JP2000138309A - Conductor paste, ceramic multilayer board and its manufacture - Google Patents
Conductor paste, ceramic multilayer board and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ビアホール形成等
に用いる導体ペースト、並びに、この導体ペーストを用
いたセラミック多層基板及びその製造方法に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a conductive paste used for forming via holes and the like, a ceramic multilayer substrate using the conductive paste, and a method of manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野における電
子部品の性能向上は著しく、情報化社会を支える大型コ
ンピュータ、パーソナルコンピュータ、携帯端末機器等
に代表される情報処理装置では、情報処理速度の高速
化、装置の小型化、多機能化が進められている。これら
の情報処理装置に用いる電子部品として高性能の半導体
ＩＣをセラミック基板上に複数実装した、いわゆるマル
チチップモジュールが実用化されている。マルチチップ
モジュールにおいて、半導体ＩＣの実装密度を高め、各
半導体ＩＣ間を電気的に良好に接続するためには、電極
や回路等の導体パターンの配設された複数のセラミック
層を多層化し、さらに内部の導体パターンをビアホール
（via hole）によって３次元的に接続したセラミック多
層基板が有用である。2. Description of the Related Art In recent years, the performance of electronic components has been remarkably improved in the field of electronics, and information processing devices such as large-sized computers, personal computers, and portable terminal devices that support an information-oriented society have been required to increase the information processing speed. The miniaturization and multifunctionalization of are being promoted. A so-called multichip module in which a plurality of high-performance semiconductor ICs are mounted on a ceramic substrate as electronic components used in these information processing apparatuses has been put to practical use. In the multi-chip module, in order to increase the mounting density of the semiconductor ICs and electrically connect the semiconductor ICs satisfactorily, a plurality of ceramic layers provided with conductor patterns such as electrodes and circuits are multilayered. A ceramic multilayer substrate in which internal conductor patterns are three-dimensionally connected by via holes is useful.
【０００３】一般に、セラミック多層基板は、 （１）セラミックグリーンシートにドリルやパンチ等を
用いてビアホール用孔を形成する。In general, a ceramic multilayer substrate has the following features: (1) A via hole is formed in a ceramic green sheet by using a drill or a punch.
【０００４】（２）ビアホール用孔に導体ペースト或い
は導電性金属粉末を充填する。(2) A via paste is filled with a conductive paste or a conductive metal powder.
【０００５】（３）セラミックグリーンシート表面にス
クリーン印刷等の手法により、電極や回路等の導体パタ
ーンを形成する。(3) Conductive patterns such as electrodes and circuits are formed on the surface of the ceramic green sheet by a technique such as screen printing.
【０００６】（４）ビアホール及び導体パターンが形成
されたセラミックグリーンシートを積層及び圧着し、適
当な基板サイズにカットした後、焼成する。(4) A ceramic green sheet on which via holes and conductor patterns are formed is laminated and pressed, cut into an appropriate substrate size, and fired.
【０００７】といった工程を経て製造される。It is manufactured through such steps.
【０００８】上述した製造方法において、一般的に、ビ
アホール用孔に充填する導体粉末には、比抵抗が小さ
く、マイグレーションが発生しにくい、しかも安価であ
る銅粉末が好適に用いられている。また、ビアホール形
成用の導体ペーストとしては、エチルセルロース等を樹
脂成分とする有機ビヒクル中に銅粉末を混合、分散せし
めた導体ペーストが多用されている。In the above-described manufacturing method, generally, copper powder having low specific resistance, hardly causing migration, and inexpensive is preferably used as the conductive powder to be filled in the via hole. As a conductive paste for forming via holes, a conductive paste in which copper powder is mixed and dispersed in an organic vehicle containing ethyl cellulose or the like as a resin component is often used.
【０００９】また、銅粉末を主成分とする導体ペースト
を用いる場合、銅は比較的融点の低い金属であることか
ら、セラミックグリーンシートとしては、銅等の低融点
金属と同時焼結可能なガラス複合材料等の低温焼結セラ
ミック材料が用いられている。When a conductive paste containing copper powder as a main component is used, since copper is a metal having a relatively low melting point, a ceramic green sheet is a glass which can be co-sintered with a low melting point metal such as copper. Low temperature sintered ceramic materials such as composite materials are used.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したセ
ラミック多層基板の製造方法においては、焼成工程にて
セラミックグリーンシートとビアホール用孔に充填され
た導体ペーストとが同時に焼成されるが、導体ペースト
とセラミックグリーンシートの焼成時の収縮量差等によ
って、焼成後の導体ペースト（以下、ビアホール導体と
称することがある。）が***したり、セラミック割れが
発生することがある。或いは、ビアホール導体に亀裂が
生じたりすることがある。In the above-described method of manufacturing a ceramic multilayer substrate, the ceramic green sheet and the conductive paste filled in the via hole are simultaneously fired in a firing step. Due to a difference in the amount of shrinkage of the ceramic green sheet during firing, the fired conductor paste (hereinafter sometimes referred to as a via-hole conductor) may be raised or ceramic cracks may occur. Alternatively, a crack may occur in the via-hole conductor.
【００１１】即ち、セラミックグリーンシートの収縮量
よりも導体ペーストの収縮量が小さい場合、図７（Ａ）
に示すように、セラミックグリーンシート２２中のビア
ホール用孔２４に充填された導体ペースト２３は、図７
（Ｂ）に示すように、焼成後には、ビアホール導体２６
が***し、さらに、ビアホール導体２６の圧力によって
セラミック層２５に割れ２７が生じることがある。一
方、セラミックグリーンシートの収縮量よりも導体ペー
ストの収縮量が大きい場合、図７（Ｃ）に示すように、
焼成後のビアホール導体２６に亀裂２８が生じることが
ある。That is, when the contraction amount of the conductive paste is smaller than the contraction amount of the ceramic green sheet, FIG.
As shown in FIG. 7, the conductive paste 23 filled in the via hole holes 24 in the ceramic green sheet 22 is formed as shown in FIG.
As shown in (B), after firing, the via-hole conductor 26
May be raised, and a crack 27 may be generated in the ceramic layer 25 due to the pressure of the via-hole conductor 26. On the other hand, when the shrinkage amount of the conductive paste is larger than the shrinkage amount of the ceramic green sheet, as shown in FIG.
A crack 28 may occur in the via-hole conductor 26 after firing.
【００１２】ビアホール導体の***やセラミック割れ、
或いはビアホール導体の亀裂は、ビアホールと導体パタ
ーンとの接続不良や、セラミック多層基板の構造欠陥等
を引き起こし、セラミック多層基板の信頼性を大きく低
下させる要因となる。Uplift of via-hole conductors, ceramic cracks,
Alternatively, cracks in the via-hole conductor cause poor connection between the via-hole and the conductor pattern, structural defects of the ceramic multilayer substrate, and the like, which significantly reduce the reliability of the ceramic multilayer substrate.
【００１３】特に、焼成時の表面導体層の収縮による精
度バラツキを抑制するプロセスであって、アルミナ等の
収縮抑制層をセラミックグリーンシート積層体の両主面
に設け、その面方向への収縮を抑制するといった、いわ
ゆる無収縮プロセスでは、セラミックグリーンシート２
２の厚みｔ1に比べて、焼成後のセラミック層２５の厚
みｔ2が一次元的に大きく減少するため、ビアホール導
体の***、セラミック割れ、ビアホール導体の亀裂とい
った不良が発生し易い。In particular, this is a process for suppressing variation in accuracy due to shrinkage of the surface conductor layer during firing, wherein shrinkage suppression layers such as alumina are provided on both main surfaces of the ceramic green sheet laminate to reduce shrinkage in the surface direction. In a so-called non-shrinkage process such as suppression, the ceramic green sheet 2
As compared to 2 of thickness t 1, since the thickness t 2 of the ceramic layer 25 after firing is reduced one-dimensionally large, raised via-hole conductors, ceramic cracking failure such cracking of the via-hole conductors are liable to occur.
