WO2021245912A1 - ビア充填基板の製造方法および導電ペーストのキット - Google Patents

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WO2021245912A1
WO2021245912A1 PCT/JP2020/022308 JP2020022308W WO2021245912A1 WO 2021245912 A1 WO2021245912 A1 WO 2021245912A1 JP 2020022308 W JP2020022308 W JP 2020022308W WO 2021245912 A1 WO2021245912 A1 WO 2021245912A1
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metal
metal component
filling
conductive
conductive paste
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PCT/JP2020/022308
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雅也 矢野
広治 小林
修 豆崎
陽光 森
耀広 林
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三ツ星ベルト株式会社
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    • H05K2201/03Conductive materials
    • H05K2201/032Materials

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a front-back conductive substrate (via-filled substrate) used in various electronic devices and a conductive paste kit for manufacturing the via-filled substrate.
  • a method is also known in which a conductive paste (conductor paste) composed of metal powder and a curable resin is filled in a through hole and cured to obtain a filled via.
  • a conductive paste conductor paste
  • this filled via also contains a resin in the conductive material, its conductivity is low, it is limited by the heat resistance of the resin, and the heat resistance of the substrate is also low.
  • a method is also known in which a through hole is filled with a conductive paste composed of a metal powder, an inorganic binder and a resin, and the metal powder is sintered by heating above the metal sintering temperature to obtain a conductive filled via.
  • This method is excellent in convenience, and the resin component as an organic vehicle is evaporated and decomposed by firing. Therefore, the filled vias obtained by this method also have relatively high conductivity, thermal conductivity, and heat resistance.
  • the via filling substrate obtained by filling the via with the conductive paste and then firing there may be a gap or a void between the filling conductor (conductive via portion) and the wall surface of the hole portion. It can be presumed that some of the causes of these gaps and voids are shrinkage due to solvent removal (drying) of the conductive paste filled in the pores and shrinkage due to sintering of the metal powder during high-temperature firing.
  • Patent Document 1 a conductive paste is provided on the inner wall surface of a via.
  • a method of forming an oxide layer of an active metal and further forming a conductor layer made of the active metal inside the oxide layer to improve the adhesive force and the adhesive force between the inner via conductor and the via wall surface is disclosed. Has been done.
  • Patent Document 1 does not disclose the details of the conductive paste for forming the conductive via portion, and has not verified the airtightness or impermeableness of the via-filled substrate.
  • Patent Document 2 describes a metal film forming step of forming a metal film containing an active metal on the hole wall surface of an insulating substrate having a hole, and a volume change before and after firing.
  • a method for manufacturing a via-filled substrate including a filling step of filling a hole having a metal film with a conductor paste having a ratio of -10 to 20% and a firing step of firing an insulating substrate filled with the conductor paste is disclosed. Has been done.
  • Patent Document 3 describes a metallized ceramic beer substrate in which conductive vias are formed on a ceramic sintered body substrate, and is a metal having a melting point of 600 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower (a metal having a melting point of 600 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower).
  • a surface conductive layer made of a conductive metal containing the metal (A), the metal (B), and an active metal is provided on at least one of both sides of the ceramic sintered body substrate.
  • the wiring pattern has a plating layer on the surface of the surface conductive layer, the interface between the conductive via and the ceramic sintered body substrate, and the surface conductive layer and the ceramics sintered body substrate.
  • a metallized ceramic via substrate in which an active layer is formed at the interface with the metal is disclosed.
  • an object of the present invention is a method for easily manufacturing a via filling substrate having high density of the conductive via portion and high airtightness and adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion, and manufacturing the via filling substrate.
  • the present inventors have filled the holes of the insulating substrate having holes with a specific precursor for the conductive via portion, and then filled the holes.
  • a specific precursor for the conductive via portion By laminating a specific second conductive via portion precursor on the first conductive via portion precursor and firing in a nitrogen atmosphere, the conductivity of the conductive via portion is high, and the conductive via portion and the conductive via portion are formed.
  • a via-filled substrate having high airtightness and adhesion to a hole can be easily manufactured, and completed the present invention.
  • the method for manufacturing a via-filled substrate of the present invention is as follows.
  • a method for manufacturing a via filling substrate which comprises a laminating step of laminating a second precursor for a conductive via portion and a firing step of firing an insulating substrate containing both precursors obtained in the laminating step in a nitrogen atmosphere.
  • the precursor for the first conductive via portion contains the conductive paste for filling containing the metal component A and the first organic vehicle.
  • the metal component A is a high melting point metal particle having a melting point exceeding the firing temperature.
  • the filling step includes a paste filling step of filling the pores with the filling conductive paste.
  • the precursor for the second conductive via portion is a conductive paste for lamination containing a metal component B and a second organic vehicle.
  • the metal component B is a refractory metal particle having a melting point lower than the firing temperature.
  • At least one of the precursor for the first conductive via portion and the precursor for the second conductive via portion contains an active metal component including an active metal, and the precursor contains an active metal component.
  • At least one of the filling conductive paste and the precursor for the second conductive via portion contains a metal component C which is an easily melted metal particle having a melting point lower than that of the poorly melted metal particle.
  • the filling conductive paste may contain the active metal component and the metal component C.
  • the precursor for the first conductive via portion contains the active metal component, and the filling step forms a metal film containing the active metal component on the pore wall surface of the pore portion as a pre-step of the paste filling step. It may further include a metal film forming step.
  • the refractory metal particles of the metal component A include at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd, or an alloy containing the refractory metal. You may be.
  • the refractory metal particles of the metal component B have a melting point of more than 450 ° C.
  • the easily melted metal particles of the metal component C have a melting point of 450 ° C. or lower, and are at least one kind of easily melted metal selected from the group consisting of Bi, Sn, In and Zn, or an alloy containing the easily melted metal. May include.
  • the active metal component is at least one selected from the group consisting of an active metal, an alloy containing an active metal, and a hydride of the active metal, and the active metal is selected from the group consisting of Ti, Zr, and Nb. It may be at least one active metal.
  • the present invention is a conductive paste kit for manufacturing a via-filled substrate by the above-mentioned manufacturing method.
  • Metal component A which is a refractory metal particle having a melting point exceeding the firing temperature
  • metal component B which is a refractory metal particle having a melting point lower than the firing temperature.
  • At least one of the filling conductive paste and the laminating conductive paste contains an active metal component which is an active metal-containing particle containing an active metal.
  • a kit comprising a metal component C in which at least one of the filling conductive paste and the laminating conductive paste is an easily melted metal particle having a melting point lower than that of the poorly melted metal particles.
  • the "precursor for the conductive via portion” means all unfired materials introduced into the holes of the insulating substrate in order to form the conductive via portion. Therefore, when a metal film is formed on the wall surface of the hole by sputtering or the like prior to the introduction of the conductive paste for filling, the precursor for the first conductive via portion is filled with the filling introduced into the hole.
  • the metal film is included as well as the conductive paste for use.
  • the hole portion of the insulating substrate having the hole portion is filled with the precursor for the specific first conductive via portion, and then the precursor for the first conductive via portion is filled. Since the precursor for the specific second conductive via portion is laminated and fired in a nitrogen atmosphere, the conductivity of the conductive via portion in the via-filled substrate is high, and the conductive via portion and the hole portion (through hole) are airtight.
  • a via-filled substrate having high properties and adhesion can be easily manufactured.
  • the filling density of the conductive via portion can be increased, and the porosity due to gaps and voids can be reduced to 10% by volume or less, so that the conductivity and thermal conductivity can be improved. Further, the adhesion between the hole wall surface and the conductive via portion can be enhanced, and a via-filled substrate having substantially no gap between the hole wall surface and the conductive via portion can be prepared.
  • FIG. 1 is a schematic process diagram showing an example of a method for manufacturing a via-filled substrate in the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic process diagram showing another example of the method for manufacturing a via-filled substrate in the present invention.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional scanning electron microscope (SEM) image of a hole portion (conductive via portion) in the via-filled substrate obtained in Example 1.
  • FIG. 4 is an enlarged image of the interface portion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the SEM image of FIG.
  • FIG. 5 is an element mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the SEM image of FIG.
  • SEM scanning electron microscope
  • FIG. 6 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Example 3.
  • FIG. 7 is an enlarged image of the interface portion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the SEM image of FIG.
  • FIG. 8 is an element mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the SEM image of FIG.
  • FIG. 9 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Example 4.
  • FIG. 10 is an element mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the SEM image of FIG. FIG.
  • FIG. 11 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Comparative Example 1.
  • FIG. 12 shows a cross-sectional SEM image (enlarged image of the interface with the hole wall surface) of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 13 is an elemental mapping image of the active metal Ti in the SEM image of FIG.
  • FIG. 14 shows a cross-sectional SEM image of the conductive via portion in the via-filled substrate obtained in Comparative Example 7.
  • FIG. 15 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the SEM image of FIG.
  • the method for manufacturing a via filling substrate of the present invention includes a filling step of filling the holes of an insulating substrate having holes with a precursor for a first conductive via portion, and the first filling step.
  • a laminating step of laminating a second precursor for a conductive via portion on a precursor for a conductive via portion, and a firing step of firing an insulating substrate containing both precursors obtained in the laminating step in a nitrogen atmosphere. include.
  • the airtightness and adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion can be improved, and the denseness of the conductive via portion can also be improved as follows. Can be estimated to.
  • the shape (skeleton) of the filling portion is formed so as not to flow out from the pore portion as the main component responsible for the conductivity of the conductive via portion.
  • the precursor for the first conductive via portion is described.
  • the molten metal component B flows into the voids generated by the disappearance of the organic vehicle and the gaps between the particles of the metal component A (particularly, the voids due to the disappearance of the organic vehicle having a large volume), and fills the voids and gaps.
  • the whole is finely sintered by sintering the metal, and the fineness of the conductive via portion is improved.
  • the metal component B also flows into the gap between the wall surface of the hole and the precursor for the first conductive via portion, and the metal is sintered while filling the gap to improve the airtightness and the adhesion. can.
  • the metal component C melts at a low temperature to cover the surface of the active metal component (active metal particles), so that the active metal component is in the vicinity even at a high temperature. It is possible to prevent the reaction with existing gases (nitrogen in the firing atmosphere gas, carbon generated by decomposition of organic vehicles, volatile organic compounds, etc.). Due to such an action, the active metal component can retain its activity up to a high temperature even in a nitrogen atmosphere, and the easily molten metal component contains the active metal that retains the activity, so that the molten metal gets wet with the insulating substrate and is the active metal.
  • gases nitrogen in the firing atmosphere gas, carbon generated by decomposition of organic vehicles, volatile organic compounds, etc.
  • the insulating substrate by maintaining the activity of the active metal component by the action of the easily meltable metal component, the insulating substrate can be fired in a nitrogen atmosphere to produce the via, which is excellent in such characteristics. Filled substrates can be easily manufactured and productivity is high.
  • the metal component A, the metal component B, the active metal component, and the metal component C have the tightness of the conductive via portion and the airtightness and adhesion between the conductive via portion and the hole portion (hereinafter, “tightness and airtightness”). It can be presumed that (referred to as “sex and adhesion”) can be improved.
  • the active metal component and the metal component C may be contained in the conductive paste for filling and / or the conductive paste for laminating, and the active metal component may be laminated in advance on the wall surface of the hole.
  • the precursor for the conductive via portion includes a filling conductive paste containing the metal component A and the first organic vehicle, and the filling step includes a paste filling step for filling the filling conductive paste.
  • the filling conductive paste contains a metal component A which is a refractory metal particle having a melting point exceeding the firing temperature.
  • the metal forming the refractory metal particles which is the metal component A, is not particularly limited as long as it has a melting point exceeding the firing temperature (for example, 600 ° C. or higher).
  • the metal may be a simple substance of the refractory metal or an alloy containing the refractory metal.
  • examples of the refractory metal include Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt, and Pd.
  • the alloy containing the refractory metal may be an alloy of the refractory metals, or may be an alloy of the refractory metal and another metal.
  • the other metal is not particularly limited as long as the melting point of the alloy exceeds the firing temperature, and may be any metal that can be alloyed with the refractory metal.
  • Examples of the other metal include, for example, the section of metal component B described later. Examples thereof include a poorly molten metal, an easily molten metal exemplified in the section of metal component C described later, and an active metal exemplified in the section of active metal component described later. Other metals can also be used alone or in combination of two or more.
  • At least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd or an alloy containing the refractory metal is preferable.
  • Cu, Ag, Ni, W and Mo selected from the group consisting of at least one refractory metal or an alloy containing the refractory metal is particularly preferred.
  • refractory metal particles can be used alone or in combination of two or more. Further, it is preferable to combine two or more types of refractory metal particles from the viewpoint of controlling the sinterability of the particles during firing and facilitating the shape retention of the conductive via portion.
  • Cu particles (melting point 1085 ° C.) and Ag particles (melting point 1085 ° C.) and Ag particles (melting point 1085 ° C.) are excellent in conductivity, have a relatively low melting point, and are easily sintered from each other at a firing temperature of 800 to 950 ° C. 962 ° C.) is preferable, and Cu particles are particularly preferable from the viewpoint of economic efficiency.
  • the Cu particles may be combined with other refractory metal particles, and a combination of the Cu particles and at least one metal particle selected from the group consisting of Ni, W and Mo is preferable.
  • the ratio of the other refractory metal particles is, for example, 10 to 1000 parts by volume, preferably 30 to 500 parts by volume, more preferably 30 parts by volume, relative to 100 parts by volume of the Cu particles. Is 50 to 300 parts by volume, more preferably 80 to 200 parts by volume.
  • the refractory metal particles preferably contain low thermal expansion metal particles (particularly W particles and / or Mo particles) having a small coefficient of thermal expansion from the viewpoint of further improving airtightness and adhesion.
  • low thermal expansion metal particles particularly W particles and / or Mo particles
  • the difference in the coefficient of thermal expansion from that of the insulating substrate can be reduced. It is possible to suppress peeling from the wall surface.
  • the low thermal expansion metal particles may be combined with high thermal expansion metal particles having a large coefficient of thermal expansion (high melting point metal particles other than low thermal expansion metal particles), and are preferably combined with Cu particles and / or Ag particles having excellent sinterability. ..
  • the proportion of low thermal expansion metal particles is that of the high thermal expansion metal particles. It is, for example, 10 to 99% by volume, preferably 30 to 90% by volume, more preferably 50 to 80% by volume, and more preferably 60 to 70% by volume, based on the total volume.
  • the volume ratio is the volume ratio under atmospheric pressure at 25 ° C.
  • the shape of the refractory metal particles is, for example, spherical (true spherical or substantially spherical), ellipsoidal (elliptical sphere), polyhedral (polyhedral, cubic, rectangular parallelepiped, etc.), plate-shaped (flat). (Shape, scaly, flaky, etc.), rod-shaped or rod-shaped, fibrous, dendritic, irregular-shaped, etc.
  • the shape of the refractory metal particles is usually spherical, ellipsoidal, polyhedral, or indefinite. A spherical shape is preferable because the filling density is high and the fluidity as a paste is excellent.
  • the central particle size (D50) of the refractory metal particles may be about 100 ⁇ m or less (particularly 50 ⁇ m or less) from the viewpoint of improving the fluidity as a paste, the tightness after firing, the airtightness, and the adhesion. For example, it is 0.001 to 50 ⁇ m, preferably 0.01 to 20 ⁇ m, more preferably 0.1 to 10 ⁇ m, and more preferably 0.2 to 10 ⁇ m. If the central particle size is too large, it may be difficult to fill the small pores.
  • the refractory metal particles have a particle size of less than 3 ⁇ m (for example, 1 nm or more and less than 3 ⁇ m) because the metal content in the paste can be improved and the density and conductivity of the conductive via portion can be improved.
  • a combination of "small particles”) and large refractory metal particles (hereinafter referred to as "large particles”) having a particle size of 3 to 50 ⁇ m is preferable.
  • the central particle size of the small particles is, for example, 0.1 to 2.5 ⁇ m, preferably 0.2 to 2 ⁇ m, more preferably 0.25 to 1.5 ⁇ m, and more preferably 0.3 to 1 ⁇ m. If the central particle size of the small particles is too small, the viscosity of the conductor paste may increase and handleability may become difficult, and if it is too large, the effect of improving the denseness may decrease.
  • the central particle size of the large particles is, for example, 3 to 30 ⁇ m, preferably 4 to 20 ⁇ m, more preferably 4.5 to 15 ⁇ m, and more preferably 5 to 10 ⁇ m. If the central particle size of the large particles is too small, the sintering shrinkage of the conductor paste may be large, and if it is too large, the filling property of the conductive via portion may be deteriorated.
  • the central particle size means the average particle size (volume basis) measured by using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device.
  • the ratio of the small particles is, for example, 1 to 100 parts by volume, preferably 5 to 80 parts by volume, and more preferably 10 parts with respect to 100 parts by volume of the large particles. It is about 50 parts by volume, more preferably 20 to 40 parts by volume. If the proportion of small particles is too small, the filling property of the conductive via portion may be deteriorated, and if it is too large, the handleability may be deteriorated.
  • the melting point of the high melting point metal particles may be any temperature exceeding the firing temperature, for example, 600 ° C. or higher, and specifically, it can be selected from the range of about 600 to 4000 ° C., for example, 800 to 2500 ° C., preferably. Is 850 to 2000 ° C, more preferably 900 to 1500 ° C, and more preferably 950 to 1200 ° C. If the melting point is too low, the conductivity and heat resistance may decrease.
  • the metal component A which is a high melting point metal particle, has such a melting point, it does not melt in the process of firing, but it can be sintered between the particles of the metal component A, or the metal component A and the metal component B can be sintered. And may be sintered and alloyed with each other.
  • the refractory metal particles can be produced by a conventional method, for example, by various production methods such as a wet reduction method, an electrolysis method, an atomizing method, and a water atomizing method.
  • the proportion of the metal component A may be 30% by volume or more in the conductive paste for filling, for example, 30 to 99% by volume, preferably 35 to 80% by volume, and more preferably 40 to 60% by volume. %, More preferably 45-55% by volume. If the proportion of the metal component A is too small, the shape retention of the conductive via portion may decrease.
  • the volume ratio of the metal component A is relative to the total volume of the metal component A, the metal component C and the active metal component contained in the precursor for the first conductive via portion (hereinafter referred to as “total volume of the inorganic component”). It may be 50% by volume or more, for example, 60 to 100% by volume, preferably 65 to 95% by volume, more preferably 70 to 92% by volume, and more preferably 80 to 90% by volume. If the volume ratio of the metal component A is too small, the shape-retaining property of the conductive via portion may be deteriorated, or voids or gaps may be generated. If the volume ratio is too large, the adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion is deteriorated. There is a risk of doing so.
  • the conductive paste for filling further contains an organic vehicle (first organic vehicle) in addition to the metal component A in order to make it into a paste (fluid state).
  • the first organic vehicle may be a conventional organic vehicle used as an organic vehicle for a conductive paste containing metal particles, for example, an organic binder and / or an organic solvent.
  • the organic vehicle may be either an organic binder or an organic solvent, but is usually a combination of the organic binder and the organic solvent (dissolution of the organic binder by the organic solvent).
  • the organic binder is not particularly limited, and is, for example, a thermoplastic resin (olefin resin, vinyl resin, acrylic resin, styrene resin, polyether resin, polyester resin, polyamide resin, cellulose derivative, etc.).
  • thermoplastic resin organic resin
  • acrylic resin acrylic resin
  • styrene resin polyether resin
  • polyester resin polyamide resin
  • cellulose derivative etc.
  • thermosetting resins thermosetting acrylic resins, epoxy resins, phenol resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, etc.
  • These organic binders can be used alone or in combination of two or more.
  • resins that are easily burned down during the firing process and have a low ash content such as acrylic resins (polymethylmethacrylate, polybutylmethacrylate, etc.) and cellulose derivatives (nitrocellulose, ethylcellulose, butylcellulose, cellulose acetate). , Etc.), polyethers (polyoxymethylene, etc.), rubbers (polybutadiene, polyisoprene, etc.), etc., and from the viewpoint of thermal decomposition, methyl poly (meth) acrylate and butyl poly (meth) acrylate, etc.
