JPH10194828A - Ceramic multilayered substrate fired at low temperature and its production - Google Patents

Ceramic multilayered substrate fired at low temperature and its production

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JPH10194828A
JPH10194828A JP9082806A JP8280697A JPH10194828A JP H10194828 A JPH10194828 A JP H10194828A JP 9082806 A JP9082806 A JP 9082806A JP 8280697 A JP8280697 A JP 8280697A JP H10194828 A JPH10194828 A JP H10194828A
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glass
ceramic
quartz
multilayer substrate
layer
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JP9082806A
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Japanese (ja)
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Yoshiaki Yamade
善章 山出
Ichiro Uchiyama
一郎 内山
Yoichi Moriya
要一 守屋
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Sumitomo Metal SMI Electronics Device Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ceramic multilayered substrate ensuring a high signal transmission speed and having >=20kgf/mm<2> bending strength and >=2kgf peeling strength by firing at a low temp. SOLUTION: This ceramic multilayered substrate consists of an inner ceramic insulator layer of a glass-ceramic material having a relative dielectric constant of <=4.5 obtd. by firing powdery starting material consisting of 30-69wt.% borosilicate glass, 5-55wt.% quartz, 5-55wt.% quartz glass, 1-5wt.% alumina and 25-65wt.%, in total, of quartz and quartz glass and outer ceramic insulator layers of a glass-ceramic material having >=25kgf/mm<2> bending strength and consisting of 60-40wt.% cordierite crystallized glass or anorthite crystallized glass and 40-60wt.% alumina.

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、主にセラミックス
パッケージにおいて電子部品を搭載するための基板とし
て利用される、表層と内層とで異なるセラミックス材料
から構成された、低温焼成セラミックス多層基板とその
製造方法とに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-temperature fired ceramic multilayer substrate mainly used as a substrate for mounting an electronic component in a ceramic package, the ceramic layer being composed of different ceramic materials for a surface layer and an inner layer, and its manufacture. And how to.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高集積化されたLSIや各種電子
部品を搭載する多層基板としては、小型化、高信頼性等
の要求を満たすため、絶縁体層にセラミックス材料を用
いたセラミックス多層基板が用いられるようになってき
た。セラミックス多層基板は、セラミックス絶縁体層と
信号配線層とを交互に積層し一体化したものであり、周
知のように、グリーンシート多層積層法または厚膜ペー
スト印刷法により製造することができる。セラミックス
材料としては、熱伝導率、強度、電気絶縁性、価格とい
った要因から、主にアルミナが使用されてきた。
2. Description of the Related Art In recent years, as a multi-layer substrate on which highly integrated LSIs and various electronic components are mounted, a ceramic multi-layer substrate using a ceramic material for an insulator layer has been demanded in order to satisfy requirements for miniaturization and high reliability. Has come to be used. The ceramic multilayer substrate is obtained by alternately laminating and integrating ceramic insulator layers and signal wiring layers, and can be manufactured by a green sheet multilayer laminating method or a thick film paste printing method, as is well known. Alumina has been mainly used as a ceramic material due to factors such as thermal conductivity, strength, electrical insulation, and price.

【0003】しかし、アルミナは比誘電率が9前後と大
きいため、信号伝達が遅く、信号遅延時間が大きくなる
という欠点がある。また、アルミナの焼成温度は1550℃
前後と高いため、多層基板をグリーンシート積層法によ
り一括焼成する場合には、多層基板の信号配線層にWや
Mo等の高融点金属を用いる必要がある。しかし、これら
の金属は電気抵抗率が高いので、信号の伝送損失が大き
くなり、配線パターンの微細化にも限界がある。アルミ
ナ基板のこれらの欠点は、LSIの動作周波数が著しく
上昇した現在では大きな問題となっている。
However, since alumina has a large relative dielectric constant of about 9, the signal transmission is slow and the signal delay time is long. The firing temperature of alumina is 1550 ℃
When the multilayer substrate is fired at once by the green sheet laminating method, W or W is added to the signal wiring layer of the multilayer substrate.
It is necessary to use a high melting point metal such as Mo. However, since these metals have high electric resistivity, signal transmission loss increases, and there is a limit to miniaturization of wiring patterns. These drawbacks of the alumina substrate have become a serious problem at present when the operating frequency of the LSI has increased significantly.

【0004】この問題を解決する手段として、比誘電率
が小さく、かつ低温焼成が可能で、Ag、Ag−Pd、Cu、Au
等の低融点で電気抵抗率の低い金属材料を信号配線層に
使用できる、低温焼成セラミックス材料を用いた多層基
板が開発された。
As a means for solving this problem, Ag, Ag-Pd, Cu, Au, which have a small relative dielectric constant and can be fired at a low temperature, can be used.
A multilayer substrate using a low-temperature-fired ceramic material has been developed, which can use a metal material having a low melting point and a low electric resistivity for the signal wiring layer.

【0005】代表的な低温焼成セラミックス材料は、無
機バインダーとして機能するガラス粉末と強度保持用の
骨材として機能する無機粉末とを混合し焼成することに
より製造された、ガラスセラミックスとも呼ばれる材料
である。焼成中にガラス粉末が軟化し、骨材の無機粉末
を結合することにより焼結体が得られるため、焼成温度
はガラスの軟化点よりやや高温であればよく、一般には
1100℃以下である。
[0005] A typical low-temperature fired ceramic material is a material also called a glass ceramic manufactured by mixing and firing glass powder that functions as an inorganic binder and inorganic powder that functions as an aggregate for maintaining strength. . Since the glass powder is softened during firing and a sintered body is obtained by combining the inorganic powder of the aggregate, the firing temperature may be slightly higher than the softening point of the glass, and generally,
1100 ° C or less.

【0006】ガラスと骨材 (無機粉末) は共に種類や組
成範囲が広く、それらの組合わせは無数にある。そし
て、両者の組み合わせや焼成時の反応により、得られる
セラミックス基板の特性が変化するため、目的とする特
性を安定して実現できる成分の最良の組合わせや焼成条
件を見出すことは非常に困難である。
Both glass and aggregate (inorganic powder) have a wide variety of types and composition ranges, and there are countless combinations thereof. Since the characteristics of the obtained ceramic substrate change due to the combination of the two and the reaction during firing, it is very difficult to find the best combination of components and firing conditions that can stably achieve the desired characteristics. is there.

【0007】例えば、低温焼成セラミックス基板の比誘
電率を低下させるには、骨材として比誘電率が低い酸化
ケイ素 (SiO2) を使用することが効果的であり、このよ
うなガラスセラミックス材料も既に提案されている。
For example, in order to lower the relative dielectric constant of a ceramic substrate fired at a low temperature, it is effective to use silicon oxide (SiO 2 ) having a low relative dielectric constant as an aggregate. It has already been proposed.

【0008】その例として、特公平4−12639 号公報に
は、骨材が石英ガラス、石英、クリストバライト、トリ
ジマイトから選んだ少なくとも2種類の酸化ケイ素から
なり、ガラスが好ましくはホウケイ酸バリウム系または
ホウケイ酸マグネシウム系ガラスからなる、比誘電率が
4.0〜6.0 のガラスセラミックス材料が開示されてい
る。熱膨張率が異なる2種以上の酸化ケイ素を混合する
ことで、基板の熱膨張率が制御できる。
As an example, Japanese Patent Publication No. 4-12639 discloses that the aggregate is made of at least two kinds of silicon oxides selected from quartz glass, quartz, cristobalite and tridymite, and the glass is preferably barium borosilicate or borosilicate. Made of magnesium silicate glass, the relative dielectric constant is
Glass ceramic materials of 4.0 to 6.0 are disclosed. By mixing two or more types of silicon oxides having different coefficients of thermal expansion, the coefficient of thermal expansion of the substrate can be controlled.

【0009】特開平3−141153号公報には、ホウケイ酸
ガラスに骨材として石英および/または石英ガラスを添
加した、1000℃以下で低温焼成できる低比誘電率のガラ
スセラミックス材料が開示されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-141153 discloses a glass-ceramic material having a low dielectric constant which can be fired at a low temperature of 1000 ° C. or less by adding silicate and / or quartz glass as an aggregate to borosilicate glass. .

【0010】しかし、ガラスセラミックス材料は、比誘
電率が低くなると、力学的な強度も同時に低下する傾向
がある。そのため、この材料から製造した多層基板は、
ハンドリングや電子部品の搭載に必要な十分な強度を備
えておらず、例えば、基板に搭載した電子部品に外力が
加わると、接続部ではなく、基板が破壊する結果とな
り、外部接続の信頼性に劣る。その結果、用途が非常に
限られていた。
However, as the relative permittivity of the glass ceramic material decreases, the mechanical strength tends to decrease at the same time. Therefore, a multilayer board manufactured from this material
It does not have sufficient strength for handling and mounting electronic components.For example, if an external force is applied to the electronic components mounted on the board, the board will break not the connection part but the reliability of the external connection. Inferior. As a result, their use has been very limited.

【0011】この問題を解消する改善策として、特公平
4−51078 号公報には、表層が引張強度4kgf/mm2 以上
の高強度のガラスセラミックス材料、内層が比誘電率6.
0 以下 (具体的には 5.2〜5.5 程度) の低誘電率のガラ
スセラミックス材料からなる多層基板が提案されてい
る。
To improve this problem, Japanese Patent Publication No. 4-51078 discloses a high-strength glass-ceramic material having a tensile strength of 4 kgf / mm 2 or more and a relative dielectric constant of 6.
A multilayer substrate made of a glass ceramic material having a low dielectric constant of 0 or less (specifically, about 5.2 to 5.5) has been proposed.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】信号伝送を行う内層の
低誘電率材料が、特公平4−51078 号公報に開示されて
いるように比誘電率5〜6のものでは、伝送特性が不十
分になってきており、エポキシ樹脂やポリイミド等の有
機材料と同等以上の性能にするためにも、比誘電率を4.
5 以下にする必要がある。比誘電率を4.5 以下にするに
は、特公平4−12639 号公報および特開平3−141153号
公報に開示されるように、比誘電率が低い酸化ケイ素を
骨材に用いることが考えられる。しかし、酸化ケイ素を
骨材とする場合に、次の問題点があることが判明した。
When the low dielectric constant material of the inner layer for signal transmission has a relative dielectric constant of 5 to 6 as disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-51078, the transmission characteristics are insufficient. In order to achieve the same or better performance as organic materials such as epoxy resin and polyimide, the relative permittivity is 4.
Must be 5 or less. In order to reduce the relative dielectric constant to 4.5 or less, it is conceivable to use silicon oxide having a low relative dielectric constant as an aggregate, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 4-12639 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-141153. However, when silicon oxide was used as the aggregate, the following problems were found.

