこ
とによりガラスを量を低減させたり、特定組成のガラス
に特定のフィラーを組合わせるなど、フィラーの選択性
が大幅に制限されてしまい、例えば低温焼成と低コスト
化にあわせ、シリコンチップとの熱膨張係数の整合性を
図ることが難しいのが現状であった。
As described above, conventionally, in order to realize low temperature firing and cost reduction, the amount of glass is reduced by adding an improvement to the filler, or a glass having a specific composition is combined with a specific filler. As described above, the selectivity of the filler is greatly limited, and it is difficult to achieve the matching of the thermal expansion coefficient with the silicon chip in accordance with low temperature firing and cost reduction.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
点に対して検討を重ねた結果、配合されるガラスとし
て、その屈伏点が400〜600℃と、従来用いられて
いたガラスより低い屈伏点を有するガラスを用いること
により、低温での焼結性を高めることができるためにフ
ィラーの含有量を50〜80体積%と多く配合する、言
い換えるとガラスを少量添加で緻密な焼結体が得られる
ことから磁器の低コスト化が図られることを見いだし
た。しかも、このようなガラスを用いた場合、フィラー
としてあらゆるものが使用しても低温焼成化が実現でき
ることから、フィラーとして低熱膨張のフィラーを選択
すれば、シリコンチップとの熱膨張の整合性も達成でき
ることがわかった。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies on the above-mentioned problems, the present inventors have found that the glass to be blended has a yield point of 400 to 600 ° C. By using a glass having a low yield point, the sinterability at a low temperature can be enhanced, so that the content of the filler is mixed as much as 50 to 80% by volume, in other words, a small amount of glass is added to perform a dense sintering. It was found that the cost of porcelain can be reduced because the body can be obtained. Moreover, when such a glass is used, low temperature firing can be realized even if all the fillers are used. Therefore, if a filler with a low thermal expansion is selected as a filler, the consistency of thermal expansion with the silicon chip is also achieved. I knew I could do it.

【0010】即ち、本発明の絶縁性磁器は、40〜40
0℃における線熱膨張係数が8ppm/℃以下、屈伏点
が400℃〜600℃のPbを含有しない結晶性ガラス
が20〜50体積%と、40〜400℃における線熱膨
張係数が8ppm/℃以下の金属酸化物からなるフィラ
ーが50〜80体積%とからなる混合物を焼結してなる
磁器であって、40〜400℃における線熱膨張係数が
6.5ppm/℃以下であることを特徴とするものであ
る。
That is, the insulating porcelain of the present invention is 40-40
The linear thermal expansion coefficient at 0 ° C. is 8 ppm / ° C. or less, and the deformation point is 20 to 50% by volume of Pb-free crystalline glass having a deformation point of 400 ° C. to 600 ° C., and the linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is 8 ppm / ° C. A porcelain obtained by sintering a mixture containing the following metal oxide fillers in an amount of 50 to 80% by volume, wherein the linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C is 6.5 ppm / ° C or less. It is what

【0011】また、本発明の多層配線基板は、絶縁性磁
器の内部あるいは表面に銅を主成分とする導体を備えた
多層配線基板であって、前記絶縁性磁器が、40〜40
0℃における線熱膨張係数が8ppm/℃以下、屈伏点
が400℃〜600℃のPbを含有しない結晶性ガラス
が20〜50体積%と、40〜400℃における線熱膨
張係数が8ppm/℃以下の金属酸化物からなるフィラ
ーが50〜80体積%とからなる混合物を焼結してなる
磁器であって、40〜400℃における線熱膨張係数が
6.5ppm/℃以下であることを特徴とするものであ
る。
The multilayer wiring board of the present invention is a multilayer wiring board having a conductor containing copper as a main component inside or on the surface of an insulating porcelain, wherein the insulating porcelain has a thickness of 40-40.
The linear thermal expansion coefficient at 0 ° C. is 8 ppm / ° C. or less, and the deformation point is 20 to 50% by volume of Pb-free crystalline glass having a deformation point of 400 ° C. to 600 ° C., and the linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. is 8 ppm / ° C. A porcelain obtained by sintering a mixture containing the following metal oxide fillers in an amount of 50 to 80% by volume, wherein the linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C is 6.5 ppm / ° C or less. It is what

