JPH1116418A - Copper metallized composition and glass ceramic wiring board using it - Google Patents

Copper metallized composition and glass ceramic wiring board using it

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JPH1116418A
JPH1116418A JP16864097A JP16864097A JPH1116418A JP H1116418 A JPH1116418 A JP H1116418A JP 16864097 A JP16864097 A JP 16864097A JP 16864097 A JP16864097 A JP 16864097A JP H1116418 A JPH1116418 A JP H1116418A
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JP
Japan
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glass
glass ceramic
copper metallized
metallized composition
mixture
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Application number
JP16864097A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaya Kokubu
正也 國分
Tsukasa Yanagida
司 柳田
Hideto Yonekura
秀人 米倉
Yoji Furukubo
洋二 古久保
Tatsuya Tashiro
達也 田代
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition in which an abnormal shape such as the projection of a via hole conductor on a glass ceramic surface is reduced by including glass frit having the specified softening point in Cu, Cu2 O, a mixture of CuCuO2 or a mixture of Cu-CuO. SOLUTION: A copper metallized composition of via hole has Cu, Cu2 O, a mixture of Cu-Cute, or a mixture of Cu-CuO as the main component, and glass frit for mutually diffusing with glass ceramic has a softening point of 700-1000 deg.C, and a content to the main component of 0.5-35.0 wt.% based on the total weight containing organic vehicle. The main component of the copper metallized composition is preferable to be globular powder having a mean particle size of 1-10 μm, preferably 3-6 μm.

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、ガラスセラミック
磁器と同時焼成が可能なビアホール用の銅メタライズ組
成物、及び該銅メタライズ組成物を用いてガラスセラミ
ック磁器と同時焼成し、ガラスセラミック磁器から成る
絶縁基体に対して良好な収縮整合性による高い接着強度
を有する低抵抗のビアホール導体を形成した各種回路基
板や高周波用多層配線基板等に好適なガラスセラミック
配線基板に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper metallized composition for via holes which can be co-fired with glass ceramic porcelain, and a glass ceramic porcelain co-fired with the glass ceramic porcelain using the copper metallized composition. The present invention relates to a glass-ceramic wiring board suitable for various circuit boards, high-frequency multilayer wiring boards, etc., on which low-resistance via-hole conductors having high adhesive strength due to good contraction matching with an insulating substrate are formed.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ICやLSI等の半導体素子
を収容する半導体素子収納用パッケージや、半導体素子
の他に各種電子部品を搭載した混成集積回路装置等の各
種配線基板用絶縁基体としては、電気絶縁性や化学的安
定性等の特性に優れていることからアルミナ質セラミッ
クスが多用されてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an insulating base for various wiring substrates such as a package for accommodating a semiconductor element such as an IC or an LSI or a hybrid integrated circuit device having various electronic components mounted thereon in addition to the semiconductor element. Alumina ceramics have been widely used because of their excellent properties such as electrical insulation and chemical stability.

【0003】しかし、近年、高周波化及び高密度化が進
むICやLSI等の半導体素子を搭載する配線基板に
は、前記アルミナ質セラミックスから成る絶縁基体より
も更に低い誘電率と、より低い配線抵抗が要求されるよ
うになり、かかる絶縁基体としてはガラスセラミックス
が、また前記ガラスセラミックスと同時焼成できる焼成
温度が低い低抵抗導体としては、例えば、銅(Cu)や
金(Au)、銀(Ag)で配線層を形成することが注目
されるようになっている。
However, in recent years, a wiring board on which a semiconductor element such as an IC or an LSI which has been operated at a higher frequency and a higher density is mounted has a lower dielectric constant and a lower wiring resistance than the insulating base made of alumina ceramics. Glass insulators are required as such insulating substrates, and low-resistance conductors that can be co-fired with the glass ceramics and have low firing temperatures include, for example, copper (Cu), gold (Au), and silver (Ag). ), The formation of a wiring layer has attracted attention.

【0004】前記ガラスセラミックスから成る絶縁基体
は、高周波化及び高密度化が進む通信分野で使用する配
線基板用に、低抵抗導体と組み合わせたガラスセラミッ
ク配線基板として開発が進められており、とりわけ低抵
抗導体としてCuによる配線化が鋭意開発されている。
An insulating substrate made of the above glass ceramic has been developed as a glass ceramic wiring board combined with a low-resistance conductor for a wiring board used in a communication field where the frequency and density are increasing. Wiring using Cu as a resistance conductor has been eagerly developed.