  • Poly (meth) acrylic acid C 1-10 alkyl esters such as are preferred.
  • the organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic compound that imparts appropriate viscosity to the paste and can be easily volatilized by a drying treatment after the paste is applied to the substrate, and even a high boiling point organic solvent may be used. good.
  • organic solvents include aromatic hydrocarbons (paraxylene, etc.), esters (ethyl lactate, etc.), ketones (isophorone, etc.), amides (dimethylformamide, etc.), and aliphatic alcohols (octanol, decanol).
  • cellosolves methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.
  • cellosolve acetates ethyl cellosolve acetate, butyl cellosolve acetate, etc.
  • carbitols carbitol, methyl carbitol, ethyl carbitol, etc.
  • carbitol Acetates ethyl carbitol acetate, butyl carbitol acetate
  • aliphatic polyhydric alcohols ethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, triethylene glycol, glycerin, etc.
  • alicyclic alcohols eg, cyclo Cycloalkanols such as hexanol; terpine alcohols such as terpineol and dihydroterpineol (monoterpene alcohol, etc.)], aromatic alcohols (metacresol, etc.),
  • the ratio of the organic binder is, for example, 1 to 200 parts by mass, preferably 10 to 100 parts by mass, and more preferably about 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the organic solvent. It is 5 to 80% by mass, preferably 10 to 50% by mass, and more preferably 20 to 30% by mass with respect to the entire organic vehicle.
  • the ratio of the first organic vehicle is, for example, 10 to 300 parts by volume, preferably 30 to 200 parts by volume, more preferably 50 to 150 parts by volume, and more preferably 70 to 100 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A. Is. If the proportion of the first organic vehicle is too small, the handleability may be deteriorated, and if it is too large, the tightness, airtightness and adhesion may be deteriorated.
  • the filling conductive paste protects the active metal component and suppresses the reaction between nitrogen, oxygen, carbon and the like with the active metal at high temperatures.
  • metal component C first metal component
  • metal component C which is an easily melted metal particle having a lower melting point (preferably a melting point of 450 ° C. or less) than the difficult-to-melt metal particle which is the metal component B described later. C
  • the filling conductive paste does not have to contain the metal component C, but when the filling conductive paste does not contain the metal component C, the laminated conductive paste (for the second conductive via portion) described later will be described.
  • the precursor needs to contain the metal component C. That is, at least one of the filling conductive paste and the laminating conductive paste needs to contain the metal component C, and at least the filling conductive paste contains the metal component C from the viewpoint of improving the tightness, airtightness and adhesion. It is more preferable that only the conductive paste for filling contains the metal component C.
  • the metal forming the easily melted metal particles which is the metal component C, is not particularly limited as long as it has a melting point lower than that of the poorly melted metal particles.
  • the metal forming the easily melt metal particles may be a simple substance of the easily melt metal or an alloy containing the easily melt metal.
  • examples of the easily molten metal include Bi, Sn, In, Zn and the like.
  • the alloy containing the easily melted metal may be an alloy of the easily melted metals, or may be an alloy of the easily melted metal and another metal.
  • the other metal is not particularly limited as long as the melting point of the alloy is lower than that of the refractory metal particles, and may be any metal that can be alloyed with the easily molten metal.
  • Examples of the other metal include the metal component B described later. Examples thereof include difficult-to-melt metals exemplified in the section, active metals exemplified in the section of active metal components described later, and the like. Other metals can also be used alone or in combination of two or more.
  • At least one kind of easily melt metal selected from the group consisting of Bi, Sn, In and Zn, or a metal containing an alloy containing the easily melt metal is preferable.
  • These easily melted metal particles can be used alone or in combination of two or more.
  • Bi particles, Sn particles, In particles, and Zn particles are more preferable, and Sn particles are particularly preferable.
  • the shape of the easily melted metal particles can be selected from the shapes exemplified as the shape of the refractory metal particles which are the metal component A, including the usual embodiment and the preferable embodiment.
  • the central particle size (D50) of the easily melted metal particles can be selected from the range of about 0.1 to 100 ⁇ m, and from the viewpoint of the handleability of the conductive paste for filling and the fact that even a smaller amount is effective, for example, 0.2 to 30 ⁇ m. It is preferably 0.5 to 20 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the melting point of the easily melted metal particles is preferably 450 ° C. or lower, specifically, in order to cover the surface of the active metal component (active metal particles) and protect it from the reaction of the firing atmosphere gas with nitrogen or the like. It can be selected from the range of about 100 to 450 ° C., for example, 130 to 420 ° C., preferably 150 to 400 ° C., more preferably 180 to 300 ° C., and more preferably 200 to 250 ° C. If the melting point of the easily melted metal particles is too high, the function of covering and protecting the surface of the active metal component (active metal particles) by the melted easily melted metal particles is reduced, and the bonding force between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion is reduced. Is insufficient, and there is a risk that airtightness and adhesion will decrease.
  • the metal component C Since the metal component C has lower conductivity than the metal component A, which is the main component responsible for conductivity, it is preferable to adjust the metal component C to a ratio necessary for protecting the active metal.
  • the ratio of the metal component C can be selected from the range of about 1 to 40 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A, for example, 2 to 30 parts by volume, preferably 3 to 25 parts by volume, and more preferably 5 to 20 parts by volume. , More preferably 10 to 15 parts by volume. If the proportion of the metal component C is too small, the function developed by melting at the time of firing becomes small, the bonding force between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion is insufficient, and there is a possibility that the airtightness and the adhesiveness are deteriorated.
  • the proportion of the metal component C is too large, the conductivity and heat resistance of the conductive via portion will decrease, or the molten metal component C will enter between the particles of the metal component A (melting point metal particles) and flow from the surface. There is a risk that the inflow path of the component B will be obstructed and the porous (void) will not be filled. Further, if the ratio of the metal component C is too large, the metal component C may flow out from the filling portion at the time of firing.
  • the total volume of the metal component C contained in the precursor for the first conductive via portion is, for example, 0.5 to 30% by volume, preferably 1 to 25% by volume, based on the total volume of the inorganic components. , More preferably 3 to 20% by volume, and more preferably 5 to 15% by volume.
  • the conductive paste for filling has an active metal component (first) in order to improve the bondability between the metal component A and the insulating substrate. It may further contain an active metal component).
  • the filled conductive paste does not have to contain an active metal component, but when the filling conductive paste does not contain an active metal component, the metal film and / or the laminated conductive paste described later is an active metal.
  • the film contains an active metal component
  • at least the filling conductive paste preferably contains an active metal component, and more preferably only the filling conductive paste contains an active metal component.
  • the metal film is not essential.
  • the active metal component contained in the conductive paste for filling may be active metal-containing particles.
  • the active metal contained in the active metal-containing particles include Ti, Zr, Hf, Nb and the like. These active metals can be used alone or in combination of two or more. Among these active metals, at least one selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb is preferable because it has excellent activity in the firing step and can improve the bonding force between the insulating substrate and the conductive via portion. Ti and / or Zr are more preferred, and Ti is particularly preferred.
  • the active metal-containing particles may be formed of the active metal alone as long as they contain the active metal, but they are formed of a compound containing the active metal because of their excellent activity in the firing step. preferable.
  • the compound containing an active metal is not particularly limited, and examples thereof include titanium hydride (TiH 2 ), zirconium hydride (ZrH 2 ), and niobium hydride (HNb). Of these, titanium hydride (TiH 2 ) is preferable because it is excellent in activity in the firing step.
  • the active metal-containing particles containing these active metals can be used alone or in combination of two or more, and titanium hydride particles and / or zirconium hydride particles are more preferable, and titanium hydride particles are particularly preferable.
  • the shape of the active metal-containing particles can be selected from the shapes exemplified as the shape of the refractory metal particles which are the metal component A, including the usual embodiment and the preferred embodiment.
  • the central particle size (D50) of the active metal-containing particles can be selected from the range of about 0.1 to 100 ⁇ m, and from the viewpoint of handleability of the conductive paste for filling, for example, 0.2 to 50 ⁇ m, preferably 0.5 to 0.5. It is 20 ⁇ m, more preferably 1 to 10 ⁇ m.
  • the ratio of the active metal component can be selected from the range of about 0.3 to 40 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A, for example, 0.4 to 36 parts by volume, preferably 1 to 30 parts by volume, and more preferably 2 parts. It is ⁇ 30 parts by volume, more preferably 3 to 20 parts by volume, and most preferably 5 to 10 parts by volume. If the ratio of the active metal component is too small, the bonding force between the conductive via and the wall surface of the hole may be insufficient, and the airtightness and adhesion may decrease. If the ratio is too large, the conductivity and sinterability may decrease. There is a risk of doing so.
  • the total volume of the active metal component contained in the precursor for the first conductive via portion is, for example, 0.1 to 30% by volume, preferably 0.3 to 25, based on the total volume of the inorganic components. It may be blended in a proportion of% by volume, more preferably 0.5 to 20% by volume, more preferably 1 to 15% by volume, and most preferably 3 to 10% by volume.
  • the conductive paste for filling may further contain a conventional additive as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • Conventional additives include, for example, inorganic binders (glass frit, etc.), hardeners (hardeners for acrylic resins, etc.), thermal expansion coefficient adjusters (silica powder, etc.), colorants (dye pigments, etc.), and hue improvement.
  • Agents dye fixers, gloss enhancers, metal corrosion inhibitors, stabilizers (antioxidants, UV absorbers, etc.), surfactants or dispersants (anionic surfactants, cationic surfactants, nonionic surfactants) Activators, amphoteric surfactants, etc.), dispersion stabilizers, viscosity modifiers or rheology modifiers, moisturizers, thixotropic agents, leveling agents, defoamers, bactericides, fillers and the like.
  • These additives can be used alone or in combination of two or more.
  • the ratio of the other components can be selected according to the type of the component, and is usually about 10% by mass or less (for example, 0.01 to 10% by mass) with respect to the entire conductive paste for filling.
  • the material of the insulating substrate for filling the pores with the conductive paste for filling is required to have heat resistance because it undergoes a firing step, and may be an organic material such as engineering plastic, but is usually used. , Inorganic material (inorganic material).
  • the inorganic material examples include ceramics ⁇ metal oxides (quartz, alumina or aluminum oxide, zirconia, sapphire, ferrite, titania or titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, mullite, beryllia, etc.), silicon oxide (silicon dioxide, etc.).
  • ceramics ⁇ metal oxides quartz, alumina or aluminum oxide, zirconia, sapphire, ferrite, titania or titanium oxide, zinc oxide, niobium oxide, mullite, beryllia, etc.
  • silicon oxide silicon dioxide, etc.
  • Metal nitride (aluminum nitride, titanium nitride, etc.), silicon nitride, boron nitride, carbon nitride, metal carbide (titanium carbide, tungsten carbide, etc.), silicon carbide, boron carbide, metal boride (titanate borate, zirconium boride, etc.) Metal compound oxide [metal salt titanate (barium titanate, strontium titanate, lead titanate, niobium titanate, calcium titanate, magnesium titanate, etc.), metal dilcone acid salt (barium zirconate, zirconic acid, etc.) Calcium, lead zirconate, etc.)], etc. ⁇ , Glasses (soda glass, borosilicate glass, crown glass, barium-containing glass, strontium-containing glass, boron-containing glass, low-alkali glass, non-alkali glass, crystallized transparent glass, etc. Silica glass
  • the insulating substrate may be, for example, a heat-resistant substrate such as a ceramic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, or an enamel substrate.
  • a heat-resistant substrate such as a ceramic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, or an enamel substrate.
  • ceramic substrates such as alumina substrates, sapphire substrates, aluminum nitride substrates, silicon nitride substrates, and silicon carbide substrates
  • glass substrates such as quartz glass substrates are preferable.
  • the wall surface of the hole of the insulating substrate is subjected to oxidation treatment [surface oxidation treatment, for example, discharge treatment (corona discharge treatment, glow discharge treatment, high temperature oxidation treatment, etc.), acid treatment (chromic acid treatment, etc.), ultraviolet irradiation treatment, flame treatment, etc. Etc.], surface treatment such as surface unevenness treatment (solvent treatment, sandblast treatment, etc.) may be performed.
  • oxidation treatment for example, discharge treatment (corona discharge treatment, glow discharge treatment, high temperature oxidation treatment, etc.), acid treatment (chromic acid treatment, etc.), ultraviolet irradiation treatment, flame treatment, etc. Etc.
  • surface treatment such as surface unevenness treatment (solvent treatment, sandblast treatment, etc.) may be performed.
  • the average thickness of the insulating substrate may be appropriately selected depending on the intended use, for example, 0.01 to 10 mm, preferably 0.05 to 5 mm, more preferably 0.1 to 1 mm, and more preferably 0.2 to 0. It is 8.8 mm.
  • the insulating substrate is formed with holes (usually, a plurality of holes) for filling the conductive vias, and these holes are usually through holes, but may be non-through holes. ..
  • the cross-sectional shape of the hole portion parallel to the substrate surface direction is not particularly limited and may be a polygonal shape (triangular shape, quadrangular shape, hexagonal shape, etc.), but is usually a circular shape or an elliptical shape, and is a circle. The shape is preferable.
  • the average hole diameter of the hole is, for example, 0.05 to 10 mm, preferably 0.08 to 5 mm, and more preferably about 0.1 to 1 mm.
  • the method for forming the hole is not particularly limited, and a known method such as a laser method, a blast method, an ultrasonic method, a grinding method, or a drill method can be appropriately used.
  • the method for filling the pores of the conductive paste for filling includes, for example, a screen printing method, an inkjet printing method, an intaglio printing method (for example, a gravure printing method), an offset printing method, and an intaglio printing method.
  • Examples include a printing method such as an offset printing method and a flexo printing method, and a direct press-fitting method such as a roll press-fitting method, a sugizi press-fitting method, and a press press-fitting method.
  • the screen printing method or the like is preferable.
  • the heating temperature can be selected according to the type of the organic solvent, and is, for example, 50 to 200 ° C, preferably 60 to 180 ° C, and more preferably 100 to 150 ° C.
  • the heating time is, for example, 1 to 60 minutes, preferably 3 to 40 minutes, and more preferably 5 to 30 minutes.
  • the filling step is a metal film forming step of forming a metal film containing an active metal component (second active metal component) on the pore wall surface of the pore portion as a pre-step of the paste filling step. May further be included.
  • the metal film forming step is effective when the conductive paste for filling in the paste filling step and / or the conductive paste for lamination in the laminating step described later does not contain an active metal component, and the conductive paste for filling contains an active metal component. It is especially effective when it is not included.
  • the conductive paste for filling and / or the conductive paste for laminating does not contain the active metal component, a metal film containing the active metal component is laminated on the wall surface of the pore portion as the precursor for the first conductive via portion. Thereby, it can act on the metal component A in the conductive paste to improve the tightness, airtightness and adhesion.
  • the metal film may contain an active metal.
  • the average thickness of the metal film is, for example, 0.01 ⁇ m or more, for example, 0.05 to 1 ⁇ m, preferably 0.1 to 0.5 ⁇ m, and more preferably 0.2 to 0.4 ⁇ m.
  • the metal film forming step may include the active metal component in the metal film, but it is preferable to include the active metal layer forming step of forming the active metal layer formed of the active metal.
  • the active metal examples include the active metal exemplified in the section of the conductive paste for filling.
  • the active metal can be used alone or in combination of two or more.
  • the active metals Ti and / or Zr are preferable, and Ti is particularly preferable, because they are excellent in activity in the firing step and can improve the bonding force between the insulating substrate and the conductive via portion.
  • the average thickness of the active metal layer is, for example, 0.005 ⁇ m or more, for example, 0.005 to 1 ⁇ m, preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m, more preferably 0.05 to 0.4 ⁇ m, and more preferably 0.1. It is ⁇ 0.3 ⁇ m. If the thickness of the active metal film is too thin, the adhesion may be lowered, and if it is too thick, the conductivity and sinterability may be lowered.
  • the metal film forming step preferably further includes a protective layer forming step formed of a refractory metal on the active metal film.
  • the active metal film formed on the wall surface of the pores by laminating the protective layer on the active metal layer reacts with oxygen, nitrogen, carbon and the like before and during the firing process. It can protect the active metal film and suppress the deactivation of the active metal.
  • the protective function of the active metal can be further improved by combining with the metal component C contained in the conductive paste for filling.
  • refractory metal examples include Cu, Ni, Pd, Pt and the like. These refractory metals can be used alone or in combination of two or more, and may be an alloy in which two or more are combined. Of these refractory metals, Pd and Pt are preferable, and Pd is particularly preferable.
  • the average thickness of the protective layer is, for example, 0.005 ⁇ m or more, for example, 0.005 to 1 ⁇ m, preferably 0.01 to 0.5 ⁇ m, more preferably 0.05 to 0.3 ⁇ m, and more preferably 0.08 to 0.08. It is 0.2 ⁇ m. If the thickness of the protective layer is too thin, the effect of improving the adhesion may be reduced, and if it is too thick, the conductivity and sinterability may be lowered.
  • a physical vapor deposition method PVD method
  • a chemical vapor deposition method CVD method
  • the physical vapor deposition method is preferable because the metal film can be easily formed.
  • the physical vapor deposition method include a vacuum vapor deposition method, a flash vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, an ion beam vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a molecular beam epitaxy method, and a laser ablation method.
  • the sputtering method and the ion plating method are preferable, and the sputtering method is particularly preferable, because the physical energy is high and the adhesion between the formed metal film and the insulating substrate can be improved.
  • the sputtering method can be used under conventional conditions.
  • the insulating substrate in which the hole is filled with the precursor for the first conductive via portion in the filling step may be used as it is in the laminating step, but the precursor for the first conductive via portion filled in the hole may be used as it is.
  • the precursor for the second conductive via portion can be easily laminated uniformly, and the tightness, airtightness and adhesion can be improved.
  • the polishing method in the polishing step may be a physical polishing method or a chemical polishing method.
  • the physical polishing method include buffing, wrapping, and polishing.
  • the chemical polishing method surface treatment method
  • a physical polishing method such as buffing is preferable.
  • the precursor for the second conductive via portion is a conductive paste for laminating containing the metal component B and the second organic vehicle.
  • the metal forming the refractory metal particles which is the metal component B, is not particularly limited as long as it has a melting point that melts at the firing temperature (a melting point lower than that of the metal component A).
  • the metal may be a simple substance of a refractory metal or a refractory alloy.
  • examples of the refractory metal include Mg, Al and the like.
  • examples of the refractory melt alloy include an alloy between refractory metals, an alloy between refractory metals exemplified in the section of metal component A, an alloy between a refractory metal and a refractory metal, and a refractory metal and a metal component C. Examples thereof include an alloy with an easily melt metal exemplified in the above section, an alloy between a refractory metal and an easily melt metal, and an alloy between a refractory metal, a refractory metal and an easily melt metal.
  • a single refractory metal an alloy between refractory metals, an alloy between a refractory metal and a refractory metal is preferable, and an alloy between refractory metals is particularly preferable.
  • Cu, Ag, Ni, Au, Pt, Pd are preferable as the refractory metal constituting the refractory melt alloy.
  • Bi, Sn, Zn are preferable as the easily meltable metal constituting the difficult-to-melt alloy. It is possible to adjust the melting point of the metal component B in a wide range by combining the refractory metal or the refractory metal as an alloy with the easily melting metal, but the metal component B containing the easily melting metal has conductivity. It is preferable to keep the ratio of easily molten metal to the required minimum amount because it decreases.
  • Refractory metal particles containing a refractory metal containing a refractory metal particularly, refractory alloy particles containing at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, Au, Pt and Pd.
  • alloy particles containing Ag and / or Cu are more preferable, and alloy particles containing Ag (for example, Ag—Cu alloy particles, Ag—Sn alloy particles, Ag—Cu—Zn—Sn alloy particles, etc.) are even more preferable.
  • Ag—Cu alloy particles are particularly preferred.
  • the metal component B is prepared separately from the precursor for the first conductive via portion and laminated on the precursor for the first conductive via portion, a plurality of elemental metal particles that can be alloyed are combined.