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳述する。本発明
における絶縁性磁器は、結晶性ガラス成分と、フィラー
成分により構成される。結晶性ガラスとしては、40〜
400℃における線熱膨張係数が8ppm/℃以下、屈
伏点が400℃〜600℃であり、Pbを含有しない結
晶性ガラスを用い、フィラー成分としては、線熱膨張係
数が8ppm/℃以下の金属酸化物を用いる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below. The insulating porcelain in the present invention is composed of a crystalline glass component and a filler component. As crystalline glass, 40-
A linear thermal expansion coefficient at 400 ° C. of 8 ppm / ° C. or less, a yield point of 400 ° C. to 600 ° C., a crystalline glass that does not contain Pb is used, and the filler component is a metal having a linear thermal expansion coefficient of 8 ppm / ° C. or less. An oxide is used.

【0013】ここで、結晶性ガラスの40〜400℃に
おける線熱膨張係数が8ppm/℃以下と限定するの
は、線熱膨張係数が8ppm/℃より大きい場合、絶縁
性磁器全体の線熱膨張係数がシリコンチップの熱膨張係
数との差が大きくなり、熱膨張差に起因してシリコンチ
ップと絶縁性磁器との接続不良が発生しやすくなる。望
ましくは、6ppm/℃以下がよい。
Here, the linear thermal expansion coefficient of the crystalline glass at 40 to 400 ° C. is limited to 8 ppm / ° C. or less. When the linear thermal expansion coefficient is larger than 8 ppm / ° C., the linear thermal expansion of the whole insulating porcelain is limited. The coefficient has a large difference from the coefficient of thermal expansion of the silicon chip, and the difference in thermal expansion easily causes a connection failure between the silicon chip and the insulating porcelain. Desirably, it is 6 ppm / ° C. or less.

【0014】また、結晶性ガラスの屈伏点を400℃〜
600℃と限定した理由は、屈伏点が400℃より低い
と、磁器が900℃以下で緻密化してしまい、導体とな
るCuと同時焼成することができず、屈伏点が600℃
より高いと、絶縁性磁器の焼結温度が1050℃より高
くなってしまいCuと同時焼成ができなくなるためであ
る。望ましくは400〜550℃がよい。
Further, the yield point of crystalline glass is 400.degree.
The reason for limiting the temperature to 600 ° C is that if the yield point is lower than 400 ° C, the porcelain will be densified below 900 ° C, and it will not be possible to co-fire with Cu that will become the conductor, and the yield point will be 600 ° C.
This is because if it is higher, the sintering temperature of the insulating porcelain becomes higher than 1050 ° C. and co-firing with Cu cannot be performed. It is preferably 400 to 550 ° C.

【0015】一方、フィラーの40〜400℃における
線熱膨張係数が8ppm/℃以下に限定した理由は、線
熱膨張係数が8ppm/℃より大きい場合、結晶化ガラ
スの場合と同様に、絶縁性磁器全体の線熱膨張係数がシ
リコンチップのそれより大きくなるためである。
On the other hand, the reason why the linear thermal expansion coefficient of the filler at 40 to 400 ° C. is limited to 8 ppm / ° C. or less is that when the linear thermal expansion coefficient is larger than 8 ppm / ° C., the insulating property is the same as in the case of crystallized glass. This is because the coefficient of linear thermal expansion of the whole porcelain becomes larger than that of the silicon chip.