【0005】係るガラスセラミック配線基板は、一般に
はガラスセラミック原料粉末と有機バインダー、溶媒を
用いて調製した泥漿をドクターブレード法等のシート成
形方法で成形した後、得られたガラスセラミックグリー
ンシートにビアホール等を打ち抜き加工し、該ビアホー
ルに銅メタライズ組成物を含む銅ペーストを充填した
後、グリーンシート上に同様の銅ペーストを用いて所定
の配線パターンを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜
手法により印刷形成した複数枚を加圧積層し、次いで該
積層体を加熱してバインダーを除去した後、焼成するこ
とにより作製されていた。
[0005] Such a glass ceramic wiring board is generally formed by forming a slurry prepared using a glass ceramic raw material powder, an organic binder and a solvent by a sheet forming method such as a doctor blade method, and then forming a via hole in the obtained glass ceramic green sheet. After punching and filling the via hole with a copper paste containing a copper metallizing composition, a predetermined wiring pattern is formed on the green sheet using a similar copper paste by a conventionally known thick film method such as a screen printing method. It has been produced by laminating a plurality of print-formed sheets under pressure, then heating the laminate to remove the binder, and then firing.

【0006】以上のような目的に適用される銅メタライ
ズ組成物として、銅又は銅合金を主成分とした低温焼成
型の導電性ペーストが提案されている(特開平1−11
2605号公報、特開昭63−301405号公報参
照)。
[0006] As a copper metallized composition applied for the above purpose, a low-temperature sintering type conductive paste containing copper or a copper alloy as a main component has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 1-11 / 1991).
2605, JP-A-63-301405).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記提
案の導電性ペーストはガラスセラミックグリーンシート
に穿孔されたビアホールに充填した場合、ガラスセラミ
ックスとの濡れ性に問題があるため、形成されたビアホ
ール導体とガラスセラミック磁器との接着強度が弱いと
いう課題があった。
However, when the above-mentioned conductive paste is filled in a via hole formed in a glass ceramic green sheet, there is a problem in wettability with the glass ceramic. There was a problem that the adhesive strength with glass ceramic porcelain was weak.

【0008】その上、ガラスセラミックスと同時焼成す
る際、前記銅メタライズ組成物とガラスセラミック磁器
との焼結開始温度が異なることにより焼成過程での収縮
にズレを生じる結果、ビアホール導体がガラスセラミッ
ク磁器表面より不用意に突出してしまい、その結果、半
導体素子のシリコンチップ接続部の凹凸による接続不良
や、各種チップ部品の接続不良、あるいはワイヤーボン
ディングの接続不良が発生するという課題もあった。
In addition, when co-firing with glass ceramic, the sintering start temperature of the copper metallized composition and the glass ceramic porcelain are different, resulting in a shift in shrinkage during the sintering process. Inadvertently protruding from the surface, as a result, there is a problem that a connection failure due to unevenness of a silicon chip connection portion of a semiconductor element, a connection failure of various chip components, or a connection failure of wire bonding occurs.

【0009】[0009]

【発明の目的】本発明は前記課題を解消せんとして成さ
れたもので、その目的は、先ずビアホールに充填された
銅メタライズ組成物とガラスセラミック磁器とを同時焼
成することができ、同時焼成して得られたビアホール導
体とガラスセラミック磁器との界面の接着強度が高く、
安定した接着強度が得られ、しかも焼成過程での収縮率
が一致してガラスセラミック磁器表面のビアホール部に
該ビアホール導体が突出する等の異常形態がなく、かつ
誘電率が低く、低抵抗の導体を有する各種回路基板や高
周波用多層配線基板等に好適なガラスセラミック配線基
板を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to first co-fire a copper metallized composition filled in a via hole and glass ceramic porcelain. The adhesive strength at the interface between the via-hole conductor obtained and the glass ceramic porcelain is high,
Stable adhesive strength is obtained, and there is no abnormal form such as the via-hole conductor protruding in the via-hole on the surface of the glass ceramic porcelain with the same shrinkage rate in the firing process. It is an object of the present invention to provide a glass-ceramic wiring board suitable for various circuit boards having the above and multilayer wiring boards for high frequencies.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意研究
の結果、Cu又はCu2 O、あるいはCu−Cu2 O混
合物又はCu−CuO混合物を主成分とするビアホール
用の銅メタライズ組成物中に含有させるガラスフリット
の軟化点が700〜1000℃で、絶縁基体のガラスセ
ラミック磁器との熱膨張差が1ppm/℃以内に制御す
ることにより、ビアホールに充填した銅メタライズ組成
物とガラスセラミック磁器との接着強度を高く維持しな
がら、ビアホール導体のガラスセラミック磁器表面より
の突出等の異常形態も低減できることを知見した。
Means for Solving the Problems The present inventors have conducted intensive studies and found that a copper metallized composition for via holes containing Cu or Cu 2 O or a Cu—Cu 2 O mixture or a Cu—CuO mixture as a main component. By controlling the softening point of the glass frit contained therein to 700 to 1000 ° C. and controlling the difference in thermal expansion between the insulating substrate and the glass ceramic porcelain to 1 ppm / ° C. or less, the copper metallized composition filled in the via hole and the glass ceramic porcelain It has been found that an abnormal form such as protrusion of the via-hole conductor from the surface of the glass ceramic porcelain can be reduced while maintaining a high adhesive strength with the glass ceramic porcelain.