【0013】酸化ケイ素鉱物は一般に低温型結晶相
(α) と高温型結晶相 (β) という2種類の結晶相を持
ち、昇温または冷却中にこの転移温度を通過して、α→
βまたはその逆の転移が起こると、急激な体積膨張また
は収縮を生ずる。この転移温度がトリジマイトは約117
℃、クリストバライトは約230 ℃と比較的低い。セラミ
ックス基板への電子部品の搭載には一般に半田が使用さ
れるが、最近はリフロー法が普及してきたため、基板全
体が半田の溶融温度に加熱されることになり、場合によ
っては300 ℃を超すような高温にさらされる。その場
合、基板のセラミックス材料がトリジマイトやクリスト
バライトを含有していると、上記の相転移によって急激
な体積膨張・収縮を生じ、基板にマイクロクラックが発
生することがあり、基板の信頼性が大きく低下する。
The silicon oxide mineral generally has a low-temperature type crystalline phase.
(α) and the high-temperature type crystal phase (β).
When β or vice versa transition occurs, rapid volume expansion or contraction occurs. This transition temperature is about 117 for tridymite.
° C, cristobalite is relatively low at about 230 ° C. Solder is generally used for mounting electronic components on ceramic substrates, but recently the reflow method has become widespread, so the entire substrate is heated to the melting temperature of the solder, and in some cases it may exceed 300 ° C. Exposed to extremely high temperatures. In this case, if the ceramic material of the substrate contains tridymite or cristobalite, the above phase transition causes rapid volume expansion and contraction, and micro cracks may occur on the substrate, which greatly reduces the reliability of the substrate. I do.

【0014】一方、石英は上記転移温度が約573 ℃と高
く、電子部品搭載時に受ける加熱では相転移が起こらな
い。また、石英ガラスは非晶質であり、300 ℃程度の温
度では全く変化を受けない。従って、比誘電率が低い骨
材として酸化ケイ素を用いる場合、石英や石英ガラスが
好ましく、クリストバライトやトリジマイトは不適当で
ある。
On the other hand, the above-mentioned transition temperature of quartz is as high as about 573 ° C., and phase transition does not occur by heating applied when mounting electronic components. Quartz glass is amorphous and does not change at a temperature of about 300 ° C. Therefore, when silicon oxide is used as the aggregate having a low relative dielectric constant, quartz or quartz glass is preferable, and cristobalite or tridymite is inappropriate.

【0015】この知見に基づき、石英と石英ガラスを骨
材とするガラスセラミックス材料を調製したところ、焼
結体中に好ましくないクリストバライトの結晶相が生成
する場合があることが認められた。この原因は解明でき
ていないが、焼成中に骨材がガラスと反応して生成した
ものと考えられる。特開平3−141153号公報には、ホウ
ケイ酸ガラス、石英および石英ガラスからなる原料を10
00℃以下で焼成してもクリストバライトの結晶化が起こ
らないと説明されているが、これは、骨材の配合量が少
ないといった特殊な要因によるものと考えられる。
Based on this finding, when a glass-ceramic material containing quartz and quartz glass as an aggregate was prepared, it was recognized that an undesired crystal phase of cristobalite might be formed in the sintered body. Although the cause has not been elucidated, it is considered that the aggregate was formed by the reaction of the aggregate with the glass during firing. Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-141153 discloses that a raw material comprising borosilicate glass, quartz and quartz glass is
It is described that crystallization of cristobalite does not occur even when calcined at 00 ° C. or lower, but this is considered to be due to a special factor such as a small amount of aggregate.

【0016】また、酸化ケイ素を骨材とする、比誘電率
の低い低温焼成セラミックス基板は曲げ強度が10 kgf/m
m2前後と低いため、特公平4−51078 号公報に示される
ように、表層に高強度材料を配して強化することが有効
である。しかし、表層と内層のそれぞれのガラスセラミ
ックス材料の組合わせが無数にあり、しかも、例えば一
括焼成で反りを生じないように表層と内層のセラミック
ス材料の熱膨張率を近づける、表層と内層が低温焼成で
十分に密着して一体化する、といった新たな要件も加わ
るため、各材料の選定はさらに困難となる。
A low-temperature fired ceramic substrate having silicon oxide as an aggregate and having a low relative dielectric constant has a bending strength of 10 kgf / m 2.
m 2 for the lower back and forth as shown in Japanese Patent Kokoku 4-51078, it is effective to strengthen by arranging a high strength material in the surface layer. However, there are countless combinations of glass ceramic materials for the surface layer and the inner layer.Moreover, for example, the thermal expansion coefficients of the surface layer and the inner layer are brought close to each other so that warpage does not occur during batch firing. In addition, new requirements such as sufficient close contact and integration are added, so that selection of each material becomes more difficult.

【0017】低温焼成セラミックス多層基板の信号配線
層材料としては、前記のようにAg、AuやAg合金といった
貴金属とCuが使用されているが、コスト面からは安価な
Cuを使用することが有利である。Cuは基板と反応しにく
く拡散制御が容易になるという利点もある。しかし、貴
金属と異なり、Cuは空気のような酸化性雰囲気中で加熱
すると容易に酸化するため、グリーンシート多層積層法
において大気中で基板との同時焼成によりCu配線を形成
することができないという問題点がある。
As described above, noble metals such as Ag, Au and Ag alloys and Cu are used as signal wiring layer materials of the low-temperature fired ceramic multilayer substrate, but they are inexpensive in terms of cost.
It is advantageous to use Cu. Cu also has the advantage that it does not easily react with the substrate and facilitates diffusion control. However, unlike noble metals, Cu is easily oxidized when heated in an oxidizing atmosphere such as air, so it is not possible to form Cu wiring by co-firing with a substrate in air in the green sheet multilayer stacking method There is a point.

【0018】本発明の目的は、表層と内層とで異なるセ
ラミックス材料を用いたセラミックス多層基板におい
て、表層と内層にそれぞれ最適で、かつ互いに適合した
材料を選定することにより、基板全体の実効比誘電率が
4.5 以下と低く (従って、信号伝送速度が速く) 、多層
基板に要求される十分な強度 (20 kgf/mm2以上) および
ピール強度 (2kgf 以上、絶縁体層間、特に表層絶縁体
層と内層絶縁体層の間での剥離強度) とを備えたセラミ
ックス多層基板およびその製造方法を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a ceramic multilayer substrate using different ceramic materials for the surface layer and the inner layer, by selecting materials that are optimal for the surface layer and the inner layer and that are compatible with each other, so that the effective relative dielectric constant of the entire substrate is selected. Rate is
4.5 or less and low (hence, faster signal transmission speed), sufficient strength required for the multi-layer substrate (20 kgf / mm 2 or higher) and peel strength (2 kgf or more, the insulator layers, in particular surface insulating layer and the inner insulating It is an object of the present invention to provide a ceramic multi-layer substrate having (peeling strength between body layers).

【0019】本発明の別の目的は、上記の性能を備え、
さらに信号配線層がCuである場合でも、グリーンシート
多層積層法による同時焼成において低抵抗のCu配線を形
成することができるセラミックス多層基板とその製造方
法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide the above-mentioned performance,
It is another object of the present invention to provide a ceramic multilayer substrate capable of forming a low-resistance Cu wiring by simultaneous firing by a green sheet multilayer lamination method even when the signal wiring layer is Cu, and a method for manufacturing the same.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上記目的は、一般的に
は、セラミックス絶縁体層と信号配線層とを交互に積層
し一体化したセラミックス多層基板であって、表層の絶
縁体層が曲げ強度25 kgf/mm2以上のセラミックス材料か
らなり、内層の絶縁体層がクリストバライトを含まず、
比誘電率4.5 以下のセラミックス材料からなることを特
徴とする、セラミックス多層基板により実現される。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is generally to provide a ceramic multilayer substrate in which ceramic insulator layers and signal wiring layers are alternately laminated and integrated, wherein the surface insulator layer has a flexural strength. consists 25 kgf / mm 2 or more ceramic materials, the inner layer of the insulating layer contains no cristobalite,
This is realized by a ceramic multilayer substrate, which is made of a ceramic material having a relative dielectric constant of 4.5 or less.

【0021】ここで、曲げ強度は三点曲げ試験法により
求めた値である。また、「クリストバライトを含まな
い」とは、X線回折により調べた時にクリストバライト
相が検出されないという意味である。
Here, the bending strength is a value obtained by a three-point bending test method. Further, "not containing cristobalite" means that a cristobalite phase is not detected when examined by X-ray diffraction.

【0022】本発明のセラミックス多層基板は、基板の
実効比誘電率が4.5 以下、曲げ強度が20 kgf/mm2以上、
ピール強度が2kgf 以上という目標の特性を満たすこと
ができ、信号の伝送速度が速く、しかもハンドリングや
実装面から望まれる十分な強度を有している。
The ceramic multilayer substrate of the present invention has an effective relative dielectric constant of the substrate of 4.5 or less, a bending strength of 20 kgf / mm 2 or more,
It can meet the target characteristics of a peel strength of 2 kgf or more, has a high signal transmission speed, and has sufficient strength desired in terms of handling and mounting.