【0016】上記の結晶化ガラスとフィラーとは、結晶
化ガラスが20〜50体積%、特に20〜45体積%、
さらには20〜35体積%、フィラーが50〜80体積
%、特に55〜80体積%、さらに65〜80体積%の
割合で配合される。これは、結晶性ガラスが20体積%
より少ない場合、つまりフィラーが80体積%より多い
場合、絶縁性磁器の緻密化温度1050℃より高くなり
Cuと同時焼成できないからであり、結晶化ガラスが5
0体積%より多い場合、つまりフィラーが50体積%よ
り少ない場合、磁器の緻密化温度が900℃より低くな
るとともに、磁器の抗折強度が230MPaより低くな
るからである。
The above-mentioned crystallized glass and filler are 20 to 50% by volume, particularly 20 to 45% by volume of crystallized glass,
Further, 20 to 35% by volume, the filler is 50 to 80% by volume, particularly 55 to 80% by volume, and further 65 to 80% by volume. This is 20% by volume of crystalline glass
This is because if the amount is less, that is, if the amount of filler is more than 80% by volume, the densification temperature of the insulating porcelain becomes higher than 1050 ° C. and co-firing with Cu is not possible.
This is because when it is more than 0% by volume, that is, when the filler is less than 50% by volume, the densification temperature of the porcelain becomes lower than 900 ° C. and the bending strength of the porcelain becomes lower than 230 MPa.

【0017】また、結晶性ガラス中にはPbを含有しな
いことも必要である。これはPbが毒性を持つため、製
造工程中での被毒を防止するための格別な装置及び管理
を必要とするために焼結体を安価に製造することができ
ないからである。しかも、ガラス中にPbを含有される
と屈伏点が大きく低下する傾向にあり、屈伏点を上記の
範囲に制御することが難しくなる。Pbが不純物として
不可避的に混入する場合を考慮すると、Pb量は0.0
5重量%以下であることが望ましい。
It is also necessary that the crystalline glass does not contain Pb. This is because Pb is toxic and requires a special device and control for preventing poisoning during the manufacturing process, so that the sintered body cannot be manufactured at low cost. In addition, if Pb is contained in the glass, the yield point tends to be greatly lowered, and it becomes difficult to control the yield point within the above range. Considering the case where Pb is inevitably mixed as an impurity, the amount of Pb is 0.0
It is preferably 5% by weight or less.

【0018】上記の特性を満足する結晶性ガラスとして
は、上記の特性を満足するものであれば、格別に限定す
るものではないが、例えば、BaO−B2 3 −SiO
2 −ZnO−Na2 O−Al2 3 、SiO2 −B2
3 −ZnO−Na2 O−CaO−Al2 3 −K2 O、
SiO2 −Al2 3 −Li2 O−ZnO−K2 Oが挙
げられる。これらの結晶性ガラスは焼結後においてそれ
ぞれ、バリウムシリケート(BaO・2SiO2 )、ウ
レマナイト(2ZnO・SiO2 )、リチウムシリケー
トなどに結晶化する。
The crystalline glass satisfying the above characteristics is not particularly limited as long as it satisfies the above characteristics. For example, BaO--B 2 O 3 --SiO 2
2 -ZnO-Na 2 O-Al 2 O 3, SiO 2 -B 2 O
3 -ZnO-Na 2 O-CaO -Al 2 O 3 -K 2 O,
SiO 2 -Al 2 O 3 -Li 2 O-ZnO-K 2 O and the like. These crystalline glasses are crystallized into barium silicate (BaO · 2SiO 2 ), uremanite (2ZnO · SiO 2 ), lithium silicate, etc. after sintering.

【0019】また、前述の特性を満足するフィラーとし
て40〜400℃の線熱膨張係数が8ppm/℃以下の
コーディエライト、スピネル、ステアライト、アノーサ
イト、ゲーレナイト、アルミナ、ムライト、スポジュメ
ン等が挙げられる。これらの中でもアルミナが強度の点
では最も望ましいが、アルミナは熱膨張係数が7ppm
/℃と比較的高いため、シリコンチップとの熱膨張の整
合性を考慮すれば、ムライト等が望ましい。なお、本発
明では、フィラーとしてあらゆるものを使用しても低温
焼成が可能となる。そこで、フィラーとして合成原料を
用いることが望ましい。これは、天然鉱物は、一般にα
カウントが高いために、このようなαカウントの高いフ
ィラーを含有すると半導体を搭載する基板として用いた
場合に素子の誤動作を招く恐れがあるためである。
Further, as the filler satisfying the above-mentioned characteristics, cordierite, spinel, stearite, anorthite, gerenicite, alumina, mullite, spodumene having a coefficient of linear thermal expansion of 40 to 400 ° C. of 8 ppm / ° C. or less can be mentioned. To be Of these, alumina is the most desirable in terms of strength, but alumina has a thermal expansion coefficient of 7 ppm.
Since it is relatively high at / ° C, mullite or the like is preferable in consideration of the matching of thermal expansion with the silicon chip. In the present invention, low temperature firing is possible even if any filler is used. Therefore, it is desirable to use synthetic raw materials as the filler. This is a natural mineral, generally α
This is because, since the count is high, the inclusion of such a filler having a high α-count may cause a malfunction of the element when used as a substrate on which a semiconductor is mounted.