【0011】即ち、本発明の銅メタライズ組成物は、8
00〜1000℃の温度でガラスセラミック磁器と同時
焼成可能なビアホール用の銅メタライズ組成物であり、
該組成物は、主成分としてCu又はCu2 O、あるいは
Cu−Cu2 O混合物又はCu−CuO混合物に、軟化
点が700〜1000℃のガラスフリットを有機ビヒク
ルを含む総量に対して0.5〜35.0重量%含有する
ことを特徴とするものである。
That is, the copper metallized composition of the present invention comprises:
A copper metallized composition for via holes that can be co-fired with glass ceramic porcelain at a temperature of 00 to 1000 ° C,
The composition contains, as a main component, a glass frit having a softening point of 700 to 1000 ° C. in Cu or Cu 2 O, or a Cu—Cu 2 O mixture or a Cu—CuO mixture with respect to the total amount including an organic vehicle. -35.0% by weight.

【0012】とりわけ、前記ガラスフリットの含有量
は、総量で15.0〜25.0重量%であることがより
望ましいものである。
In particular, it is more preferable that the content of the glass frit is 15.0 to 25.0% by weight in total.

【0013】また、本発明の銅メタライズ組成物を用い
たガラスセラミック配線基板は、軟化点が700〜10
00℃のガラスフリットを、Cu又はCu2 O、あるい
はCu−Cu2 O混合物又はCu−CuO混合物から成
る主成分に対して、有機ビヒクルを含む総量に対して
0.5〜35.0重量%含有した銅メタライズ組成物
を、窒素雰囲気中、800〜1000℃の温度でガラス
セラミック磁器と同時焼成して形成したビアホール導体
を有することを特徴とするものである。
The glass-ceramic wiring board using the copper metallized composition of the present invention has a softening point of 700 to 10.
The glass frit of 00 ° C. is added in an amount of 0.5 to 35.0% by weight based on the total amount including the organic vehicle, based on Cu or Cu 2 O, or a main component consisting of a Cu—Cu 2 O mixture or a Cu—CuO mixture. It has a via-hole conductor formed by simultaneously firing the contained copper metallized composition and glass ceramic porcelain at a temperature of 800 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere.

【0014】とりわけ、前記銅メタライズ組成物中のガ
ラスフリットの含有量は、総量で15.0〜25.0重
量%であることがより望ましいものである。
In particular, it is more desirable that the total content of glass frit in the copper metallized composition is 15.0 to 25.0% by weight.

【0015】[0015]

【作用】本発明によれば、ビアホール用の銅メタライズ
組成物は、軟化点が700〜1000℃のガラスフリッ
トを含有することから、800〜1000℃の温度で同
時焼成できると共に、絶縁基体との熱膨張率の整合が得
られることから、前記温度で同時焼成すると、該ガラス
フリットがガラスセラミック磁器と反応し、銅メタライ
ズ中のガラスと絶縁基体のガラスセラミック磁器とが相
互拡散して接着強度が向上、即ち、ビアホール導体とガ
ラスセラミック磁器との接着強度が向上すると共に、前
記ガラスフリットの焼成収縮とガラスセラミック磁器へ
のガラスの相互拡散によりビアホールに充填された銅メ
タライズ組成物の収縮が促進され、その結果、ガラスセ
ラミック磁器表面におけるビアホール導体の突出等の異
常形態が極めて小さいガラスセラミック配線基板を得る
ことができる。
According to the present invention, since the copper metallized composition for via holes contains a glass frit having a softening point of 700 to 1000 ° C., it can be simultaneously fired at a temperature of 800 to 1000 ° C. Since coexistence of the coefficient of thermal expansion is obtained, when co-firing at the above-mentioned temperature, the glass frit reacts with the glass ceramic porcelain, and the glass in the copper metallization and the glass ceramic porcelain of the insulating substrate interdiffuse, thereby reducing the adhesive strength. In other words, the adhesive strength between the via-hole conductor and the glass ceramic porcelain is improved, and the shrinkage of the glass frit by firing and the mutual diffusion of the glass into the glass ceramic porcelain promote the shrinkage of the copper metallized composition filled in the via hole. As a result, abnormal forms such as protrusion of via-hole conductors on the surface of glass ceramic porcelain are extremely small. There can be obtained a glass ceramic wiring board.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の銅メタライズ組成
物及びそれを用いたガラスセラミック配線基板について
詳述する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the copper metallized composition of the present invention and a glass ceramic wiring board using the same will be described in detail.