【００１４】本発明は、上述した問題点を解決するもの
であり、その目的は、セラミックグリーンシートとの同
時焼成後に***、亀裂、セラミック割れ等が発生しにく
く、優れた特性を有する導体ペーストを提供することに
ある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a conductive paste having excellent characteristics in which bumps, cracks, ceramic cracks and the like are hardly generated after co-firing with a ceramic green sheet. To provide.
【００１５】さらに本発明の他の目的は、ビアホールと
導体パターンとの接続不良や基板の構造欠陥が少なく、
信頼性の高いセラミック多層基板及びその製造方法を提
供することにある。Still another object of the present invention is to reduce connection defects between via holes and conductor patterns and structural defects of a substrate,
An object of the present invention is to provide a highly reliable ceramic multilayer substrate and a method for manufacturing the same.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、導体粉
末と有機ビヒクルとからなる導体ペーストであって、前
記導体粉末が、酸化銅粉末を６０．０〜８０．０重量
％、銅粉末を２０．０〜４０．０重量％、それぞれ混合
してなることを特徴とする導体ペースト（以下、本発明
の第１の導体ペーストと称する。）に係るものである。That is, the present invention relates to a conductor paste comprising a conductor powder and an organic vehicle, wherein the conductor powder contains 60.0 to 80.0% by weight of copper oxide powder and copper powder. In a conductive paste (hereinafter, referred to as a first conductive paste of the present invention).
【００１７】また、本発明は、導体粉末と有機ビヒクル
とからなる導体ペーストであって、前記導体粉末が、酸
化銅粉末を５５．０〜７９．５重量％、銅粉末を２０．
０〜４０．０重量％、酸化ニッケル、パラジウム及びタ
ングステンからなる群より選ばれる少なくとも1種の粉
末を０．５〜５．０重量％、それぞれ混合してなること
を特徴とする導体ペースト（以下、本発明の第２の導体
ペーストと称する。）に係るものである。The present invention also provides a conductive paste comprising a conductive powder and an organic vehicle, wherein the conductive powder comprises 55.0 to 79.5% by weight of copper oxide powder and 20.50% by weight of copper powder.
A conductor paste (hereinafter, referred to as a conductive paste (hereinafter, referred to as a conductive paste) comprising 0.5 to 5.0% by weight of at least one powder selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten. , Referred to as a second conductor paste of the present invention).
【００１８】また、本発明は、ビアホールを有し、低温
焼結セラミック材料からなるセラミックグリーンシート
を積層し、焼成してなるセラミック多層基板において、
前記ビアホールが請求項１又は２に記載の導体ペースト
で形成されていることを特徴とするセラミック多層基板
を提供するものである。The present invention also provides a ceramic multilayer substrate having via holes, laminated and fired with ceramic green sheets made of a low-temperature sintered ceramic material,
According to another aspect of the present invention, there is provided a ceramic multilayer substrate, wherein the via hole is formed of the conductive paste according to claim 1.
【００１９】本発明のセラミック多層基板は、前記低温
焼結セラミック材料がＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材
料であることを特徴とする。Ceramic multilayer substrate [0019] The present invention is characterized in that the low-temperature co-fired ceramic material is a BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 based materials.
【００２０】また、本発明は、低温焼結セラミック材料
からなるセラミックグリーンシートに、ビアホール用孔
を形成する工程と、前記ビアホール用孔に請求項１又は
２に記載の導体ペーストを充填してビアホールを形成す
る工程と、前記セラミックグリーンシート上に所定の導
体パターンを形成する工程と、得られたセラミックグリ
ーンシートを積層して第1積層体を作製する工程と、前
記第1積層体の両主面に収縮抑制層を形成し、これを圧
着して第2積層体を作製する工程と、前記第2積層体を非
酸化雰囲気下で焼成する工程と、前記収縮抑制層を剥離
する工程とを有するセラミック多層基板の製造方法を提
供するものである。The present invention also provides a step of forming a via hole in a ceramic green sheet made of a low-temperature sintered ceramic material, and filling the via hole with the conductive paste according to claim 1 or 2. Forming a predetermined conductor pattern on the ceramic green sheet; laminating the obtained ceramic green sheets to form a first laminate; and forming two main components of the first laminate. Forming a shrinkage-suppressing layer on the surface, pressing it to form a second laminate, sintering the second laminate in a non-oxidizing atmosphere, and removing the shrinkage-suppressing layer. It is intended to provide a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate having the same.
【００２１】本発明のセラミック多層基板の製造方法
は、前記低温焼結セラミック材料をＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2系材料とすることを特徴とする。In the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the present invention, the low-temperature sintered ceramic material may be made of BaO-Al 2 O 3-
It is characterized by being made of a SiO 2 material.
【００２２】本発明の第１の導体ペーストは、酸化銅粉
末と銅粉末を所定量混合してなる導体粉末を含むので、
焼成時の導体粉末の体積収縮量がセラミックグリーンシ
ートの収縮量とほぼ等しくなり、セラミックグリーンシ
ートとの同時焼成後にビアホール導体に***、亀裂が発
生しにくく、さらにはセラミックの割れ（クラック）が
抑制され、優れた特性を有する導体ペーストである。The first conductor paste of the present invention contains a conductor powder obtained by mixing a predetermined amount of copper oxide powder and copper powder.
The volume shrinkage of the conductor powder during firing is almost equal to the shrinkage of the ceramic green sheet, and the via hole conductor is unlikely to be raised or cracked after simultaneous firing with the ceramic green sheet, and furthermore, the cracking of the ceramic is suppressed. It is a conductive paste having excellent characteristics.
【００２３】また、本発明の第２の導体ペーストは、酸
化銅粉末と銅粉末と酸化ニッケル、パラジウム及びタン
グステンからなる群より選ばれる少なくとも1種の粉末
とを所定量混合してなる導体粉末を含むので、焼成時の
導体粉末の体積収縮量がセラミックグリーンシートの収
縮量とほぼ等しくなると共に、導体粉末の経時的な収縮
率（熱収縮曲線）もセラミックグリーンシートの経時的
な収縮率とほぼ等しくなり、セラミックグリーンシート
との同時焼成後にビアホール導体に***、亀裂が発生し
にくく、さらにはセラミックの割れが抑制された、優れ
た特性を有する導体ペーストである。Further, the second conductor paste of the present invention comprises a conductor powder obtained by mixing a predetermined amount of copper oxide powder, copper powder and at least one powder selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten. Therefore, the volumetric shrinkage of the conductive powder during firing becomes substantially equal to the shrinkage of the ceramic green sheet, and the shrinkage over time (heat shrinkage curve) of the conductive powder is substantially equal to the shrinkage over time of the ceramic green sheet. This is a conductor paste having excellent properties, which is equal, hardly causes bulges and cracks in the via-hole conductor after co-firing with the ceramic green sheet, and further suppresses cracking of the ceramic.