【0023】ここで、基板の実効比誘電率とは、基板中
の配線を通過する電気信号の伝播時間と配線長との関係
から算出される誘電率であり、基板の曲げ強度およびピ
ール強度は、表層と内層の絶縁体層のみを積層し、信号
配線層を介在させずに焼成した多層基板について測定し
た値を意味する。
Here, the effective relative dielectric constant of the substrate is a dielectric constant calculated from the relationship between the propagation time of an electric signal passing through the wiring in the substrate and the wiring length, and the bending strength and peel strength of the substrate are Means a value measured for a multilayer substrate obtained by laminating only a surface layer and an inner insulator layer and firing without interposing a signal wiring layer.

【0024】表層および内層とも、1または2以上の絶
縁体層から構成することができる。即ち、表層絶縁体層
とは、最表層の絶縁体層だけを意味するのではなく、場
合によって最表層の絶縁体層に続く1または2以上の絶
縁体層も含む。換言すると、基板の両面において、最表
層を含む1または2以上の表層側の絶縁体層が上記の高
強度セラミックス材料から構成され、それより内部の1
または2以上の絶縁体層 (通常は複数の層) が内層絶縁
体層となり、この絶縁体層は上記の低誘電率のセラミッ
クス材料から構成する。好ましくは、内層絶縁体層は少
なくとも片面が信号配線層層に接している層であり、表
層絶縁体層は両面とも信号配線層に接していない層であ
る。
Both the surface layer and the inner layer can be composed of one or more insulator layers. That is, the surface insulator layer means not only the outermost insulator layer but also one or more insulator layers following the outermost insulator layer in some cases. In other words, on both surfaces of the substrate, one or more surface-side insulator layers including the outermost layer are made of the above high-strength ceramic material,
Alternatively, two or more insulator layers (usually, a plurality of layers) serve as an inner insulator layer, and the insulator layer is made of the above-described ceramic material having a low dielectric constant. Preferably, at least one surface of the inner insulating layer is in contact with the signal wiring layer, and the surface insulating layer is a layer whose both surfaces are not in contact with the signal wiring layer.

【0025】比誘電率が4.5 以下である内層のセラミッ
クス絶縁体層は、ホウケイ酸ガラスと石英と石英ガラス
と少量のアルミナからなるガラスセラミックス材料から
形成できる。一方、表層の高強度セラミックス材料とし
ては、コーディエライト系またはアノーサイト系の結晶
化ガラスとアルミナとからなるガラスセラミックス材料
から形成できる。
The inner ceramic insulator layer having a relative dielectric constant of 4.5 or less can be formed of a glass ceramic material composed of borosilicate glass, quartz, quartz glass and a small amount of alumina. On the other hand, the high-strength ceramic material of the surface layer can be formed from a glass-ceramic material comprising cordierite-based or anorthite-based crystallized glass and alumina.

【0026】より具体的には、内層の低誘電率のガラス
セラミックス材料は、ホウケイ酸ガラス30〜69wt%、石
英5〜55wt%、石英ガラス5〜55wt%、およびアルミナ
1〜5wt%からなり、かつ石英と石英ガラスの合計が25
〜65wt%である原料粉末の焼成により形成される。
More specifically, the low dielectric constant glass-ceramic material of the inner layer comprises borosilicate glass 30-69 wt%, quartz 5-55 wt%, quartz glass 5-55 wt%, and alumina 1-5 wt%, And the sum of quartz and quartz glass is 25
It is formed by firing a raw material powder of about 65 wt%.

【0027】このガラスセラミックス材料に用いるホウ
ケイ酸ガラスの組成は、SiO2:60〜75wt%、B2O3:15〜
30wt%、Al2O3:5wt%未満、アルカリ金属酸化物:合計
5wt%未満、その他の不純物:合計5wt%未満であるこ
とが好ましい。
The composition of the borosilicate glass used for the glass ceramic material is as follows: SiO 2 : 60 to 75 wt%, B 2 O 3 : 15 to
Preferably, the content is 30 wt%, Al 2 O 3 : less than 5 wt%, alkali metal oxide: less than 5 wt% in total, and other impurities: less than 5 wt% in total.

【0028】一方、表層の高強度のガラスセラミックス
材料は、コーディエライト結晶化ガラスまたはアノーサ
イト結晶化ガラス60〜40wt%とアルミナ40〜60wt%とか
らなる原料粉末の焼成により形成することができる。
On the other hand, the high-strength glass-ceramic material of the surface layer can be formed by firing raw material powder composed of cordierite crystallized glass or anorthite crystallized glass 60 to 40 wt% and alumina 40 to 60 wt%. .

【0029】本発明のセラミックス多層基板は、グリー
ンシート多層積層法に従い、少なくとも一部のグリーン
シートが表面に導体ペーストのパターンを有している複
数のグリーンシートを積層し、積層体を 800〜1050℃で
一括焼成することにより製造される。従って、表層と内
層の各セラミックス材料は、いずれも低温焼成が可能な
ガラスセラミックス材料であることが好ましい。
According to the ceramic multilayer substrate of the present invention, a plurality of green sheets having at least a part of the green sheets having a conductive paste pattern on their surfaces are laminated according to a green sheet multilayer laminating method. It is manufactured by baking at ℃. Therefore, it is preferable that each of the ceramic materials of the surface layer and the inner layer is a glass ceramic material that can be fired at a low temperature.

【0030】本発明のセラミックス多層基板は、少なく
とも一部の信号配線層をCuから形成しても、グリーンシ
ート多層積層法による一括焼成により絶縁体層と一体化
し、平坦なセラミックス多層基板とすることができる。
その場合には、Cuおよび/またはCu化合物を主成分とす
る導体ペーストを使用し、焼成を非酸化性ガス雰囲気中
で行う。
In the ceramic multilayer substrate of the present invention, even if at least a part of the signal wiring layer is formed of Cu, the signal wiring layer is integrated with the insulator layer by batch firing by a green sheet multilayer lamination method to form a flat ceramic multilayer substrate. Can be.
In that case, a conductor paste containing Cu and / or a Cu compound as a main component is used, and firing is performed in a non-oxidizing gas atmosphere.

【0031】この場合の好適態様にあっては、導体ペー
ストはCu、Cu2OおよびCuO から選ばれた少なくとも1種
を主成分として含有し、また非酸化性雰囲気中での焼成
前に、各グリーンシートの焼結温度より低温において、
酸化性雰囲気中での熱処理による有機物除去と、還元性
雰囲気中での還元処理とを行う。
In a preferred embodiment in this case, the conductive paste contains at least one selected from Cu, Cu 2 O and CuO as a main component, and before firing in a non-oxidizing atmosphere, At a temperature lower than the sintering temperature of the green sheet,
An organic substance is removed by a heat treatment in an oxidizing atmosphere, and a reduction treatment is performed in a reducing atmosphere.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
以下の説明において、セラミックス材料の組成に関する
%は、全てwt%である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.
In the following description, all percentages related to the composition of the ceramic material are wt%.

【0033】本発明のセラミックス多層基板は、表層絶
縁体層のセラミックス材料と、内層絶縁体層のセラミッ
クス材料が異なる。内層は、比誘電率が4.5 以下の低誘
電率のセラミックス材料からなる。信号伝送を行う配線
のほとんどが基板の内部に形成されるので、信号伝達速
度は基板内部のセラミックス材料の比誘電率に強く影響
される。換言すると、表層のセラミックス絶縁体層の比
誘電率は信号伝達速度に大きく影響しないので、ある程
度高くても構わない。内層のセラミックス絶縁体層の比
誘電率が4.5 以下であると、多層基板全体の実効比誘電
率も4.5 以下となり、現時点でLSI等に要求される信
号の伝達速度を満たすことができる。内層絶縁体層およ
び基板全体の実効比誘電率は、いずれも4.2 以下である
ことが好ましい。
In the ceramic multilayer substrate of the present invention, the ceramic material of the surface insulator layer is different from the ceramic material of the inner insulator layer. The inner layer is made of a low dielectric constant ceramic material having a relative dielectric constant of 4.5 or less. Since most of the wiring for signal transmission is formed inside the substrate, the signal transmission speed is strongly affected by the relative permittivity of the ceramic material inside the substrate. In other words, the relative dielectric constant of the surface ceramic insulator layer does not significantly affect the signal transmission speed, and may be somewhat higher. When the relative dielectric constant of the inner ceramic insulator layer is 4.5 or less, the effective relative dielectric constant of the entire multilayer substrate also becomes 4.5 or less, which can satisfy the signal transmission speed currently required for LSIs and the like. The effective relative permittivity of the inner insulating layer and the entire substrate is preferably 4.2 or less.

【0034】一方、表層絶縁体層は曲げ強度が25 kgf/m
m2以上、好ましくは27 kgf/mm2以上の高強度のセラミッ
クス材料からなる。電子部品の実装やハンドリングに要
求される基板の曲げ強度は20 kgf/mm2以上である。内層
に強度の低いセラミックス材料を使用していることによ
る強度低下を考慮すると、表層のセラミックス材料の曲
げ強度が25 kgf/mm2以上あれば、表層絶縁体層を特に厚
くしなくても、基板全体として目標とする20 kgf/mm2
上、好ましくは23 kgf/mm2以上の曲げ強度を確保でき
る。その結果、基板の外部接続の信頼性が増し、ハンド
リングも容易となる。この高強度の表層絶縁体層を厚く
すれば、基板全体の強度を高くすることはできるが、内
層信号配線を形成しない表層絶縁体層を過度に厚くする
ことは、基板の厚みを増すので好ましくない。好ましい
表層絶縁体層の厚みは 0.1〜1.0 mmである。
On the other hand, the surface insulating layer has a bending strength of 25 kgf / m
It is made of a high-strength ceramic material of m 2 or more, preferably 27 kgf / mm 2 or more. The bending strength of the board required for mounting and handling electronic components is 20 kgf / mm 2 or more. In view of the strength reduction due to the use of low ceramic material strength to the inner layer, if the bending strength of the surface layer of the ceramic material is 25 kgf / mm 2 or more, even without particularly increasing the surface insulating layer, the substrate A desired bending strength of 20 kgf / mm 2 or more, preferably 23 kgf / mm 2 or more can be secured as a whole. As a result, the reliability of the external connection of the substrate is increased, and the handling becomes easy. If the high-strength surface insulator layer is thickened, the strength of the entire substrate can be increased.However, it is preferable to excessively thicken the surface insulator layer that does not form the inner-layer signal wiring because the thickness of the substrate increases. Absent. The preferred thickness of the surface insulator layer is 0.1 to 1.0 mm.