【0017】本発明の銅メタライズ組成物は、Cu又は
Cu2 O、あるいはCu−Cu2 O混合物又はCu−C
uO混合物を主成分とし、ガラスセラミック磁器と相互
拡散するガラスフリットとして、その軟化点が700〜
1000℃で、前記主成分に対してその含有量が有機ビ
ヒクルを含む総量に対して0.5〜35.0重量%を占
めるものである。
The copper metallized composition of the present invention may be Cu or Cu 2 O, or a Cu—Cu 2 O mixture or Cu—C
As a glass frit containing a uO mixture as a main component and interdiffusing with a glass ceramic porcelain, its softening point is 700 to
At 1000 ° C., the content of the main component accounts for 0.5 to 35.0% by weight based on the total amount including the organic vehicle.

【0018】本発明において、銅メタライズ組成物中の
主成分は、平均粒径が1〜10μm(BET法による比
表面積は0.1〜0.5m2 /g)、好ましくは平均粒
径が3〜6μm(BET法による比表面積は0.2〜
0.4m2 /g)の球状粉末を用いるのが好ましい。
In the present invention, the main component in the copper metallized composition has an average particle size of 1 to 10 μm (specific surface area by BET method is 0.1 to 0.5 m 2 / g), preferably 3 ~ 6 μm (specific surface area by BET method is 0.2 ~
It is preferable to use spherical powder of 0.4 m 2 / g).

【0019】また、主成分のCu又はCu2 O、あるい
はCu−Cu2 O混合物又はCu−CuO混合物は、い
ずれも焼結後はCuに還元されて導体となるものである
が、特にビアホール導体の突出を抑制し、かつその比抵
抗を小さくするという点からは、Cu−Cu2 O混合物
又はCu−CuO混合物がより望ましい。
The main component Cu or Cu 2 O, or a Cu—Cu 2 O mixture or a Cu—CuO mixture is reduced to Cu after sintering to become a conductor. and the protruding suppressed and from the viewpoint of reducing the specific resistance, Cu-Cu 2 O mixture or Cu-CuO mixture is more preferable.

【0020】次に、本発明におけるガラスフリットとし
ては、例えば鉛ホウケイ酸ガラスやホウケイ酸ガラス、
亜鉛ホウケイ酸ガラス、リチウムケイ酸ガラス、シリカ
(SiO2 )等が挙げられ、特にガラスセラミック磁器
との成分適合という点からは、ホウケイ酸ガラスやシリ
カ(SiO2 )が望ましい。
Next, as the glass frit in the present invention, for example, lead borosilicate glass, borosilicate glass,
Zinc borosilicate glass, lithium silicate glass, silica (SiO 2 ) and the like can be mentioned, and borosilicate glass and silica (SiO 2 ) are particularly desirable from the viewpoint of component compatibility with glass ceramic porcelain.

【0021】また、前記ガラスフリットは球状粉末であ
り、平均粒径が0.5〜10μm、好ましくは2〜7μ
mが最適である。
The glass frit is a spherical powder having an average particle size of 0.5 to 10 μm, preferably 2 to 7 μm.
m is optimal.

【0022】一方、前記ガラスフリットの軟化点が70
0℃未満のものでは、ガラスセラミック磁器と焼結の不
整合が起こり、一方的にガラスセラミック中への拡散を
生じて接着強度が発現せず、また、前記軟化点が100
0℃を越えると前記同様、焼結の不整合により、銅メタ
ライズ組成物の焼結不良が発生するため、本発明のガラ
スフリットの軟化点は700〜1000℃に特定され、
特に焼結温度の整合性の点では800〜1000℃の軟
化点を有するものが最も望ましい。
On the other hand, the softening point of the glass frit is 70
If the temperature is lower than 0 ° C., the sintering is inconsistent with the glass ceramic porcelain, unilaterally diffuses into the glass ceramic, and the adhesive strength is not developed.
If the temperature exceeds 0 ° C., as described above, sintering mismatch may cause poor sintering of the copper metallized composition. Therefore, the softening point of the glass frit of the present invention is specified at 700 to 1000 ° C.,
In particular, those having a softening point of 800 to 1000 ° C. are most desirable in terms of consistency of the sintering temperature.