【００２４】なお、本発明の第１の導体ペースト及び本
発明の第２の導体ペーストは、体積収縮量や経時的な収
縮率の点から、特にＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料
等の低温焼結セラミック材料からなるセラミックグリー
ンシートのビアホール形成用の導体ペーストとして用い
ることが望ましい。低温焼結セラミック材料からなるセ
ラミックグリーンシートはガラス成分を含んでいるので
強度が低く割れ易いが、本発明による導体ペーストを導
体パターン形成に用いれば、セラミックの割れが十分に
抑制される。また、本発明の第１の導体ペースト及び本
発明の第２の導体ペーストは、その体積収縮量及び経時
的な熱収縮率から、無収縮プロセスに適用することが望
ましい。The first conductive paste of the present invention and the second conductive paste of the present invention are preferably made of BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 based material from the viewpoint of volume shrinkage and shrinkage with time. Is preferably used as a conductor paste for forming a via hole in a ceramic green sheet made of a low-temperature sintered ceramic material. The ceramic green sheet made of the low-temperature sintered ceramic material has a low strength because it contains a glass component and is easily broken. However, if the conductive paste according to the present invention is used for forming a conductive pattern, cracking of the ceramic is sufficiently suppressed. In addition, it is desirable that the first conductive paste of the present invention and the second conductive paste of the present invention be applied to a non-shrink process in view of the volume shrinkage and the heat shrinkage over time.
【００２５】また、本発明のセラミック多層基板によれ
ば、前記ビアホールが本発明の第１の導体ペースト又は
本発明の第２の導体ペーストによって形成されているの
で、焼成後に、ビアホール導体の***、セラミック割
れ、ビアホール導体の亀裂等が抑えられ、ビアホールと
導体パターンとの接続不良や基板の構造欠陥が少ない、
信頼性の高いセラミック多層基板が得られる。Further, according to the ceramic multilayer substrate of the present invention, since the via hole is formed by the first conductive paste of the present invention or the second conductive paste of the present invention, the protrusion of the via-hole conductor after firing is reduced. Ceramic cracks, cracks in via-hole conductors, etc. are suppressed, and there are few connection defects between via holes and conductor patterns and few structural defects in the board.
A highly reliable ceramic multilayer substrate can be obtained.
【００２６】また、本発明のセラミック多層基板の製造
方法によれば、いわゆる無収縮プロセスにおいて、前記
ビアホール用孔に本発明の第１の導体ペースト又は本発
明の第２の導体ペーストを充填してビアホールを形成す
るので、表面導体パターンを精度良く形成することがで
きると共に、焼成後に、ビアホール導体の***、セラミ
ック割れ、ビアホール導体の亀裂等が発生しにくく、ビ
アホールと導体パターンとの接続不良や基板の構造欠陥
が少なく、信頼性の高いセラミック多層基板を製造でき
る。According to the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate of the present invention, the first conductive paste of the present invention or the second conductive paste of the present invention is filled into the via hole in a so-called non-shrinkage process. Since via holes are formed, the surface conductor pattern can be formed with high accuracy, and after firing, the via hole conductor is unlikely to protrude, ceramic cracks, via hole conductor cracks, etc. And a highly reliable ceramic multilayer substrate having few structural defects can be manufactured.
【００２７】[0027]
【発明の実施の形態】図１〜図６を参照に、本発明のセ
ラミック多層基板の製造方法を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a ceramic multilayer substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【００２８】まず、図１に示すように、低温焼結セラミ
ック材料からなるセラミックグリーンシート２ｂにドリ
ル加工、パンチ加工、レーザ加工等の手法により、ビア
ホール用孔３ａ、３ｂ…を形成する。次いで、ビアホー
ル用孔３ａ、３ｂ…中にスクリーン印刷法等によって、
本発明の第１の導体ペースト又は第２の導体ペースト４
ａ、４ｂ…を充填し、乾燥させる。First, as shown in FIG. 1, via-holes 3a, 3b... Are formed in a ceramic green sheet 2b made of a low-temperature sintered ceramic material by a method such as drilling, punching, or laser processing. Then, in the via holes 3a, 3b,.
First conductor paste or second conductor paste 4 of the present invention
a, 4b ... are filled and dried.
【００２９】次いで、図２に示すように、セラミックグ
リーンシート２ｂに、電極や回路等を形成するための導
体ペーストをスクリーン印刷して、所定の導体パターン
５ａ、５ｂ…を形成する。また、図示省略するが、セラ
ミックグリーンシート２ａ、２ｃ、２ｄ及び２ｅを同様
にして作製する。Then, as shown in FIG. 2, a conductor paste for forming electrodes, circuits and the like is screen-printed on the ceramic green sheet 2b to form predetermined conductor patterns 5a, 5b. Although not shown, the ceramic green sheets 2a, 2c, 2d and 2e are produced in the same manner.
【００３０】次いで、図３に示すように、所定の導体パ
ターン４及びビアホール５が形成されたセラミックグリ
ーンシート２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び２ｅを順次積層
して、セラミックグリーンシート２ａ〜２ｅからなる積
層体２（前記第１積層体に相当）を作製する。Next, as shown in FIG. 3, ceramic green sheets 2a, 2b, 2c, 2d and 2e on which predetermined conductor patterns 4 and via holes 5 are formed are sequentially laminated to form ceramic green sheets 2a to 2e. A laminate 2 (corresponding to the first laminate) is manufactured.
【００３１】次いで、図４に示すように、積層体２の両
主面に収縮抑制層７ａ及び７ｂを積み重ね、圧着処理を
経て、積層体１１（前記第２積層体に相当）を形成した
後、積層体１１を所定の寸法にカットする。ここで、積
層体２部分の厚みはＴ1である。Next, as shown in FIG. 4, after the shrinkage suppressing layers 7a and 7b are stacked on both main surfaces of the laminate 2, a laminate 11 (corresponding to the second laminate) is formed through a pressure bonding process. Then, the laminate 11 is cut into a predetermined size. The thickness of the laminate 2 moiety is T 1.
【００３２】次いで、図５に示すように、非酸化雰囲気
中で所定温度、所定時間焼成すると、実質的に面方向に
は収縮せず、厚み方向にのみ収縮したセラミック層６
ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ及び６ｅが収縮抑制層７ａ及び７
ｂに挟持された構造の積層体１２が得られる。ここで、
セラミック層６ａ〜６ｅの合計の厚みはＴ2となり、積
層体２の厚みＴ1に比べておおよそ６０％程度収縮す
る。即ち、積層体１２中のビアホール１５も実質的に厚
み方向にのみ収縮することになる。次いで、焼成後の積
層体１２から、収縮抑制層７ａ及び７ｂを剥離して、所
定の導体パターン１４及びビアホール１５を有するセラ
ミック多層基板１３を得る。Next, as shown in FIG. 5, when fired in a non-oxidizing atmosphere at a predetermined temperature for a predetermined time, the ceramic layer 6 shrinks only in the thickness direction without substantially shrinking in the plane direction.
a, 6b, 6c, 6d and 6e are shrinkage suppression layers 7a and 7
Thus, a laminated body 12 having a structure sandwiched by b is obtained. here,
The total thickness of the ceramic layer 6a~6e is T 2, and the shrink approximately about 60% compared to the thickness T 1 of the laminate 2. That is, the via hole 15 in the laminate 12 also contracts substantially only in the thickness direction. Next, the shrinkage suppression layers 7a and 7b are peeled off from the fired laminate 12 to obtain a ceramic multilayer substrate 13 having predetermined conductor patterns 14 and via holes 15.
【００３３】得られたラミック多層基板１３は、セラミ
ックグリーンシートとして低温焼結セラミックグリーン
シートが用いられており、かつ、ビアホール形成用の導
体ペースト４として、本発明の第１の導体ペースト或い
は本発明の第２の導体ペーストが用いられているので、
いわゆる無収縮プロセスであっても、セラミックグリー
ンシートと導体ペーストとの焼成収縮量差によるビアホ
ール導体の***、セラミック割れ、ビアホール導体の亀
裂等が発生しにくく、ビアホール４と導体パターン５と
の接続不良や、セラミック多層基板のボイド等による構
造欠陥の少ない、信頼性の高いセラミック多層基板とな
る。The obtained lamic multilayer substrate 13 uses a low-temperature sintered ceramic green sheet as the ceramic green sheet, and uses the first conductive paste of the present invention or the present invention as the conductive paste 4 for forming a via hole. Since the second conductor paste of the above is used,
Even in the so-called non-shrinkage process, the via hole conductor is unlikely to be raised due to the difference in firing shrinkage between the ceramic green sheet and the conductive paste, ceramic cracks, cracks in the via hole conductor, and the like, and the connection failure between the via hole 4 and the conductor pattern 5 is poor. Also, a highly reliable ceramic multilayer substrate having few structural defects due to voids or the like of the ceramic multilayer substrate is obtained.