【0020】上記の結晶化ガラスおよびフィラーは、上
記の組成範囲で配合された後、その混合物を所望の成形
手段、例えば、ドクターブレード法などのシート成形
法、圧延法、金型プレス、冷間静水圧プレス、押出し成
形等により任意の形状に成形後、焼成する。
The above-mentioned crystallized glass and filler are blended in the above composition range, and then the mixture is subjected to a desired molding means, for example, a sheet molding method such as a doctor blade method, a rolling method, a die press, a cold press. After being formed into an arbitrary shape by isostatic pressing, extrusion molding, etc., it is fired.

【0021】焼成は、大気などの酸化性雰囲気中あるい
は窒素雰囲気中で900〜1050℃、特に900〜1
000℃の温度で焼成する。なお、この磁器をCuから
なる配線導体が形成された基板を作製する場合には、酸
化性雰囲気中ではCuが酸化されてしまうために、窒素
中で焼成することが必要である。
The firing is performed at 900 to 1050 ° C., particularly 900 to 1 in an oxidizing atmosphere such as air or a nitrogen atmosphere.
Bake at a temperature of 000 ° C. When producing a substrate on which a wiring conductor made of Cu is formed, this porcelain needs to be baked in nitrogen because Cu is oxidized in an oxidizing atmosphere.

【0022】Cuを主体とする導体を配設した多層配線
基板を作製する場合について、さらに具体的に説明す
る。このような多層配線基板は、例えば、前述したよう
な結晶化ガラスとフィラーからなる混合物をドクターブ
レード法などのシート成形法により成形してグリーンシ
ートを作製した後、このグリーンシートの表面にCu粉
末を分散したCuペーストと配線パターンとなるように
スクリーン印刷法などにより印刷する。この時、グリー
ンシートには、スルーホールを形成したホール内にCu
ペーストを充填することもできる。このようにして作製
したグリーンシートを積層圧着して積層体を作製する。
The case of producing a multilayer wiring board in which a conductor mainly composed of Cu is arranged will be described more specifically. Such a multilayer wiring board is manufactured by, for example, forming a green sheet by molding a mixture of the above-mentioned crystallized glass and a filler by a sheet molding method such as a doctor blade method, and then forming a Cu powder on the surface of the green sheet. Is printed by a screen printing method or the like so that the Cu paste and the wiring pattern are dispersed. At this time, in the green sheet, Cu is formed in the hole where the through hole is formed.
It can also be filled with paste. The green sheets thus produced are laminated and pressure-bonded to produce a laminate.

【0023】そして、この積層体を800℃以下、窒素
加湿雰囲気中で脱ダインダー処理を行った後、900〜
1050℃、特に900〜1000℃の温度で、窒素中
乾燥雰囲気中で焼成することにより、絶縁性磁器とCu
導体とを同時に焼結することができる。このようにし
て、多層配線基板を作製することができる。
Then, the laminated body is subjected to de-dinder treatment at 800 ° C. or lower in a nitrogen humidified atmosphere, and then 900-
By firing in a dry atmosphere in nitrogen at a temperature of 1050 ° C., particularly 900 to 1000 ° C., insulating porcelain and Cu
It is possible to sinter with the conductor at the same time. In this way, a multilayer wiring board can be manufactured.