【0023】他方、かかるガラスフリットの含有量が、
前記主成分に対して有機ビヒクルを含む総量に対して
0.5重量%未満の場合には、ビアホール導体の突出を
抑制する効果が極めて小さく、35.0重量%を越える
とヒアホール部の比抵抗が10μΩ・cmを越えるた
め、その含有量は0.5〜35.0重量%の範囲に特定
される。
On the other hand, the content of the glass frit is
When the amount is less than 0.5% by weight based on the total amount of the main component containing the organic vehicle, the effect of suppressing the protrusion of the via-hole conductor is extremely small. Exceeds 10 μΩ · cm, the content is specified in the range of 0.5 to 35.0% by weight.

【0024】特に、前記ビアホール導体の突出とビアホ
ール部の比抵抗を両立させるという点では、前記ガラス
フリットの含有量は15.0〜25.0重量%であるこ
とがより望ましい。
In particular, the content of the glass frit is more preferably 15.0 to 25.0% by weight from the viewpoint of achieving both the protrusion of the via hole conductor and the specific resistance of the via hole portion.

【0025】次に、本発明のガラスセラミック配線基板
は、前記銅メタライズ組成物を窒素雰囲気中、800〜
1000℃の温度でガラスセラミック磁器と同時焼成し
て形成したビアホール導体を有するものである。
Next, the glass-ceramic wiring board of the present invention is characterized in that the copper metallized composition is treated in a nitrogen atmosphere at 800 to
It has a via-hole conductor formed by simultaneous firing with a glass ceramic porcelain at a temperature of 1000 ° C.

【0026】即ち、前記ビアホール導体は、本発明の銅
メタライズ組成物を使用して前記焼成条件で焼成するこ
とにより、ガラスセラミック配線基板と前記銅メタライ
ズ組成物を同時焼成して得られる焼結物には、接着強度
上、あるいはビアホール導体の突出に関わる不具合は発
生しない。
That is, the via-hole conductor is fired under the above-mentioned firing conditions using the copper metallized composition of the present invention, whereby a sintered product obtained by simultaneously firing the glass ceramic wiring board and the copper metallized composition is obtained. In this case, no problems occur due to the adhesive strength or the protrusion of the via-hole conductor.

【0027】次に、前記銅メタライズ組成物を用いて銅
ペーストを調製する場合、該銅メタライズ組成物に添加
される有機ビヒクル中のバインダーには、窒素雰囲気中
での熱分解性が優れたアクリル系バインダーが、具体的
には分子量が50万以下のアクリル樹脂を用いるのが望
ましく、前記ビヒクルの溶剤にはジブチルフタレート、
ジオクチルフタレート等が好適であり、前記銅ペースト
は無機成分100重量部に対してバインダーを1.0〜
10.0重量部と溶媒を添加混合して調製される。
Next, when a copper paste is prepared using the copper metallized composition, the binder in the organic vehicle added to the copper metallized composition includes acrylic having excellent thermal decomposability in a nitrogen atmosphere. The binder is preferably an acrylic resin having a molecular weight of 500,000 or less, and the solvent for the vehicle is dibutyl phthalate,
Dioctyl phthalate or the like is preferable, and the copper paste contains a binder in an amount of 1.0 to 1.0 parts by weight based on 100 parts by weight of an inorganic component.
It is prepared by adding and mixing 10.0 parts by weight and a solvent.

【0028】また、本発明に適用されるガラスセラミッ
ク磁器組成物としては、ガラス成分とセラミックフィラ
ー成分とから成るものを用い、ガラス成分としては特に
限定されるものではないが、Cuとの熱膨張差を小さく
することができるリチウム系結晶化ガラスが望ましく、
ビアホール導体との接着強度が向上することが可能とな
る。
As the glass ceramic porcelain composition applied to the present invention, one composed of a glass component and a ceramic filler component is used, and the glass component is not particularly limited. Desirable lithium-based crystallized glass that can reduce the difference,
The adhesive strength with the via-hole conductor can be improved.