【0035】また、本発明のセラミックス多層基板は、
2kgf 以上、好ましくは3kgf 以上というピール強度の
目標値も確保することができる。これは、表層絶縁体層
の強度が高く、同時に絶縁体層間の密着性が高いためで
あるためである。
Further, the ceramic multilayer substrate of the present invention comprises:
A target value of peel strength of 2 kgf or more, preferably 3 kgf or more can be secured. This is because the strength of the surface insulator layer is high, and at the same time, the adhesion between the insulator layers is high.

【0036】内層の比誘電率が4.5 以下という低誘電率
の絶縁体層は、ホウケイ酸ガラスに、石英と石英ガラス
という2種類の酸化ケイ素材料および少量のアルミナか
らなる骨材を配合した原料粉末の焼成により形成するこ
とができる。石英ガラスには、溶融法により製造された
比較的安価なもの (溶融石英、溶融シリカとも呼ばれ
る) と、四塩化ケイ素の熱分解等の気相法により製造さ
れた、より高純度で高価なものがある。いずれも使用で
きるが、溶融法で製造された石英ガラス (即ち、溶融石
英) で十分である。
The insulator layer having a low dielectric constant of 4.5 or less as the inner layer is made of a raw material powder obtained by mixing borosilicate glass with two kinds of silicon oxide materials of quartz and quartz glass and an aggregate composed of a small amount of alumina. Can be formed by firing. Quartz glass can be relatively inexpensive (also known as fused quartz or fused silica) manufactured by a fusion method or higher purity and expensive manufactured by a gas phase method such as pyrolysis of silicon tetrachloride. There is. Either can be used, but fused quartz glass (ie, fused quartz) is sufficient.

【0037】骨材が主に比誘電率の低い酸化ケイ素から
なり、ガラスにも比誘電率が低いホウケイ酸ガラスを使
用することで、比誘電率が4.5 以下と低く、しかも低温
で焼成でき、表層の高強度の絶縁体層との密着性も高
い、セラミックス材料になる。このガラスセラミックス
材料の焼結温度は、骨材の総添加量によって制御するこ
とができる。
The use of borosilicate glass having a low relative dielectric constant as the glass mainly composed of silicon oxide having a low relative dielectric constant, and having a low relative dielectric constant of 4.5 or less, can be fired at a low temperature. The ceramic material has high adhesion to the high strength insulator layer on the surface. The sintering temperature of the glass ceramic material can be controlled by the total amount of the aggregate added.

【0038】骨材の酸化ケイ素として、石英と石英ガラ
スという2種類を併用するのは、熱膨張率が石英は約12
〜15×10-6/℃、石英ガラスは1×10-6/℃弱と大きく
異なることから、この2種類の材料の配合割合によっ
て、内層絶縁体層の熱膨張率を、表層の高強度の絶縁体
層の熱膨張率に近くなるように調整することができるか
らである。骨材に、上記2種類の酸化ケイ素に加えて、
少量のアルミナを配合するのは、焼成中に酸化ケイ素質
骨材とホウケイ酸ガラスとの反応によってクリストバラ
イトが生成するのを防止するためである。
The combination of the two types of silica, silica and quartz glass, as the silicon oxide of the aggregate is that quartz has a thermal expansion coefficient of about 12
~ 15 × 10 -6 / ° C, quartz glass is very different from just under 1 × 10 -6 / ° C. Therefore, depending on the mixing ratio of these two types of materials, the coefficient of thermal expansion of the inner insulating layer is determined by the high strength of the surface layer. This is because it can be adjusted to be close to the coefficient of thermal expansion of the insulator layer. In addition to the above two types of silicon oxide,
The reason for adding a small amount of alumina is to prevent cristobalite from being generated by the reaction between the silicon oxide aggregate and the borosilicate glass during firing.

【0039】石英が5%未満であるか、または石英ガラ
スが55%を超えると、内層絶縁体層の材料の熱膨張率が
小さくなりすぎる。逆に、石英が55%を超えるか、石英
ガラスが5%未満になると、内層絶縁体層の熱膨張率が
高くなりすぎる。それにより、表層のセラミックス材料
と一緒に一括焼成する場合に、反りを生じ易くなり、外
部接続が不安定になる。
When the content of quartz is less than 5% or the content of quartz glass exceeds 55%, the thermal expansion coefficient of the material of the inner insulating layer becomes too small. Conversely, if the quartz content exceeds 55% or the quartz glass content is less than 5%, the coefficient of thermal expansion of the inner insulating layer becomes too high. Thereby, when firing together with the ceramic material of the surface layer, warpage is likely to occur, and external connection becomes unstable.

【0040】この両者の総和が25%を下回るか、ホウケ
イ酸ガラスの量が69%を上回ると、基板材料が軟化し過
ぎ、内部に形成された配線が切断される可能性がある。
また、焼成温度が低くなり過ぎて、表層のセラミックス
材料との一括焼成が困難となる。一方、石英と石英ガラ
スの総和が65%を超えるか、ホウケイ酸ガラスの量が30
%を下回ると、焼成時に充分緻密化しないため、絶縁抵
抗の劣化等につながる可能性がある。
If the sum of the two is less than 25%, or if the amount of borosilicate glass is more than 69%, the material of the substrate becomes too soft and the wiring formed therein may be cut.
In addition, the firing temperature is too low, and it is difficult to fire the ceramic material at the same time as the surface layer. On the other hand, the sum of quartz and quartz glass exceeds 65%, or the amount of borosilicate glass is 30%.
If it is less than 10%, it will not be sufficiently densified at the time of firing, which may lead to deterioration of insulation resistance and the like.

【0041】アルミナの配合量が1%より少ないとクリ
ストバライトの析出が起こり、5%より多いと、絶縁体
層の比誘電率が高くなり、比誘電率が4.5 以下という条
件を満たすことが困難となって、信号伝送特性に悪影響
を及ぼす。アルミナに代えて、或いはアルミナの一部と
して、ムライト、窒化アルミニウムなどのアルミニウム
含有無機材料を使用することもでき、その場合の添加量
はアルミナ換算で1〜5%であればよい。
If the amount of alumina is less than 1%, cristobalite is precipitated, and if it is more than 5%, the relative permittivity of the insulator layer becomes high, and it is difficult to satisfy the condition that the relative permittivity is 4.5 or less. This adversely affects the signal transmission characteristics. Instead of or as a part of alumina, an aluminum-containing inorganic material such as mullite or aluminum nitride can be used. In this case, the addition amount may be 1 to 5% in terms of alumina.

【0042】好ましくは、内層絶縁体層は、ホウケイ酸
ガラス38〜55%、石英20〜50%、石英ガラス10〜30%お
よびアルミナ2〜4%からなり、かつ石英と石英ガラス
の合計が30〜65%である原料粉末の焼成により形成さ
れ、室温から350 ℃の範囲での平均熱膨張係数が 4.5〜
8×10-6/℃である。
Preferably, the inner insulating layer comprises 38 to 55% of borosilicate glass, 20 to 50% of quartz, 10 to 30% of quartz glass and 2 to 4% of alumina, and the total of quartz and quartz glass is 30%. It is formed by sintering of raw material powder of up to 65% and has an average coefficient of thermal expansion from room temperature to 350 ° C of 4.5 to
8 × 10 −6 / ° C.

【0043】ホウケイ酸ガラスは、軟化点が 600〜800
℃の範囲にあり、かつ比誘電率が低ければ、その組成は
特に制限されない。好ましいホウケイ酸ガラスは、アル
カリ土類金属酸化物(MgO, CaO, BaO等) を実質的に含有
しない (不純物量以下) のものである。アルカリ土類金
属酸化物を含有するホウケイ酸ガラスは、比誘電率が高
くなる傾向がある。
Borosilicate glass has a softening point of 600 to 800.
The composition is not particularly limited as long as it is in the range of ° C. and the relative dielectric constant is low. Preferred borosilicate glasses are those which do not substantially contain alkaline earth metal oxides (MgO, CaO, BaO, etc.) (impurity amount or less). Borosilicate glass containing an alkaline earth metal oxide tends to have a high relative dielectric constant.

【0044】好ましいホウケイ酸ガラスの組成は上述し
た通りである。SiO2はB2O3と共にホウケイ酸ガラスの主
となる構造を構成するが、75%を超えるとガラスの軟化
点が高くなる傾向があり、60%を下回ると、それにより
増える多成分系の影響により、比誘電率が上昇したり、
耐湿性が悪くなることがある。B2O3が15%を下回ると、
ガラスの軟化点が上昇し、30%を超えるとガラスの作製
中に分相が生じ易く、均一なガラスとならないばかり
か、耐湿性も低下する。
The preferred borosilicate glass composition is as described above. SiO 2 constitutes the main structure of borosilicate glass together with B 2 O 3 , but when it exceeds 75%, the softening point of the glass tends to increase, and when it falls below 60%, the multi-component system increases. Due to the effect, the relative dielectric constant may increase,
Moisture resistance may deteriorate. When B 2 O 3 falls below 15%,
If the softening point of the glass is increased, and if it exceeds 30%, phase separation is likely to occur during the production of the glass, and not only will not be a uniform glass, but also the moisture resistance will be reduced.

