JPS6335480A - Metallizing composition and metallization therefrom - Google Patents
Metallizing composition and metallization therefromInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H05K1/00—Printed circuits
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- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
- H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、ＩＣパッケージ等に使用されるプリント配線
板を形成するに際し、このプリント配線板を構成するセ
ラミックス基板上に形成される導体層の材料となるメタ
ライズ組成物及びこれを使用したメタライズ方法に関す
るものである。Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention is directed to the formation of a conductor layer formed on a ceramic substrate constituting the printed wiring board when forming a printed wiring board used in an IC package or the like. The present invention relates to a metallizing composition as a material and a metallizing method using the same.
（従来の技術）
セラミックス基板は、比ｙＪ４′１！率か低く、しかも
熱放散性に優れていることから、近年とみに高集枯化が
進んできているＩＣ（電子回路部品）を搭載する基板と
して広く使用されてきている。ところで、ＩＣをｐ５ａ
するこの種のセラミックス基板においては、ＩＣを他の
部品等に電気的に接続するための導体層を形成しなけら
ばならないか、この導体層の形成は通常メタライズと呼
ばれる方法によってセラミックス基板の上に金属層を形
成することにより行なわれている。(Prior art) Ceramic substrates have a ratio of yJ4'1! Because it has a low heat dissipation rate and excellent heat dissipation, it has been widely used as a substrate for mounting ICs (electronic circuit components), which have become increasingly popular in recent years. By the way, the IC is p5a
In this type of ceramic substrate, it is necessary to form a conductor layer to electrically connect the IC to other components, or this conductor layer is usually formed on the ceramic substrate by a method called metalization. This is done by forming a metal layer on the surface.
従来のこの種の金属層をセラミックス基板上に形成する
方法としては、ＭｏやＷ等の耐熱金属粉末を有機バイン
ダーと混合してペースト状にしたメタライス組成物を、
主としてアルミナからなるセラミックス基板の表面にス
プレーやスクリーン印刷によって９ ｈ Ｉ−・、これ
らを水素ガス中で１３００〜１５００°Ｃにて焼成する
ものであった（所謂テレフンケン法と呼ばれる）。Ｍｏ
やＷ等の耐熱金属は、アルミナと８１１張率か近似し焼
結性か類似しているのて、比較的高温となるプリント配
線板の基板及びその導体層として形成する場合に、両者
のマツチングか非常によいため優れた技術ではある。The conventional method for forming this kind of metal layer on a ceramic substrate is to use a metal rice composition made by mixing heat-resistant metal powder such as Mo or W with an organic binder to form a paste.
9 h I-. was applied to the surface of a ceramic substrate mainly made of alumina by spraying or screen printing, and then fired at 1300 to 1500° C. in hydrogen gas (so-called Telefunken method). Mo
Heat-resistant metals such as and W have similar 811 elongation and sinterability to alumina, so it is difficult to match the two when forming the substrate and conductor layer of a printed wiring board, which is heated to a relatively high temperature. It is an excellent technique because it is very good.
ところで、ＭｏやＷ等の耐熱金属は、これか炭化（所謂
カーボンと反応し炭化物となること）するとその比抵抗
か劣化するという性質を有している。すなわち、Ｍｏや
Ｗ等の耐熱金属は、セラミックス表面に塗布した後に焼
結する際に、周囲に存在する炭素と化学的に結合して炭
化物となり易く、これによりこの種の導体層はその比抵
抗が著しく劣化するという欠点を有していた。By the way, heat-resistant metals such as Mo and W have a property that their specific resistance deteriorates when they are carbonized (so-called reacting with carbon to form a carbide). In other words, when heat-resistant metals such as Mo and W are applied to the ceramic surface and then sintered, they tend to chemically combine with surrounding carbon to form carbides, and as a result, this type of conductor layer has a low specific resistance. It had the disadvantage that it deteriorated significantly.