【0029】尚、前記ガラスセラミック磁器中のガラス
成分がリチウム珪酸系ガラス、特に結晶性ガラスである
場合、銅メタライズ組成物中には金属酸化物としてAl
2 3 やNi等の金属を添加することにより、あるいは
それらを組み合わせて添加することにより、前記ガラス
成分の粘性を効果的に低下させ、かつガラス成分をCu
粒子間に浸透させることもできる。
When the glass component in the glass ceramic porcelain is a lithium silicate glass, particularly a crystalline glass, the copper metallized composition contains Al as a metal oxide.
By adding a metal such as 2 O 3 or Ni, or a combination thereof, the viscosity of the glass component is effectively reduced, and the glass component is reduced to Cu.
It can also penetrate between particles.

【0030】一方、前記セラミックフィラー成分として
は、Al2 3 、SiO2 、MgO、CaO、フォルス
テライト等を用いることができる。
On the other hand, as the ceramic filler component, Al 2 O 3 , SiO 2 , MgO, CaO, forsterite and the like can be used.

【0031】次に、ガラスセラミック配線基板の絶縁基
体は、例えばリチウム珪酸系ガラスとセラミックフィラ
ーから成る原料粉末に窒素雰囲気下で熱分解性に優れた
分子量が50万以下の有機バインダーと可塑剤、溶媒等
を適宜添加して調製した泥漿を周知のシート成形法で成
形する。
Next, the insulating base of the glass ceramic wiring board is prepared by, for example, adding an organic binder excellent in thermal decomposability and having a molecular weight of 500,000 or less and a plasticizer in a nitrogen atmosphere to a raw material powder composed of lithium silicate glass and ceramic filler; The slurry prepared by appropriately adding a solvent or the like is formed by a well-known sheet forming method.

【0032】かくして得られたグリーンシート表面の所
定位置に前述のような銅メタライズ組成物を含有したペ
ーストを用いてビアホールに充填すると共に、同様のペ
ーストを用いて導体パターンを形成した後、それらを位
置合わせして複数枚加圧積層する。
At predetermined positions on the surface of the green sheet thus obtained, the paste containing the copper metallizing composition as described above is used to fill the via holes, and a conductive pattern is formed using the same paste. A plurality of sheets are pressed and laminated while being aligned.

【0033】その後、前記積層体を加熱処理して脱バイ
ンダーし、引き続いて窒素雰囲気中、800〜1000
℃、より望ましくは850〜950℃の温度でガラスセ
ラミック磁器と銅メタライズ組成物を同時焼成すること
により、本発明の銅メタライズ組成物から成るビアホー
ル導体を有するガラスセラミック配線基板を得ることが
できる。
Thereafter, the laminate is subjected to a heat treatment to remove the binder, and subsequently, 800 to 1000 in a nitrogen atmosphere.
By simultaneously firing the glass ceramic porcelain and the copper metallized composition at a temperature of 850 ° C., more preferably 850 to 950 ° C., a glass ceramic wiring board having a via-hole conductor made of the copper metallized composition of the present invention can be obtained.

【0034】[0034]

【実施例】本発明の銅メタライズ組成物及びそれを用い
たガラスセラミック配線基板について、一実施例に基づ
き以下のように評価した。
EXAMPLE The copper metallized composition of the present invention and a glass ceramic wiring board using the same were evaluated as follows based on one example.

【0035】先ず、平均粒径が5μmの銅メタライズ組
成物の主成分に対して、軟化点が異なる種々のガラスフ
リットを有機ビヒクルを含む総量に対して表1に示す割
合で秤量し、それに分子量と添加量を適宜調整した有機
バインダーと溶媒を添加して混練し、ペースト状のビア
ホール用及び導体パターン用の銅メタライズ用試料をそ
れぞれ作製した。
First, with respect to the main component of the copper metallized composition having an average particle size of 5 μm, various glass frit having different softening points were weighed at the ratio shown in Table 1 with respect to the total amount including the organic vehicle, and the molecular weight was calculated. Then, an organic binder and a solvent, whose amounts were appropriately adjusted, were added and kneaded to prepare paste-like copper metallization samples for via holes and conductor patterns.

【0036】一方、800〜1000℃の温度で焼結す
る組成となるように、リチウム珪酸系ガラスにフィラー
成分としてセラミック粉末を添加した原料粉末に、アク
リル系樹脂の有機バインダーと可塑剤、溶媒を加えて調
製した泥漿を、ドクターブレード法により、絶縁基板を
構成する厚さが0.2mmのグリーンシートを成形し
た。
On the other hand, an organic binder of an acrylic resin, a plasticizer, and a solvent are added to raw material powder obtained by adding ceramic powder as a filler component to lithium silicate glass so as to have a composition that sinters at a temperature of 800 to 1000 ° C. The slurry thus prepared was formed into a green sheet having a thickness of 0.2 mm constituting an insulating substrate by a doctor blade method.