【0024】[0024]

【作用】本発明によれば、屈伏点が400〜600℃の
従来用いられていたガラスより低い結晶化ガラスを用い
ることにより900〜1050℃の程度での焼結性が高
まるために、原料に占める高価なガラスの添加量を低減
することができ、これにより製造コストを大幅に低減で
きる。それに伴い、フィラーの含有量を増加できる結
果、磁器の強度を高めることができる。
According to the present invention, the use of a crystallized glass having a yield point of 400 to 600 ° C. lower than that of the conventionally used glass increases the sinterability at a temperature of 900 to 1050 ° C. The amount of expensive glass occupying can be reduced, and thus the manufacturing cost can be significantly reduced. As a result, the content of the filler can be increased, and as a result, the strength of the porcelain can be increased.

【0025】また、フィラーに対する選択性が拡大でき
る結果、フィラーおよび結晶化ガラスとして40〜40
0℃における線熱膨張係数が8ppm/℃以下の成分を
組み合わせて、線熱膨張係数が6.5ppm/℃以下の
磁器を作製することが可能となり、これにより磁器全体
の熱膨張係数をシリコンチップの熱膨張係数と近似させ
ることができる。
Further, as a result that the selectivity for the filler can be expanded, 40 to 40 as the filler and the crystallized glass can be obtained.
By combining components having a linear thermal expansion coefficient of 0 ppm / ° C. or less at 0 ° C., it becomes possible to manufacture a porcelain having a linear thermal expansion coefficient of 6.5 ppm / ° C. or less. Can be approximated to the coefficient of thermal expansion.

【0026】また、かかる磁器は900〜1050℃で
焼成できるためにCuからなる配線導体と同時に焼成す
ることができ、その結果、安価な高信頼性の多層配線基
板を提供できる。さらに、本発明の絶縁性磁器では、フ
ィラー成分として用いる金属酸化物としては、天然鉱物
以外の合成原料を用いれば、絶縁性磁器中のαカウント
を低くすることができ、絶縁性磁器にIC等のデバイス
を実装してもデバイスに悪影響を与えることがない。
Further, since such a porcelain can be fired at 900 to 1050 ° C., it can be fired at the same time as the wiring conductor made of Cu, and as a result, an inexpensive and highly reliable multilayer wiring board can be provided. Furthermore, in the insulating porcelain of the present invention, if a synthetic raw material other than natural minerals is used as the metal oxide used as the filler component, the α-count in the insulating porcelain can be lowered, and IC etc. Even if the device is mounted, the device is not adversely affected.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の絶縁性磁器をを実施例に基づ
き詳細に説明する。ガラスとして、重量比が下記の比率
および屈伏点、40〜400℃における線熱膨張係数
(ppm/℃) 屈伏点 熱膨張係数 組 成 (℃) (ppm/℃) 43%BaO−30%B2 3 −19%SiO2 520 5.0 −4%ZnO−3%Na2 O−1%Al2 3 60%SiO2 −20Al2 3 −9%Li2 O 450 5.4 −6%ZnO−5%K2 O 50%SiO2 −18%B2 3 −13%ZnO 600 5.9 −8%Na2 O−6%CaO 60%PbO−10%B2 3 −14%ZnO 350 9.2 −10%SiO2 −6%Al2 3 の4種のガラスと、フィラー成分として、いずれも合成
原料からなるアルミナ(40〜400℃の線熱膨張係数
7ppm/℃)、ムライト(40〜400℃の線熱膨張
係数4ppm/℃)、アノーサイト(40〜400℃の
線熱膨張係数2.5ppm/℃)、コーディエライト
(40〜400℃の線熱膨張係数2.4ppm/℃)を
表1に示す調合組成になるように秤量調合した。上記の
ように秤量した組成物にバインダーとしてパラフィンワ
ックスを用いてプレス成形法して成形体を得、これを9
00〜1050℃の温度で焼成して絶縁性磁器を得た。
EXAMPLES The insulating porcelain of the present invention will be described in detail below based on examples. As glass, the following weight ratios and yield points, linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C (ppm / ° C) Yield point thermal expansion coefficient Composition (° C) (ppm / ° C) 43% BaO-30% B 2 O 3 -19% SiO 2 520 5.0 -4% ZnO-3% Na 2 O-1% Al 2 O 3 60% SiO 2 -20Al 2 O 3 -9% Li 2 O 450 5.4 -6% ZnO-5% K 2 O 50 % SiO 2 -18% B 2 O 3 -13% ZnO 600 5.9 -8% Na 2 O-6% CaO 60% PbO-10% B 2 O 3 -14% ZnO 350 9.2-10% SiO 2 -6% Al 2 O 3 four kinds of glass, and as a filler component, alumina made of a synthetic raw material (coefficient of linear thermal expansion at 40 to 400 ° C. 7 ppm / ° C.), mullite (Linear thermal expansion coefficient of 40-400 ° C 4ppm / ° C) (Coefficient of linear thermal expansion of 40 to 400 ° C. 2.5 ppm / ° C.) and cordierite (coefficient of linear thermal expansion of 40 to 400 ° C. 2.4 ppm / ° C.) were weighed and prepared to have the composition shown in Table 1. . A paraffin wax was used as a binder in the composition weighed as described above to obtain a molded body by press molding.
An insulating porcelain was obtained by firing at a temperature of 00 to 1050 ° C.