ＭｏやＷ等の耐熱金属を炭化する炭素は種々な場所に存
在する。まず、セラミックス基板となるクリーンシート
を構成する材料かＳｉＣやＴ ｉ Ｃであれば既にこの
中に存在している。また、クリーンシートやメタライズ
ペーストかそれぞれ有機バインダーを含有している場合
には、この有機バインダー中にも既に炭素は存在してい
る。さらに、セラミックスを焼成する場合に使用される
ルツボや支持治具等か通常高温に耐え得る材料、すなわ
ち主として黒鉛材を使用する場合には、これらも炭素源
となる。換３′すれば、炭素から隔離してこの種セラミ
ックス基板を形成することは極めて困難である。Carbon, which carbonizes heat-resistant metals such as Mo and W, exists in various places. First, if the material constituting the clean sheet serving as the ceramic substrate is SiC or TiC, it already exists in this material. Furthermore, if the clean sheet or metallization paste each contains an organic binder, carbon is already present in the organic binder. Furthermore, when materials such as crucibles and support jigs used in firing ceramics that can withstand high temperatures are used, that is, mainly graphite materials, these also serve as carbon sources. In other words, it is extremely difficult to form this type of ceramic substrate in isolation from carbon.
要するに、従来のメタライズ組成物やメタライズ方法に
よっては、そのメタライズ金属の炭素化を避けることか
困難であり、このようにして形成された導体層は比抵抗
か劣るものであった。In short, depending on the conventional metallization composition and metallization method, it is difficult to avoid carbonization of the metallized metal, and the conductor layer formed in this way has poor resistivity.
本発明の発明者等は、以上のような実状に対処すべく鋭
、ａ研究を川ねてきた結果、導体層の比抵抗に悪影響を
及ぼす炭素かメタライズ金属を炭素化しないようにする
ことが導体層の比抵抗を劣化させることを防止すること
かできることを新規に知見し、本発明を完成したのであ
る。The inventors of the present invention have conducted intensive research to address the above-mentioned situation, and have found that it is possible to avoid carbonization of carbon or metallized metal, which has a negative effect on the resistivity of the conductor layer. The present invention was completed based on the new finding that it is possible to prevent the specific resistance of the conductor layer from deteriorating.
（発明か解決しようとする問題点）
未発Ｉ！＋は以上のような経緯からなされたちのて、そ
の解決しようとする問題点はセラミックスノ＾板の導体
層となるメタライズ金属か炭化することによる比抵抗の
劣化である。(Invention or problem to be solved) Unissued I! + was created due to the above-mentioned circumstances, and the problem it attempts to solve is the deterioration of resistivity due to carbonization of the metallized metal that forms the conductor layer of the ceramic board.
そして、本発明の目的とするところは、メタライズ金属
の炭化の原因である炭よか直接メタライズ金属と化合し
ないようにして、比抵抗の優れた導体層を形成すること
のできるメタライズ組ｒ＆物を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、このようなメタライズ組成物
を使用して比抵抗に優れた導体層を有するセラミックス
基板を製造することのできる方法を提供することにある
。The object of the present invention is to provide a metallized material that can form a conductor layer with excellent resistivity by preventing carbon, which is the cause of carbonization of metallized metal, from directly combining with metallized metal. It is about providing. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a ceramic substrate having a conductor layer with excellent resistivity using such a metallized composition.
（問題点を解決するための手段）
以Ｅの問題点を解決するために本発明が採った第一の手
段は、
「少なくとも２０ ｉ ’１％の高融点金属酸化物と必
要に応して添加された結合剤を含有し、残部か実質的に
高融点金属とからなる非酸化物系セラミックス用メタラ
イズ組成物」
である、そして、
「非酸化物系セラミックスからなるグリーンシート表面
に、少なくとも２０＠量％の高融点金属酸化物と必要に
応じて添加された結合剤を含有し、残部が実質的に高融
点金属とからなる非酸化物系セラミックス用メタライズ
組成物を被覆し、
この組成物を被覆した前記グリーンシートを非酸化性雰
囲気中において、１４００°Ｃ以上の温度で焼成するこ
とを特徴とするメタライズ方法」
か第二の手段である。(Means for Solving the Problems) The first means taken by the present invention to solve the problems described above is as follows. ``A metallizing composition for non-oxide ceramics containing an added binder and the remainder substantially consisting of a high-melting point metal,'' and ``A metallizing composition for non-oxide ceramics containing an added binder and the remainder substantially consisting of a high-melting point metal.'' % of a high melting point metal oxide and a binder added as necessary, and the remainder being substantially a high melting point metal. The second method is a metallization method characterized in that the green sheet coated with the above green sheet is fired at a temperature of 1400° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere.