【0037】かくして得られたグリーンシートをNCパ
ンチング装置により、孔径が0.15mmのビアホール
を穿孔した後、該ビアホールに前記ビアホール用の銅メ
タライズ用試料を印刷法により充填し、更にその上面に
導体パターン用の銅メタライズ用試料を用いて所定パタ
ーンを印刷形成した。
After drilling a via hole having a hole diameter of 0.15 mm in the green sheet thus obtained using an NC punching apparatus, the via hole is filled with a copper metallizing sample for the via hole by a printing method, and a conductor is further formed on the upper surface thereof. A predetermined pattern was formed by printing using a copper metallizing sample for a pattern.

【0038】次いで、銅メタライズ用試料をビアホール
に充填し、所定パターンを形成した前記グリーンシート
を複数枚積層した後、窒素雰囲気中で加熱して脱バイン
ダー処理し、次いで表1に示す温度でビアホール導体お
よび配線導体、絶縁基板を同時焼成して評価用のガラス
セラミック配線基板を作製した。
Next, a copper metallizing sample is filled in a via hole, a plurality of the green sheets having a predetermined pattern are laminated, and the green sheet is heated in a nitrogen atmosphere to remove the binder. Then, the via hole is heated at a temperature shown in Table 1. A conductor, a wiring conductor, and an insulating substrate were simultaneously fired to produce a glass ceramic wiring substrate for evaluation.

【0039】前記評価用のガラスセラミック配線基板を
用いて、該配線基板の両面を貫通するビアホール部を4
端子法により抵抗を測定すると共に、該配線基板の厚さ
とビアホール径を測定して比抵抗を算出し、その平均値
を求めた。
Using the glass-ceramic wiring board for evaluation, a via hole penetrating both sides of the wiring board was formed by four holes.
The resistance was measured by the terminal method, the thickness of the wiring board and the diameter of the via hole were measured, the specific resistance was calculated, and the average value was obtained.

【0040】また、ビアホール部の突出高さは、表面粗
さ計を用いて触針法により測定し、その平均値を求める
と共に、該ビアホール部にシリコンチップを実装して該
シリコンチップ直下のボイドの発生を調査したところ、
突出高さが35μm未満のものがボイド発生率が10%
以内であり、それを越えるものを不良と判定した。
The protruding height of the via hole is measured by a stylus method using a surface roughness meter, and the average value is obtained. A silicon chip is mounted on the via hole and a void immediately below the silicon chip is formed. After investigating the occurrence of
Those with a protrusion height of less than 35 μm have a void generation rate of 10%
It was within, and what exceeded it was judged to be defective.

【0041】次に、メッキ性はビアホール部に先ず、N
iメッキを3μm厚で、対でAuメッキを1μm厚で被
覆処理して、メッキの欠けの有無で評価した。
Next, the plating property is firstly set to N in the via hole.
The i-plate was coated with a thickness of 3 μm and the Au plating was coated with a thickness of 1 μm to evaluate the presence or absence of chipping.

【0042】一方、シリコンチップとの接続信頼性につ
いて、前記シリコンチップ直下のボイドを超音波探傷法
により計測してボイド発生率が5%以下を優、10%以
下を良、10%を越えるものを不良と判定した。
On the other hand, with respect to the connection reliability with the silicon chip, the void immediately below the silicon chip was measured by an ultrasonic flaw detection method, and the void generation rate was 5% or less, 10% or less good and 10% or more. Was determined to be defective.

【0043】以上の個別の評価に基づき、優、良、不良
と総合評価した。
Based on the individual evaluations described above, the overall evaluation was excellent, good, and poor.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】表から明らかなように、本発明の請求範囲
外のものはいずれもビアホール部の比抵抗が大きかった
り、突出高さが35μm以上と突出していたり、メッキ
の欠けがあったり、シリコンチップとの接続信頼性に欠
けるものであったりして、全てを満足するものではない
のに対して、本発明ではビアホール部に要求される前記
項目を全て満足するものであることが分かる。
As can be seen from the table, all of the components outside the scope of the present invention have a large specific resistance in the via hole portion, have a projection height of 35 μm or more, have a lack of plating, have a silicon chip. It can be understood that the connection reliability of the via hole portion is not satisfied, and that all the items are not satisfied.