【0028】次に、上記のようにして得られた絶縁性磁
器に対して40〜400℃の線熱膨張係数を測定した。
また、前記絶縁性磁器を直径60mm、厚さ2mmの形
状に加工した評価試料を作製し、該評価試料によりJI
S−C−2141の規定に準じて周波数1MHz、入力
信号レベル1.0Vrmsの測定条件にて誘電率、誘電
正接を測定した。
Next, the coefficient of linear thermal expansion at 40 to 400 ° C. was measured on the insulating porcelain obtained as described above.
In addition, an evaluation sample is manufactured by processing the insulating porcelain into a shape having a diameter of 60 mm and a thickness of 2 mm, and the evaluation sample is used to measure JI.
The dielectric constant and dielectric loss tangent were measured under the measurement conditions of a frequency of 1 MHz and an input signal level of 1.0 Vrms in accordance with the specifications of S-C-2141.

【0029】同様に、前記絶縁性磁器を直径60mm、
厚さ2mmの形状に加工した評価試料を作製し、この評
価試料によりJIS−C−2141の規定に準じて電圧
数V〜1000Vの測定条件にて体積固有抵抗を測定し
た。
Similarly, the insulating porcelain has a diameter of 60 mm,
An evaluation sample processed into a shape having a thickness of 2 mm was prepared, and the volume resistivity was measured by this evaluation sample under the measurement conditions of voltage number V to 1000 V according to the regulations of JIS-C-2141.

【0030】更に、前記絶縁性磁器を長さ70mm、厚
さ3mm、幅4mmの形状に加工した評価試料を作製
し、該評価試料によりJIS−C−2141の規定に準
じて抗折強度(3点曲げ試験)を測定した。これらの結
果を表2に示す。
Further, an evaluation sample was produced by processing the above-mentioned insulating porcelain into a shape having a length of 70 mm, a thickness of 3 mm and a width of 4 mm, and the bending strength (3) was prepared from the evaluation sample according to JIS-C-2141. The point bending test) was measured. Table 2 shows the results.

【0031】尚、ガスフロー比例係数管法により、本発
明の実施例である各試料のαカウントを測定した結果、
0.1DPH/cm2 であり、αカウントが低いことを
確認した。
The α count of each sample, which is an example of the present invention, was measured by the gas flow proportional coefficient tube method.
It was 0.1 DPH / cm 2 , and it was confirmed that the α count was low.