  • the metal simple substance particles are alloyed with each other and flow into the gaps in the pores and voids. Therefore, in the present application, the alloy in the metal component B is used in the sense that even if it is a simple metal particle in the raw material stage, it also includes a combination of a plurality of simple metal particles to be alloyed as the metal component B in the firing step.
  • the melting point of the metal component B is not the melting point of each metal simple substance particle but the melting point of the alloy particles alloyed in the firing step. Therefore, even if some of the simple metal particles before alloying at the raw material stage are easily melted metal particles in the conductive paste for filling, the alloy corresponds to a refractory metal, so that the metal component B is made into a refractory alloy. It is classified as a refractory metal particle as a combination of possible metal elemental particles.
  • the shape of the refractory metal particles can be selected from the shapes exemplified as the shape of the refractory metal particles which are the metal component A, including the usual embodiment and the preferable embodiment.
  • the central particle size (D50) of the refractory metal particles can be selected from the range of about 0.01 to 100 ⁇ m, and from the viewpoint of handleability of the conductive paste for laminating, for example, 0.1 to 30 ⁇ m, preferably 0.5 to 20 ⁇ m. It is more preferably 1 to 15 ⁇ m, more preferably 3 to 15 ⁇ m, and most preferably 4 to 10 ⁇ m.
  • the central particle size (D50) of the particles may be 10 ⁇ m or less, for example, 0.01 to 10 ⁇ m, preferably 0.05 to 5 ⁇ m. It is more preferably 0.1 to 3 ⁇ m, and more preferably 0.3 to 1 ⁇ m. If the particle size of the particles formed by the elemental substance of the refractory metal is too large, alloying may not proceed sufficiently.
  • the melting point of the refractory metal particles may be lower than the firing temperature, but usually exceeds 450 ° C., and specifically, it can be selected from the range of more than 450 ° C. and about 1100 ° C., for example, 500 to 1000 ° C., preferably 600 ° C. It is 960 ° C, more preferably 650 to 900 ° C, more preferably 700 to 830 ° C, and most preferably 750 to 800 ° C. If the melting point of the refractory metal particles is too high, the fluidity of the refractory metal particles may decrease, and the tightness, airtightness and adhesion may decrease. If the melting point of the refractory metal particles is too low, the heat resistance and conductivity of the conductor (conductive via portion) may decrease.
  • the ratio of the metal component B may be 30% by volume or more in the conductive paste for lamination, for example, 30 to 75% by volume, preferably 40 to 70% by volume, more preferably 45 to 60% by volume, and more preferably 50. It is ⁇ 55% by volume. If the ratio of the metal component B is too small, the amount of the metal component B flowing into the filling via portion may be insufficient and the fineness may be lowered, and it is necessary to increase the number of laminations (printing) in order to secure the flowing amount. be. If the number of stacking is too large, the printability is deteriorated.
  • the ratio of the metal component B is, for example, 10 to 100 parts by volume, preferably 20 to 60 parts by volume, and more preferably 30 to 50 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the metal component A contained in the conductive paste for filling. It is preferably 35 to 45 parts by volume. If the ratio of the metal component B to the metal component A is too small, the tightness, airtightness, and adhesion (particularly, tightness) may decrease. If the ratio of the metal component B to the metal component A is too large, the heat resistance of the conductor may decrease.
  • the volume ratio of the metal component B is, for example, 60 to 100% by volume, preferably 70 to 100% by volume, based on the total volume of the inorganic components. It is more preferably 80 to 100% by volume, and more preferably 85 to 100% by volume. If the volume ratio of the metal component B is too small, the fluidity may decrease and the airtightness and the airtightness and the adhesion (particularly, the denseness) may decrease. If it is not necessary to add the active metal component or the metal component C to the conductive paste for laminating, the volume is preferably 100% by volume.
  • the volume of the precursor for the second conductive via portion can be selected from the relationship between the volume of the metal component B and the volume of the first organic vehicle, and in theory, the ratio in which both volumes are the same volume is preferable. Since B tends to stay on the surface of the substrate around the hole or flow out from the hole, the volume may be larger than the same volume.
  • the ratio of the metal component B is, for example, 100 to 1000 parts by volume, preferably 120 to 700 parts by volume, more preferably 150 to 500 parts by volume, and more preferably 100 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the first organic vehicle. Is 200 to 300 parts by volume. If the volume ratio of the metal component B is too small, the denseness may decrease, and if it is too large, the heat resistance may decrease.
  • the conductive paste for laminating further contains an organic vehicle (second organic vehicle) in addition to the metal component B in order to improve handleability.
  • organic vehicle second organic vehicle
  • the material of the second organic vehicle can be selected from the materials of the first organic vehicle exemplified in the section of the conductive paste for filling, including the preferred embodiment.
  • the ratio of the second organic vehicle is, for example, 25 to 65% by volume, preferably 30 to 60% by volume, more preferably 40 to 55% by volume, and more preferably 45 to 52% by volume, based on the total volume of the conductive paste for laminating. By volume. If the ratio of the second organic vehicle is too small, the handleability may be deteriorated, and if it is too large, the metal component B flowing into the filling via portion may be insufficient and the denseness may be lowered, so that the amount of the second organic vehicle is secured. In order to do so, it is necessary to increase the number of layers (printing).
  • the laminating conductive paste may further contain the metal component C (second metal component C) in addition to the metal component B and the second organic vehicle.
  • the material of the metal component C can be selected from the materials of the metal component C (first metal component C) exemplified in the section of the conductive paste for filling, including the preferred embodiment.
  • the ratio of the metal component C may be 40% by volume or less (for example, 0.1 to 40% by volume), preferably 30% by volume or less, and more preferably 20% by volume with respect to the total volume of the conductive paste for laminating.
  • the following for example, 1 to 20% by volume).
  • the laminating conductive paste may further contain an active metal component (third active metal component) in addition to the metal component B and the second organic vehicle.
  • the material of the active metal component can be selected from the materials of the active metal component (first active metal component) exemplified in the section of the conductive paste for filling, including the preferred embodiment.
  • the ratio of the active metal component may be 40% by volume or less (for example, 0.1 to 40% by volume) with respect to the total volume of the conductive paste for laminating, preferably 30% by volume or less, and more preferably 10% by volume.
  • the following for example, 1 to 10% by volume).
  • the conductive paste for laminating may further contain a conventional additive as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the conventional additive include the additives exemplified in the section of the conductive paste for filling.
  • the ratio of the other components can be selected according to the type of the component, and is usually about 10% by volume or less (for example, 0.01 to 10% by volume) with respect to the total volume of the conductive paste for lamination.
  • the conductive paste for lamination is a precursor for a first conductive via portion (precursor for a first conductive via portion on one surface) filled in a hole of an insulating substrate. It may be laminated on top, and may be laminated so as to cover at least a part of the precursor for the first conductive via portion, which is filled in the hole portion of the insulating substrate and exposed at the opening portion of the hole portion. Specifically, 50% or more (preferably, the area of the precursor surface for the first conductive via portion) of the opening of the hole portion (preferably the area of the precursor surface for the first conductive via portion) from the viewpoint of improving the tightness, airtightness and adhesion.
  • the precursor for the second conductive via portion it is preferable to stack in an area ratio of 80% or more, more preferably 100% or more). From the viewpoint of productivity, it is preferable to stack the precursor for the second conductive via portion with a diameter larger than that of the opening, and it is 1.1 times or more (for example, 1.1 to 5 times) the opening diameter of the opening. , The precursor for the second conductive via portion having a diameter of preferably 1.2 to 3 times, more preferably 1.3 to 2 times) may be laminated.
  • the ratio of the precursor for the second conductive via portion may be a ratio in which the volume ratio of the metal component B to the first organic vehicle is in the above range.
  • the required amount of the precursor for the second conductive via portion (conductive paste for lamination) can be calculated based on the following formula.
  • the required amount of metal component B can be calculated based on the following formula.
  • required amount (volume) of metal component B [volume of hole (conductive via)] x [volume ratio of first organic vehicle in conductive paste for filling].
  • the thickness of the precursor for the second conductive via portion may be obtained from the amount of the conductive paste for lamination and the laminated coating area based on the above ratio, and is generally the thickness of the precursor for the first conductive via portion (hole portion).
  • the depth is, for example, 5 to 120%, preferably 8 to 100%, more preferably 10 to 80%, more preferably 12 to 70%, and most preferably 15 to 50%.
  • the method of laminating the conductive paste for laminating on the upper surface of the hole is, for example, a screen printing method, an inkjet printing method, an intaglio printing method (for example, a gravure printing method), an offset printing method, and the like.
  • Printing methods such as the intaglio offset printing method and the flexo printing method can be mentioned. Of these methods, the screen printing method or the like is preferable.
  • the heating temperature can be selected according to the type of the organic solvent, and is, for example, 50 to 200 ° C, preferably 60 to 180 ° C, and more preferably 100 to 150 ° C.
  • the heating time is, for example, 1 to 60 minutes, preferably 3 to 40 minutes, and more preferably 5 to 30 minutes.
  • a plurality of layers may be laminated by repeating printing according to the required thickness. When printing is repeated, drying may be performed for each printing.
  • the firing temperature may be lower than the melting point of the metal component A and higher than the melting point of the metal component B.
  • the firing temperature (peak temperature) may be 600 ° C. or higher, for example, 600 to 1500 ° C., preferably 700 to 1200 ° C., more preferably 800 to 1000 ° C., and more preferably 850 to 950 ° C.
  • the firing time (peak holding time) is, for example, 5 minutes to 3 hours, preferably 8 minutes to 1 hour, and more preferably 10 minutes to 20 minutes.
  • the temperature rise from room temperature to the peak temperature and the temperature decrease to the room temperature after the peak holding time are 10 minutes to 3 hours, preferably 20 minutes to 2 hours, and more preferably 25 minutes to 60 minutes, respectively.
  • the atmosphere of firing is a nitrogen gas atmosphere.
  • the activity of the active metal can be maintained at a high temperature by the action of the metal component C, so that a special manufacturing device such as a vacuum device or a heat-resistant container can be used. It is possible to manufacture a via-filled substrate having high denseness, airtightness and adhesion by a simple method without using the above.
  • FIG. 1 is a process diagram of a manufacturing method in which the filling process is only a paste filling process
  • FIG. 2 is a process diagram of a manufacturing method in which the filling process includes a metal film forming step and a paste filling step. Both FIGS. 1 and 2 are examples of the manufacturing method of the present invention.
  • the hole 1a is first formed in the heat-resistant substrate 1 as shown in FIG. 1 (a).
  • the hole 1a is filled with the filling conductive paste 3 as a filling step, and after drying, the surface of the filled conductive paste 3 is polished and flattened. do.
  • the laminating conductive paste 4 is laminated on the surface of the polished filled conductive paste 3 and dried.
  • the insulating substrate 1 containing both conductive pastes is fired to form the conductive via portion 5.
  • the hole portion 11a is initially formed in the heat-resistant substrate 11 as shown in FIG. 2A.
  • a metal film 12 containing an active metal is formed on the wall surface (inner wall surface) of the formed hole portion 11a by sputtering or the like, and then the hole portion 11a in which the metal film 12 is laminated on the wall surface is filled with conductivity.
  • Fill with paste 13 After filling the filling conductive paste 13, the laminating conductive paste 14 is laminated in the same manner as in FIG. 1 to form the conductive via portion 15.
  • the via-filled substrate of the present invention is a via-filled substrate obtained by the above-mentioned manufacturing method and electrically conducting both sides of the insulating substrate. Specifically, the insulating substrate having holes and the holes are filled. It has a conductive via portion formed of a conductor. This via-filled substrate has a high degree of denseness of the conductive via portion.
  • the porosity of the conductive via portion is 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less, and more preferably 5% by volume or less. In the present application, the porosity of the conductive via portion can be measured by using SEM, and in detail, it can be measured by the method described in Examples described later.
  • the via filling substrate has high adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion, and the gap between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion is small. Specifically, even if there is a gap between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion, it is local, and the size of the gap is preferably 0.5 ⁇ m or less, and the gap is substantially. It is more preferable that it does not exist in, and it is particularly preferable that there is no gap. In the present application, the gap between the conductive via portion and the conductive via portion can be measured by using SEM, and in detail, can be measured by the method described in Examples described later.
  • the via-filled substrate has high adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion, and in a sealing test using ink, ink leakage is 20% or less, preferably 10% or less, and more preferably 0%. ..
  • measurement can be performed by the method described in Examples described later.
  • the conductive via portion of the via-filled substrate has a phase-separated structure between an active metal-containing phase containing an active metal and an active metal-free phase that does not substantially contain the active metal, and is conductive by this phase-separated structure. Since the stress of the via portion is relaxed, the tightness, airtightness and adhesion can be improved.
  • the phase-separated structure may be a sea-island structure in which a continuous phase (matrix phase) and a dispersed phase are combined, or may be a double-continuous structure in which both phases are continuous phases, but a sea-island structure is preferable.
  • the active metal-containing phase may be a continuous phase, but is preferably a dispersed phase from the viewpoint of conductivity and the like.
  • the shape of the dispersed phase is not particularly limited and may be an isotropic shape (spherical shape, cubic shape, etc.) or an anisotropic shape (elliptical shape, rod shape, fibrous shape, etc.). It may have an irregular shape, etc.).
  • the average diameter of the dispersed phase is, for example, 0.1 to 100 ⁇ m, preferably 1 to 80 ⁇ m, more preferably 3 to 50 ⁇ m, and more preferably 5 to 30 ⁇ m.
  • the ratio and the average diameter can be measured based on the cross-sectional SEM image.
  • the diameter of each dispersed phase is the average value of the major axis and the minor axis.
  • the active metal-containing phase exists at the interface with the wall surface of the pore portion, and the active metal-containing phase existing at the interface may exist as the dispersed phase, but from the viewpoint of improving adhesion and airtightness. , It is preferable that the phase (continuous phase) extends continuously along the interface at the interface with the wall surface of the hole.
  • the active metal-containing phase present at the interface is a continuous phase extending to the interface with the wall surface of the pore portion
  • the conductive via portion preferably has the sea-island structure inside the conductive via portion.
  • the active metal-containing phase preferably contains at least one active metal selected from the group consisting of Ti, Zr and Nb. These active metals can be used alone or in combination of two or more. Of these, Ti and / or Zr are preferable, and Ti is particularly preferable.
  • the ratio (element ratio) of the active metal may be 0.5% or more in the active metal-containing phase, for example, 1% or more, preferably 2% or more, and more preferably 3% or more.
  • the ratio (element ratio) of the active metal may be 30% or less of the active metal-containing phase, for example, 0.5 to 30%, preferably 1 to 20%. It is more preferably 2 to 15%, and more preferably 3 to 10%. If the proportion of active metal is too high, the conductivity and heat resistance may decrease.
  • the ratio (element ratio) of the active metal may be 10% or more, preferably 30% or more in the active metal-containing phase. It is preferably 50% or more, more preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and may be only an active metal. If the proportion of the active metal is too small, the adhesion and airtightness may decrease.
  • the active metal-containing phase further contains, in addition to the active metal, at least one low melting point metal (hard melt metal and easily melt metal) selected from the group consisting of Mg, Al, Bi, Sn, In and Zn. You may. These low melting point metals can be used alone or in combination of two or more. Of these, Bi, Sn, In, Zn are preferable, Bi, Sn, Zn are more preferable, and Sn and / or Zn are particularly preferable.
  • at least one low melting point metal hard melt metal and easily melt metal
  • the ratio (element ratio) of the low melting point metal may be 50% or less in the active metal-containing phase, for example, 1 to 50%, preferably 3 to 30%, more preferably 5 to 20%, and more preferably 10. ⁇ 15%. If the proportion of the low molten metal is too small, voids may be generated and the density may be deteriorated, and if it is too large, the conductivity and heat resistance may be deteriorated.
  • the active metal-containing phase may further contain at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd, in addition to the active metal.
  • refractory metals can be used alone or in combination of two or more. Of these, Cu, Ag, Ni, W and Mo are preferable, and Cu and / or Ag are particularly preferable.
  • the ratio (element ratio) of the refractory metal may be 99.5% or less in the active metal-containing phase, for example, 10 to 99%, preferably 30 to 95%, more preferably 50 to 93%, and more preferably. Is 70-90%. If the proportion of the refractory metal is too small, the conductivity and heat resistance may decrease, and if it is too large, the airtightness and adhesion may decrease.
  • the active metal-free phase may contain at least one refractory metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Ni, W, Mo, Au, Pt and Pd. These refractory metals can be used alone or in combination of two or more. Of these, Cu, Ag, Ni, W and Mo are preferable, and Cu and / or Ag are particularly preferable.
  • the ratio (element ratio) of the refractory metal may be 50% or more in the active metal-free phase, for example, 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more, and more preferably 98% or more. Is. If the proportion of the refractory metal is too small, the conductivity and heat resistance may decrease.
  • the metal composition of the active metal-containing phase and the active metal-free phase can be measured by elemental analysis of SEM-EDS after confirming the phase separation structure by the SEM image, and the details will be described later. It can be measured by the method described in Examples.
  • Copper particles A Copper particles with a central particle size of 0.8 ⁇ m and a melting point of 1085 ° C.
  • Copper particles B Copper particles with a central particle size of 6.5 ⁇ m and a melting point of 1085 ° C.
  • Copper particles C Copper particles with a central particle size of 8 ⁇ m, melting point 1085 ° C.
  • Silver particles A Silver particles with a central particle size of 2.5 ⁇ m and a melting point of 962 ° C.
  • Nickel particles Nickel particles with a central particle size of 0.7 ⁇ m and a melting point of 1455 ° C.
  • Molybdenum particles Molybdenum particles with a central particle size of 3 ⁇ m, melting point 2620 ° C.
  • Tungsten particles Tungsten particles with a central particle size of 5 ⁇ m, melting point 3683 ° C.
  • Copper particles D Copper particles with a central particle size of 0.5 ⁇ m, melting point 1085 ° C.
  • Silver particles B Silver particles with a central particle size of 0.5 ⁇ m, melting point 962 ° C.
  • AgCu particles 72Ag-28Cu alloy particles with a central particle size of 5 ⁇ m, melting point 780 ° C.
  • AgCuZnSn particles 56Ag-22Cu-17Zn-5Sn solder powder with a central particle size of 5 ⁇ m, melting point 650 ° C.
  • Tin particles Tin particles with a central particle size of 8 ⁇ m, melting point 232 ° C.
  • Tin particles Tin particles with a central particle size of 8 ⁇ m, melting point 232 ° C.
  • Bismuth particles Bismuth particles with a central particle size of 16 ⁇ m, melting point 271 ° C.
  • Indium particles Indium particles with a central particle size of 25 ⁇ m and a melting point of 156 ° C.
  • Zinc particles Zinc particles with a central particle size of 7 ⁇ m, melting point 419 ° C.
  • Titanium hydride (TiH 2 ) particles Central particle size 6 ⁇ m
  • Zirconium hydride (ZrH 2 ) particles Central particle size 5 ⁇ m
  • the ratio (volume ratio) of the metal component A, the active metal, and the metal component C is the ratio to the total volume of the inorganic components in the conductive paste 1.
  • Red ink was applied to the surface of the hole, and after sealing, the ink-applied surface was pressurized with compressed air at a pressure of 0.5 MPa for 60 seconds. Check if red ink leaks from the opposite side of the hole.
  • composition analysis of phase constituent metals The sample smoothed by the above ion milling was observed with a scanning electron microscope, the presence of different phases was confirmed, and the constituent metal composition (mass%) of each phase was confirmed by SEM-EDS analysis.
  • SEM-EDS analysis the energy dispersive fluorescent X-ray analyzer JED-2300 attached to the scanning electron microscope JSM-IT300LA manufactured by JEOL Ltd. was used.
  • Example 1 A substrate was produced by the method shown below.
  • a plurality of through holes having a hole diameter of ⁇ 0.1 mm and a hole diameter of 0.3 mm were formed on an aluminum nitride substrate having a thickness of 2 inches ⁇ 2 inches ⁇ 0.5 mm (“170W” manufactured by MARUWA Co., Ltd.) by a laser device.