【0046】尚、本発明は前記詳述した実施例に何ら限
定されるものではない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の銅メタ
ライズ組成物及びそれを用いたガラスセラミック配線基
板は、Cu又はCu2 O、あるいはCu−Cu2 O混合
物又はCu−CuO混合物を主成分とし、該主成分に軟
化点が700〜1000℃のガラスフリットを有機ビヒ
クルを含む総量に対して、0.5〜35.0重量%含有
したガラスセラミック磁器と同時焼成可能なビアホール
用の銅メタライズ組成物を用いて作製したことから、該
銅メタライズ組成物中のガラスフリットが絶縁基体であ
るガラスセラミック磁器と反応すると共に、ビアホール
用の銅メタライズ組成物の収縮が促進され、ガラスセラ
ミック磁器との接着強度が高く維持され、ビアホール導
体のガラスセラミック磁器表面への突出も極めて微小と
なるガラスセラミック配線基板を得ることができる。
As described in detail above, the copper metallized composition of the present invention and the glass-ceramic wiring board using the same are made of Cu or Cu 2 O, a Cu—Cu 2 O mixture or a Cu—CuO mixture. For via holes that can be co-fired with glass-ceramic porcelain containing 0.5 to 35.0% by weight, based on the total amount of glass frit having a softening point of 700 to 1000 ° C. as the main component and the organic vehicle. Since the glass frit in the copper metallized composition reacts with the glass ceramic porcelain serving as the insulating substrate, the shrinkage of the copper metallized composition for the via hole is promoted, and the glass ceramic porcelain is manufactured by using the copper metallized composition. Glass ceramics that maintain high bonding strength with the glass ceramic and that the via-hole conductors protrude very little from the glass ceramic porcelain surface. It can be obtained click wiring board.

フロントページの続き (72)発明者 古久保 洋二 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 田代 達也 鹿児島県国分市山下町1番1号 京セラ株 式会社鹿児島国分工場内Continued on the front page. (72) Inventor Yoji Kokubo 1-4-4 Yamashita-cho, Kokubu-shi, Kagoshima Inside Kyocera Research Institute (72) Inventor Tatsuya Tashiro 1-1-1, Yamashita-cho, Kokubu-shi, Kagoshima Kyocera Corporation Kagoshima Inside the Kokubu factory

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】800〜1000℃の温度でガラスセラミ
ック磁器と同時焼成可能なビアホール用の銅メタライズ
組成物であって、主成分のCu又はCu2 O、あるいは
Cu−Cu2 O混合物又はCu−CuO混合物に対し
て、軟化点が700〜1000℃のガラスフリットを総
量で0.5〜35.0重量%含有したことを特徴とする
銅メタライズ組成物。
1. A copper metallized composition for via holes which can be co-fired with glass ceramic porcelain at a temperature of 800 to 1000 ° C., wherein the main component is Cu or Cu 2 O, or a Cu—Cu 2 O mixture or Cu— A copper metallized composition comprising a glass frit having a softening point of 700 to 1000 ° C in a total amount of 0.5 to 35.0% by weight based on a CuO mixture.
【請求項2】前記ガラスフリットを総量で15.0〜2
5.0重量%含有したことを特徴とする請求項1記載の
銅メタライズ組成物。
2. The glass frit is used in a total amount of 15.0 to 2
2. The copper metallized composition according to claim 1, wherein the composition is contained in an amount of 5.0% by weight.
【請求項3】主成分のCu又はCu2 O、あるいはCu
−Cu2 O混合物又はCu−CuO混合物に対して、軟
化点が700〜1000℃のガラスフリットを総量で
0.5〜35.0重量%含有した銅メタライズ組成物
を、窒素雰囲気中、800〜1000℃の温度でガラス
セラミック磁器と同時焼成して形成したビアホール導体
を有することを特徴とするガラスセラミック配線基板。
3. The main component of Cu or Cu 2 O or Cu
A copper metallized composition containing a glass frit having a softening point of 700 to 1000 ° C. in a total amount of 0.5 to 35.0% by weight with respect to a Cu 2 O mixture or a Cu—CuO mixture in a nitrogen atmosphere at 800 to A glass-ceramic wiring board comprising a via-hole conductor formed by simultaneous firing with a glass-ceramic ceramic at a temperature of 1000 ° C.
【請求項4】前記銅メタライズ組成物中のガラスフリッ
トの含有量が総量で15.0〜25.0重量%であるこ
とを特徴とする請求項3記載のガラスセラミック配線基
板。
4. The glass-ceramic wiring board according to claim 3, wherein the total content of glass frit in the copper metallized composition is 15.0 to 25.0% by weight.
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