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】表1の結果によれば、屈伏点が600℃よ
りも高いガラスを用いた試料No.20では、ガラス量
が50体積%を越えなければ、900〜1050℃の低
温で十分に緻密化することができず、試料No.17、1
8、19、20では焼成温度が高く、Cuとの同時焼成
はできず、しかも緻密化が可能であっても強度が低いも
のであった。また、屈伏点が400℃よりも低いガラス
を用いた試料No.21では750℃以下で焼結してし
まいCuとの同時焼成ができなかった。
According to the results shown in Table 1, in the sample No. 20 using glass having a yield point higher than 600 ° C., if the glass amount does not exceed 50% by volume, it is sufficiently dense at a low temperature of 900 to 1050 ° C. No.17, 1
In Nos. 8, 19, and 20, the firing temperature was high, the simultaneous firing with Cu was not possible, and the strength was low even though the densification was possible. Further, in sample No. 21 using glass having a yield point lower than 400 ° C., sintering was performed at 750 ° C. or lower, and co-firing with Cu was not possible.

【0034】これに対して、屈伏点が400〜600℃
のガラスを用いると、ガラス量が50体積%以下でも低
温で緻密化することができた。しかもフィラーおよびガ
ラスとして熱膨張係数が8ppm/℃以下のものを適宜
組み合わせることにより磁器全体の熱膨張係数をシリコ
ンチップの4ppm/℃に近似させることが可能となっ
た。また、フィラー量が増加したため抗折強度も230
MPa以上、特にフィラーとしてアルミナを65体積%
以上含有する試料No.4、5では300MPa以上が達
成された。また、フィラーとしてムライト、アノーサイ
ト、コージエライトを用いた結果、230MPa以上の
抗折強度を保ちながら、線熱膨張係数を3.2〜4.8
ppm/℃に制御することができた。
On the other hand, the yield point is 400 to 600 ° C.
When the glass of No. 2 was used, it was possible to densify at a low temperature even if the amount of glass was 50% by volume or less. Moreover, by appropriately combining fillers and glasses having a thermal expansion coefficient of 8 ppm / ° C. or less, the thermal expansion coefficient of the entire porcelain can be approximated to 4 ppm / ° C. of the silicon chip. Also, since the amount of filler has increased, the bending strength is also 230
MPa or more, especially 65% by volume of alumina as a filler
In the samples No. 4 and 5 containing the above, 300 MPa or more was achieved. As a result of using mullite, anorthite, or cordierite as the filler, the linear thermal expansion coefficient was 3.2 to 4.8 while maintaining the bending strength of 230 MPa or more.
It was possible to control to ppm / ° C.

【0035】実施例2 表1の本発明の試料の組成物に対して結合剤、可塑剤及
び溶剤とを添加混合してスラリーを作製した。また、結
合剤にはアクリル樹脂、可塑剤としてDBP(ジブチル
フタレート)、溶剤にはトルエンを用いた。
Example 2 A slurry was prepared by adding and mixing a binder, a plasticizer and a solvent to the composition of the sample of the present invention shown in Table 1. An acrylic resin was used as the binder, DBP (dibutyl phthalate) was used as the plasticizer, and toluene was used as the solvent.

【0036】上記のようにして作製したスラリーを離型
フィルム上にドクターブレード法により0.1〜0.5
mmの厚さになるように流し、溶剤を乾燥除去すること
により所定の厚さのグリーンシートを得た。
The slurry prepared as described above is applied to the release film by a doctor blade method in an amount of 0.1 to 0.5.
It was poured so as to have a thickness of mm, and the solvent was dried and removed to obtain a green sheet having a predetermined thickness.

【0037】そして、そのグリーンシート表面に銅を主
成分とする導体ペーストを用いてスクリーン印刷法によ
り評価用配線パターンを厚膜印刷し、乾燥後、評価用配
線パターンを有するグリーンシートを表面にして10枚
のグリーンシートを積層し圧着した。
Then, a wiring paste for evaluation is thick-film printed on the surface of the green sheet by a screen printing method using a conductor paste containing copper as a main component, and after drying, the green sheet having the wiring pattern for evaluation is used as the surface. Ten green sheets were laminated and pressure-bonded.