【００３４】また、セラミックグリーンシート２ａ〜２
ｅとして、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料を用いる
と、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料（熱収縮率約１
５％）と本発明の第１の導体ペースト或いは第２の導体
ペースト（いずれも熱収縮率１４〜１６％）とは収縮量
差が小さいので、ビアホール導体の***、セラミック割
れ、ビアホール導体の亀裂等がさらに抑制され、信頼性
の高いセラミック多層基板が得られる。The ceramic green sheets 2a to 2a
As e, the use of BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 based materials, BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 based material (thermal shrinkage ratio of about 1
5%) and the first conductor paste or the second conductor paste of the present invention (all of which have a heat shrinkage of 14 to 16%). And the like are further suppressed, and a highly reliable ceramic multilayer substrate can be obtained.
【００３５】さらに、いわゆる無収縮プロセスを利用し
て製造されているので、セラミック多層基板１３の主面
に形成されるビアホールや導体パターンの位置精度が高
く、半導体ＩＣやチップコンデンサ等の表面実装部品を
高精度に搭載できる。Further, since it is manufactured using a so-called non-shrinkage process, the positional accuracy of via holes and conductor patterns formed on the main surface of the ceramic multilayer substrate 13 is high, and surface mounting components such as semiconductor ICs and chip capacitors are used. Can be mounted with high accuracy.
【００３６】次に、本発明に係る導体ペーストの作用を
説明する。Next, the operation of the conductive paste according to the present invention will be described.
【００３７】本発明の第１の導体ペーストは、酸化銅粉
末を６０．０〜８０．０重量％、銅粉末を２０．０〜４
０．０重量％、それぞれ混合してなる導体粉末を含んで
いる。The first conductor paste according to the present invention comprises copper oxide powder at 60.0 to 80.0% by weight and copper powder at 20.0 to 4%.
0.0% by weight, each containing a mixed conductor powder.
【００３８】ＣｕＯ及び／又はＣｕ2Ｏの酸化銅粉末を
Ｎ2−Ｈ2Ｏ等の非酸化雰囲気下で焼成すると、 ＣｕＯ→Ｃｕ＋１／２Ｏ2 Ｃｕ2Ｏ→２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 の反応が起こり、酸化銅粉末（ＣｕＯ及び／又はＣｕ2
Ｏ）の体積が収縮する。上述した配合量範囲内で酸化銅
粉末と銅粉末とを混合した本発明の第１の導体ペースト
は、その体積収縮量が、特にＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ
2系材料である低温焼結セラミックグリーンシートの焼
成時の収縮量とほぼ等しいので、焼成処理後の***、セ
ラミック割れ、亀裂の発生が抑制される。また、酸化銅
の還元時に発生する酸素ガスは有機ビヒクル中の樹脂成
分を取り除く作用も有している。When the copper oxide powder of CuO and / or Cu 2 O is fired in a non-oxidizing atmosphere such as N 2 -H 2 O, a reaction of CuO → Cu + ／ O 2 Cu 2 O → 2Cu + ／ O 2 occurs, Copper oxide powder (CuO and / or Cu 2
O) shrinks in volume. The first conductor paste of the present invention obtained by mixing a copper oxide powder and copper powder in the amount range as described above, the volumetric shrinkage amount, especially BaO-Al 2 O 3 -SiO
Since the amount of shrinkage during firing of the low-temperature sintered ceramic green sheet, which is the second material, is substantially equal to that of the second material, the occurrence of bumps, ceramic cracks, and cracks after firing is suppressed. The oxygen gas generated during the reduction of copper oxide also has the function of removing the resin component in the organic vehicle.
【００３９】さらに、無収縮プロセスにおいては、通常
のプロセスに比べて、セラミックグリーンシートが厚み
方向へ１次元的に大きく収縮するので、導体ペーストと
セラミックグリーンシートとの収縮量差の厳密な管理が
必要である。本発明の第１の導体ペーストは、この無収
縮プロセスに好適に使用可能である。Furthermore, in the non-shrinkage process, the ceramic green sheet shrinks greatly one-dimensionally in the thickness direction as compared with a normal process, so that the difference in shrinkage between the conductive paste and the ceramic green sheet is strictly controlled. is necessary. The first conductor paste of the present invention can be suitably used for this non-shrinkage process.
【００４０】なお、酸化銅粉末の含有量が８０重量％を
超え、銅粉末の含有量が２０重量％未満になると、ビア
ホールに図７（Ｃ）に示したような亀裂が生じる。ま
た、酸化銅粉末の含有量が６０重量％未満であって、銅
粉末の含有量が４０重量％を超えると、図７（ｂ）に示
したように、ビアホール中の導体材料が***し、セラミ
ック層に割れが発生する。When the content of the copper oxide powder exceeds 80% by weight and the content of the copper powder becomes less than 20% by weight, cracks are generated in the via holes as shown in FIG. 7C. When the content of the copper oxide powder is less than 60% by weight and the content of the copper powder exceeds 40% by weight, as shown in FIG. 7B, the conductor material in the via hole rises, Cracks occur in the ceramic layer.
【００４１】また、本発明の第２の導体ペーストは、酸
化銅粉末を５５．０〜７９．５重量％、銅粉末を２０．
０〜４０．０重量％、酸化ニッケル、パラジウム及びタ
ングステンからなる群より選ばれる少なくとも1種の粉
末を０．５〜５．０重量％それぞれ混合してなる導体粉
末を含んでいる。The second conductor paste of the present invention contains 55.0 to 79.5% by weight of copper oxide powder and 20.50% by weight of copper powder.
The conductive powder contains 0 to 40.0% by weight, and 0.5 to 5.0% by weight of at least one powder selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten.
【００４２】ＣｕＯ及び／又はＣｕ2Ｏの酸化銅粉末と
酸化ニッケルとを含む導体粉末を、Ｎ2−Ｈ2Ｏ等の非酸
化雰囲気下で焼成すると、 ＣｕＯ→Ｃｕ＋１／２Ｏ2 Ｃｕ2Ｏ→２Ｃｕ＋１／２Ｏ2 ＮｉＯ→Ｎｉ＋１／２Ｏ2 の反応が起こり、酸化銅粉末及び酸化ニッケルの体積が
収縮する。さらに、パラジウム、タングステンは銅粉末
等の早急な収縮を阻害し、これによって銅粉末、酸化銅
粉末等の経時的な収縮量変化（即ち熱収縮曲線）をセラ
ミックグリーンシートのそれに近づける作用を有してい
る。従って、特にＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料で
ある低温焼結セラミックグリーンシートの焼成時の収縮
量と上述の導体粉末の収縮量とがほぼ等しくなって、か
つ、導体粉末とセラミックグリーンシートとの熱収縮曲
線もほぼ等しくなって、ビアホール導体の***、セラミ
ック割れ、ビアホール導体の亀裂が発生しにくくなる。
また、酸化銅や酸化ニッケルの還元時に発生する酸素ガ
スは有機ビヒクル中の樹脂成分を取り除く作用も有して
いる。When a conductor powder containing copper oxide powder of CuO and / or Cu 2 O and nickel oxide is fired in a non-oxidizing atmosphere such as N 2 —H 2 O, CuO → Cu + 1 / 2O 2 Cu 2 O → A reaction of 2Cu + 1 / 2O 2 NiO → Ni + 1 / 2O 2 occurs, and the volumes of the copper oxide powder and the nickel oxide shrink. Further, palladium and tungsten have the effect of inhibiting the rapid shrinkage of copper powder and the like, thereby bringing the change in the amount of shrinkage over time (ie, heat shrinkage curve) of copper powder and copper oxide powder close to that of the ceramic green sheet. ing. Thus, in particular made BaO-Al 2 O 3 -SiO 2 system contraction amount during the firing of a low temperature sintered ceramic green sheet is a material with the amount of shrinkage of the above-mentioned conductor powder and are substantially equal, and the conductor powder and the ceramic green The heat shrinkage curves of the sheet and the sheet are also substantially equal, so that the protrusion of the via-hole conductor, the ceramic crack, and the crack of the via-hole conductor are less likely to occur.