（発明の作用）
本発明か以上のような手段を採ることによって以下のよ
うな作用かある。(Actions of the Invention) The present invention has the following effects by adopting the above-described measures.
すなわち、まず末完ＩＪ１に係るメタライズ組成物にあ
っては、これを非酸化物系セラミックスからなるクリー
ンシート表面にＩＩｉ布した後焼成する場合に炭素か存
在したとしても、この炭素は高融点金属の酸化物の酸素
と化学的に反応してＣＯを形成する。このＣｏは気体で
あるから、セラミックス基板の焼成中に当該セラミック
ス基板の外部に出ていく。これにより、高融点金属の周
囲は炭素が存在しない状態となるから、当該高融点金属
は炭素化しないのである。That is, in the case of the metallized composition according to IJ1, even if carbon is present when it is applied to the surface of a clean sheet made of non-oxide ceramics and then fired, this carbon is a high-melting point metal. reacts chemically with oxygen to form CO. Since this Co is a gas, it comes out of the ceramic substrate during firing of the ceramic substrate. As a result, no carbon exists around the high melting point metal, so the high melting point metal is not carbonized.
なお、前記炭素により還元された高融点金属は、メタラ
イズ組成物中に金属の形態て存在する高融点金属と共有
して好適な導体層を形成する。Note that the high melting point metal reduced by the carbon forms a suitable conductor layer in common with the high melting point metal present in the metal form in the metallization composition.
次に、各発明を実施例に基づいて詳細に説明する。Next, each invention will be described in detail based on examples.
（実施例）
まず、平均粒径が１μｍの窒化アルミニウムパウダー１
００ｇに、バインダー６ｇを添加してクリンーンシート
を形成した。(Example) First, aluminum nitride powder 1 with an average particle size of 1 μm
6 g of binder was added to 00 g to form a clean sheet.
次いで、Ｗの酸化物であるＷ Ｏ２及びＷＯ３を主成分
としたメタライズペーストを作成した。この場合のメタ
ライズペーストは、粒径が１０ｇｍの酸化タングステン
粉ＷＯ１とタングステン粉Ｗとを表１に示した配合比で
配合し、これらをアクリル系バインダー５重量％を溶解
させたテレピンオイルで混練し、メタライズペーストと
した。Next, a metallized paste containing WO2 and WO3, which are oxides of W, as main components was prepared. The metallization paste in this case is made by blending tungsten oxide powder WO1 with a particle size of 10 gm and tungsten powder W in the mixing ratio shown in Table 1, and kneading these with turpentine oil in which 5% by weight of an acrylic binder is dissolved. , and a metallized paste.
同様に、Ｗの酸化物である酸化タングステン粉ＷＯ３と
タングステン粉Ｗとを表２に示した配合比て配合し、こ
れらをアクリル系バインダー５重量％を溶解させたプレ
ピンオイルて混練し、メタライズペーストとした。Similarly, tungsten oxide powder WO3, which is an oxide of W, and tungsten powder W were blended in the proportions shown in Table 2, and these were kneaded with prepine oil in which 5% by weight of an acrylic binder was dissolved, and metallized. It was made into a paste.
（以Ｆ余白）
表１
ＷとＷ Ｏ２のペースト配合比
表２
ＷとＷ Ｏ３のペースト配合比
以上のように形成したメタライズペーストを３０鳳讃角
の上記グリーンシート七にスクリーン印刷し、１９００
℃のＮ２雰囲気中で、ホットプレス法によって焼成した
。この焼成後、メタライズ部分の比抵抗を測定して第１
図及び第２図に示した結果を得た。また、このメタライ
ズ部分のＸ線解析を行なった。(Hereinafter F margin) Table 1 Paste blending ratio of W and WO2 Table 2 Paste blending ratio of W and WO3 The metallized paste formed as above was screen printed on the above green sheet 7 of 30 mm square, and 1900
It was fired by a hot press method in a N2 atmosphere at .degree. After this firing, the specific resistance of the metallized part was measured and the first
The results shown in the figure and FIG. 2 were obtained. In addition, X-ray analysis of this metallized portion was performed.