【0038】この積層体を水蒸気を含有した窒素雰囲気
下において加熱しグリーンシート積層体中の結合剤及び
可塑剤を分解、除去した後、700〜800℃で脱バイ
ンダーを行い、次に乾燥窒素雰囲気下において900〜
1050℃で焼成した。
This laminate is heated in a nitrogen atmosphere containing water vapor to decompose and remove the binder and plasticizer in the green sheet laminate, and then debinding is performed at 700 to 800 ° C., and then dry nitrogen atmosphere. Below 900
It was baked at 1050 ° C.

【0039】その結果、いずれの試料もCuメタライズ
配線層と同時焼成により、密着性および精度のよい多層
配線基板を得ることができた。
As a result, it was possible to obtain a multilayer wiring board with good adhesion and precision by co-firing with any of the samples the Cu metallized wiring layer.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
屈伏点の低い結晶化ガラスを用いることにより、低温で
かつ少ないガラス量で焼成することが可能であり、Cu
を配線導体とする多層配線基板を安価に製造することが
できる。また、フィラーを多量に添加できることから、
磁器の強度を高めることができ、これにより高信頼性の
多層配線基板を作製することができる。
As described in detail above, according to the present invention,
By using a crystallized glass having a low yield point, it is possible to fire at a low temperature and with a small amount of glass.
It is possible to inexpensively manufacture a multi-layered wiring board using as a wiring conductor. Also, since a large amount of filler can be added,
The strength of the porcelain can be increased, which makes it possible to manufacture a highly reliable multilayer wiring board.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 昌彦 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 民 保秀 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Masahiko Higashi, 1-4 Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Prefecture Kyocera Stock Company Research Institute (72) Inventor Yasuhide Minami 1-4, Yamashita-cho, Kokubun-shi, Kagoshima Kyocera Incorporated Research Institute

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】40〜400℃における線熱膨張係数が8
ppm/℃以下、屈伏点が400℃〜600℃のPbを
含有しない結晶性ガラスを20〜50体積%と、40〜
400℃における線熱膨張係数が8ppm/℃以下の金
属酸化物からなるフィラーを50〜80体積%の割合で
混合した混合物を成形後、焼成してなる磁器であって、
40〜400℃における線熱膨張係数が6.5ppm/
℃以下であることを特徴とする絶縁性磁器。
1. The coefficient of linear thermal expansion at 40 to 400 ° C. is 8.
20% to 50% by volume of Pb-free crystalline glass having a yield point of 400 ° C. to 600 ° C.
A porcelain obtained by molding and firing a mixture in which a filler composed of a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient at 400 ° C of 8 ppm / ° C or less is mixed at a ratio of 50 to 80% by volume,
Linear thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C is 6.5 ppm /
Insulating porcelain characterized by being below ℃.
【請求項2】絶縁性磁器の内部あるいは表面に銅を主成
分とする導体を備えた多層配線基板において、前記絶縁
性磁器が、40〜400℃における線熱膨張係数が8p
pm/℃以下、屈伏点が400℃〜600℃のPbを含
有しない結晶性ガラスを20〜50体積%と、40〜4
00℃における線熱膨張係数が8ppm/℃以下の金属
酸化物からなるフィラーを50〜80体積%の割合で混
合した混合物を成形後、焼成してなる磁器であって、4
0〜400℃における線熱膨張係数が6.5ppm/℃
以下であることを特徴とする多層配線基板。
2. A multilayer wiring board having a conductor containing copper as a main component inside or on the surface of an insulating porcelain, wherein the insulating porcelain has a linear thermal expansion coefficient of 8 p at 40 to 400 ° C.
20 to 50% by volume of Pb-free crystalline glass having a deformation point of pm / ° C or less and a yield point of 400 ° C to 600 ° C, and 40 to 4
A porcelain obtained by molding and firing a mixture in which a filler made of a metal oxide having a linear thermal expansion coefficient at 00 ° C. of 8 ppm / ° C. or less is mixed at a ratio of 50 to 80% by volume.
Coefficient of linear thermal expansion at 0-400 ℃ is 6.5ppm / ℃
A multilayer wiring board characterized by the following.
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