【0045】ホウケイ酸ガラスに添加した微量のAl2O3
は、ガラス作製における分相の抑制、冷却中の結晶化の
抑制等に効果があるが、その量が5%以上になると、ガ
ラスの比誘電率が高くなる。また、アルカリ金属酸化物
(Li2O, Na2O, K2O) はガラスの軟化点を下げる効果があ
るが、その合計量が5%以上になると、ガラスの絶縁耐
圧、誘電正接等が劣化する。その他の不純物は、ガラス
の特性を劣化させない範囲で存在し得るが、合計が5重
量%以上になるとガラスの特性に及ぼす影響が大きくな
りすぎる。
A small amount of Al 2 O 3 added to borosilicate glass
Is effective in suppressing phase separation in the production of glass, suppressing crystallization during cooling, and the like. However, when the amount is 5% or more, the relative dielectric constant of glass increases. Also, alkali metal oxides
(Li 2 O, Na 2 O, K 2 O) has the effect of lowering the softening point of the glass, but if the total amount exceeds 5%, the dielectric strength, dielectric loss tangent, etc. of the glass are degraded. Other impurities may be present in a range that does not degrade the properties of the glass, but if the total is 5% by weight or more, the effect on the properties of the glass becomes too large.

【0046】より好ましいホウケイ酸ガラスの組成は、
SiO2:65〜74%、B2O3:22〜28%、Al2O3:2%未満、ア
ルカリ金属酸化物:合計3%未満、その他の不純物:合
計4%未満である。
A more preferred composition of the borosilicate glass is:
SiO 2 : 65 to 74%, B 2 O 3 : 22 to 28%, Al 2 O 3 : less than 2%, alkali metal oxide: less than 3% in total, other impurities: less than 4% in total.

【0047】一方、表層の高強度のセラミックス材料
は、低温焼成が可能で、かつ曲げ強度が25 kgf/mm2以上
であればよい。このような条件を満たすセラミックス材
料として、ガラス成分がコーディエライト結晶化ガラス
またはアノーサイト結晶化ガラスからなり、骨材がアル
ミナからなる、ガラスセラミックス材料がある。コーデ
ィエライト結晶化ガラスまたはアノーサイト結晶化ガラ
スは、アルミナとの相互作用で部分的に結晶化すること
により、結晶化を生じないホウケイ酸ガラス等のガラス
材料を使用した場合より高い強度が得られる。但し、こ
の材料の強度は、アルミナの配合量に依存し、アルミナ
の量が40%を下回ると充分な強度が得られない。また、
アルミナの量が60%を超えると、低温焼成では焼結が不
十分となり、やはり強度が低下する。より好ましいアル
ミナの配合量は45〜55%である。
On the other hand, the high-strength ceramic material of the surface layer can be fired at a low temperature and have a bending strength of 25 kgf / mm 2 or more. As a ceramic material satisfying such conditions, there is a glass ceramic material whose glass component is made of cordierite crystallized glass or anorthite crystallized glass and whose aggregate is made of alumina. Cordierite-crystallized glass or anorthite-crystallized glass is partially crystallized by interaction with alumina, so that higher strength is obtained than when a glass material such as borosilicate glass that does not crystallize is used. Can be However, the strength of this material depends on the blending amount of alumina, and if the amount of alumina is less than 40%, sufficient strength cannot be obtained. Also,
When the amount of alumina exceeds 60%, sintering becomes insufficient at low temperature firing, and the strength also decreases. A more preferred blending amount of alumina is 45 to 55%.

【0048】好ましくは、コーディエライト結晶化ガラ
スは、 MgO: 10〜20%、 Al2O3: 10〜20%、SiO2: 40〜
55%、B2O3: 10〜20%、R2O: 0.5〜5%(Rはアルカリ金
属)、不純物: 5%以下の組成からなり、アノーサイト
結晶化ガラスは CaO: 10〜55%、SiO2: 45〜70%、Al2O
3:0〜30%、B2O3: 0〜30%、不純物: 10%以下の組成
からなる。
Preferably, the cordierite crystallized glass comprises: MgO: 10 to 20%, Al 2 O 3 : 10 to 20%, SiO 2 : 40 to
55%, B 2 O 3: 10~20%, R 2 O: 0.5~5% (R is an alkali metal), impurities: consists of 5% or less of the composition, anorthite glass-ceramics CaO: 10 to 55% , SiO 2 : 45-70%, Al 2 O
3: 0~30%, B 2 O 3: 0~30%, impurities: consisting of 10% or less of the composition.

【0049】この表層に用いるコーディエライト結晶化
ガラスまたはアノーサイト結晶化ガラスは、いずれも焼
成中に結晶化が起こるので、焼成前に予め結晶化させて
おく必要はない。従って、表層の形成に用いる原料粉末
は、上記範囲内の組成を持つガラス化した非晶質の粉末
でよい。
Since either cordierite crystallized glass or anorthite crystallized glass used for the surface layer is crystallized during firing, it is not necessary to crystallize the glass before firing. Therefore, the raw material powder used for forming the surface layer may be a vitrified amorphous powder having a composition within the above range.

【0050】本発明のセラミックス多層基板は、厚膜印
刷法でも製造できるが、好ましくは周知のグリーンシー
ト多層積層法により製造する。前述したように、表層絶
縁体層と内層絶縁体層とで異なるセラミックス材料を使
用する。表層と内層のいずれも、2種以上のセラミック
ス材料を使用してもよいが、通常はそれぞれ1種類づつ
を使用すればよい。
The ceramic multilayer substrate of the present invention can be manufactured by a thick film printing method, but is preferably manufactured by a well-known green sheet multilayer method. As described above, different ceramic materials are used for the surface insulator layer and the inner insulator layer. For both the surface layer and the inner layer, two or more kinds of ceramic materials may be used, but usually one kind may be used for each.

【0051】表層絶縁体層と内層絶縁体層のいずれに対
しても、前述した原料粉末からドクターブレード法等の
周知の方法により適当な厚みのグリーンシートを形成す
る。適当な大きさに裁断した各グリーンシートに対し
て、ビア (スルーホール) の孔あけ、導体ペースト (導
体またはその前駆物の微粉末をビヒクルと混合してペー
スト状にしたもの) によるその充填を行う。内層絶縁体
層用のグリーンシートには、信号配線層を形成するよう
に導体ペーストを印刷し、表層絶縁体層形成用のグリー
ンシートにも、必要に応じて表層電極を形成するように
導体ペーストを印刷する。
For both the surface insulator layer and the inner insulator layer, a green sheet having an appropriate thickness is formed from the above-mentioned raw material powder by a known method such as a doctor blade method. For each green sheet cut to a suitable size, drill a via (through hole) and fill it with a conductive paste (a paste made by mixing a fine powder of a conductor or its precursor with a vehicle). Do. A conductor paste is printed on the green sheet for the inner insulator layer so as to form the signal wiring layer, and the conductor paste is also formed on the green sheet for the surface insulator layer so that the surface electrode is formed as necessary. Print.

【0052】その後、常法に従って、両面に1枚以上の
表層絶縁体層用のグリーンシート、内部に通常は複数枚
の内層絶縁体層用のグリーンシートを配した積層体を形
成する。この積層体は、例えば、複数のグリーンシート
を上記のように重ね、100 ℃前後で熱プレスすることに
より得ることができる。この積層体を一括焼成 (即ち、
グリーンシートと内層配線とを同時焼成) して、セラミ
ックス材料を焼結させると、導体ペーストから形成され
た信号配線層とグリーンシートから形成された絶縁体層
とが一体化した本発明のセラミックス多層基板が得られ
る。
Thereafter, according to a conventional method, a laminate is formed in which at least one green sheet for a surface insulating layer is disposed on both sides and usually a plurality of green sheets for an inner insulating layer are disposed inside. This laminate can be obtained, for example, by stacking a plurality of green sheets as described above and hot pressing at about 100 ° C. This laminate is fired at once (ie,
When the ceramic material is sintered by simultaneously firing the green sheet and the inner layer wiring), the ceramic multilayer of the present invention in which the signal wiring layer formed from the conductive paste and the insulator layer formed from the green sheet are integrated A substrate is obtained.

【0053】表層絶縁体層と内層絶縁体層の熱膨張率が
近くなるように、各セラミックス材料の組成を選定して
おけば、焼成中の反りや歪みはほとんど起こらない。し
かし、場合によっては、反り等を解消するために、積層
体を厚み方向に加圧しながら焼成を実施してもよい。こ
の加圧は、焼成中に積層体に融着しないか、或いは融着
しても、得られた基板から容易に除去できる治具を介し
て、積層体を厚み方向(Z方向) に 加圧することによ
り行うことができる。
If the composition of each ceramic material is selected such that the thermal expansion coefficients of the surface insulator layer and the inner insulator layer are close to each other, warpage or distortion during firing hardly occurs. However, in some cases, firing may be performed while pressing the laminate in the thickness direction in order to eliminate warpage or the like. This pressing is performed by pressing the laminate in the thickness direction (Z direction) via a jig that does not fuse to the laminate during firing or that can be easily removed from the obtained substrate even if the fusion is performed. It can be done by doing.

【0054】焼成温度は 800〜1050℃の範囲とする。好
ましい焼成温度は 850〜950 ℃である。表層と内層のい
ずれのセラミックス材料も、この温度で十分に焼結し、
表層のセラミックス材料の部分結晶化もこの焼成温度で
起こる。それにより、信号配線層の金属として、低抵抗
のAg、Au、Ag−Pd、Ag−Pt等の貴金属やCuといった金属
が適用可能となり、信号の伝送損失が最小限に抑えられ
る。焼成雰囲気は、信号配線層の金属がCuである場合に
は非酸化性雰囲気とするが、貴金属の場合には非酸化性
とする必要はなく、大気雰囲気でよい。
The firing temperature is in the range of 800 to 1,050 ° C. The preferred firing temperature is 850-950 ° C. Both the surface and inner ceramic materials are sufficiently sintered at this temperature,
Partial crystallization of the surface ceramic material also occurs at this firing temperature. Thereby, as a metal of the signal wiring layer, a noble metal such as Ag, Au, Ag-Pd, or Ag-Pt having low resistance or a metal such as Cu can be applied, and signal transmission loss can be minimized. The firing atmosphere is a non-oxidizing atmosphere when the metal of the signal wiring layer is Cu, but it is not necessary to be non-oxidizing when the metal is a noble metal, and may be an air atmosphere.