Further, oxygen gas generated at the time of reduction of copper oxide or nickel oxide also has an action of removing a resin component in the organic vehicle.
【００４３】さらに、無収縮プロセスにおいては、通常
のプロセスに比べて、セラミックグリーンシートの厚み
方向へ１次元的に大きく収縮するので、導体ペーストと
セラミックグリーンシートとの収縮量の差、及び、導体
ペーストとセラミックグリーンシートとの熱収縮曲線の
差を小さくする必要がある。即ち、本発明の第２の導体
ペーストも、この無収縮プロセスに好適に使用可能であ
る。Further, in the non-shrinkage process, since the ceramic green sheet shrinks greatly one-dimensionally in the thickness direction of the ceramic green sheet as compared with the normal process, the difference in shrinkage between the conductor paste and the ceramic green sheet, It is necessary to reduce the difference in heat shrinkage curve between the paste and the ceramic green sheet. That is, the second conductor paste of the present invention can also be suitably used for this non-shrink process.
【００４４】なお、酸化銅粉末の含有量が７９．５重量
％を超え、銅粉末の含有量が２０重量％未満であると、
ビアホール導体に図７（Ｃ）に示したような亀裂が生じ
る。また、酸化銅粉末の含有量が６０重量％未満であっ
て、銅粉末の含有量が４０重量％を超えると、図７
（Ｂ）に示したように、ビアホール導体が***し、セラ
ミック層に割れが発生する。同時に、酸化ニッケル、パ
ラジウム及びタングステンからなる群より選ばれる少な
くとも１種の導体金属の含有量が０．５重量％未満であ
る場合、若しくは、５．０重量％を超える場合は、ビア
ホール導体が***し、セラミック層に割れが発生する。When the content of the copper oxide powder exceeds 79.5% by weight and the content of the copper powder is less than 20% by weight,
A crack is generated in the via-hole conductor as shown in FIG. Further, when the content of the copper oxide powder is less than 60% by weight and the content of the copper powder exceeds 40% by weight, FIG.
As shown in (B), the via-hole conductor rises and cracks occur in the ceramic layer. At the same time, when the content of at least one conductive metal selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten is less than 0.5% by weight or more than 5.0% by weight, the via-hole conductor is raised. As a result, cracks occur in the ceramic layer.
【００４５】特に、上述した理由から、本発明の第２の
導体ペーストは、所定量の酸化銅粉末及び銅粉末を有
し、かつ、少なくとも酸化ニッケルを含み、パラジウム
又はタングステンのいずれか一方を有していることがさ
らに望ましい。In particular, for the above-mentioned reason, the second conductor paste of the present invention has a predetermined amount of copper oxide powder and copper powder, contains at least nickel oxide, and has either palladium or tungsten. It is more desirable to have.
【００４６】以上、本発明を実施の形態について説明し
たが、本発明は上述した実施の形態に限定されるもので
はない。Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
【００４７】例えば、低温焼結セラミック材料として
は、Ａｌ2Ｏ3にガラス成分を混合せしめたガラス−セラ
ミック複合系の低温焼結セラミック材料や、結晶化ガラ
ス系の低温焼結セラミック材料、セラミック複合系の低
温焼結セラミック材料を用いることができる。また、回
路や電極等の内層導体パターン、表層導体パターン用の
導体材料としては、銅や銀等の低融点金属以外にも、
金、銀−パラジウム合金等の低融点金属を使用してよ
い。For example, as the low-temperature sintered ceramic material, a glass-ceramic composite low-temperature sintered ceramic material in which a glass component is mixed with Al 2 O 3 , a crystallized glass-based low-temperature sintered ceramic material, a ceramic composite Low temperature sintered ceramic materials can be used. In addition, as the conductor material for the inner layer conductor pattern of the circuit and the electrode and the surface layer conductor pattern, other than the low melting point metal such as copper and silver,
A low melting point metal such as gold or silver-palladium alloy may be used.
【００４８】さらに、本発明のセラミック多層基板は、
チップ多層ディレイラインやチップ多層ＬＣフィルタ等
の他、例えば、電圧制御発振器、デュプレクサ等の誘電
体フィルタ、弾性表面波フィルタ等の多層デバイスや、
ハイブリッドＩＣ等の多層モジュール、セラミックパッ
ケージなど、種々の用途に適用できる。Further, the ceramic multilayer substrate of the present invention comprises:
In addition to chip multilayer delay lines and chip multilayer LC filters, for example, voltage controlled oscillators, dielectric filters such as duplexers, multilayer devices such as surface acoustic wave filters,
It can be applied to various uses such as a multilayer module such as a hybrid IC, a ceramic package, and the like.
【００４９】[0049]
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例について説明
する。The present invention will be described below with reference to specific examples.
【００５０】例１〜例１５ まず、本発明の第１の導体ペーストを用いたセラミック
多層基板について、ビアホール導体の亀裂、ビアホール
導体の***、セラミックの割れの発生の有無を調べた。 Examples 1 to 15 First, with respect to a ceramic multilayer substrate using the first conductive paste of the present invention, the presence or absence of cracks in via-hole conductors, bumps in via-hole conductors, and cracks in ceramics were examined.
【００５１】セラミック多層基板を作製するためのセラ
ミックグリーンシート、収縮抑制層、及び、ビアホール
形成用導体ペーストは、以下の要領に従って作製した。A ceramic green sheet, a shrinkage suppressing layer, and a via-hole forming conductor paste for producing a ceramic multilayer substrate were produced in the following manner.
【００５２】［セラミックグリーンシート］ＢａＯ−Ａ
ｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料に、結合剤としてのポリビニル
ブチラール、可塑剤としてのジオクチルフタレート、及
び、有機溶媒を加えてスラリーを形成し、これをドクタ
ーブレード法にてシート状に成形して、セラミックグリ
ーンシートを作製した。[Ceramic Green Sheet] BaO-A
to l 2 O 3 -SiO 2 based materials, polyvinyl butyral as a binder, dioctyl phthalate as a plasticizer, and, by adding an organic solvent to form a slurry, which was formed into a sheet by a doctor blade method Then, a ceramic green sheet was produced.
【００５３】［収縮抑制層］Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）粉末
にポリビニルブチラール、ジオクチルフタレート、有機
溶媒等を加えて、ドクターブレード法によってシート状
に形成し、収縮抑制層を作製した。[Shrinkage Suppression Layer] Polyvinyl butyral, dioctyl phthalate, an organic solvent and the like were added to Al 2 O 3 (alumina) powder and formed into a sheet by a doctor blade method to produce a shrinkage suppression layer.