第１図及び第２図の測定結果から理解できるように、い
ずれの場合も酸化タングステン粉ＷＯ□またはＷＯ３の
添加量を増加させると、メタライズ部分の比抵抗は小さ
くなった。また、メタライズ部分のＸ線解析の結果、酸
化タングステン粉ＷＯ２またはＷＯｌのいずれもその添
加量を増すと炭素化か抑制されていた。さらに、ＷＯｌ
またはＷＯ：Ｉの添加量が１００％のメタライズ部分に
ついては、Ｗの解析ピーク以外は認められなかった。As can be understood from the measurement results shown in FIGS. 1 and 2, in both cases, when the amount of tungsten oxide powder WO□ or WO3 added was increased, the specific resistance of the metallized portion became smaller. Further, as a result of X-ray analysis of the metallized portion, carbonization of either tungsten oxide powder WO2 or WO1 was suppressed when the amount added was increased. Furthermore, WOL
Alternatively, in the metallized portion where the added amount of WO:I was 100%, no analysis peak other than W was observed.
以との結果よりメタライズ部分く導体層部分）付近の炭
素と酸化タングステンの酸素とか化学反応し、Ｗの純金
属メタライズかできたと考えられる。従って、高融点金
属の酸化物を添加することによって、金属成分の多いメ
タライズか可詣であり、比抵抗の低い優れた導体層か形
成てきたのである。From the above results, it is considered that carbon near the metallized portion (conductor layer portion) and oxygen of tungsten oxide chemically reacted, resulting in pure metal metallization of W. Therefore, by adding oxides of high melting point metals, it has been possible to form metallized layers with a high metal content and an excellent conductor layer with low specific resistance.
（発明の効果）
以上説明した通り、本発明に係るメタライズ組成物にあ
っては、−上記実施例にて例示した如く、「少なくとも
２０重量％の高融点金属酸化物と必要に応して添加され
た結合剤を含有し、残部か実質的に高融点金属とからな
る非酸化物系セラミックス用メタライズ組成物」
にその構成−ヒの特徴かあり、これにより、１５化物を
殆ど生成させることなくメタライズすることか可悌であ
り、比抵抗の低い優れた導体層を形成することかできる
のである。すなわち、メタライス金属の炭化の原因であ
る炭素か直接メタライズ金属と化合しないようにして、
比抵抗の低い優れた導体層を形成することのできるメタ
ライズ組成物を提供することができるのである。(Effects of the Invention) As explained above, in the metallizing composition according to the present invention, as exemplified in the above example, "at least 20% by weight of high melting point metal oxide and optionally added "A metallizing composition for non-oxide ceramics containing a binder with a high melting point, and the remainder substantially consisting of a high melting point metal." It is flexible and can be metalized to form an excellent conductor layer with low resistivity. In other words, carbon, which is the cause of carbonization of the metallized metal, is prevented from directly combining with the metallized metal.
This makes it possible to provide a metallizing composition that can form an excellent conductor layer with low specific resistance.
また、本発明に係る上記のメタライズ組成物を使用した
メタライズ方法にあっては、
「Ｊ１酸化物系セラミックスからなるクリーンシート表
面に、少なくとも２０重量％の高融点金属酸化物と必要
に応して添加された結合剤を含有し、残部か実質的に高
融点金属とからなる非酸化物系セラミックス用メタライ
ズ組成物を被覆し、
この組成物を被ｍした前記クリーンシートを非酸化性雰
囲気中において、１４００°Ｃ以上の温度て焼成するこ
と」
にその構成ヒの特徴かあり、これにより、メタライズ金
属の炭化の原因である炭素か直接メタライズ金属と化合
しないようにして、比抵抗の優れた導体層を形成するこ
とかてきるのである。In addition, in the metallization method using the above-mentioned metallization composition according to the present invention, "at least 20% by weight of a high melting point metal oxide is applied to the surface of a clean sheet made of J1 oxide ceramics, if necessary. The clean sheet covered with the composition is coated with a metallizing composition for non-oxide ceramics containing an added binder and the remainder substantially consisting of a high melting point metal, and the clean sheet covered with this composition is placed in a non-oxidizing atmosphere. , firing at a temperature of 1400°C or higher.This prevents carbon, which is the cause of carbonization of the metallized metal, from directly combining with the metallized metal, making it a conductor with excellent resistivity. This can be done by forming layers.