【0055】信号配線層がCuである場合には、この配線
層の形成に用いる導体ペーストは、Cu金属および/また
はCu化合物の粉末を主成分とするものを使用できる。Cu
化合物としては、酸化銅、即ち、Cu2Oおよび/またはCu
O が好ましいが、硫化物や銅塩といった他のCu化合物の
使用も可能である。特に内層配線信号層をCuから形成す
る場合には、積層体の焼成は次のように行うことが好ま
しい。
When the signal wiring layer is made of Cu, the conductor paste used for forming this wiring layer may be one containing a powder of Cu metal and / or Cu compound as a main component. Cu
As the compound, copper oxide, that is, Cu 2 O and / or Cu
Although O 2 is preferred, other Cu compounds such as sulfides and copper salts can be used. In particular, when the inner wiring signal layer is formed of Cu, it is preferable to perform the firing of the laminate as follows.

【0056】まず、グリーンシートや導体ペースト中の
有機物の除去 (脱バインダー) のために、酸化性雰囲気
中で熱処理する。この熱処理の加熱温度は、各グリーン
シートの焼結温度より低温であればよいが、通常は 400
〜700 ℃の範囲内が好ましい。酸化性雰囲気は酸素含有
ガス、例えば、空気でよい。この加熱を、例えば不活性
ガス雰囲気中で行うと、焼成後の多層基板中に有機物や
カーボンが残留して、基板の焼成密度の低下や曲げ強度
の低下と基板の変色を生ずることがある。なお、この脱
バインダーのための熱処理は、Ag等の貴金属の粉末を含
む導体ペーストを使用した場合にも行ってもよいが、そ
の場合は焼成雰囲気が一般に大気であるので、大気中で
焼成温度まで昇温する間に脱バインダーを行ってもよ
い。
First, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere to remove organic substances from the green sheet and the conductive paste (debinding). The heating temperature of this heat treatment may be lower than the sintering temperature of each green sheet, but is usually 400
It is preferably in the range of -700 ° C. The oxidizing atmosphere may be an oxygen-containing gas, for example, air. If this heating is performed, for example, in an inert gas atmosphere, organic substances and carbon remain in the fired multilayer substrate, which may lower the firing density of the substrate, lower the bending strength, and cause discoloration of the substrate. The heat treatment for removing the binder may be performed even when a conductor paste containing a powder of a noble metal such as Ag is used. The binder may be removed while the temperature is raised to the maximum.

【0057】この酸化性雰囲気での加熱により、導体ペ
ーストがCu金属を含有している場合には、酸化銅に酸化
される。従って、導体ペーストが最初からCu化合物を含
有している場合だけでなく、金属Cuを含有している場合
でも、脱バインダーのための酸化性雰囲気での加熱後
に、還元性雰囲気中で加熱して、Cu化合物を金属Cuに還
元する。この還元のための加熱温度も各グリーンシート
の焼結温度より低温であればよいが、通常は 250〜500
℃の範囲内が好ましい。還元性雰囲気としては、水素と
不活性ガス (例、窒素) との混合ガスを使用するのが一
般的である。最後に、還元したCuを酸化させないように
非酸化性雰囲気 (即ち、N2 またはArなどの不活性ガ
ス雰囲気または還元性雰囲気) 中で焼成する。
By heating in this oxidizing atmosphere, when the conductor paste contains Cu metal, it is oxidized to copper oxide. Therefore, not only when the conductor paste contains a Cu compound from the beginning, but also when it contains metal Cu, after heating in an oxidizing atmosphere for debinding, heating in a reducing atmosphere is performed. And reduce the Cu compound to metallic Cu. The heating temperature for this reduction may be lower than the sintering temperature of each green sheet.
It is preferably within the range of ° C. As a reducing atmosphere, a mixed gas of hydrogen and an inert gas (eg, nitrogen) is generally used. Finally, firing is performed in a non-oxidizing atmosphere (ie, an inert gas atmosphere such as N 2 or Ar or a reducing atmosphere) so as not to oxidize the reduced Cu.

【0058】[0058]

【実施例】【Example】

(実施例1)低誘電率のセラミックス材料として、石英25
%、溶融石英 (溶融法で製造された石英ガラス) 25%、
アルミナ2.5 %、残部がホウケイ酸ガラス (SiO2: 70
%、B2O3: 25%、Al2O3: 0.2%、K2O: 0.9%、Li2O: 0.
7%) からなる原料粉末の焼成で得たガラスセラミック
ス材料を使用した。このセラミックス材料の特性を調べ
るため、上記原料粉末から調製したグリーンシートを1.
2 mm厚みに積層し、大気中900 ℃で1時間焼成して、ガ
ラスセラミックス基板を作製した。この基板の比誘電率
は4.1 であり、室温から350 ℃までの平均熱膨張率は
5.2×10-6/℃、曲げ強度は10 kgf/mm2であった。ま
た、この基板に存在する結晶相を粉末X線回折法により
同定したが、クリストバライトは存在していなかった。
このセラミックス材料を、以下では「低誘電率材料」と
いう。
(Example 1) Quartz 25 was used as a low dielectric constant ceramic material.
%, Fused quartz (quartz glass manufactured by the melting method) 25%,
2.5% alumina, balance borosilicate glass (SiO 2 : 70
%, B 2 O 3 : 25%, Al 2 O 3 : 0.2%, K 2 O: 0.9%, Li 2 O: 0.
(7%) was used. In order to investigate the properties of this ceramic material, a green sheet prepared from the above raw material powder was used for 1.
It was laminated to a thickness of 2 mm and baked at 900 ° C. for 1 hour in the atmosphere to produce a glass ceramic substrate. The relative dielectric constant of this substrate is 4.1, and the average coefficient of thermal expansion from room temperature to 350 ° C is
The bending strength was 5.2 × 10 −6 / ° C. and 10 kgf / mm 2 . The crystal phase present on the substrate was identified by powder X-ray diffraction, but no cristobalite was present.
This ceramic material is hereinafter referred to as “low dielectric constant material”.

【0059】同様にして、ホウケイ酸ガラス30〜69%、
石英5〜55%、溶融石英5〜55%、アルミナ1〜5%か
らなり、かつ石英と溶融石英の合計が25〜65%の範囲内
で配合割合を変化させ、組成に応じて焼成温度を 800〜
1050℃の範囲内で変化させて各種のガラスセラミックス
基板を作製したが、いずれも比誘電率は4.5 以下 (多く
は4.2 以下) であり、前記の平均熱膨張率は3〜8×10
-6/℃の範囲内であるが、石英の量が20%以上の場合に
は 4.5〜8×10-6/℃の範囲内となった。曲げ強度は5
〜13 kgf/mm2の範囲内であり、クリストバライトはいず
れの焼成基板にも存在していなかった。
Similarly, 30-69% of borosilicate glass,
Quartz 5 to 55%, fused quartz 5 to 55%, alumina 1 to 5%, and the mixing ratio is changed within the range of 25 to 65% of the sum of quartz and fused quartz, and the firing temperature is set according to the composition. 800 ~
Various glass-ceramic substrates were prepared by changing the temperature within the range of 1050 ° C., but the relative dielectric constant was 4.5 or less (often 4.2 or less), and the average thermal expansion coefficient was 3 to 8 × 10
-6 / ° C., but when the amount of quartz was 20% or more, it was in the range of 4.5 to 8 × 10 -6 / ° C. Flexural strength is 5
In the range of 1313 kgf / mm 2 , cristobalite was not present on any of the fired substrates.

【0060】高強度のセラミックス材料として、下記A
〜Cの高強度材料を選んだ。高強度材料A :コーディエライト結晶化ガラス(MgO: 1
5.6%、 Al2O3: 11.7%、SiO2: 50.7%、B2O3: 18.0
%、R2O: 4.0%) 50%とアルミナ50%からなるガラスセ
ラミックス材料。上と同様に、ガラス化させた非晶質の
原料粉末から調製したグリーンシートを大気中900 ℃で
1時間焼成して焼結・結晶化させた焼成基板を用いて特
性を調べたところ、曲げ強度は30 kgf/mm2であり、比誘
電率は8.0 、室温から350 ℃までの平均熱膨張率は 6.0
×10-6/℃であった。
As a high-strength ceramic material, the following A
~ C high strength materials were selected. High-strength material A : Cordierite crystallized glass (MgO: 1
5.6%, Al 2 O 3 : 11.7%, SiO 2 : 50.7%, B 2 O 3 : 18.0
%, R 2 O: 4.0%) Glass ceramic material composed of 50% and alumina 50%. In the same manner as above, green sheets prepared from vitrified amorphous raw material powder were fired in air at 900 ° C. for 1 hour, and the characteristics were examined using a fired substrate sintered and crystallized. The strength is 30 kgf / mm 2 , the relative dielectric constant is 8.0, and the average coefficient of thermal expansion from room temperature to 350 ° C is 6.0
× 10 -6 / ° C.

【0061】高強度材料B:アノーサイト結晶化ガラス
(CaO: 27.3%、SiO2: 50%、Al2O3:13.6%、B2O3:9.1
%) 50%とアルミナ50%からなるガラスセラミックス材
料。上と同様に、ガラス化させた非晶質の原料粉末から
調製したグリーンシートを大気中900 ℃で1時間焼成し
て焼結・結晶化させた焼成基板を用いて特性を調べたと
ころ、曲げ強度は28 kgf/mm2であり、比誘電率は8.9 、
室温から350 ℃までの平均熱膨張率は 5.7×10-6/℃で
あった。
High strength material B : anorthite crystallized glass
(CaO: 27.3%, SiO 2 : 50%, Al 2 O 3: 13.6%, B 2 O 3: 9.1
%) A glass ceramic material consisting of 50% and 50% alumina. In the same manner as above, green sheets prepared from vitrified amorphous raw material powder were fired in air at 900 ° C. for 1 hour, and the characteristics were examined using a fired substrate sintered and crystallized. strength was 28 kgf / mm 2, the dielectric constant 8.9,
The average coefficient of thermal expansion from room temperature to 350 ° C. was 5.7 × 10 −6 / ° C.