【００５４】［ビアホール形成用導体ペースト］下記表
１に示す組成及び配合量の酸化銅粉末と銅粉末の混合粉
末を用い、この混合粉末１００重量％を、エチルセルロ
ース樹脂をテルピネオール系溶剤に溶解してなる有機ビ
ヒクル１５．０重量％中に混合、分散して、ビアホール
形成用の導体ペーストを作製した。[Conductor Paste for Forming Via Holes] A mixed powder of copper oxide powder and copper powder having the composition and blending amount shown in Table 1 below was used, and 100% by weight of this mixed powder was dissolved in an ethylcellulose resin in a terpineol-based solvent. The resulting mixture was mixed and dispersed in 15.0% by weight of an organic vehicle to prepare a conductive paste for forming a via hole.
【００５５】次に、図１〜図６と同様の工程で、セラミ
ック多層基板を製造した。Next, a ceramic multilayer substrate was manufactured in the same steps as in FIGS.
【００５６】即ち、まず、図１に示したように、上述し
たセラミックグリーンシート２ｂにドリルによってビア
ホール用孔３ａ、３ｂ…を形成し、引き続いて、ビアホ
ール用孔３ａ、３ｂ…中にスクリーン印刷法を用いて、
ビアホール形成用の導体ペースト４ａ、４ｂ…を充填
し、乾燥した。次いで、図２に示したように、セラミッ
クグリーンシート２ｂに導体パターン形成用の導体ペー
ストをスクリーン印刷して、所定の導体パターン５ａ、
５ｂ…を形成した。同様にして、セラミックグリーンシ
ート２ａ、２ｃ、２ｄ及び２ｅを作製した。That is, first, as shown in FIG. 1, holes 3a, 3b... For via holes are formed in the above-mentioned ceramic green sheet 2b by drilling, and subsequently, screen printing is performed in the holes 3a, 3b. Using,
.. Were filled with via paste for forming via holes and dried. Next, as shown in FIG. 2, a conductor paste for forming a conductor pattern is screen-printed on the ceramic green sheet 2 b to obtain a predetermined conductor pattern 5 a,
5b ... were formed. Similarly, ceramic green sheets 2a, 2c, 2d and 2e were produced.
【００５７】次いで、図３に示したように、導体パター
ン４及びビアホール５を形成したセラミックグリーンシ
ート２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び２ｅを順次積層して積
層体２を作製した後、図４に示したように、積層体２の
両主面に上述した収縮抑制層７ａ及び７ｂを積み重ね、
圧着処理を経て、積層体１１を形成し、これを所定の寸
法にカットした。Next, as shown in FIG. 3, the ceramic green sheets 2a, 2b, 2c, 2d, and 2e on which the conductor patterns 4 and the via holes 5 are formed are sequentially laminated to form a laminate 2, and FIG. As shown, the shrinkage suppression layers 7a and 7b described above are stacked on both main surfaces of the laminate 2,
The laminate 11 was formed through a pressure bonding process, and was cut into a predetermined size.
【００５８】次いで、図５に示したように、Ｎ2−Ｈ2Ｏ
の非酸化雰囲気中、９５０度で１時間焼成した後、焼成
後の積層体１２から、収縮抑制層７ａ及び７ｂを超音波
振動法を利用して剥離し、図６に示したように、ビアホ
ール１５及び導体パターン１４を有するセラミック多層
基板１３を得た。Next, as shown in FIG. 5, N 2 -H 2 O
After baking for 1 hour at 950 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, the shrinkage suppression layers 7 a and 7 b are peeled off from the fired laminate 12 by using an ultrasonic vibration method, and as shown in FIG. Thus, a ceramic multilayer substrate 13 having a conductor pattern 14 and a conductor pattern 14 was obtained.
【００５９】このようにして作製したセラミック多層基
板を切断し、その切断面を実体顕微鏡で観察することに
より、ビアホール導体の亀裂の有無、***の有無、及
び、セラミック層の割れの有無を調べた。その測定結果
を下記表１に併せて示す。The thus prepared ceramic multilayer substrate was cut, and the cut surface was observed with a stereomicroscope to examine the presence or absence of cracks and protrusions of the via-hole conductor and the presence or absence of cracks in the ceramic layer. . The measurement results are shown in Table 1 below.
【００６０】[0060]
【表１】 [Table 1]
【００６１】表１から、酸化銅粉末と銅粉末とを所定の
割合混合してなる導体粉末を含む導体ペーストを用いる
ことによって、導体ペーストとセラミックグリーンシー
トとの収縮量差を小さくし、ビアホール導体の亀裂、隆
起、さらにはセラミックの割れを抑制できることが分か
る。As can be seen from Table 1, the difference in the amount of shrinkage between the conductive paste and the ceramic green sheet was reduced by using the conductive paste containing the conductive powder obtained by mixing the copper oxide powder and the copper powder in a predetermined ratio, and the via hole conductor was reduced. It can be seen that cracks, bumps, and cracks in ceramics can be suppressed.
【００６２】即ち、例４〜例１１のように、酸化銅（Ｃ
ｕＯ及び／又はＣｕ2Ｏ）粉末６０．０〜８０．０重量
％と銅（Ｃｕ）粉末２０．０〜４０．０重量％とを混合
してなる導体ペーストを用いた場合、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2系材料をセラミックグリーンシートとして用
いた無収縮プロセスにおいて、ビアホール導体の亀裂や
***、セラミック割れが発生していなかった。これは、
ビアホールと導体パターンとの接続不良やセラミック多
層基板の構造欠陥等が殆ど無く、信頼性の高いセラミッ
ク多層基板であることを意味する。That is, as shown in Examples 4 to 11, copper oxide (C
When using uO and / or Cu 2 O) powder 60.0 to 80.0 wt% and copper (Cu) powder 20.0 to 40.0 wt% and the obtained by mixing conductive paste, BaO-Al 2 O 3
-In the non-shrinkage process using the SiO 2 -based material as the ceramic green sheet, cracks and protrusions of the via-hole conductor and no ceramic crack were generated. this is,
There is almost no connection failure between the via hole and the conductor pattern, no structural defect of the ceramic multilayer substrate, and the like, which means that the ceramic multilayer substrate has high reliability.
【００６３】また、例６、７及び１１の場合、ビアホー
ルどう合いの亀裂や***、セラミック割れが発生してい
なかったことに加えて、ビアホール導体の表面形状が極
めて優れており、導体ペーストにおいては、ＣｕＯ、Ｃ
ｕ2Ｏの両者を含むことが望ましいことが分かった。In the case of Examples 6, 7 and 11, in addition to the fact that no cracks or bumps between the via holes and no ceramic cracks occurred, the surface shape of the via hole conductor was extremely excellent. , CuO, C
It has been found desirable to include both of u 2 O.
【００６４】これに対して、酸化銅の割合が８０．０重
量％よりも多い導体ペーストを用いた例１〜例３では、
導体ペーストの収縮量がセラミックグリーンシートの収
縮量よりも大きかったことによるビアホール導体の亀裂
が発生してしまい、他方、所定量よりも、酸化銅の割合
が６０．０重量％よりも少ない導体ペーストを用いた例
１２〜例１５では、セラミックグリーンシートの収縮量
に比べて導体ペーストの収縮量が少なかったことによ
る、ビアホール導体の***及びセラミック割れが発生し
てしまった。On the other hand, in Examples 1 to 3 in which a conductor paste containing more than 80.0% by weight of copper oxide was used,
The via-hole conductor cracks due to the shrinkage of the conductor paste being greater than the shrinkage of the ceramic green sheet, while the conductor paste has a copper oxide ratio of less than 60.0% by weight less than a predetermined amount. In Examples 12 to 15 in which the conductor paste shrinks less than the ceramic green sheet shrinks, the via-hole conductor bulges and ceramic cracks occur.