  • a metal mask (plate thickness is 0) using the conductive paste 1-1 shown in Table 1 on an aluminum nitride substrate having a thickness of 2 inches ⁇ 2 inches ⁇ 0.5 mm, each having a large number of through holes having a hole diameter of ⁇ 0.1 mm and a hole diameter of 0.3 mm.
  • the through holes were filled by screen printing through a metal mask (with a metal mask having an opening diameter of 0.1 mm and the diameter of the openings being 0.2 mm larger than the diameter of the through holes), and dried in a blower dryer at 120 ° C. for 10 minutes. Then, the buffing machine was passed once to remove the conductive paste protruding from the surface of the substrate on the hole derived from the metal mask, and the surface of the substrate was flattened.
  • the conductive paste 2-1 is printed on one surface of the hole filled with the conductive paste 1-1, and the conductive paste 2 having a diameter 0.2 mm larger than the hole diameter is printed on the surface of the hole. Formed a circular pattern.
  • the substrate on which the conductive paste 2-1 was printed was dried in a blower dryer at 100 ° C. for 10 minutes.
  • the amount of paste 2 printed once may not be sufficient to fill all the voids inside the holes, so it is conductive.
  • the paste 2-1 was printed and dried, it was printed twice (three times in total).
  • the surface on which the conductive paste 2-1 was printed was placed on the upper part of the substrate and fired in a belt-type continuous firing furnace in a nitrogen atmosphere at a peak temperature of 900 ° C. and a peak holding time of 10 minutes.
  • the total time from putting in the firing furnace to discharging the substrate after firing was 60 minutes.
  • Tables 4 to 7 show the conditions and evaluation results of Example 1. Copper mixed powder (84.0% by volume) having a different particle size as the metal component A that does not melt at the firing temperature, titanium hydride (5.7% by volume) as the active metal component, and tin powder (10. A through hole of an aluminum nitride substrate was filled with a conductive paste 1-1 composed of 4% by volume), and a silver-copper alloy powder of 72% silver and 28% copper was used as the metal component B on the upper surface of the filled conductive via portion.
  • the substrate obtained by printing laminating and firing the conductive paste 2-1 composed of (melting point 780 ° C.), the porosity (void ratio) of the conductive via portion, the adhesion between the conductive via portion and the substrate, and the sealing property were confirmed. ..
  • FIG. 3 is a cross-sectional SEM image of the hole portion (conductive via portion) in Example 1
  • FIG. 4 is an enlarged image of the interface portion between the conductive via portion and the hole portion wall surface in the hole portion.
  • FIG. 5 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion.
  • the right side is the conductive via portion side. From the overall cross-sectional image of FIG. 3, no voids were found in the conductive via portion [porosity (void ratio) of 1% or less]. Further, from the enlarged image of the joint portion between the conductive via portion and the hole wall surface in FIG. 4, there was no gap between the conductive via portion and the hole wall surface, and the adhesion was excellent. Furthermore, the sealing property was also excellent.
  • the metal composition of the gray phase which is the dark phase
  • the metal composition of the white phase which is the light hue
  • the Ag-rich phase corresponds to a portion where voids such as voids are filled with the conductive paste 2-1. If the conductive paste 2-1 is not used, it can be estimated that this phase is a phase that has become voids.
  • the Ti component which is an active metal
  • the Ti component is present in the Ag-rich phase, and in particular, it is abundantly present at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion. It can be inferred that the active metal component contained in the conductive paste 1-1 diffused and segregated at the interface portion, and joined with the wall surface of the pore portion to form a strong adhesion force.
  • the white region is the Ti component.
  • Examples 2 to 6 Instead of the conductive paste 1-1, conductive pastes 1-2, 1-3, 1-4, 1-5, and 1-6 are used as the metal component A in the conductive paste 1 that does not melt at the firing temperature, respectively.
  • a via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that copper mixed powder, silver powder, nickel / copper mixed powder, molybdenum / copper mixed powder, and tungsten / copper mixed powder having different particle sizes were used.
  • Tables 4 to 7 show the conditions and evaluation results of Examples 2 to 6. Similar to Example 1, good results were obtained in porosity (void ratio), adhesion, and sealing property.
  • FIG. 6 is a cross-sectional SEM image of the hole portion in Example 3
  • FIG. 7 is an enlarged image of the interface portion between the conductive via portion and the hole portion wall surface in the hole portion.
  • FIG. 8 is an elemental mapping image of the active metal Ti at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion in the hole portion.
  • the left side is the conductive via portion side. Since silver powder is used as the metal component A which is the main component of the conductive via portion, the area of the silver-rich phase (white phase) is large, and conversely, copper is contained in the metal component B to fill the voids. Since it is a part of the above, the gray phase and the white phase are reversed from those of Example 1. From this, it can be seen that the metal component B contained in the laminating paste fills the voids and contributes to the denseness.
  • the Ti component which is an active metal
  • the Ti component contained in the conductive paste 1-3 diffused and segregated at the interface portion, and joined with the wall surface of the pore portion to form a strong adhesion force.
  • FIG. 9 is a cross-sectional SEM image of the hole portion in Example 4, and FIG. 10 is an enlarged image of the interface portion between the conductive via portion and the hole portion wall surface in the hole portion.
  • the right side is the conductive via portion side.
  • the morphology of the cross section is similar to that of Example 1, and it can be seen that there are no voids, gaps, voids, or the like.
  • Example 1 except that the metal component C was changed to bismuth particles, indium particles, and zinc particles, respectively, by using conductive pastes 1-7, 1-8, and 1-9 instead of the conductive paste 1-1.
  • a via filling substrate was prepared in the same manner as in the above. Even if the type of the metal component C was changed, good results were obtained as in Example 1.
  • Example 10 to 15 instead of the conductive paste 1-1, pastes 1-10, 1-11, 1-12, 1-13, 1-14, 1-15 are used, and the active metal (titanium hydride) having reactivity with the ceramic substrate is used. ), And a via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the proportion of the metal component C (low melting point metal particles) that protects the active metal was varied.
  • the active metal titanium hydride
  • the ratio of the active metal was 8.5% (Example 10), 12.6% (Example 11), and 17.8% with respect to 5.7% in the conductive paste 1-1.
  • the amount was varied to (Example 12), 24.2% (Example 13), 2.1% (Example 14), and 0.4% (Example 15).
  • the proportions of the metal component C were also 15.6% (Example 10), 17.3% (Example 11), 16.3% (Example 12), and 8.3% (Example 13).
  • the amount was variated to 3.9% (Example 14) and 2.7% (Example 15).
  • Example 13 in which the ratio of the active metal is 24.2%, the porosity (void ratio) of the conductive via portion is slightly higher, and in Example 15 in which the ratio of the active metal is 0.4%, the porosity and the pores of the conductive via portion are slightly higher. Although the adhesion to the wall surface was slightly reduced, both were at a practical level. In the other examples, as in Example 1, good results were obtained in terms of porosity (void ratio), adhesion, and sealing property.
  • Examples 16 to 17 By the same method as in Examples 1 and 3, except that the active metal was changed to zirconium hydride by using conductive pastes 1-16 and 1-17 instead of the conductive pastes 1-1 and 1-3. A via filling substrate was prepared. Similar to Examples 1 and 3 in which titanium hydride was used as the active metal, good results were obtained in all of the porosity (void ratio), adhesion, and sealing property.
  • Example 18 Using conductive pastes 1-18 and 1-19 instead of conductive paste 1-1, the ratio of the metal component C was changed to 24.3% (Example 18) and 1.3% (Example 19), respectively.
  • a via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Example 18 in which the proportion of the metal component C was large, some voids were present in the conductive via portion, and some gaps were observed at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion, but the sealing property was good. It was a practical level. It is considered that this is because the increase in the amount of the metal component C makes it difficult for the metal component B contained in the conductive paste 2-1 to infiltrate during firing, and internal voids and interfacial gaps remain.
  • Example 19 in which the proportion of the metal component C was as small as 1%, the porosity (void ratio) and the sealing property were good, but the adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion was inferior (at the interface). Some gaps were observed). As a result, the amount of the metal component C (low melting point metal particles) for protecting the active metal is insufficient, the active metal cannot be sufficiently protected, and the active metal reacts with nitrogen, so that the reactivity with the substrate is lowered. It is probable that it was done. Therefore, the ratio of the metal component C (low melting point metal) is preferably 2 to 20%.
  • Example 2 (Example not containing the metal component C) A via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conductive paste 1-20 containing no metal component C (low melting point metal particles) was used instead of the conductive paste 1-1. As a result, some gaps were found at the interface regarding the adhesion between the conductive via and the wall surface of the hole. Moreover, the sealing property was insufficient. This is because the metal component C (low melting point metal particles) does not exist, so the active metal cannot be protected during firing, and the active metal particles are deactivated by the reaction with nitrogen and carbon, and the conductive via and the wall surface of the hole are formed. It is considered that a gap was generated at the interface due to the shrinkage of the conductive via part because sufficient adhesion with the metal was not obtained.
  • the conductive paste 1-20 containing no metal component C low melting point metal particles
  • FIG. 12 is a cross-sectional SEM image of the hole portion in Comparative Example 2
  • FIG. 13 is an element mapping image of the active metal Ti in the SEM image of FIG.
  • the upper side is the conductive via portion side.
  • the filled via portion was dense and had no voids, but there was a gap of 1 ⁇ m or more at the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion. Therefore, the sealing property between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion is insufficient.
  • Ti was accumulated in the form of particles in the conductive via portion, and diffusion of the active metal component and segregation to the interface between the conductive via portion and the wall surface of the hole were not observed.
  • the metal component C low melting point metal particles
  • the active metal particles react with nitrogen, carbon, etc. during firing and change to sparingly soluble and non-reactive substances such as titanium nitride and titanium carbide. It is presumed that diffusion to the wall surface of the hole became impossible, and even if it diffused, the reactivity disappeared, and peeling occurred at the interface due to shrinkage of the conductive via due to insufficient adhesion to the wall surface of the hole. To. From this result, it can be seen that the metal component C (low melting point metal particles) contributes to the protection of the active metal particles and the diffusion to the interface portion.
  • Example 3 (Example not containing active metal) A via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conductive paste 1-21 containing no active metal was used instead of the conductive paste 1-1. As a result, the adhesion and the sealing property were further lowered as compared with Comparative Example 2, and the result was rejected. It is probable that this is because there is no active metal that reacts with the substrate, so that sufficient adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion cannot be obtained, and a gap is generated at the interface due to the shrinkage of the conductive via portion.
  • Example 4 (Example not containing active metal and metal component C) A via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the conductive paste 1-22 containing no active metal and the metal component C was used instead of the conductive paste 1-1. As a result, the sealing property and the adhesiveness were rejected as in Comparative Example 3.
  • a via-filled substrate was produced by the same method as in Comparative Example 4 except that this substrate was used.
  • the sealing property was improved as compared with Comparative Example 4 (determination ⁇ ), but the adhesion between the conductive via portion and the wall surface of the hole portion (a partial gap was observed at the interface) was insufficient.
  • Example 20 (An example in which the conductive paste does not contain an active metal and an active metal (Ti) sputter film is formed on the wall surface of the pore portion).
  • the conductive paste 1-21 containing the metal component C low melting point metal particles
  • Comparative Example 5 that is, with respect to Example 1, a substrate in which a Ti / Pd thin film is formed on the wall surface of the hole by sputtering. This is the case when the conductive paste 1-21 containing no active metal is used.
  • Example 1 As in Example 1, the porosity (void ratio), adhesion, and sealing property were all good. Compared with Comparative Example 5, the presence of the metal component C (low melting point metal particles) in the conductive paste causes the active metal (Ti) contained in the thin film formed on the wall surface to be due to the metal component C contained in the conductive paste. It is protected and does not deactivate, and effectively contributes to the reaction with the substrate, so that the adhesion and the sealing property are improved.
  • the metal component C low melting point metal particles
  • Example 6 (Example not including the main component metal particles A) A via-filled substrate was prepared by the same method as in Example 1 except that the conductive paste 1-23 containing no metal particles A (melting point metal particles) as a main component was used instead of the conductive paste 1-1. did. As a result, the conductor flowed out from the through hole during firing, and the conductor could not be formed.
  • a via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 4 except that the conductive pastes 2-2 and 2-3 using the mixed powder of) were used.
  • Example 22 using the mixed powder of silver particles / copper particles 50/50, the porosity (void ratio) was slightly increased as compared with Example 21, but the adhesion and the sealing property were good. This is because the ratio of silver particles / copper particles becomes 50/50, the melting point increases due to the change in the AgCu alloy ratio, and the flowability of the conductive paste 2-3 during firing decreases, which is a dense effect. Is considered to have decreased slightly.
  • Example 23 Except for Example 1, a conductive paste 2-4 using AgCuZnSn solder powder as the metal component C (low melting point metal particles) was used instead of the conductive paste 2-1 and the firing temperature was set to 800 ° C. , A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1. As a result, good results equivalent to those in Example 1 were obtained.
  • a via-filled substrate was prepared in the same manner as in Example 1 except that the above was used. As a result, good results equivalent to those in Example 1 were obtained.
  • Example 7 (When the firing temperature is lower than the melting point of the metal component B; the example in which the metal component B does not melt during firing) In Example 1, a via-filled substrate was produced by the same method as in Example 1 except that the firing temperature was set to 750 ° C., which is lower than the melting point (780 ° C.) of the metal component B.
  • FIG. 14 is a cross-sectional SEM image of the obtained hole portion (conductive via portion), and FIG. 15 is an enlarged image of the interface between the conductive via portion and the hole wall surface in the hole portion.
  • the right side is the conductive via portion side.
  • There are many voids inside the conductive via and there are gaps at the interface between the conductive via and the wall surface of the hole, and the porosity (void ratio), adhesion, and sealing properties are all unacceptable.
  • rice field This indicates that since the firing temperature is lower than the melting point of the metal component B, which is 780 ° C., the metal component B melts during firing and cannot flow into the pores, so that the voids cannot be filled and densified. ing.
  • the porosity (void ratio), adhesion, and sealing properties were all unacceptable.
  • the metal component B is present in the filling conductor paste, so that the metal component B of the filling conductor paste melted in the firing is integrated with the surrounding metal component A, and the air permeability in the hole is lost, so that the metal component B is used for laminating. It is presumed that the flow of the conductive paste into the pores was hindered. From this result, it can be seen that the metal component B is not blended in the conductive paste for filling, but is preferably blended in the conductive paste for laminating.
  • Examples 25 to 28 A via-filled substrate was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the ceramic substrate was changed from aluminum nitride to alumina, sapphire, silicon nitride, and quartz glass with respect to Example 1. In each case, the porosity (void ratio), adhesion, and sealing property were good as in Example 1.
  • Tables 4 to 7 show the conditions and evaluation results of Examples and Comparative Examples.
  • the via-filled substrate of the present invention can be used for circuit boards, electronic components, semiconductor package substrates, and the like.