【0062】高強度材料C:低誘電率材料に用いたのと
同じホウケイ酸ガラス50%とアルミナ50%からなるガラ
スセラミックス材料。上と同様に、原料粉末から調製し
たグリーンシートを大気中900 ℃で1時間焼成して焼結
させた焼成基板を用いて特性を調べたところ、曲げ強度
は24 kgf/mm2であり、比誘電率は5.8 、室温から350℃
までの平均熱膨張率は 5.3×10-6/℃であった。即ち、
この高強度材料Cは、曲げ強度が25 kgf/mm2に達しない
ので、比較用の材料である。
High-strength material C : a glass ceramic material composed of 50% of borosilicate glass and 50% of alumina same as that used for the low dielectric constant material. In the same manner as above, the green sheet prepared from the raw material powder was fired in air at 900 ° C. for 1 hour, and the characteristics were examined using a fired substrate. The bending strength was 24 kgf / mm 2 and the specific strength was 24 kgf / mm 2. Dielectric constant 5.8, room temperature to 350 ° C
The average coefficient of thermal expansion was 5.3 × 10 −6 / ° C. That is,
This high-strength material C is a material for comparison because the bending strength does not reach 25 kgf / mm 2 .

【0063】図1に示すように、必要な枚数の低誘電率
材料のグリーンシートを重ねて1.2mm厚となるように
し、その両面に同一の組成の高強度グリーンシートA〜
Cのいずれかを、それぞれ0.2 mm厚さになるように積層
し、熱プレス法で100 ℃、100kgf/cm2 の条件で圧着し
て、一体化した。得られた積層体を大気中900 ℃で1時
間焼成して、セラミックス多層基板を作製した。
As shown in FIG. 1, a required number of green sheets of a low dielectric constant material are stacked so as to have a thickness of 1.2 mm, and high strength green sheets A to A of the same composition are formed on both surfaces thereof.
Any one of C was laminated so as to have a thickness of 0.2 mm, and was pressed and integrated by a hot press method at 100 ° C. and 100 kgf / cm 2 . The obtained laminate was fired in the air at 900 ° C. for 1 hour to produce a ceramic multilayer substrate.

【0064】このセラミックス多層基板の曲げ強度とピ
ール強度の測定結果を表1に示す。ピール強度の測定
は、図2に示すように、多層基板の表面に2mm角のCuパ
ッドを後付けCu導体により形成し、直径0.6 mmの錫メッ
キ銅線を低温半田により半田付けした後、この銅線を上
方に垂直に引っ張り、Cuパッドまたはその下のセラミッ
クスから引き剥すのに要する力を測定する、セラミック
ス厚膜回路基板で一般に採用される方法により行った。
Table 1 shows the measurement results of the bending strength and the peel strength of this ceramic multilayer substrate. As shown in Fig. 2, the peel strength was measured by forming a 2 mm square Cu pad on the surface of the multilayer board using a post-installed Cu conductor, soldering a 0.6 mm diameter tin-plated copper wire with low-temperature solder, This was done by a method commonly used for ceramic thick film circuit boards, which pulls the wire vertically upward and measures the force required to peel it off the Cu pad or the ceramic underneath.

【0065】[0065]

【表1】 [Table 1]

【0066】上記の結果より、本発明に従って、表層絶
縁体層の曲げ強度が25 kgf/mm2以上であれば、内層絶縁
体層の曲げ強度が10 kgf/mm2と低くても、多層基板全体
の曲げ強度は目標とする20 kgf/mm2以上を十分に確保で
き、またピール強度も2kgf以上となり、実装強度面か
ら本発明の有効性が証明された。
From the above results, according to the present invention, if the bending strength of the surface insulating layer is 25 kgf / mm 2 or more, even if the bending strength of the inner insulating layer is as low as 10 kgf / mm 2 , The desired overall bending strength of 20 kgf / mm 2 or more was ensured, and the peel strength was 2 kgf or more, demonstrating the effectiveness of the present invention in terms of mounting strength.

【0067】(実施例2)実施例1の番号1と同じ材料の
組合わせ (即ち、内層が低誘電率材料、表層が高強度材
料A) で、信号配線層としてAg導体を用い、図3に示す
ストリップライン構造のセラミックス多層配線基板のサ
ンプルを作製した。使用した導体ペーストはAg粉末 (平
均粒径約2μm) を含有し、表層および内層の各絶縁体
層の厚みは表層が0.4 mmづつ、内層が2.0 mmであり、積
層時の熱プレス条件は実施例1と同じであり、大気中60
0 ℃で1時間熱処理して脱バインダー処理した後、大気
中900 ℃で1時間焼成して、基板を得た。
(Example 2) The same material combination as that of No. 1 in Example 1 (that is, the inner layer is made of a low dielectric constant material and the surface layer is made of a high-strength material A), and an Ag conductor is used as a signal wiring layer. A sample of a ceramic multilayer wiring board having a strip line structure shown in FIG. The conductor paste used contained Ag powder (average particle size of about 2 μm), the thickness of each of the surface and inner insulator layers was 0.4 mm for the surface layer and 2.0 mm for the inner layer. Same as Example 1, but in air
After heat-treating at 0 ° C. for 1 hour to remove the binder, the substrate was fired at 900 ° C. for 1 hour in the air to obtain a substrate.

【0068】比較のために、内層にも表層と同じ高強度
材料Aを用いて、同様の構造のセラミックス多層配線基
板を作製した。これらの配線基板の配線を通過する電気
信号の伝播時間を測定し、配線長との関係から、信号伝
達速度と実効比誘電率を算出した。表2にその結果を示
す。
For comparison, a ceramic multilayer wiring board having a similar structure was manufactured using the same high-strength material A as the surface layer also for the inner layer. The propagation time of the electric signal passing through the wiring of these wiring boards was measured, and the signal transmission speed and the effective relative permittivity were calculated from the relationship with the wiring length. Table 2 shows the results.

【0069】[0069]

【表2】 [Table 2]

【0070】上記結果から信号を伝送する配線の周囲が
低誘電率材料で構成された本発明の多層基板では、表層
の比誘電率が高くても、配線を通る信号伝達速度が高
く、実効比誘電率が内層の低誘電率材料と同じになっ
た。即ち、基板全体を低誘電率材料から構成した場合と
同じ信号伝達速度が達成されることになり、LSIデバ
イス等の高速化に対応できることが証明された。
From the above results, in the multilayer substrate of the present invention in which the periphery of the wiring for transmitting a signal is made of a low dielectric constant material, even if the relative dielectric constant of the surface layer is high, the signal transmission speed through the wiring is high and the effective ratio is high. The dielectric constant became the same as the low dielectric constant material of the inner layer. That is, the same signal transmission speed as when the entire substrate is made of a low dielectric constant material is achieved, and it has been proved that it is possible to cope with an increase in the speed of an LSI device or the like.

【0071】(実施例3)市販の酸化銅 (Cu2O) 粉末 (平
均粒径約8μm) 100 重量部にビヒクルを30重量部を添
加して混合し、Cu導体ペーストを作製した。これを、実
施例1と同じ低誘電率材料のグリーンシートの表面およ
び高強度材料Aのグリーンシートの表面に所定のパター
ンにスクリーン印刷した。
Example 3 30 parts by weight of a vehicle was added to 100 parts by weight of a commercially available copper oxide (Cu 2 O) powder (average particle size: about 8 μm) and mixed to prepare a Cu conductor paste. This was screen-printed in a predetermined pattern on the surface of the green sheet of the same low dielectric constant material and the surface of the green sheet of the high-strength material A as in Example 1.

【0072】次いで、低誘電率材料のグリーンシートを
重ね1.2 mmとなるようにし、その両面に高強度材料Aの
グリーンシートをそれぞれ0.2 mm厚さになるように積層
し、熱プレスにて100 ℃、100 kgf/cm2 の条件で圧着し
て一体化した。その後、表3に示す条件で脱バインダ
ー、還元、焼成の各加熱処理を行い、図3に示すのと同
様のストリップライン構造のセラミックス多層配線基板
のサンプルを作製した。この基板の配線抵抗を四端子法
で、残留炭素をガス分析法でそれぞれ測定し、基板と配
線の外観を目視で検査した。これらの結果も表3に併せ
て示す。
Next, a green sheet of a low-dielectric constant material is stacked so as to have a thickness of 1.2 mm, and green sheets of the high-strength material A are stacked on both surfaces of the green sheet so as to have a thickness of 0.2 mm, respectively. And 100 kgf / cm 2 under pressure. Thereafter, the respective heat treatments of debinding, reduction, and firing were performed under the conditions shown in Table 3 to produce a sample of a ceramic multilayer wiring board having the same strip line structure as shown in FIG. The wiring resistance of the substrate was measured by a four-terminal method, and the residual carbon was measured by a gas analysis method, and the appearances of the substrate and the wiring were visually inspected. These results are also shown in Table 3.

【0073】[0073]

【表3】 [Table 3]

【0074】内層信号配線層がCuである場合には、焼成
雰囲気が大気雰囲気であったり、還元処理を省略した
り、脱バインダーを不活性ガス雰囲気中で行うと、必要
な特性を有するセラミックス多層基板が得られないこと
がわかる。例えば、脱バインダーを不活性ガス雰囲気中
で行うと、基板中にカーボンが多く残留し、その結果基
板が灰色になり、また配線が変色し、抵抗値が高くなっ
た。還元処理をしない場合にも、配線が黒色を呈し、一
部剥離し、抵抗が測定不能となった。焼成を大気中で行
うと、配線の酸化により黒色を呈し、かつ配線が一部剥
離し、抵抗が測定不能となった。
When the inner signal wiring layer is made of Cu, if the firing atmosphere is the air atmosphere, the reduction treatment is omitted, or the binder is removed in an inert gas atmosphere, the ceramic multilayer having the required characteristics is obtained. It turns out that a substrate cannot be obtained. For example, when the binder was removed in an inert gas atmosphere, a large amount of carbon remained in the substrate, and as a result, the substrate became gray, the wiring was discolored, and the resistance was increased. Even when the reduction treatment was not performed, the wiring exhibited a black color, partially peeled off, and the resistance could not be measured. When the firing was performed in the air, the wiring was blackened due to oxidation of the wiring, and the wiring was partially peeled off, and the resistance could not be measured.