すなわち、本発明に係るメタライズ組成物及びこれを使
用したメタライズ方法によれば、高融点金属の炭化物化
を抑制して、比抵抗の低い優れた導体層を形成すること
か′Ｃきるのであり、これにより、高い配線密度を有す
るノ＾板を製造することができるのである。That is, according to the metallization composition and the metallization method using the same according to the present invention, it is possible to suppress the carbide formation of the high melting point metal and form an excellent conductor layer with low specific resistance. This makes it possible to manufacture a board with high wiring density.
第１図及び第２図のそれぞれは、本発明に係るメタライ
ズ組成物成物を使用して形成した導体層（メタライズ部
分）の比抵抗を測定した結果を示すグラフであり、第１
図はＷＯ２を使用した場合であり、第２図はＷＯ，３を
使用した場合を示している。Each of FIGS. 1 and 2 is a graph showing the results of measuring the resistivity of a conductor layer (metallized portion) formed using the metallized composition according to the present invention.
The figure shows the case where WO2 is used, and FIG. 2 shows the case where WO,3 is used.
Claims (1)
に応じて添加された結合剤を含有し、残部が実質的に高
融点金属とからなる非酸化物系セラミックス用メタライ
ズ組成物。 ２）、前記非酸化物系セラミックスは、ＡｌＮ、Ｓｉ＿
３Ｎ＿４、ＢＮ、ＳｉＣ、ＴｉＣあるいはサイアロンか
ら選択される少なくともいずれか１種である特許請求の
範囲第１項に記載のメタライズ組成物。 ３）、前記高融点金属は、Ｗ、Ｍｏ、ＭｎあるいはＮｉ
から選択される少なくともいずれか１種である特許請求
の範囲第１項に記載のメタライズ組成物。 ４）、非酸化物系セラミックスからなるグリーンシート
表面に、少なくとも２０重量％の高融点金属酸化物と必
要に応じて添加された結合剤を含有し、残部が実質的に
高融点金属とからなる非酸化物系セラミックス用メタラ
イズ組成物を被覆し、この組成物を被覆した前記グリー
ンシートを非酸化性雰囲気中において、１４００℃以上
の温度で焼成することを特徴とするメタライズ方法。[Scope of Claims] 1) For non-oxide ceramics containing at least 20% by weight of a high melting point metal oxide and a binder added as necessary, the remainder being substantially a high melting point metal. Metallizing composition. 2) The non-oxide ceramics are AlN, Si_
The metallizing composition according to claim 1, which is at least one selected from 3N_4, BN, SiC, TiC, and Sialon. 3) The high melting point metal is W, Mo, Mn or Ni
The metallizing composition according to claim 1, which is at least one selected from the following. 4) The surface of a green sheet made of non-oxide ceramics contains at least 20% by weight of a high melting point metal oxide and a binder added as necessary, and the remainder consists essentially of a high melting point metal. A metallizing method comprising coating a non-oxide based metallizing composition for ceramics and firing the green sheet coated with this composition at a temperature of 1400° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18102486A JPS6335480A (en) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Metallizing composition and metallization therefrom |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18102486A JPS6335480A (en) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Metallizing composition and metallization therefrom |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6335480A true JPS6335480A (en) | 1988-02-16 |
Family
ID=16093429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18102486A Pending JPS6335480A (en) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | Metallizing composition and metallization therefrom |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6335480A (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551777A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-15 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride sintered body with metallized surface and its manufacture |
| JPS58145677A (en) * | 1982-02-24 | 1983-08-30 | 株式会社日立製作所 | Composition for metallizing silicon carbide sintered body |
| JPS6191086A (en) * | 1984-10-08 | 1986-05-09 | 株式会社日立製作所 | Treatment of ceramics |
-
1986
- 1986-07-30 JP JP18102486A patent/JPS6335480A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5551777A (en) * | 1978-10-07 | 1980-04-15 | Ngk Spark Plug Co | Silicon nitride sintered body with metallized surface and its manufacture |
| JPS58145677A (en) * | 1982-02-24 | 1983-08-30 | 株式会社日立製作所 | Composition for metallizing silicon carbide sintered body |
| JPS6191086A (en) * | 1984-10-08 | 1986-05-09 | 株式会社日立製作所 | Treatment of ceramics |
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