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Abstract

導電ビア部の緻密性が高く、導電ビア部と孔部との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造する。 孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含む第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で前記孔部に充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子である金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストを積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を経てビア充填基板を製造する。前記充填工程は、前記充填用導電ペーストを充填するペースト充填工程を含む。前記第1の導電ビア部用前駆体および前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方は、活性金属を含む活性金属成分を含む。前記充填用導電ペーストおよび前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方は、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する金属成分Cを含む。

Description

ビア充填基板の製造方法および導電ペーストのキット
 本発明は、各種の電子機器に使用される表裏導通基板(ビア充填基板)の製造方法および前記ビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットに関する。
 従来から、電子基板は、機能部品の配置や配線回路の形成に使用されている。近年、電子機器または部品の小型化、高機能化および集積化のために、絶縁性基板に貫通孔(孔部またはビア)を形成し、貫通孔内に導電材料を設けて基板両面を電気的に導通させる用途が増加している。基板両面を電気的に導通する方法として、貫通孔内に導電材料をメッキ処理する方法が知られているが、環境負荷の大きいメッキ工程が必要であるため、工程が複雑であり、経済性も低い。
 また、貫通孔に金属粉および硬化性樹脂で構成される導電ペースト(導体ペースト)を充填し、硬化して充填ビアを得る方法も知られている。しかし、この充填ビアも、導電材料に樹脂が含まれているため、導電性が低く、樹脂の耐熱性によって制限され、基板の耐熱性も低い。
 さらに、貫通孔に金属粉、無機バインダーおよび樹脂で構成される導電ペーストを充填し、金属の焼結温度以上に加熱して金属粉を焼結して導電性の充填ビアを得る方法も知られており、この方法は、簡便性に優れるとともに、有機ビヒクルとしての樹脂成分は焼成により蒸発、分解される。そのため、この方法で得られた充填ビアは、導電性、熱伝導性および耐熱性も比較的高い。
 しかし、ビアに導電ペーストを充填した後に焼成して得られるビア充填基板には、充填導体(導電ビア部)と孔部の壁面との間に隙間やボイドが存在する場合がある。これらの隙間やボイドの発生原因としては、孔部に充填した導電ペーストの溶媒除去(乾燥)による収縮や、高温焼成時の金属粉の焼結による収縮が原因の一部と推定できる。
 充填導体と壁面との間に隙間が存在すると、少なくとも以下の3点の課題が生じる虞がある。
(1)基板表面に充填部を跨って導電膜(電極、配線など)を形成した場合、隙間の存在により導電膜が切れて導電性能の低下や断線を招く虞がある。
(2)壁面に存在する隙間が壁面に沿ってお互いに繋がり、充填部の気密性や半田バリア性などの非透過性の確保ができなくなる虞がある。
(3)ビア充填基板が後工程としてメッキなどの湿式工程を経る場合、薬液などが隙間に浸入し、ビア部の破裂、表面膜のフクレ、変色等の不具合を起こす虞がある。
 そこで、導電ペーストを用いた方法において、焼成時の焼結収縮を抑制できる導電ペーストが提案されており、日本国特開2009-59744号公報(特許文献1)には、ビアの内側壁面に、活性金属の酸化物層を形成し、さらにこの酸化物層の内側に前記活性金属からなる導体層を形成し、内側のビア導体と、ビア壁面との接着力および密着力を向上させる方法が開示されている。
 特許文献1では導電ビア部を形成するための導電ペーストの詳細は開示されておらず、ビア充填基板の気密性や非浸透性については検証されていない。
 さらに、日本国特開2017-63109号公報(特許文献2)には、孔部を有する絶縁性基板の孔部壁面に活性金属を含む金属膜を形成する金属膜形成工程、焼成前後の体積変化率が-10~20%である導体ペーストを、金属膜を形成した孔部に充填する充填工程、導体ペーストが充填された絶縁性基板を焼成する焼成工程を含むビア充填基板の製造方法が開示されている。
 日本国特開2013-153051号公報(特許文献3)には、セラミックス焼結体基板に導電性ビアが形成されているメタライズドセラミックスビア基板であって、融点が600℃以上1100℃以下の金属(A)と、該金属(A)よりも融点が高い金属(B)と、活性金属とを含む導電性の金属が、前記セラミックス焼結体基板のスルーホールに密充填されてなる前記導電性ビアを有し、前記セラミックス焼結体基板の両面のうち少なくとも一方の面に、前記金属(A)と、前記金属(B)と、活性金属とを含む導電性の金属からなる表面導電層を有する配線パターンを有し、前記配線パターンが、前記表面導電層の表面にメッキ層を有し、前記導電性ビアと前記セラミックス焼結体基板との界面および前記表面導電層と前記セラミックス焼結体基板との界面に活性層が形成されている、メタライズドセラミックスビア基板が開示されている。
日本国特開2009-59744号公報 日本国特開2017-63109号公報 日本国特開2013-153051号公報
 しかし、特許文献1および2のビア充填基板では、活性金属層の形成によって、孔部壁面との前記気密性および密着性については、ある程度向上できるものの、導電性および熱伝導性を十分に向上できない虞がある。その理由は、これらのビア充填基板では、導電ビア部自体の緻密性が低いためであると推定される。詳しくは、有機ビヒクルを含む導電ペーストを貫通孔に充填する方法においては、有機ビヒクルが蒸発および分解により消失して空隙(ボイド)が発生するため、導電ビア部(充填導体)の内部が全体的にポーラス状になって緻密性が低下し易い。すなわち、特許文献1および2の方法では、ボイドを有さないバルク金属と比較すると、必然的に導電性や熱伝導性は大きく低下することとなり、緻密性を向上させるのが困難であった。そのため、有機ビヒクルを含む導電ペーストを貫通孔に充填する方法においては、前記気密性および密着性以外に、導電ビア部の緻密性も要求される。さらに、特許文献3のメタライズドセラミックスビア基板では、酸素や窒素等の反応性ガスと活性金属とが反応するのを防ぐために、真空下などの非反応性雰囲気下で耐熱性容器を使用する必要があり、簡便な方法で製造できない。
 従って、本発明の目的は、導電ビア部の緻密性が高く、導電ビア部と孔部壁面との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造する方法および前記ビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットを提供することにある。
 本発明者等は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、特定の第1の導電ビア部用前駆体を充填した後、充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、特定の第2の導電ビア部用前駆体を積層して窒素雰囲気下で焼成することにより、導電ビア部の緻密性が高く、導電ビア部と孔部との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造できることを見出し、本発明を完成した。
 すなわち、本発明のビア充填基板の製造方法は、
 孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で前記孔部に充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、第2の導電ビア部用前駆体を積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を含むビア充填基板の製造方法であって、
 前記第1の導電ビア部用前駆体が、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含み、
 前記金属成分Aが、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子であり、
 前記充填工程が、前記充填用導電ペーストを前記孔部に充填するペースト充填工程を含み、
 前記第2の導電ビア部用前駆体が、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストであり、
 前記金属成分Bが、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子であり、
 前記第1の導電ビア部用前駆体および前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属成分を含み、
 前記充填用導電ペーストおよび前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含む。
 前記充填用導電ペーストは、前記活性金属成分および前記金属成分Cを含んでいてもよい。前記第1の導電ビア部用前駆体が前記活性金属成分を含み、前記充填工程は、前記ペースト充填工程の前工程として、前記孔部の孔部壁面に前記活性金属成分を含む金属膜を形成する金属膜形成工程をさらに含んでいてもよい。前記金属成分Aの高融点金属粒子は、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金を含んでいてもよい。前記金属成分Bの難溶融金属粒子は、450℃を超える融点を有し、かつCu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金を含んでいてもよい。前記金属成分Cの易溶融金属粒子は、450℃以下の融点を有し、かつBi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の易溶融金属またはこの易溶融金属を含む合金を含んでいてもよい。前記活性金属成分は、活性金属、活性金属を含む合金および活性金属の水素化物からなる群より選択された少なくとも1種であり、かつ前記活性金属が、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種の活性金属であってもよい。
 本発明には、前記製造方法でビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットであって、
 焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aと、第1の有機ビヒクルとを含む充填用導電ペーストと、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子である金属成分Bと、第2の有機ビヒクルとを含む積層用導電ペーストとの組み合わせであり、
 前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属含有粒子である活性金属成分を含み、
 前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含むキットも含まれる。
 なお、本願において、「導電ビア部用前駆体」とは、導電ビア部を形成するために、絶縁性基板の孔部に導入される全ての未焼成材料を意味する。そのため、前記充填用導電ペーストの導入に先立って、孔部壁面にスパッタなどによって金属膜を形成する場合には、第1の導電ビア部用前駆体には、前記孔部に導入される前記充填用導電ペーストだけでなく、前記金属膜も含まれる。
 本発明では、孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、特定の第1の導電ビア部用前駆体を充填した後、充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、特定の第2の導電ビア部用前駆体を積層して窒素雰囲気下で焼成するため、ビア充填基板における導電ビア部の緻密性が高く、かつ導電ビア部と孔部(貫通孔)との気密性および密着性も高いビア充填基板を簡便に製造できる。特に、導電ビア部の充填密度を高めることができ、隙間やボイドによる空隙率を10体積%以下に低減できるため、導電性および熱伝導性を向上できる。さらに、孔部壁面と導電ビア部との密着力を高めることができ、孔部壁面と導電ビア部との間に実質的に隙間のないビア充填基板を調製できる。
図1は、本発明におけるビア充填基板の製造方法の一例を示す概略工程図である。 図2は、本発明におけるビア充填基板の製造方法の他の例を示す概略工程図である。 図3は、実施例1で得られたビア充填基板における孔部(導電ビア部)の断面走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 図4は、図3のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。 図5は、図3のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。 図6は、実施例3で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。 図7は、図6のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。 図8は、図6のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。 図9は、実施例4で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。 図10は、図9のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。 図11は、比較例1で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。 図12は、比較例2で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像(孔部壁面との界面部の拡大像)を示す。 図13は、図12のSEM像における活性金属Tiの元素マッピング像である。 図14は、比較例7で得られたビア充填基板における導電ビア部の断面SEM像を示す。 図15は、図14のSEM像における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。
 [ビア充填基板の製造方法]
 本発明のビア充填基板の製造方法は、孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、第2の導電ビア部用前駆体を積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を含む。
 本発明において、前記充填工程と前記積層工程とを組み合わせることにより、導電ビア部と孔部壁面との気密性および密着性を向上でき、さらに導電ビア部の緻密性も向上できる理由は以下のように推定できる。
 本発明の方法では、焼成工程において、金属成分Aは、焼成温度で溶融しないため、導電ビア部の導電性を担う主成分として孔部から流れ出ないように充填部の形状(骨格)を形成する役割を有している。前述のように、孔部に充填された導電ペーストが焼成されると、有機ビヒクルの消失に伴って空隙(ボイド)が生じる。これに対して、本発明の方法では、金属成分Aおよび有機ビヒクルを含む導電ペーストを含む第1の導電ビア部用前駆体で孔部を充填した後、前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、難溶融金属粒子である金属成分Bを含む第2の導電ビア部用前駆体を積層し、好ましくは乾燥した状態で、金属成分Bの融点より高い温度で焼成する。その結果、有機ビヒクルが消失したことにより発生した空隙や金属成分Aの粒子間の隙間(特に、体積が大きい有機ビヒクル消失によるボイド)に、溶融した金属成分Bが流れ込み、ボイドや隙間を埋めながら金属を焼結することによって全体を緻密に焼結し、導電ビア部の緻密性を向上させていると推定できる。さらに、金属成分Bは、孔部壁面と第1の導電ビア部用前駆体との隙間にも流れ込み、隙間を埋めながら金属を焼結することによって気密性および密着性を向上させていると推定できる。
 さらに、本発明の方法では、焼成工程において、金属成分C(易溶融金属粒子)が低温で溶融して活性金属成分(活性金属粒子)の表面を覆うことによって、高温でも活性金属成分が周辺に存在するガス(焼成雰囲気ガスの窒素や、有機ビヒクルが分解して発生する炭素や揮発性有機化合物など)と反応するのを防止できる。このような作用によって、活性金属成分は、窒素雰囲気中でも高温までその活性を保持でき、易溶融金属成分中に活性を保持した活性金属が含まれることで溶融金属は絶縁性基板に濡れて活性金属と絶縁性基板との間で反応することが可能となり、導電ビア部と孔部壁面とを強固に接合することができる。なお、易溶融金属(金属成分C)は、文字通り液化流動しているため、易溶融金属成分が高融点金属粒子の表面にも濡れることで過剰な流動を防いでいると推定できる。易溶融金属および高融点金属の種類によっては、焼成中に易溶融金属と高融点金属との間で合金化が進んで易溶融金属の融点が上昇することを利用して、流動化を抑制することも可能である。特に、本発明の方法では、易溶融金属成分の作用によって活性金属成分の活性を保持することにより、窒素雰囲気下で絶縁性基板を焼成して製造できるため、このような諸特性に優れたビア充填基板を簡便に製造でき、生産性も高い。
 金属成分A、金属成分B、活性金属成分および金属成分Cは、このような作用によって、導電ビア部の緻密性ならびに導電ビア部と孔部との気密性および密着性(以下「緻密性ならびに気密性および密着性」と称する)を向上できると推定できる。活性金属成分および金属成分Cは、充填用導電ペーストおよび/または積層用導電ペーストに含まれていてもよく、活性金属成分は予め、孔部の壁面に積層してもよい。
 (充填工程)
 充填工程において、第1の導電ビア部用前駆体は金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含み、前記充填工程は前記充填用導電ペーストを充填するペースト充填工程を含む。
 (a)ペースト充填工程
 前記ペースト充填工程において、前記充填用導電ペーストは、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aを含む。
 (a1)金属成分A
 金属成分Aである高融点金属粒子を形成する金属は、焼成温度を超える融点(例えば600℃以上)を有していれば、特に限定されない。前記金属は、高融点金属単体であってもよく、前記高融点金属を含む合金であってもよい。具体的には、前記高融点金属としては、例えば、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、Pt、Pdなどが挙げられる。前記高融点金属を含む合金は、前記高融点金属同士の合金であってもよく、前記高融点金属と他の金属との合金であってもよい。他の金属は、合金の融点が焼成温度を超えれば特に限定されず、前記高融点金属と合金可能な金属であればよい、他の金属としては、例えば、後述する金属成分Bの項で例示される難溶融金属、後述する金属成分Cの項で例示される易溶融金属、後述する活性金属成分の項で例示される活性金属などが挙げられる。他の金属も、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
 高融点金属粒子を構成する金属としては、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金が好ましく、Cu、Ag、Ni、WおよびMoからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金が特に好ましい。
 これらの高融点金属粒子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。さらに、焼成時の粒子の焼結性の制御や、導電ビア部の保形をし易くなる点から、二種類以上の高融点金属粒子を組み合わせるのが好ましい。
 これらの金属粒子のうち、導電性に優れ、かつ比較的融点が低く、800~950℃の焼成温度で粒子同士が互いに焼結し易い点から、Cu粒子(融点1085℃)、Ag粒子(融点962℃)が好ましく、経済性の点から、Cu粒子が特に好ましい。
 Cu粒子は、他の高融点金属粒子と組み合わせてもよく、Cu粒子と、Ni、WおよびMoからなる群より選択された少なくとも1種の金属粒子との組み合わせが好ましい。Cu粒子と他の高融点金属粒子とを組み合わせる場合、他の高融点金属粒子の割合は、Cu粒子100体積部に対して、例えば10~1000体積部、好ましくは30~500体積部、さらに好ましくは50~300体積部、より好ましくは80~200体積部である。
 さらに、高融点金属粒子は、気密性および密着性をさらに向上できる点から、熱膨張係数の小さい低熱膨張金属粒子(特に、W粒子および/またはMo粒子)を含むのが好ましい。熱膨張係数の小さい低熱膨張金属粒子を含むことにより、絶縁性基板との熱膨張係数の差異を低減できるために、焼成後の冷却による導電ビア部の収縮が抑制され、絶縁性基板の孔部壁面との間の剥離を抑制できる。
 低熱膨張金属粒子は、熱膨張係数の大きい高熱膨張金属粒子(低熱膨張金属粒子以外の高融点金属粒子)と組み合わせてもよく、焼結性に優れるCu粒子および/またはAg粒子との組み合わせが好ましい。低熱膨張金属粒子(特に、W粒子および/またはMo粒子)と、高熱膨張金属粒子(特に、Cu粒子および/またはAg粒子)とを組み合わせる場合、低熱膨張金属粒子の割合は、高熱膨張金属粒子の全体積に対して、例えば10~99体積%、好ましくは30~90体積%、さらに好ましくは50~80体積%、より好ましくは60~70体積%である。
 なお、本願において、体積割合は、25℃、大気圧下での体積割合である。
 高融点金属粒子の形状としては、例えば、球状(真球状または略球状)、楕円体(楕円球)状、多面体状(多角錘状、立方体状や直方体状など多角柱状など)、板状(扁平状、鱗片状、薄片状など)、ロッド状または棒状、繊維状、樹針状、不定形状などが挙げられる。高融点金属粒子の形状は、通常、球状、楕円体状、多面体状、不定形状などである。充填密度が高くなる点や、ペーストとしての流動性に優れる点から、球状が好ましい。
 高融点金属粒子の中心粒径(D50)は、ペーストとしての流動性、焼成後の緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、100μm以下(特に50μm以下)程度であってもよく、例えば0.001~50μm、好ましくは0.01~20μm、さらに好ましくは0.1~10μm、より好ましくは0.2~10μmである。中心粒径が大きすぎると、小さい孔部への充填が困難となる虞がある。
 高融点金属粒子は、ペースト中の金属含有量を向上でき、導電ビア部の緻密性および導電性を向上できる点から、粒径3μm未満(例えば1nm以上3μm未満)の高融点金属小粒子(以下「小粒子」と称する)と、粒径3~50μmの高融点金属大粒子(以下「大粒子」と称する)との組み合わせが好ましい。
 小粒子の中心粒径は、例えば0.1~2.5μm、好ましくは0.2~2μm、さらに好ましくは0.25~1.5μm、より好ましくは0.3~1μmである。小粒子の中心粒径が小さすぎると、導体ペーストの粘度が上昇して取り扱い性が困難となる虞があり、大きすぎると、緻密性向上効果が低下する虞がある。
 大粒子の中心粒径は、例えば3~30μm、好ましくは4~20μm、さらに好ましくは4.5~15μm、より好ましくは5~10μmである。大粒子の中心粒径が小さすぎると、導体ペーストの焼結収縮が大きくなる虞があり、大きすぎると、導電ビア部の充填性が低下する虞がある。
 なお、本願において、中心粒径は、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて測定された平均粒径(体積基準)を意味する。
 高融点金属粒子として、小粒子と大粒子とを組み合わせる場合、小粒子の割合は、大粒子100体積部に対して、例えば1~100体積部、好ましくは5~80体積部、さらに好ましくは10~50体積部、より好ましくは20~40体積部である。小粒子の割合が少なすぎると、導電ビア部の充填性が低下する虞があり、多すぎると、取り扱い性が低下する虞がある。