【0075】実施例1〜3の結果から、本発明により、
信号配線層がAg等の貴金属、またはCuのいずれであって
も、実装強度と伝送特性の両方を兼ね備えた優れたセラ
ミックス多層基板が提供されることが証明された。
From the results of Examples 1 to 3, according to the present invention,
It has been proved that an excellent ceramic multilayer substrate having both mounting strength and transmission characteristics can be provided regardless of whether the signal wiring layer is made of a noble metal such as Ag or Cu.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明のセラミックス多層基板は、 ・配線回りの内層のセラミックス材料の比誘電率が4.5
以下と低いので、LSI等の高速化に対応できる信号伝
達速度が実現でき、 ・ 800〜1050℃の低温で焼成できるため、電気抵抗率が
低く、従って信号の伝送損失の少ないAg、Cu、Au等の導
体で信号配線層を形成でき、 ・表層に高強度のセラミックス材料を一体化したことに
より、基板全体で曲げ強度20 kgf/mm2以上、ピール強度
2kgf 以上とすることができ、 ・信号配線層がCuであっても、以上の効果を得ることが
でき、るので、優れた電気的特性と実装信頼性をもつ基
板である。
According to the ceramic multilayer substrate of the present invention, the relative dielectric constant of the ceramic material of the inner layer around the wiring is 4.5.
Since the signal transmission speed is as low as below, it is possible to realize a signal transmission speed that can respond to the speeding up of LSIs, etc. ・ Since it can be fired at a low temperature of 800 to 1,050 ° C, Ag, Cu, Au with low electrical resistivity and therefore low signal transmission loss The signal wiring layer can be formed with such conductors. ・ By integrating a high-strength ceramic material on the surface layer, the bending strength of the entire board can be 20 kgf / mm 2 or more, and the peel strength can be 2 kgf or more. Even if the wiring layer is made of Cu, the above effects can be obtained, so that the substrate has excellent electrical characteristics and mounting reliability.

【0077】さらに、内層のセラミックス材料を表層の
セラミックス材料と熱膨張率が近くなるように調整でき
るので、焼成時のトラブルが少なく、加圧しなくても反
りの少ない多層基板が得られる。
Further, since the ceramic material of the inner layer can be adjusted so that the coefficient of thermal expansion is close to that of the ceramic material of the surface layer, a trouble at the time of firing is small, and a multi-layer substrate with less warping without pressing is obtained.

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

【図1】本発明に係るセラミックス多層基板の1例の説
明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of one example of a ceramic multilayer substrate according to the present invention.

【図2】実施例で採用したピール強度の試験法を示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a test method of peel strength adopted in Examples.

【図3】実施例で信号伝達時間の測定に用いたストリッ
プライン多層基板の構造を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a structure of a stripline multilayer substrate used for measuring a signal transmission time in an example.

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05K 3/46 H05K 3/46 H Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H05K 3/46 H05K 3/46 H

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス絶縁体層と信号配線層とを
交互に積層し一体化したセラミックス多層基板であっ
て、表層の絶縁体層が曲げ強度25 kgf/mm2以上のセラミ
ックス材料からなり、内層の絶縁体層がクリストバライ
トを含まず、比誘電率4.5 以下のセラミックス材料から
なることを特徴とする、セラミックス多層基板。
1. A ceramic multilayer substrate in which ceramic insulator layers and signal wiring layers are alternately laminated and integrated, wherein a surface insulator layer is made of a ceramic material having a bending strength of 25 kgf / mm 2 or more, and an inner layer. Wherein the insulator layer does not contain cristobalite and is made of a ceramic material having a relative dielectric constant of 4.5 or less.
【請求項2】 基板の実効比誘電率が4.5 以下、曲げ強
度が20 kgf/mm2以上、ピール強度が2kgf 以上である請
求項1記載のセラミックス多層基板。
2. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the substrate has an effective relative permittivity of 4.5 or less, a bending strength of 20 kgf / mm 2 or more, and a peel strength of 2 kgf or more.
【請求項3】 信号配線層が貴金属および/または銅か
らなる請求項1または2記載のセラミックス多層基板。
3. The ceramic multilayer substrate according to claim 1, wherein the signal wiring layer is made of a noble metal and / or copper.
【請求項4】 内層の絶縁体層が、ホウケイ酸ガラス30
〜69wt%、石英5〜55wt%、石英ガラス5〜55wt%、お
よびアルミナ1〜5wt%からなり、かつ石英と石英ガラ
スの合計が25〜65wt%である原料粉末から得られたガラ
スセラミックス材料からなる、請求項1ないし3のいず
れか1項に記載のセラミックス多層基板。
4. The method according to claim 1, wherein the inner insulating layer is made of borosilicate glass.
From glass ceramic material obtained from raw material powder consisting of ~ 69wt%, quartz 5 ~ 55wt%, quartz glass 5 ~ 55wt%, and alumina 1 ~ 5wt%, and the total of quartz and quartz glass is 25 ~ 65wt% The ceramic multilayer substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】 内層の絶縁体層が、ホウケイ酸ガラス38
〜55wt%、石英20〜50wt%、石英ガラス10〜30wt%、お
よびアルミナ2〜4wt%からなり、かつ石英と石英ガラ
スの合計が30〜65wt%である原料粉末から得られた、室
温から350 ℃の範囲での平均熱膨張係数が 4.5〜8×10
-6/℃のガラスセラミックス材料からなる、請求項4記
載のセラミックス多層基板。
5. The borosilicate glass 38 according to claim 5, wherein the inner insulating layer is made of borosilicate glass.
From 55% by weight, from 20 to 50% by weight of quartz, from 10 to 30% by weight of quartz glass, and from 2 to 4% by weight of alumina, wherein the total of quartz and quartz glass is from 30 to 65% by weight. The average coefficient of thermal expansion in the range of ℃ is 4.5-8 × 10
The ceramic multilayer substrate according to claim 4, which is made of a glass ceramic material having a temperature of -6 / C.
【請求項6】 ホウケイ酸ガラスの組成が、SiO2: 60〜
75wt%、B2O3: 15〜30wt%、Al2O3:5wt%未満、アルカ
リ金属酸化物:合計5wt%未満、その他の不純物:合計
5wt%未満である請求項4または5記載のセラミックス
多層基板。
6. The composition of the borosilicate glass is SiO 2 : 60 to 60.
75wt%, B 2 O 3: 15~30wt%, Al 2 O 3: less than 5 wt%, alkali metal oxides: less than total 5 wt%, other impurities: less than total 5 wt% claim 4 or 5, wherein the ceramic Multi-layer board.
【請求項7】 表層の絶縁体層が、コーディエライト結
晶化ガラスおよび/またはアノーサイト結晶化ガラス60
〜40wt%とアルミナ40〜60wt%とからなる、請求項1な
いし6のいずれか1項に記載のセラミックス多層基板。
7. A method according to claim 1, wherein the surface insulator layer comprises cordierite crystallized glass and / or anorthite crystallized glass.
The ceramic multilayer substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the ceramic multilayer substrate comprises 40 wt% to 40 wt% and 40 to 60 wt% alumina.
【請求項8】 コーディライト結晶化ガラスの組成が、
MgO:10〜20wt%、Al2O3:10〜20wt%、SiO2: 40〜55wt
%、B2O3: 10〜20wt%、アルカリ金属酸化物:合計 0.5
〜5wt%であり、アノーサイト結晶化ガラスの組成が、
CaO:10〜55wt%、SiO2: 45〜70wt%、Al2O3:0〜30wt
%、B2O3:0〜30wt%、不純物10wt%以下である、請求項
7記載のセラミックス多層基板。
8. The composition of the cordierite crystallized glass is as follows:
MgO: 10~20wt%, Al 2 O 3: 10~20wt%, SiO 2: 40~55wt
%, B 2 O 3 : 10 to 20 wt%, alkali metal oxide: 0.5 in total
~ 5 wt%, and the composition of the anorthite crystallized glass is
CaO: 10~55wt%, SiO 2: 45~70wt%, Al 2 O 3: 0~30wt
%, B 2 O 3: 0~30wt %, or less impurities 10 wt%, the ceramic multilayer substrate according to claim 7 wherein.
【請求項9】 少なくとも一部のグリーンシートが表面
に導体ペーストのパターンを有している複数のグリーン
シートを積層し、積層体を 800〜1050℃で一括焼成する
ことからなる、請求項1ないし8のいずれか1項に記載
のセラミックス多層基板の製造方法。
9. A method comprising laminating a plurality of green sheets having at least a part of the green sheets having a conductive paste pattern on the surface, and firing the laminate at 800 to 1,050 ° C. collectively. 9. The method for producing a ceramic multilayer substrate according to any one of the above items 8.
【請求項10】 導体ペーストの少なくとも一部が、Cu
および/またはCu化合物を主成分とするものであり、焼
成を非酸化性ガス雰囲気中で行う、請求項9記載のセラ
ミックス多層基板の製造方法。
10. At least a part of the conductive paste is made of Cu
The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 9, wherein the firing is performed in a non-oxidizing gas atmosphere, wherein the firing is performed in a non-oxidizing gas atmosphere.
【請求項11】 Cu化合物がCu2OおよびCuO から選ばれ
た少なくとも1種である、請求項10記載のセラミックス
多層基板の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the Cu compound is at least one selected from Cu 2 O and CuO.
【請求項12】 非酸化性雰囲気中での焼成前に、各グ
リーンシートの焼結温度より低温で、酸化性雰囲気中で
の熱処理による有機物除去と、還元性雰囲気中での還元
処理とを行う、請求項10または11記載のセラミックス多
層基板の製造方法。
12. Before firing in a non-oxidizing atmosphere, organic substances are removed by heat treatment in an oxidizing atmosphere and reduction treatment in a reducing atmosphere at a temperature lower than the sintering temperature of each green sheet. 12. The method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 10 or 11.
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