【００６５】例１６〜例４２ 次に、本発明の第２の導体ペーストを用いたセラミック
多層基板について、ビアホール導体の亀裂、ビアホール
導体の***、セラミックの割れの発生の有無を調べた。 Examples 16 to 42 Next, with respect to the ceramic multilayer substrate using the second conductive paste of the present invention, the presence or absence of cracks in via-hole conductors, bumps in via-hole conductors, and cracks in ceramics were examined.
【００６６】なお、セラミックグリーンシート、収縮抑
制層、及び、ビアホール形成用導体ペーストは、上述し
た例１〜例１５と同様の要領で作製し、また、例１〜例
１５と同様の工程で、セラミック多層基板を製造した。
また、ビアホール形成用導体ペーストの成分組成は下記
表２に示す。ここでは、有機ビヒクルの量はすべて導体
粉末全量に対して１５重量％とした。The ceramic green sheet, the shrinkage suppression layer, and the conductive paste for forming a via hole were prepared in the same manner as in Examples 1 to 15 described above. A ceramic multilayer substrate was manufactured.
The component composition of the via hole forming conductor paste is shown in Table 2 below. Here, the amount of the organic vehicle was all 15% by weight based on the total amount of the conductor powder.
【００６７】例１〜例１５と同様に、作製したセラミッ
ク多層基板を切断し、その切断面を実体顕微鏡で観察す
ることにより、ビアホール内の導体金属の亀裂の有無、
***の有無、及び、セラミック層の割れの有無を調べ
た。その測定結果を下記表２に併せて示す。In the same manner as in Examples 1 to 15, the prepared ceramic multilayer substrate was cut, and the cut surface was observed with a stereoscopic microscope to determine whether or not there was a crack in the conductive metal in the via hole.
The presence or absence of protrusion and the presence or absence of cracks in the ceramic layer were examined. The measurement results are shown in Table 2 below.
【００６８】[0068]
【表２】 [Table 2]
【００６９】表２から、酸化銅粉末と銅粉末とを所定の
割合混合してなり、かつ、酸化ニッケル、パラジウム及
びタングステンからなる群より選ばれた少なくとも１種
の導体粉末を含む導体ペーストを用いることによって、
導体ペーストとセラミックグリーンシートとの収縮量差
を小さくし、ビアホール導体の亀裂、***、さらにはセ
ラミックの割れを抑制できることが分かる。According to Table 2, a conductor paste obtained by mixing copper oxide powder and copper powder at a predetermined ratio and containing at least one kind of conductor powder selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten is used. By
It can be seen that the difference in the amount of shrinkage between the conductor paste and the ceramic green sheet can be reduced, and cracks and protrusions of the via-hole conductor, and furthermore, cracking of the ceramic can be suppressed.
【００７０】即ち、例２０〜例２２、例２７〜例３４の
ように、酸化銅粉末５５．０〜７９．５重量％、銅粉末
２０．０〜４０．０重量％、酸化ニッケル、パラジウム
及びタングステンからなる群より選ばれる少なくとも1
種の金属粉末０．５〜５．０重量％をそれぞれ混合して
なる導体ペーストを用いた場合、ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｓ
ｉＯ2系材料をセラミックグリーンシートとして用いた
無収縮プロセスにおいても、亀裂、***、セラミック割
れが発生しておらず、これは、ビアホールと導体パター
ンとの接続不良や、セラミック多層基板の構造欠陥等が
無く、信頼性の高いセラミック多層基板であることを意
味する。That is, as in Examples 20 to 22, and 27 to 34, 55.0 to 79.5% by weight of copper oxide powder, 20.0 to 40.0% by weight of copper powder, nickel oxide, palladium and At least one selected from the group consisting of tungsten
When a conductor paste obtained by mixing 0.5 to 5.0% by weight of each kind of metal powder is used, BaO—Al 2 O 3 —S
Even in the non-shrinkage process using an iO 2 -based material as a ceramic green sheet, cracks, bumps, and ceramic cracks did not occur, such as poor connection between the via hole and the conductor pattern and structural defects of the ceramic multilayer substrate. Means that the substrate is a highly reliable ceramic multilayer substrate.
【００７１】また、例２２、２９、３０、３３及び３４
の場合、ビアホール導体の亀裂や***、セラミック割れ
が発生していなかったことに加えて、ビアホール導体の
表面形状が極めて優れており、導体ペーストにおいて
は、ＣｕＯ、Ｃｕ2Ｏの両者を含むことが望ましいこと
が分かった。また、例３０及び３１の場合、より一層優
れた表面形状を有していたので、酸化ニッケル、パラジ
ウム、タングステンの全てを含んでいることがさらに望
ましいことが分かった。Examples 22, 29, 30, 33 and 34
In the case of the above, in addition to the fact that cracks and protrusions of the via hole conductor and ceramic cracks did not occur, the surface shape of the via hole conductor was extremely excellent, and the conductor paste may contain both CuO and Cu 2 O. It turned out to be desirable. In addition, in the case of Examples 30 and 31, it was found that it was more desirable to include all of nickel oxide, palladium, and tungsten because they had more excellent surface shapes.
【００７２】これに対して、酸化銅の割合が７９．５重
量％よりも多い導体ペーストを用いた例１６〜例１９で
は、導体ペーストの収縮量がセラミックグリーンシート
の収縮量よりも大きかったことによるビアホール導体の
亀裂が発生してしまった。他方、酸化銅の割合が５５．
０重量％よりも少ない導体ペーストを用いた例３９〜例
４２では、セラミックグリーンシートの収縮量に比べて
導体ペーストの収縮量が少なかったことによるビアホー
ル導体の***及びセラミック割れが発生してしまった。On the other hand, in Examples 16 to 19 in which the conductor paste containing more than 79.5% by weight of copper oxide was used, the contraction amount of the conductor paste was larger than that of the ceramic green sheet. Caused cracks in the via-hole conductor. On the other hand, when the proportion of copper oxide is 55.
In Examples 39 to 42 using less than 0% by weight of the conductive paste, the via-hole conductor bulges and ceramic cracks occurred due to the small amount of the conductive paste shrinkage compared to the shrinkage of the ceramic green sheet. .
【００７３】また、酸化ニッケル、パラジウム及びタン
グステンからなる群より選ばれる少なくとも１種の導体
材料の割合が０．５重量％よりも少ない例２３〜例２
６、或いは、前記導体材料の割合が５．０重量％よりも
多い例３５〜例３８では、セラミックグリーンシートの
収縮量に比べて導体ペーストの収縮量が少なかったこと
によるビアホール導体の***及びセラミック割れが発生
してしまった。Examples 23 to 2 in which the proportion of at least one conductor material selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten is less than 0.5% by weight
6, or in Examples 35 to 38 in which the proportion of the conductor material is more than 5.0% by weight, the protrusion of the via-hole conductor and the ceramic due to the smaller shrinkage of the conductor paste as compared with the shrinkage of the ceramic green sheet. Cracks have occurred.
【００７４】[0074]
【発明の効果】本発明の第１の導体ペーストによれば、
酸化銅粉末及び銅粉末からなる導体粉末の焼成時の体積
収縮量がセラミックグリーンシートの焼成時の収縮量と
ほぼ等しくなり、ビアホール導体の***、セラミック割
れ、ビアホール導体の亀裂等が発生しにくい優れた導体
ペーストが得られる。According to the first conductive paste of the present invention,
The volume shrinkage during firing of the conductor powder composed of copper oxide powder and copper powder is almost equal to the shrinkage during firing of the ceramic green sheet, and the protrusion of the via-hole conductor, ceramic cracking, and cracking of the via-hole conductor are less likely to occur. A conductive paste is obtained.