 高融点金属粒子の融点は、焼成温度を超える融点であればよく、例えば600℃以上であってもよく、具体的には600~4000℃程度の範囲から選択でき、例えば800~2500℃、好ましくは850~2000℃、さらに好ましくは900~1500℃、より好ましくは950~1200℃である。融点が低すぎると、導電性、耐熱性が低下する虞がある。
 高融点金属粒子である金属成分Aは、このような融点を有しているため、焼成の過程で溶融はしないが、金属成分Aの粒子間で焼結したり、金属成分Aと金属成分Bとがお互いに焼結して合金化してもよい。
 高融点金属粒子は、慣用の方法で製造でき、例えば、湿式還元法、電解法、アトマイズ法、水アトマイズ法などの各種製法によって製造できる。
 金属成分A(高融点金属粒子)の割合は、充填用導電ペースト中30体積%以上であってもよく、例えば30~99体積%、好ましくは35~80体積%、さらに好ましくは40~60体積%、より好ましくは45~55体積%である。金属成分Aの割合が少なすぎると、導電ビア部の保形性が低下する虞がある。
 金属成分Aの体積割合は、第1の導電ビア部用前駆体に含まれる金属成分A、金属成分Cおよび活性金属成分の合計体積(以下「無機成分の合計体積」と称する)に対して、50体積%以上であってもよく、例えば60~100体積%、好ましくは65~95体積%、さらに好ましくは70~92体積%、より好ましくは80~90体積%である。金属成分Aの体積割合が小さすぎると、導電ビア部の保形性が低下したり、ボイドや隙間が発生する虞があり、大きすぎると、導電ビア部と孔部壁面との密着性が低下する虞がある。
 (a2)第1の有機ビヒクル
 前記充填用導電ペーストは、ペースト状(流動性のある状態)にするために、前記金属成分Aに加えて、有機ビヒクル(第1の有機ビヒクル)をさらに含む。
 第1の有機ビヒクルは、金属粒子を含む導電性ペーストの有機ビヒクルとして利用される慣用の有機ビヒクル、例えば、有機バインダーおよび/または有機溶剤であってもよい。有機ビヒクルは、有機バインダーおよび有機溶剤のいずれか一方であってもよいが、通常、有機バインダーと有機溶剤との組み合わせ(有機バインダーの有機溶剤による溶解物)である。
 有機バインダーとしては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂(オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、セルロース誘導体など)、熱硬化性樹脂(熱硬化性アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂など)などが挙げられる。これらの有機バインダーは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの有機バインダーのうち、焼成過程で容易に焼失し、かつ灰分の少ない樹脂、例えば、アクリル系樹脂(ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレートなど)、セルロース誘導体(ニトロセルロース、エチルセルロース、ブチルセルロース、酢酸セルロースなど)、ポリエーテル類(ポリオキシメチレンなど)、ゴム類(ポリブタジエン、ポリイソプレンなど)などが汎用され、熱分解性などの点から、ポリ(メタ)アクリル酸メチルやポリ(メタ)アクリル酸ブチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1-10アルキルエステルが好ましい。
 有機溶剤としては、特に限定されず、ペーストに適度な粘性を付与し、かつペーストを基板に塗布した後に乾燥処理によって容易に揮発できる有機化合物であればよく、高沸点の有機溶剤であってもよい。このような有機溶剤としては、例えば、芳香族炭化水素(パラキシレンなど)、エステル類(乳酸エチルなど)、ケトン類(イソホロンなど)、アミド類(ジメチルホルムアミドなど)、脂肪族アルコール(オクタノール、デカノール、ジアセトンアルコールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブなど)、セロソルブアセテート類(エチルセロソルブアセテート、ブチルセロソルブアセテートなど)、カルビトール類(カルビトール、メチルカルビトール、エチルカルビトールなど)、カルビトールアセテート類(エチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトールアセテート)、脂肪族多価アルコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、トリエチレングリコール、グリセリンなど)、脂環族アルコール類[例えば、シクロヘキサノールなどのシクロアルカノール類;テルピネオール、ジヒドロテルピネオールなどのテルペンアルコール類(モノテルペンアルコールなど)など]、芳香族アルコール類(メタクレゾールなど)、芳香族カルボン酸エステル類(ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど)、窒素含有複素環化合物(ジメチルイミダゾール、ジメチルイミダゾリジノンなど)などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの有機溶剤のうち、ペーストの流動性などの点から、カルビトールなどのカルビトール類、テルピネオールなどの脂環族アルコールが好ましい。
 有機バインダーと有機溶剤とを組み合わせる場合、有機バインダーの割合は、有機溶剤100質量部に対して、例えば1~200質量部、好ましくは10~100質量部、さらに好ましくは20~50質量部程度であり、有機ビヒクル全体に対して5~80質量%、好ましくは10~50質量%、さらに好ましくは20~30質量%である。
 第1の有機ビヒクルの割合は、金属成分A100体積部に対して、例えば10~300体積部、好ましくは30~200体積部、さらに好ましくは50~150体積部、より好ましくは70~100体積部である。第1の有機ビヒクルの割合が少なすぎると、取り扱い性が低下する虞があり、多すぎると、緻密性ならびに気密性および密着性が低下する虞がある。
 (a3)金属成分C
 前記充填用導電ペーストは、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルに加えて、活性金属成分を保護し、高温下で窒素、酸素、炭素などと活性金属との反応を抑制することなどにより、前記気密性および密着性を向上させるために、後述する金属成分Bである難溶融金属粒子よりも低い融点(好ましくは融点450℃以下)の易溶融金属粒子である金属成分C(第1の金属成分C)をさらに含んでいてもよい。なお、充填用導電ペーストは、金属成分Cを含んでいなくてもよいが、充填用導電ペーストが金属成分Cを含んでいない場合は、後述する積層用導電ペースト(第2の導電ビア部用前駆体)が金属成分Cを含む必要がある。すなわち、充填用導電ペーストおよび積層用導電ペーストの少なくとも一方が金属成分Cを含んでいればよく、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、少なくとも充填用導電ペーストが金属成分Cを含むのが好ましく、充填用導電ペーストのみが金属成分Cを含むのがさらに好ましい。
 金属成分Cである易溶融金属粒子を形成する金属は、難溶融金属粒子よりも低い融点を有していれば、特に限定されない。易溶融金属粒子を形成する前記金属は、易溶融金属単体であってもよく、前記易溶融金属を含む合金であってもよい。具体的には、前記易溶融金属としては、例えば、Bi、Sn、In、Znなどが挙げられる。前記易溶融金属を含む合金は、前記易溶融金属同士の合金であってもよく、前記易溶融金属と他の金属との合金であってもよい。他の金属は、合金の融点が難溶融金属粒子よりも低ければ特に限定されず、前記易溶融金属と合金可能な金属であればよい、他の金属としては、例えば、後述する金属成分Bの項で例示される難溶融金属、後述する活性金属成分の項で例示される活性金属などが挙げられる。他の金属も、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。
 易溶融金属粒子を構成する金属としては、Bi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の易溶融金属またはこの易溶融金属を含む合金を含む金属が好ましい。
 これらの易溶融金属粒子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの易溶融金属粒子のうち、Bi粒子、Sn粒子、In粒子、Zn粒子がさらに好ましく、Sn粒子が特に好ましい。
 易溶融金属粒子の形状は、通常の態様および好ましい態様も含めて、前記金属成分Aである高融点金属粒子の形状として例示された形状から選択できる。
 易溶融金属粒子の中心粒径(D50)は0.1~100μm程度の範囲から選択でき、充填用導電ペーストの取り扱い性、およびより少量でも効果を発揮するという点から、例えば0.2~30μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~10μmである。
 易溶融金属粒子の融点は、活性金属成分(活性金属粒子)の表面を覆って、焼成雰囲気ガスの窒素などとの反応から保護するためには、好ましくは450℃以下であり、具体的には100~450℃程度の範囲から選択でき、例えば130~420℃、好ましくは150~400℃、さらに好ましくは180~300℃、より好ましくは200~250℃である。易溶融金属粒子の融点が高すぎると、溶融した易溶融金属粒子による活性金属成分(活性金属粒子)の表面を覆って保護する機能が低下して、導電ビア部と孔部壁面との接合力が不充分で、気密性および密着性が低下する虞がある。
 金属成分Cは、導電性を担う主成分の金属成分Aに比べると、導電性は低いため、活性金属を保護するために必要な割合に調整するのが好ましい。金属成分Cの割合は、金属成分A100体積部に対して1~40体積部程度の範囲から選択でき、例えば2~30体積部、好ましくは3~25体積部、さらに好ましくは5~20体積部、より好ましくは10~15体積部である。金属成分Cの割合が少なすぎると、焼成時に溶融して発現する機能が小さくなり、導電ビア部と孔部壁面との接合力が不充分で、気密性および密着性が低下する虞がある。金属成分Cの割合が多すぎると、導電ビア部の導電性や耐熱性が低下したり、金属成分A(高融点金属粒子)の粒子間に、溶融した金属成分Cが入り込み、表面から流れ込む金属成分Bの流入路を阻害し、ポーラス(空隙)が充填されない虞がある。また、金属成分Cの割合が多すぎると、焼成時に充填部から金属成分Cが流れ出る虞もある。
 金属成分Cは、第1の導電ビア部用前駆体に含まれる金属成分Cの合計体積が、無機成分の合計体積に対して、例えば0.5~30体積%、好ましくは1~25体積%、さらに好ましくは3~20体積%、より好ましくは5~15体積%となる体積割合となるように配合してもよい。
 (a4)活性金属成分
 前記充填用導電ペーストは、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルに加えて、金属成分Aと絶縁性基板との接合性を向上させるために、活性金属成分(第1の活性金属成分)をさらに含んでいてもよい。なお、充填用導電ペーストは、活性金属成分を含んでいなくてもよいが、充填用導電ペーストが活性金属成分を含んでいない場合は、後述する金属膜および/または積層用導電ペーストが活性金属成分を含む必要がある。すなわち、充填用導電ペースト、金属膜および積層用導電ペーストの少なくとも一つが活性金属成分を含んでいればよく、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、充填用導電ペーストおよび/または金属膜が活性金属成分を含むのが好ましく、少なくとも充填用導電ペーストが活性金属成分を含むのがさらに好ましく、充填用導電ペーストのみが活性金属成分を含むのがより好ましい。なお、金属膜は必須ではない。
 充填用導電ペーストに含まれる活性金属成分は、活性金属含有粒子であってもよい。活性金属含有粒子に含まれる活性金属としては、例えば、Ti、Zr、Hf、Nbなどが挙げられる。これらの活性金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらの活性金属のうち、焼成工程での活性に優れ、絶縁性基板と導電ビア部との接合力を向上できる点から、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種が好ましく、Tiおよび/またはZrがさらに好ましく、Tiが特に好ましい。
 活性金属含有粒子は、活性金属を含んでいればよく、前記活性金属単体で形成されていてもよいが、焼成工程での活性に優れる点から、活性金属を含む化合物で形成されているのが好ましい。
 活性金属を含む化合物としては、特に限定されないが、例えば、水素化チタン(TiH)、水素化ジルコニウム(ZrH)、水素化ニオブ(HNb)などが挙げられる。これらのうち、焼成工程での活性に優れる点から、水素化チタン(TiH)が好ましい。
 これらの活性金属を含む活性金属含有粒子は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用でき、水素化チタン粒子および/または水素化ジルコニウム粒子がさらに好ましく、水素化チタン粒子が特に好ましい。
 前記活性金属含有粒子の形状は、通常の態様および好ましい態様も含めて、前記金属成分Aである高融点金属粒子の形状として例示された形状から選択できる。
 前記活性金属含有粒子の中心粒径(D50)は0.1~100μm程度の範囲から選択でき、充填用導電ペーストの取り扱い性などの点から、例えば0.2~50μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~10μmである。
 活性金属成分の割合は、金属成分A100体積部に対して0.3~40体積部程度の範囲から選択でき、例えば0.4~36体積部、好ましくは1~30体積部、さらに好ましくは2~30体積部、より好ましくは3~20体積部、最も好ましくは5~10体積部である。活性金属成分の割合が少なすぎると、導電ビア部と孔部壁面との接合力が不充分で、気密性および密着性が低下する虞があり、多すぎると、導電性や焼結性が低下する虞がある。
 活性金属成分は、第1の導電ビア部用前駆体に含まれる活性金属成分の合計体積が、無機成分の合計体積に対して、例えば0.1~30体積%、好ましくは0.3~25体積%、さらに好ましくは0.5~20体積%、より好ましくは1~15体積%、最も好ましくは3~10体積%となる割合で配合してもよい。
 (a5)他の成分
 前記充填用導電ペーストは、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、例えば、無機バインダー(ガラスフリットなど)、硬化剤(アクリル系樹脂用硬化剤など)、熱膨張係数調整剤(シリカ粉など)、着色剤(染顔料など)、色相改良剤、染料定着剤、光沢付与剤、金属腐食防止剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤など)、界面活性剤または分散剤(アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤など)、分散安定化剤、粘度調整剤またはレオロジー調整剤、保湿剤、チクソトロピー性賦与剤、レベリング剤、消泡剤、殺菌剤、充填剤などが挙げられる。これらの添加剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。他の成分の割合は、成分の種類に応じて選択でき、通常、充填用導電性ペースト全体に対して10質量%以下(例えば0.01~10質量%)程度である。
 (a6)絶縁性基板
 前記充填用導電ペーストを孔部に充填する絶縁性基板の材質は、焼成工程を経るため、耐熱性が要求され、エンジニアリングプラスチックなどの有機材料であってもよいが、通常、無機材料(無機素材)である。
 無機材料としては、例えば、セラミックス{金属酸化物(石英、アルミナまたは酸化アルミニウム、ジルコニア、サファイア、フェライト、チタニアまたは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ニオブ、ムライト、ベリリアなど)、酸化ケイ素(二酸化ケイ素など)、金属窒化物(窒化アルミニウム、窒化チタンなど)、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化炭素、金属炭化物(炭化チタン、炭化タングステンなど)、炭化ケイ素、炭化ホウ素、金属ホウ化物(ホウ化チタン、ホウ化ジルコニウムなど)、金属複酸化物[チタン酸金属塩(チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸鉛、チタン酸ニオブ、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウムなど)、ジルコン酸金属塩(ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸鉛など)など]など}、ガラス類(ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、クラウンガラス、バリウム含有ガラス、ストロンチウム含有ガラス、ホウ素含有ガラス、低アルカリガラス、無アルカリガラス、結晶化透明ガラス、シリカガラス、石英ガラス、耐熱ガラスなど)、ケイ素類(半導体ケイ素など)などが挙げられる。無機材料は、これらの無機材料と金属との複合材料(例えば、ほうろうなど)であってもよい。
 絶縁性基板は、例えば、セラミックス基板、ガラス基板、シリコン基板、ほうろう基板などの耐熱性基板であってもよい。これらの耐熱性基板のうち、アルミナ基板、サファイア基板、窒化アルミニウム基板、窒化ケイ素基板、炭化ケイ素基板などのセラミックス基板;石英ガラス基板などのガラス基板が好ましい。
 絶縁性基板の孔部壁面は、酸化処理[表面酸化処理、例えば、放電処理(コロナ放電処理、グロー放電処理、高温酸化処理など)、酸処理(クロム酸処理など)、紫外線照射処理、焔処理など]、表面凹凸処理(溶剤処理、サンドブラスト処理など)などの表面処理がされていてもよい。
 絶縁性基板の平均厚みは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば0.01~10mm、好ましくは0.05~5mm、さらに好ましくは0.1~1mm、より好ましくは0.2~0.8mmである。
 絶縁性基板には、導電ビア部を充填するための孔部(通常、複数の孔部)が形成されており、この孔部は通常は貫通孔であるが、非貫通孔であってもよい。孔部の基板面方向に平行な断面形状は、特に限定されず、多角形状(三角形状、四角形状や六角形状など)などであってもよいが、通常、円形状または楕円形状であり、円形状が好ましい。
 孔部の平均孔径は、例えば0.05~10mm、好ましくは0.08~5mm、さらに好ましくは0.1~1mm程度である。
 孔部の形成方法は、特に限定するものではなく、レーザー法、ブラスト法、超音波法、研削法、ドリル法などの公知な方法を適宜使用できる。
 (a7)充填用導電ペーストの充填方法
 充填用導電ペーストの孔部への充填方法は、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法(例えば、グラビア印刷法など)、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などの印刷方法や、ロール圧入法、スギージ圧入法、プレス圧入法などの直接圧入法などが挙げられる。これらの方法のうち、スクリーン印刷法などが好ましい。
 充填後は、自然乾燥してもよいが、加熱して乾燥してもよい。加熱温度は、有機溶剤の種類に応じて選択でき、例えば50~200℃、好ましくは60~180℃、さらに好ましくは100~150℃程度である。加熱時間は、例えば1~60分、好ましくは3~40分、さらに好ましくは5~30分である。
 (b)金属膜形成工程
 前記充填工程は、前記ペースト充填工程の前工程として、孔部の孔部壁面に活性金属成分(第2の活性金属成分)を含む金属膜を形成する金属膜形成工程をさらに含んでいてもよい。金属膜形成工程は、前記ペースト充填工程における充填用導電ペーストおよび/または後述する積層工程における積層用導電ペーストが活性金属成分を含まない場合に有効であり、前記充填用導電ペーストが活性金属成分を含まない場合に特に有効である。充填用導電ペーストおよび/または積層用導電ペーストが活性金属成分を含んでいない場合であっても、第1の導電ビア部用前駆体として、孔部壁面に活性金属成分を含む金属膜を積層することにより、導電用ペースト中の金属成分Aに作用して、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる。
 金属膜は、活性金属を含んでいればよい。金属膜の平均厚みは、例えば0.01μm以上であり、例えば0.05~1μm、好ましくは0.1~0.5μm、さらに好ましくは0.2~0.4μmである。
 金属膜形成工程は、金属膜が活性金属成分を含んでいればよいが、活性金属で形成された活性金属層を形成する活性金属層形成工程を含むのが好ましい。
 活性金属としては、前記充填用導電ペーストの項で例示された活性金属などが挙げられる。前記活性金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。前記活性金属のうち、焼成工程での活性に優れ、絶縁性基板と導電ビア部との接合力を向上できる点から、Tiおよび/またはZrが好ましく、Tiが特に好ましい。
 活性金属層の平均厚みは、例えば0.005μm以上であり、例えば0.005~1μm、好ましくは0.01~0.5μm、さらに好ましくは0.05~0.4μm、より好ましくは0.1~0.3μmである。活性金属膜の厚みが薄すぎると、密着性が低下する虞があり、厚すぎると、導電性および焼結性が低下する虞がある。
 金属膜形成工程は、前記活性金属膜の上にさらに高融点金属で形成された保護層形成工程をさらに含むのが好ましい。本発明では、前記活性金属層の上に保護層を積層することにより、孔部壁面に形成した活性金属膜が、焼成前や焼成中の過程において、酸素、窒素、炭素などとの反応から前記活性金属膜を保護し、活性金属が失活するのを抑制できる。特に、充填用導電ペーストに含まれる金属成分Cとの組み合わせにより、活性金属の保護機能をより向上できる。
 高融点金属としては、例えば、Cu、Ni、Pd、Ptなどが挙げられる。これらの高融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用でき、二種以上を組み合わせた合金であってもよい。これらの高融点金属のうち、Pd、Ptが好ましく、Pdが特に好ましい。
 保護層の平均厚みは、例えば0.005μm以上であり、例えば0.005~1μm、好ましくは0.01~0.5μm、さらに好ましくは0.05~0.3μm、より好ましくは0.08~0.2μmである。保護層の厚みが薄すぎると、密着性を向上させる効果が低下する虞があり、厚すぎると、導電性および焼結性が低下する虞がある。
 金属膜の形成方法としては、物理蒸着法(PVD法)、化学蒸着法(CVD法)などを利用できるが、容易に金属膜を形成できる点から、物理蒸着法が好ましい。物理蒸着法としては、例えば、真空蒸着法、フラッシュ蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、分子線エピタキシー法、レーザーアブレーション法などが挙げられる。これらのうち、物理的なエネルギーが高く、形成された金属膜と絶縁性基板との間の密着力を向上できる点から、スパッタリング法、イオンプレーティング法が好ましく、スパッタリング法が特に好ましい。スパッタリング法は、慣用の条件で利用できる。
 (研磨工程)
 前記充填工程で孔部に第1の導電ビア部用前駆体が充填された絶縁性基板は、そのまま積層工程に供してもよいが、孔部に充填された第1の導電ビア部用前駆体の表面を研磨する研磨工程を経た後に積層工程に供してもよい。研磨工程によって、第1の導電ビア部用前駆体の表面を平滑にすると、第2の導電ビア部用前駆体を均一に積層し易く、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる。
 研磨工程における研磨方法としては、物理的な研磨方法であってもよく、化学的な研磨方法であってもよい。物理的な研磨方法としては、例えば、バフ研磨、ラップ研磨、ポリッシング研磨などが挙げられる。化学的な研磨方法(表面処理方法)としては、例えば、過硫酸ナトリウム水溶液などで最表面をソフトエッチングする方法などが挙げられる。これらのうち、バフ研磨などの物理的研磨方法が好ましい。
 (積層工程)
 積層工程において、第2の導電ビア部用前駆体は、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストである。
 (c1)金属成分B
 金属成分Bである難溶融金属粒子を形成する金属は、焼成温度で溶融する融点(前記金属成分Aよりも低い融点)を有していれば、特に限定されない。前記金属は、難溶融金属単体であってもよく、難溶融合金であってもよい。具体的には、難溶融金属としては、例えば、Mg、Alなどが挙げられる。難溶融合金としては、例えば、前記難溶融金属同士の合金、金属成分Aの項で例示された高融点金属同士の合金、難溶融金属と高融点金属との合金、難溶融金属と金属成分Cの項で例示された易溶融金属との合金、高融点金属と易溶融金属との合金、高融点金属と難溶融金属と易溶融金属との合金などが挙げられる。
 難溶融金属粒子を構成する金属としては、難溶融金属単体、高融点金属同士の合金、高融点金属と易溶融金属との合金が好ましく、高融点金属同士の合金が特に好ましい。
 難溶融合金を構成する高融点金属としては、Cu、Ag、Ni、Au、Pt、Pd(特に、Cuおよび/またはAg)が好ましい。
 難溶融合金を構成する易溶融金属としては、Bi、Sn、Zn(特に、Snおよび/またはZn)が好ましい。合金として高融点金属または難溶融金属に対して易溶融金属を組み合わせることにより、広い範囲で金属成分Bの融点を調整することが可能であるが、易溶融金属を含む金属成分Bは導電性が低下するため、易溶融金属の割合は必要最小量に留めるのが好ましい。
 これらの難溶融金属粒子のうち、緻密性ならびに気密性および密着性に加えて、導電性も向上できる点から、Cu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金を含む難溶融金属粒子(特に、Cu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金粒子)が好ましく、Agおよび/またはCuを含む合金粒子がより好ましく、Agを含む合金粒子(例えば、Ag-Cu合金粒子、Ag-Sn合金粒子、Ag-Cu-Zn-Sn合金粒子など)がさらに好ましく、Ag-Cu合金粒子が特に好ましい。
 なお、金属成分Bは、第1の導電ビア部用前駆体とは別個に調製して第1の導電ビア部用前駆体の上に積層するため、合金可能な複数の金属単体粒子を組み合わせて配合すると、焼成工程において、金属単体粒子同士が合金化した状態で孔部の隙間やボイドに流れ込む。そのため、本願において、金属成分Bにおける合金は、原料段階で金属単体粒子であっても、焼成工程において金属成分Bとして合金化する複数の金属単体粒子の組み合わせも含む意味で用いる。さらに、合金として金属単体粒子を組み合わせる態様においては、金属成分Bの融点は、各金属単体粒子の融点ではなく、焼成工程で合金化した合金粒子の融点である。そのため、原料段階における合金化前の金属単体粒子の一部が、充填用導電ペーストにおける易溶融金属粒子であっても、合金が難溶融金属に相当するため、金属成分Bでは、難溶融合金化可能な金属単体粒子同士の組み合わせとして難溶融金属粒子に分類する。
 難溶融金属粒子の形状は、通常の態様および好ましい態様も含めて、前記金属成分Aである高融点金属粒子の形状として例示された形状から選択できる。
 難溶融金属粒子の中心粒径(D50)は0.01~100μm程度の範囲から選択でき、積層用導電ペーストの取り扱い性などの点から、例えば0.1~30μm、好ましくは0.5~20μm、さらに好ましくは1~15μm、より好ましくは3~15μm、最も好ましくは4~10μmである。
 金属成分Bが難溶融金属単体で形成された粒子を含む場合、この粒子の中心粒径(D50)は10μm以下であってもよく、例えば0.01~10μm、好ましくは0.05~5μm、さらに好ましくは0.1~3μm、より好ましくは0.3~1μmである。難溶融金属単体で形成された粒子の粒径が大きすぎると、合金化が十分に進行しない虞がある。
 難溶融金属粒子の融点は、焼成温度よりも低ければよいが、通常450℃を超えており、具体的には450℃超1100℃程度の範囲から選択でき、例えば500~1000℃、好ましくは600~960℃、さらに好ましくは650~900℃、より好ましくは700~830℃、最も好ましくは750~800℃である。難溶融金属粒子の融点が高すぎると、難溶融金属粒子の流動性が低下して、緻密性ならびに気密性および密着性が低下する虞がある。難溶融金属粒子の融点が低すぎると、導体(導電ビア部)の耐熱性や導電性が低下する虞がある。
 金属成分Bの割合は、積層用導電ペースト中30体積%以上であってもよく、例えば30~75体積%、好ましくは40~70体積%、さらに好ましくは45~60体積%、より好ましくは50~55体積%である。金属成分Bの割合が少なすぎると、充填ビア部に流れ込む金属成分Bの量が不足して緻密性が低下する虞があり、流れ込む量を確保するには積層(印刷)回数を多くする必要がある。積層回数が多すぎると、印刷性が低下する。
 金属成分Bの割合は、充填用導電ペーストに含まれる金属成分Aの100体積部に対して、例えば10~100体積部、好ましくは20~60体積部、さらに好ましくは30~50体積部、より好ましくは35~45体積部である。金属成分Aに対する金属成分Bの割合が、少なすぎると、緻密性ならびに気密性および密着性(特に、緻密性)が低下する虞がある。金属成分Aに対する金属成分Bの割合が多すぎると、導体の耐熱性が低下する虞がある。
 積層用導電ペースト(第2の導電ビア部用前駆体)中において、金属成分Bの体積割合は、無機成分の合計体積に対して、例えば60~100体積%、好ましくは70~100体積%、さらに好ましくは80~100体積%、より好ましくは85~100体積%である。金属成分Bの体積割合が小さすぎると、流動性が低下して緻密性ならびに気密性および密着性(特に、緻密性)が低下する虞がある。積層用導電ペーストに活性金属成分や金属成分Cを配合する必要がなければ、100体積%にするのが好ましい。
 金属成分Bの割合が第1の有機ビヒクルの体積と略同体積であると、焼成に伴って第1の有機ビヒクルが消失して生じるボイドに金属成分Bが過不足なく充填され、導電ビア部の主成分である金属成分Aの耐熱性を損なうことなく、導電ビア部の緻密性を向上できる。そのため、第2の導電ビア部用前駆体の体積は、金属成分Bおよび第1の有機ビヒクルの体積の関係から選択でき、理論上は、両体積が同一体積となる割合が好ましいが、金属成分Bは孔部周囲の基板表面に滞留したり、孔部から流れ出し易いため、同一体積よりも大きくなる割合であってもよい。
 具体的には、金属成分Bの割合は、第1の有機ビヒクル100体積部に対して、例えば100~1000体積部、好ましくは120~700体積部、さらに好ましくは150~500体積部、より好ましくは200~300体積部である。金属成分Bの体積比率が少なすぎると、緻密性が低下する虞があり、多すぎると、耐熱性が低下する虞がある。
 (c2)第2の有機ビヒクル
 前記積層用導電ペーストは、取り扱い性を向上させるために、前記金属成分Bに加えて、有機ビヒクル(第2の有機ビヒクル)をさらに含む。
 第2の有機ビヒクルの材質は、好ましい態様も含めて、前記充填用導電ペーストの項で例示された第1の有機ビヒクルの材質から選択できる。
 第2の有機ビヒクルの割合は、積層用導電ペーストの全体積に対して、例えば25~65体積%、好ましくは30~60体積%、さらに好ましくは40~55体積%、より好ましくは45~52体積%である。第2の有機ビヒクルの割合が少なすぎると、取り扱い性が低下する虞があり、多すぎると、充填ビア部に流れ込む金属成分Bが不足して緻密性が低下する虞があり、流れ込む量を確保するには積層(印刷)回数を多くする必要がある。
 (c3)金属成分C
 前記積層用導電ペーストは、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルに加えて、金属成分C(第2の金属成分C)をさらに含んでいてもよい。
 金属成分Cの材質は、好ましい態様も含めて、前記充填用導電ペーストの項で例示された金属成分C(第1の金属成分C)の材質から選択できる。
 金属成分Cの割合は、積層用導電ペーストの全体積に対して40体積%以下(例えば0.1~40体積%)であってもよく、好ましくは30体積%以下、さらに好ましくは20体積%以下(例えば1~20体積%)である。
 (c4)活性金属成分
 前記積層用導電ペーストは、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルに加えて、活性金属成分(第3の活性金属成分)をさらに含んでいてもよい。
 活性金属成分の材質は、好ましい態様も含めて、前記充填用導電ペーストの項で例示された活性金属成分(第1の活性金属成分)の材質から選択できる。
 活性金属成分の割合は、積層用導電ペーストの全体積に対して40体積%以下(例えば0.1~40体積%)であってもよく、好ましくは30体積%以下、さらに好ましくは10体積%以下(例えば1~10体積%)である。
 (c5)他の成分
 前記積層用導電ペーストは、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルに加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、慣用の添加剤をさらに含んでいてもよい。慣用の添加剤としては、前記充填用導電ペーストの項で例示された添加剤などが挙げられる。他の成分の割合は、成分の種類に応じて選択でき、通常、積層用導電性ペースト全体積に対して10体積%以下(例えば0.01~10体積%)程度である。
 (c6)積層用導電ペーストの割合
 積層用導電ペーストは、絶縁性基板の孔部に充填された第1の導電ビア部用前駆体(一方の面における第1の導電ビア部用前駆体)の上に積層すればよく、絶縁性基板の孔部に充填されて孔部の開口部において露出した前記第1の導電ビア部用前駆体の少なくとも一部を被覆するように積層すればよい。具体的には、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる点から、前記孔部の開口部の面積(第1の導電ビア部用前駆体表面の面積)に対して50%以上(好ましくは80%以上、さらに好ましくは100%以上)の面積割合で第2の導電ビア部用前駆体を積層するのが好ましい。生産性の点から、開口部よりも大きい径で第2の導電ビア部用前駆体を積層するのが好ましく、開口部の開口径に対して1.1倍以上(例えば1.1~5倍、好ましくは1.2~3倍、さらに好ましくは1.3~2倍程度)の径を有する第2の導電ビア部用前駆体を積層してもよい。
 第2の導電ビア部用前駆体の割合は、第1の有機ビヒクルに対する金属成分Bの体積割合が前記範囲となる割合であってもよい。第1の導電ビア部用前駆体の第1の有機ビヒクルに基づいて、第2の導電ビア部用前駆体(積層用導電ペースト)の割合を調整する場合は、以下の方法で調整できる。
 すなわち、第2の導電ビア部用前駆体(積層用導電ペースト)の必要量は、下記式に基づいて計算できる。
  積層用導電ペースト必要量=[金属成分Bの必要量]÷[積層用導電ペースト中の金属成分Bの体積率]
 なお、金属成分Bの必要量は、下記式に基づいて計算できる。
  金属成分Bの必要量(体積)=[孔部(導電ビア部)の体積]×[充填用導電ペースト中の第1の有機ビヒクルの体積率]。
 第2の導電ビア部用前駆体の厚みは、前記割合に基づいて積層用導電ペースト量と、前記積層塗布面積から求めればよく、おおむね、第1の導電ビア部用前駆体の厚み(孔部深さ)に対して、例えば5~120%、好ましくは8~100%、さらに好ましくは10~80%、より好ましくは12~70%、最も好ましくは15~50%である。
 (c7)積層用導電ペーストの積層方法
 積層用導電ペーストの孔部上面への積層方法は、例えば、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、凹版印刷法(例えば、グラビア印刷法など)、オフセット印刷法、凹版オフセット印刷法、フレキソ印刷法などの印刷方法などが挙げられる。これらの方法のうち、スクリーン印刷法などが好ましい。
 積層後は、自然乾燥してもよいが、加熱して乾燥してもよい。加熱温度は、有機溶剤の種類に応じて選択でき、例えば50~200℃、好ましくは60~180℃、さらに好ましくは100~150℃程度である。加熱時間は、例えば1~60分、好ましくは3~40分、さらに好ましくは5~30分である。
 積層は、必要な厚みに応じて、印刷を繰り返すことで複数の層を積層してもよい。印刷を繰り返す場合は、1回の印刷ごとに乾燥を行ってもよい。
 (焼成工程)
 焼成工程において、焼成温度は、金属成分Aの融点未満で、かつ金属成分Bの融点超であればよい。焼成温度(ピーク温度)は600℃以上であってもよく、例えば600~1500℃、好ましくは700~1200℃、さらに好ましくは800~1000℃、より好ましくは850~950℃である。焼成時間(ピーク保持時間)は、例えば5分~3時間、好ましくは8分~1時間、さらに好ましくは10分~20分程度である。室温からピーク温度までの昇温、およびピーク保持時間以降の室温までの降温は、それぞれ10分~3時間、好ましくは20分~2時間、さらに好ましくは25分~60分である。
 なお、焼成の雰囲気は、窒素ガス雰囲気である。本発明では、雰囲気ガスとして、活性金属と反応する窒素ガスを用いても、金属成分Cの作用によって、高温において活性金属の活性を維持できるため、真空装置や耐熱性容器などの特殊な製造装置を用いることなく、簡便な方法で、緻密性ならびに気密性および密着性の高いビア充填基板を製造できる。
 (図面による説明)
 以下、図面を参照しながら、本発明のビア充填基板の製造方法の製造工程について説明する。図1は、充填工程がペースト充填工程のみである製造方法の工程図であり、図2は、充填工程が金属膜形成工程およびペースト充填工程からなる製造方法の工程図である。図1および図2のいずれも本発明の製造方法の一例である。
 充填工程がペースト充填工程のみである製造方法では、最初に、図1(a)に示されるように、耐熱性基板1に孔部1aが形成される。次に、図1(b)に示されるように、充填工程として前記孔部1aに充填用導電ペースト3を充填し、乾燥後、充填した前記充填用導電ペースト3の表面を研磨して平坦化する。さらに、図1(c)に示されるように、研磨した充填用導電ペースト3の表面に積層用導電ペースト4を積層し、乾燥する。最後に、両導電ペーストを含む絶縁性基板1を焼成して導電ビア部5を形成する。
 充填工程が金属膜形成工程およびペースト充填工程からなる製造方法でも、最初は、図2(a)に示されるように、耐熱性基板11に孔部11aが形成される。次に、この方法では、形成した孔部11aの壁面(内壁面)に活性金属を含む金属膜12をスパッタなどによって形成した後、壁面に金属膜12が積層された孔部11aに充填用導電ペースト13を充填する。充填用導電ペースト13を充填した後は、図1の方法と同様にして、積層用導電ペースト14を積層し、導電ビア部15を形成する。
 [ビア充填基板]
 本発明のビア充填基板は、前記製造方法によって得られ、絶縁性基板の両面を電気的に導通させるビア充填基板であり、詳しくは、孔部を有する絶縁性基板と、前記孔部に充填された導体で形成された導電ビア部とを有する。このビア充填基板は、導電ビア部の緻密性が高い。前記導電ビア部の空隙率は10体積%以下であり、好ましくは8体積%以下、さらに好ましくは5体積%以下である。なお、本願において、導電ビア部の空隙率は、SEMを用いて測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
 前記ビア充填基板は、導電ビア部と孔部壁面との密着性も高く、導電ビア部と孔部壁面との間の隙間が小さい。具体的には、導電ビア部と孔部壁面との間には、隙間が存在していても局部的であり、かつ隙間の大きさは0.5μm以下であるのが好ましく、隙間が実質的に存在しないのがさらに好ましく、隙間が存在しないのが特に好ましい。なお、本願において、導電ビア部と間の隙間は、SEMを用いて測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
 前記ビア充填基板は、導電ビア部と孔部壁面との密着性も高く、インクを用いたシール試験において、インク漏れが20%以下であり、好ましくは10%以下、さらに好ましくは0%である。なお、本願において、インクを用いたシール試験の評価方法としては、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
 前記ビア充填基板の導電ビア部は、活性金属を含む活性金属含有相と、活性金属を実質的に含まない活性金属非含有相との相分離構造を有しており、この相分離構造によって導電ビア部の応力が緩和されているため、緻密性ならびに気密性および密着性を向上できる。
 相分離構造は、連続相(マトリックス相)と分散相との組み合わせである海島構造であってもよく、両相が連続相である両連続構造であってもよいが、海島構造が好ましい。海島構造である場合、活性金属含有相は、連続相であってもよいが、導電性などの点から、分散相であるのが好ましい。
 活性金属含有相と、活性金属非含有相との比率は、断面写真の面積比において、前者/後者=1/99~90/10程度の範囲から選択でき、例えば3/97~60/40、好ましくは5/95~50/50、さらに好ましくは10/90~40/60、より好ましくは10/90~30/70である。
 相分離構造が海島構造である場合、分散相の形状は、特に限定されず、等方形状(球状、立方体状など)であってもよく、異方形状(楕円体状、棒状、繊維状、不定形状など)であってもよい。
 分散相の平均径は、例えば0.1~100μm、好ましくは1~80μm、さらに好ましくは3~50μm、より好ましくは5~30μmである。
 なお、本願において、前記比率および平均径は、断面SEM像に基づいて測定できる。また、分散相が異方形状である場合、各分散相の径は長径と短径との平均値とする。
 活性金属含有相は、孔部壁面との界面に存在しており、界面に存在する活性金属含有相は、前記分散相として存在していてもよいが、密着性および気密性を向上できる点から、前記孔部壁面との界面において、前記界面に沿って連続して延びる相(連続相)であるのが好ましい。界面に存在する活性金属含有相が、孔部壁面との界面に延びる連続相である場合、導電ビア部は、導電ビア部の内部が前記海島構造であるのが好ましい。
 (活性金属含有相)
 活性金属含有相は、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種の活性金属を含むことが好ましい。これらの活性金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Tiおよび/またはZrが好ましく、Tiが特に好ましい。
 活性金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中0.5%以上であってもよく、例えば1%以上、好ましくは2%以上、さらに好ましくは3%以上である。
 活性金属含有相が分散相である場合、活性金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中30%以下であってもよく、例えば0.5~30%、好ましくは1~20%、さらに好ましくは2~15%、より好ましくは3~10%である。活性金属の割合が多すぎると、導電性および耐熱性が低下する虞がある。
 活性金属含有相が孔部壁面との界面に沿って延びる連続相である場合、活性金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中10%以上であってもよく、好ましくは30%以上、好ましくは50%以上、さらに好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上であり、活性金属のみであってもよい。活性金属の割合が少なすぎると、密着性および気密性が低下する虞がある。
 活性金属含有相は、活性金属に加えて、Mg、Al、Bi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の低融点金属(難溶融金属および易溶融金属)をさらに含んでいてもよい。これらの低融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Bi、Sn、In、Znが好ましく、Bi,Sn、Znがさらに好ましく、Snおよび/またはZnが特に好ましい。
 低融点金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中50%以下であってもよく、例えば1~50%、好ましくは3~30%、さらに好ましくは5~20%、より好ましくは10~15%である。低溶融金属の割合が少なすぎると、ボイドが発生して緻密性が低下する虞があり、多すぎると、導電性および耐熱性が低下する虞がある。
 活性金属含有相は、活性金属に加えて、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属をさらに含んでいてもよい。これらの高融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Cu、Ag、Ni、W、Moが好ましく、Cuおよび/またはAgが特に好ましい。
 高融点金属の割合(元素比)は、活性金属含有相中99.5%以下であってもよく、例えば10~99%、好ましくは30~95%、さらに好ましくは50~93%、より好ましくは70~90%である。高融点金属の割合が少なすぎると、導電性および耐熱性が低下する虞があり、多すぎると、気密性および密着性が低下する虞がある。
 (活性金属非含有相)
 活性金属非含有相は、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含んでいてもよい。これらの高融点金属は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、Cu、Ag、Ni、W、Moが好ましく、Cuおよび/またはAgが特に好ましい。
 高融点金属の割合(元素比)は、活性金属非含有相中50%以上であってもよく、例えば80%以上、好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、より好ましくは98%以上である。高融点金属の割合が少なすぎると、導電性および耐熱性が低下する虞がある。
 なお、本願において、活性金属含有相および活性金属非含有相の金属組成は、SEM像によって相分離構造を確認した後、各相をSEM-EDSの元素分析によって測定でき、詳細には、後述する実施例に記載の方法で測定できる。
 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の例において、導電ペーストの調製方法および評価試験の測定方法を以下に示す。
 [使用した材料]
 (金属成分A)
 銅粒子A:中心粒径0.8μmの銅粒子、融点1085℃
 銅粒子B:中心粒径6.5μmの銅粒子、融点1085℃
 銅粒子C:中心粒径8μmの銅粒子、融点1085℃
 銀粒子A:中心粒径2.5μmの銀粒子、融点962℃
 ニッケル粒子:中心粒径0.7μmのニッケル粒子、融点1455℃
 モリブデン粒子:中心粒径3μmのモリブデン粒子、融点2620℃
 タングステン粒子:中心粒径5μmのタングステン粒子、融点3683℃
 (金属成分B)
 銅粒子D:中心粒径0.5μmの銅粒子、融点1085℃
 銀粒子B:中心粒径0.5μmの銀粒子、融点962℃
 AgCu粒子:中心粒径5μmの72Ag-28Cu合金粒子、融点780℃
 AgCuZnSn粒子:中心粒径5μmの56Ag-22Cu-17Zn-5Sn半田粉、融点650℃
 スズ粒子:中心粒径8μmのスズ粒子、融点232℃
 (金属成分C)
 スズ粒子:中心粒径8μmのスズ粒子、融点232℃
 ビスマス粒子:中心粒径16μmのビスマス粒子、融点271℃
 インジウム粒子:中心粒径25μmのインジウム粒子、融点156℃
 亜鉛粒子:中心粒径7μmの亜鉛粒子、融点419℃
 (活性金属)
 水素化チタン(TiH)粒子:中心粒径6μm
 水素化ジルコニウム(ZrH)粒子:中心粒径5μm
 (有機ビヒクル)
 有機バインダーであるアクリル樹脂と、有機溶剤であるカルビトールおよびテルピネオールの混合溶媒(質量比1:1)とを、有機バインダー:有機溶剤=1:3の質量比で混合した混合物。
 [導電ペーストの調製]
 表1~3に示す組成で各原料を秤量し、ミキサーにより混合した後、三本ロールで均一に混練することによって、導電ペースト1(充填用導電ペースト)、導電ペースト2(積層用導電ペースト)を調製した。
 なお、表1および2において、金属成分A、活性金属および金属成分Cの比率(体積比率)は、導電ペースト1における無機成分の合計体積に対する比率である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 [導電ビア部の空隙率(ボイド率)]
 焼成後のビア充填基板の導電ビア部の中心部付近をダイヤモンドソーで基板に対して垂直方向に切断した上、イオンミリングにより切断面を平滑に仕上げ加工した。加工した試料を走査型電子顕微鏡(日本電子(株)製)で観察し、組成像にて2相の存在を確認し、画像解析により導電ビア部の空隙率(ボイド率)を算出した。
 (判定方法)
  ◎:空隙率(ボイド率)5%以下(合格)
  ○:空隙率(ボイド率)5%超10%以下(合格)
  ×:空隙率(ボイド率)が10%を超える(不合格)。
 [導電ビア部と基板との密着性]
 導電ビア部と基板(孔部の壁面)との間の密着性について、上記のイオンミリングにて平滑に仕上げ加工した試料について、走査型電子顕微鏡を用いて3000倍の倍率で観察し、導電ビア部と孔部の壁面との間に隙間が存在するかを確認した。なお、導体の熱膨張率がセラミックス基板より高いため、高温焼成した後、室温まで冷却する際、導体の収縮量は基板より高くなるため、導体と基板との間の密着力が不十分な場合、導体は孔部壁面から剥がれ、微小な隙間が生じる結果となる。
 (判定方法)
  ◎:隙間が存在しない(合格)
  ○:局部的に0.5μm以下の隙間が存在する(合格)
  ×:0.5μmを超える隙間が存在する(不合格)
 [導電ビア部のシール性(気密性)]
 孔部表面に赤インクを塗布し、密閉した上でインク塗布面を圧縮空気で0.5MPaの圧力で60秒加圧した。孔部の反対面から赤インクの漏れ出しの有無を確認する。
 (判定方法)
  ◎:10孔中、インク漏れ0孔(合格)
  ○:10孔中、インク漏れ2孔まで(合格)
  ×:10孔中、インク漏れ3孔以上(不合格)。
 [相の構成金属の組成分析]
 上記のイオンミリングにて平滑に仕上げ加工した試料について、走査型電子顕微鏡で観察し、異なる相の存在を確認し、それぞれの相をSEM-EDS分析により構成金属組成(質量%)を確認した。SEM-EDS分析は、日本電子(株)製走査型電子顕微鏡JSM-IT300LAに付属のエネルギー分散型蛍光X線分析装置JED-2300を用いた。
 [総合評価の判定方法(ランク付け)]
 空隙率、密着性およびシール性の結果について、総合評価として、以下の基準で判定し、ランク付けした。
  A:空隙率(ボイド率)、密着性、シール性が全て◎である(合格)
  B:空隙率(ボイド率)、密着性、シール性が◎か○である(合格)
  C:空隙率(ボイド率)、密着性、シール性のいずれかに×がある(不合格)。
 [実施例1]
 以下に示す方法で、基板を作製した。
 (基板の準備)
 2インチ×2インチ×0.5mm厚みの窒化アルミニウム基板((株)MARUWA製「170W」)に、レーザー装置で孔径φ0.1mmおよび0.3mmの貫通孔をそれぞれ複数形成した。
 (ビア充填基板の作製工程)
 孔径φ0.1mmおよび0.3mmの貫通孔をそれぞれ多数有する2インチ×2インチ×0.5mm厚みの窒化アルミニウム基板に、表1に示す導電ペースト1-1を用いてメタルマスク(板厚が0.1mmで、開口の直径が貫通孔の直径よりも0.2mm大きいメタルマスク)を通してスクリーン印刷により貫通孔を充填し、120℃の送風乾燥機で10分間乾燥した。その後、バフ研磨機を1回通過させてメタルマスクから由来する孔部上の基板表面に突起している導電ペーストを除去し、基板表面を平坦にした。
 その後、上記と同じメタルマスクを用いて、導電ペースト1-1で充填した孔部の一方の表面に導電ペースト2-1を印刷し、孔部表面に孔径より直径が0.2mm大きい導電ペースト2の円形パターンを形成した。導電ペースト2-1を印刷した基板を、100℃の送風乾燥機で10分間乾燥した。なお、孔径φ0.3mmの貫通孔に関しては、1回印刷したペースト2の量(ウエット膜厚0.1mm)では孔の内部の空隙を全て埋めることは不十分である可能性があるため、導電ペースト2-1を印刷、乾燥した後、さらに重ねて2回(合計3回)印刷した。
 導電ペースト2-1を印刷した面を基板の上部に位置させ、ベルト式連続焼成炉にて窒素雰囲気中、ピーク温度900℃、ピーク保持時間10分間焼成した。焼成炉に投入してから、焼成後の基板を排出するまでの総時間は60分であった。
 実施例1の条件および評価結果を表4~7に示す。焼成温度下で溶融しない金属成分Aが異なる粒径の銅混合粉(84.0体積%)、活性金属成分として水素化チタン(5.7体積%)、金属成分Cとしてはスズ粉(10.4体積%)からなる導電ペースト1-1を用いて窒化アルミニウム基板の貫通孔を充填し、充填した導電ビア部の上部表面に金属成分Bとして、銀72%、銅28%の銀銅合金粉(融点780℃)からなる導電ペースト2-1を印刷して積層して焼成した基板について、導電ビア部の空隙率(ボイド率)、導電ビア部と基板との密着性、シール性を確認した。
 図3は、実施例1における孔部(導電ビア部)の断面SEM像であり、図4は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。図5は、導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。なお、図4および5において、右側が導電ビア部側である。図3の断面全体像から、導電ビア部に空隙(ボイド)は見られなかった[空隙率(ボイド率)1%以下]。また、図4の導電ビア部と孔部壁面との接合部の拡大像から、導電ビア部と孔部壁面との隙間はなく、密着性に優れていた。さらに、シール性も優れていた。
 さらに、図4の拡大像から導電ビア部には、灰色、白色の2相が存在することが判る。相の構成金属の組成分析により、濃色相である灰色相の金属組成はCu/Ag=91/9(Cuリッチ相)、淡色相である白色相の金属組成はAg/Cu/Sn/Ti=76.7/7/12/4.3(Agリッチ相)であった。Agリッチ相は、ボイドなどの空隙を導電ペースト2-1で埋めた部位に相当し、導電ペースト2-1を用いなければ、この相は空隙になっていた相であると推定できる。
 また、図5のTiマッピング像から、活性金属であるTi成分はAgリッチ相に存在し、特に導電ビア部と孔部壁面との界面部に多く存在することが判る。導電ペースト1-1に含まれていた活性金属成分は、拡散して界面部に偏析し、孔部壁面と接合して強固な密着力を形成したことが推察できる。なお、図5において、白色領域がTi成分である。
 [実施例2~6]
 導電ペースト1-1の代わりに、導電ペースト1-2、1-3、1-4、1-5、1-6を用いて、導電ペースト1中の焼成温度で溶融しない金属成分Aとして、それぞれ異なる粒径の銅混合粉、銀粉、ニッケル/銅混合粉、モリブデン/銅混合粉、タングステン/銅混合粉を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
 実施例2~6の条件および評価結果を表4~7に示す。実施例1と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、いずれも良好な結果が得られた。
 図6は、実施例3における孔部の断面SEM像であり、図7は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。図8は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の活性金属Tiの元素マッピング像である。なお、図7および8において、左側が導電ビア部側である。導電ビア部の主成分である金属成分Aとして銀粉を使用したので、銀リッチ相(白色相)の面積が大きくなっており、逆に銅は金属成分Bに含まれて空隙を埋めている成分の一部であるため、実施例1とは、灰色相と白色相とが逆になっている。このことからも、積層用ペーストに含まれる金属成分Bが、空隙を埋めて緻密性に寄与していることがわかる。
 図8におけるTiの元素マッピング像から、実施例1と同様に、活性金属であるTi成分が、導電ビア部と孔部壁面との界面部に多く存在することが判る。導電ペースト1-3に含まれていた活性金属成分が、拡散して界面部に偏析し、孔部壁面と接合して強固な密着力を形成したことが推察できる。
 図9は、実施例4における孔部の断面SEM像であり、図10は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面部の拡大像である。なお、図10において、右側が導電ビア部側である。断面の形態は実施例1と類似しており、ボイド、隙間、空隙等がないことが判る。
 [比較例1](導電ペースト2を用いない例)
 実施例1と同じ導電ペースト1-1で孔部を充填した後、孔部の上部表面に導電ペースト2の印刷を行わず、そのまま窒素雰囲気中、900℃で焼成した。孔部(導電ビア部)の断面を図11に示す。
 上部から孔部(導電ビア部)に流れ込む溶融金属成分が存在しないため、孔部(導電ビア部)全体に多数のボイドが存在し、さらには導電ビア部と孔部壁面との間に大きな隙間が存在している。そのため、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、全てについて不合格となった。また、金属成分も実施例1のような2相構造ではなかった。
 [実施例7~9]
 導電ペースト1-1の代わりに、導電ペースト1-7、1-8、1-9を用いて、金属成分Cをそれぞれ、ビスマス粒子、インジウム粒子、亜鉛粒子に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。金属成分Cの種類を変更しても、実施例1と同様に良好な結果が得られた。
 [実施例10~15]
 導電ペースト1-1の代わりに、ペースト1-10、1-11、1-12、1-13、1-14、1-15を用いて、セラミックス基板と反応性を持つ活性金属(水素化チタン)、および活性金属を保護する金属成分C(低融点金属粒子)の割合を変量すること以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
 活性金属(水素化チタン)の割合は、導電ペースト1-1中の5.7%に対して、8.5%(実施例10)、12.6%(実施例11)、17.8%(実施例12)、24.2%(実施例13)、2.1%(実施例14)、0.4%(実施例15)に変量した。それに対応して金属成分Cの割合も、15.6%(実施例10)、17.3%(実施例11)、16.3%(実施例12)、8.3%(実施例13)、3.9%(実施例14)、2.7%(実施例15)に変量した。
 活性金属の割合が24.2%の実施例13は、導電ビア部の空隙率(ボイド率)がやや高くなり、活性金属の割合が0.4%の実施例15では、導電ビア部と孔部壁面との密着性がやや低下したものの、どちらも実用レベルであった。その他の実施例では、実施例1と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、いずれも良好な結果が得られた。
 [実施例16~17]
 導電ペースト1-1、1-3の代わりに、導電ペースト1-16、1-17を用いて、活性金属を水素化ジルコニウムに変更した以外は、実施例1、実施例3と同様の方法でビア充填基板を作製した。活性金属に水素化チタンを使用した実施例1、実施例3と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性において、いずれも良好な結果が得られた。
 [実施例18~19]
 導電ペースト1-1の代わりに、導電ペースト1-18、1-19を用いて、金属成分Cの割合をそれぞれ24.3%(実施例18)、1.3%(実施例19)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
 金属成分Cの割合が多い実施例18は、導電ビア部に多少のボイドが存在し、導電ビア部と孔部壁面との界面にも多少の隙間が観察されたが、シール性は良好であり、実用レベルであった。これは金属成分Cの増量によって、焼成時に導電ペースト2-1に含む金属成分Bが浸入しにくくなり、内部のボイドや界面の隙間が残留したと考えられる。
 一方、金属成分Cの割合が1%と少ない実施例19では、空隙率(ボイド率)およびシール性は良好であったが、導電ビア部と孔部壁面との密着性は劣った(界面に多少の隙間が観察された)。この結果は、活性金属を保護するための金属成分C(低融点金属粒子)の量が不足し、活性金属を充分に保護できず、活性金属が窒素と反応したために基板との反応性が低下したためと考えられる。従って、金属成分C(低融点金属)の割合は、2~20%が好ましい。
 [比較例2](金属成分Cを含まない例)
 導電ペースト1-1の代わりに、金属成分C(低融点金属粒子)を含まない導電ペースト1-20を使用した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、導電ビア部と孔部壁面との密着性について界面に一部隙間が見られた。また、シール性が不充分であった。これは、金属成分C(低融点金属粒子)が存在しないため、焼成時に活性金属の保護ができず、活性金属粒子が窒素や炭素との反応により失活して、導電ビア部と孔部壁面との密着力が充分に得られず、導電ビア部の収縮により界面に隙間が発生したと考える。
 図12は、比較例2における孔部の断面SEM像であり、図13は、図12のSEM像における活性金属Tiの元素マッピング像である。なお、図12および13において、上側が導電ビア部側である。図12の界面拡大像から、充填ビア部は緻密で空隙はなかったが、導電ビア部と孔部壁面との界面に1μm以上の隙間が存在していた。そのため、導電ビア部と孔部壁面とのシール性が不充分であった。図13の活性金属Tiの元素マッピング像から、Tiは導電ビア部に粒子状に溜まり、活性金属成分の拡散や導電ビア部と孔部壁面との界面への偏析は見られなかった。これは、金属成分C(低融点金属粒子)が存在しないため、焼成時に活性金属粒子が窒素、炭素などと反応して窒化チタン、炭化チタンなどの難溶性、非反応性の物質に変化し、孔部壁面部への拡散が出来なくなり、また、たとえ拡散したとしても反応性が消失して、孔部壁面との密着力不足により導電ビア部の収縮により界面で剥離が発生したことが推察される。この結果から、金属成分C(低融点金属粒子)が活性金属粒子の保護や、界面部への拡散に寄与していることがわかる。
 [比較例3](活性金属を含まない例)
 導電ペースト1-1の代わりに、活性金属を含まない導電ペースト1-21を使用した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、比較例2よりも更に密着性およびシール性が低下し、不合格となった。これは、基板と反応する活性金属が存在しないため、導電ビア部と孔部壁面との密着力が充分に得られず、導電ビア部の収縮により界面に隙間が発生したためと考えられる。
 [比較例4](活性金属、金属成分Cを含まない例)
 導電ペースト1-1の代わりに、活性金属および金属成分Cを含まない導電ペースト1-22を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、比較例3と同様に、シール性および密着性が不合格となった。
 [比較例5](導電ペーストに活性金属および金属成分Cを含まず、孔部壁面に活性金属(Ti)スパッタ膜を形成した例)
 窒化アルミニウム基板の表面および貫通孔内部の壁面(孔部壁面)に、スパッタリング装置(キヤノンアネルバ(株)製「E-200S」)を用いて、電圧200W、アルゴンガス0.5Pa、基板の加熱200℃の条件で、チタン、パラジウムの順にスパッタリングした。スパッタリング後のチタン層の厚みが0.2μm、パラジウム層の厚みは0.1μmである、Ti/Pd薄膜を形成したセラミックス基板が得られた。
 そして、この基板を用いたこと以外は、比較例4と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、比較例4よりもシール性は向上した(判定○)が、導電ビア部と孔部壁面との密着性(界面に一部隙間が見られた)は不充分であった。
 [実施例20](導電ペーストに活性金属を含まず、孔部壁面に活性金属(Ti)スパッタ膜を形成した例)
 比較例5に対して金属成分C(低融点金属粒子)を含む導電ペースト1-21を用いた場合、すなわち、実施例1に対して、孔部壁面にスパッタリングによりTi/Pd薄膜を形成した基板を用い、活性金属を含まない導電ペースト1-21を用いた場合である。
 この例では、実施例1と同様に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性が、いずれも良好であった。比較例5と比較すると、導電ペースト中に金属成分C(低融点金属粒子)が存在することにより、壁面に形成した薄膜に含まれる活性金属(Ti)が、導電ペーストに含まれる金属成分Cにより保護されて失活せず、基板との反応に有効に寄与したことで、密着性やシール性が向上している。
 [比較例6](主成分となる金属粒子Aを含まない例)
 導電ペースト1-1の代わりに、主成分となる金属粒子A(高融点金属粒子)を含まない導電ペースト1-23を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、焼成中に導体が貫通孔から流れ出し、導体の形成はできなかった。
 [実施例21~22]
 主成分(金属成分A)として銅とニッケルの混合金属粉を用いた実施例4に対して、導電ペースト2-1の代わりに、銀粒子/銅粒子=70/30、50/50(質量比)の混合粉を使用した導電ペースト2-2、2-3を使用した以外は、実施例4と同様の方法でビア充填基板を作製した。
 銀粒子/銅粒子=70/30の混合粉を用いた実施例21は、実施例4と同等の結果であり、銀粒子/銅粒子混合粉を使用しても、AgCu合金粒子と同じ結果が得られることを示した。これは、焼成時の昇温過程に銀粒子と銅粒子が焼結しながら合金化が進み、融点が低下することによりAgCu合金粉と類似の溶融流動が起こることで、緻密化効果が得られたものと考えられる。
 一方、銀粒子/銅粒子=50/50の混合粉を用いた実施例22では、実施例21より、やや空隙率(ボイド率)は増えたが、密着性およびシール性は良好であった。これは、銀粒子/銅粒子の比率が50/50になることにより、AgCu合金比率の変化により融点が上昇し、焼成時の導電ペースト2-3の流れ性が低下したことで、緻密性効果が若干低下したものと考えられる。
 [実施例23]
 実施例1に対して、導電ペースト2-1の代わりに、金属成分C(低融点金属粒子)としてAgCuZnSn半田粉を用いた導電ペースト2-4を使用し、焼成温度を800℃とした以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、実施例1と同等の良好な結果が得られた。
 [実施例24]
 実施例1に対して、導電ペースト2-1の代わりに、金属成分C(低融点金属粒子)として銀粒子/スズ粒子=88/12(質量比)の混合粉を用いた導電ペースト2-5を使用した以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。その結果、実施例1と同等の良好な結果が得られた。
 [比較例7](焼成温度が金属成分Bの融点よりも低い場合;金属成分Bが焼成時に溶融しない例)
 実施例1において、焼成温度を、金属成分Bの融点(780℃)よりも低い750℃としたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
 図14は、得られた孔部(導電ビア部)の断面SEM像であり、図15は、前記孔部における導電ビア部と孔部壁面との界面の拡大像である。なお、図15において、右側が導電ビア部側である。導電ビア部の内部には空隙(ボイド)が多く、導電ビア部と孔部壁面との界面には隙間が存在しており、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性ともに不合格であった。これは、焼成温度が金属成分Bの融点の780℃よりも低いため、焼成時に金属成分Bが溶融して孔部へ流れ込むことが出来ず、空隙を埋めて緻密化することができないことを示している。
 [比較例8](最初から全成分を混合した全混合ペーストで孔部を充填し、充填後さらに孔部に全混合ペーストを積層した例)
 導電ペースト1-1と導電ペースト2-1とを質量比1:1で混合して得られた全混合ペーストを、充填用導電ペーストおよび積層用導電ペーストとして用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。
 その結果、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性ともに不合格であった。これは、金属成分Bが充填用導体ペースト中に存在するため、焼成において溶融した充填用導体ペーストの金属成分Bが周囲の金属成分Aと一体化し、孔部内の通気性が無くなって、積層用導電ペーストの孔部への流れ込みを阻害したことが推察される。この結果から、金属成分Bは充填用導電ペーストには配合せず、積層用導電ペーストに配合するのが好ましいことがわかる。
 [実施例25~28]
 実施例1に対して、セラミックス基板の材質を、窒化アルミニウムからアルミナ、サファイア、窒化珪素、石英ガラスに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法でビア充填基板を作製した。いずれの場合も、実施例1と同等に、空隙率(ボイド率)、密着性、シール性は良好な結果であった。
 実施例および比較例の条件および評価結果を表4~7に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 本発明のビア充填基板は、回路基板、電子部品、半導体パッケージの基板などに利用できる。
 1,11…絶縁性基板
 1a,11a…孔部
 12…金属膜
 3,13…充填用導電ペースト
 4,14…積層用導電ペースト
 5,15…導電ビア部

Claims (5)

  1.  孔部を有する絶縁性基板の前記孔部に、第1の導電ビア部用前駆体を充填する充填工程、前記充填工程で前記孔部に充填された前記第1の導電ビア部用前駆体の上に、第2の導電ビア部用前駆体を積層する積層工程、前記積層工程で得られた両前駆体を含む絶縁性基板を窒素雰囲気下で焼成する焼成工程を含むビア充填基板の製造方法であって、
     前記第1の導電ビア部用前駆体が、金属成分Aおよび第1の有機ビヒクルを含む充填用導電ペーストを含み、
     前記金属成分Aが、焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子であり、
     前記充填工程が、前記充填用導電ペーストを前記孔部に充填するペースト充填工程を含み、
     前記第2の導電ビア部用前駆体が、金属成分Bおよび第2の有機ビヒクルを含む積層用導電ペーストであり、
     前記金属成分Bが、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子であり、
     前記第1の導電ビア部用前駆体および前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属成分を含み、
     前記充填用導電ペーストおよび前記第2の導電ビア部用前駆体の少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含む製造方法。
  2.  前記充填用導電ペーストが、前記活性金属成分および前記金属成分Cを含む請求項1記載の製造方法。
  3.  前記第1の導電ビア部用前駆体が前記活性金属成分を含み、前記充填工程が、前記ペースト充填工程の前工程として、前記孔部の孔部壁面に前記活性金属成分を含む金属膜を形成する金属膜形成工程をさらに含む請求項1記載の製造方法。
  4.  前記金属成分Aの高融点金属粒子が、Cu、Ag、Ni、W、Mo、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属またはこの高融点金属を含む合金を含み、
     前記金属成分Bの難溶融金属粒子が、450℃を超える融点を有し、かつCu、Ag、Ni、Au、PtおよびPdからなる群より選択された少なくとも1種の高融点金属を含む難溶融合金を含み、
     前記金属成分Cの易溶融金属粒子が、450℃以下の融点を有し、かつBi、Sn、InおよびZnからなる群より選択された少なくとも1種の易溶融金属またはこの易溶融金属を含む合金を含み、
     前記活性金属成分が、活性金属、活性金属を含む合金および活性金属の水素化物からなる群より選択された少なくとも1種であり、かつ前記活性金属が、Ti、ZrおよびNbからなる群より選択された少なくとも1種の活性金属である請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法でビア充填基板を製造するための導電ペーストのキットであって、
     焼成温度を超える融点を有する高融点金属粒子である金属成分Aと、第1の有機ビヒクルとを含む充填用導電ペーストと、焼成温度よりも低い融点を有する難溶融金属粒子である金属成分Bと、第2の有機ビヒクルとを含む積層用導電ペーストとの組み合わせであり、
     前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、活性金属を含む活性金属含有粒子である活性金属成分を含み、
     前記充填用導電ペーストおよび前記積層用導電ペーストの少なくとも一方が、前記難溶融金属粒子よりも低い融点を有する易溶融金属粒子である金属成分Cを含むキット。
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