【００７５】本発明の第２の導体ペーストによれば、酸
化銅粉末、銅粉末及び金属粉末からなる導体粉末の焼成
時の体積収縮量がセラミックグリーンシートの焼成時の
収縮量とほぼ等しくなると共に、導体粉末とセラミック
グリーンシートとの経時的な収縮率（熱収縮曲線）もほ
ぼ等しくなるので、ビアホール導体の***、セラミック
割れ、ビアホール導体の亀裂等がより一層発生しにくい
導体ペーストが得られる。According to the second conductor paste of the present invention, the volume shrinkage of the conductive powder composed of the copper oxide powder, the copper powder and the metal powder at the time of firing becomes substantially equal to the shrinkage of the ceramic green sheet at the time of firing. Since the shrinkage rate (thermal shrinkage curve) of the conductor powder and the ceramic green sheet over time is substantially equal, a conductor paste is obtained in which the bumps of the via-hole conductors, the ceramic cracks, the cracks of the via-hole conductors and the like are more unlikely to occur.
【００７６】本発明のセラミック多層基板によれば、前
記ビアホールが本発明の第１の導体ペースト又は本発明
の第２の導体ペーストで形成されているので、ビアホー
ル導体の***、セラミック割れ、ビアホール導体の亀裂
等が発生しにくく、ビアホールと導体パターンとの接続
不良や基板の構造欠陥が少ない、信頼性の高いセラミッ
ク多層基板が得られる。According to the ceramic multilayer substrate of the present invention, since the via hole is formed of the first conductive paste of the present invention or the second conductive paste of the present invention, the protrusion of the via-hole conductor, the ceramic crack, the via-hole conductor Cracks and the like are less likely to occur, and a highly reliable ceramic multilayer substrate having few connection defects between via holes and conductor patterns and structural defects of the substrate is obtained.
【００７７】本発明のセラミック多層基板の製造方法に
よれば、いわゆる無収縮プロセスにおいて、前記ビアホ
ール用孔に本発明の第１の導体ペースト又は本発明の第
２の導体ペーストを充填してビアホールを形成している
ので、表面導体パターンを精度良く形成でき、また、焼
成時のビアホール導体の***、セラミック割れ、ビアホ
ール導体の亀裂等が発生しにくく、ビアホールと導体パ
ターンとの接続不良や基板の構造欠陥が少なくて信頼性
の高いセラミック多層基板を製造できる。According to the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate of the present invention, in the so-called non-shrinkage process, the via hole is filled with the first conductive paste of the present invention or the second conductive paste of the present invention to form the via hole. As a result, the surface conductor pattern can be formed with high precision.Also, it is difficult for the via hole conductor to protrude during firing, ceramic cracks, cracks in the via hole conductor, etc. to occur, and poor connection between the via hole and the conductor pattern and the structure of the substrate A highly reliable ceramic multilayer substrate having few defects can be manufactured.
【図１】本発明のセラミック多層基板の製造方法の一工
程段階であって、ビアホールの形成されたセラミックグ
リーンシートの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a ceramic green sheet in which a via hole is formed, which is a process step of a method for manufacturing a ceramic multilayer substrate of the present invention.
【図２】同、セラミック多層基板の製造方法の他の一工
程段階であって、電極パターンが印刷されたセラミック
グリーンシートの概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a ceramic green sheet on which an electrode pattern is printed, which is another process step of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
【図３】同、セラミック多層基板の製造方法の他の一工
程段階であって、セラミックグリーンシートが積層され
てなる第1積層体の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a first laminate in which ceramic green sheets are laminated, which is another process step of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
【図４】同、セラミック多層基板の製造方法の他の一工
程段階であって、両主面に収縮抑制層が形成されてなる
第2積層体の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a second laminate in which a shrinkage suppression layer is formed on both main surfaces, which is another process step of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
【図５】同、セラミック多層基板の製造方法の他の一工
程段階であって、焼成処理が施された後の第2積層体の
概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the second laminate after a firing process, which is another process step of the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
【図６】同、セラミック多層基板の製造方法に従って形
成されたセラミック多層基板の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the ceramic multilayer substrate formed according to the method for manufacturing a ceramic multilayer substrate.
【図7】（Ａ）は、ビアホール用孔に導体ペーストが充
填されたせラミックグリーンシートの概略断面図、
（Ｂ）は、導体ペーストの***及びセラミック割れが発
生した時のセラミック層の概略断面図、（Ｃ）は、亀裂
が発生した導体ペーストを有するセラミック層の概略断
面図である。FIG. 7A is a schematic cross-sectional view of a laminar green sheet in which a conductive paste is filled into a via hole;
(B) is a schematic cross-sectional view of the ceramic layer when the protrusion of the conductive paste and the ceramic crack occur, and (C) is a schematic cross-sectional view of the ceramic layer having the cracked conductive paste.
２…積層体 ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ…セラミックグリーンシ
ート、 ３ａ、３ｂ…ビアホール（ビアホール導体）、 ４ａ、４ｂ、４、１４…導体ペースト、 ５ａ、５ｂ、５、１５…導体パターン、 ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ…セラミック層、 ７ａ、７ｂ…収縮抑制層、 １１、１２…積層体、 １３…セラミック多層基板2 ... laminated body 2a, 2b, 2c, 2d, 2e ... ceramic green sheet, 3a, 3b ... via hole (via hole conductor), 4a, 4b, 4, 14 ... conductor paste, 5a, 5b, 5, 15 ... conductor pattern, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e: ceramic layer, 7a, 7b: shrinkage suppression layer, 11, 12: laminated body, 13: ceramic multilayer substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ Ｎ Ｂ２３Ｋ 35/22 ３１０Ａ // Ｂ２３Ｋ 35/22 ３１０ 35/30 ３１０Ｃ 35/30 ３１０ Ｈ０１Ｌ 23/14 Ｃ Ｆターム(参考） 4E351 AA07 BB31 BB35 BB49 CC12 CC22 CC33 DD04 DD17 DD20 DD31 DD33 DD52 EE01 EE11 GG03 5E317 AA24 BB04 BB12 BB15 BB16 CC22 CC25 CD21 CD32 GG05 5E346 AA12 AA15 AA24 AA43 BB01 CC18 CC31 CC32 CC36 CC37 CC51 DD13 DD34 EE24 EE27 FF18 GG03 GG06 GG08 GG09 HH07 HH11 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05K 3/46 H05K 3/46 HN B23K 35/22 310A // B23K 35/22 310 35/30 310C 35 / 30 310 H01L 23/14 CF term (reference) 4E351 AA07 BB31 BB35 BB49 CC12 CC22 CC33 DD04 DD17 DD20 DD31 DD33 DD52 EE01 EE11 GG03 5E317 AA24 BB04 BB12 BB15 BB16 CC22 CC25 CD21 CD32 GG05 5E346 AA12A43 CC CC36 CC37 CC51 DD13 DD34 EE24 EE27 FF18 GG03 GG06 GG08 GG09 HH07 HH11
Claims (6)
ペーストであって、前記導体粉末が、 酸化銅粉末を６０．０〜８０．０重量％、 銅粉末を２０．０〜４０．０重量％、それぞれ混合して
なることを特徴とする、導体ペースト。1. A conductor paste comprising a conductor powder and an organic vehicle, wherein said conductor powder comprises 60.0 to 80.0% by weight of copper oxide powder and 20.0 to 40.0% by weight of copper powder. A conductive paste, each of which is mixed.
ペーストであって、前記導体粉末が、 酸化銅粉末を５５．０〜７９．５重量％、 銅粉末を２０．０〜４０．０重量％、 酸化ニッケル、パラジウム及びタングステンからなる群
より選ばれる少なくとも1種の粉末を０．５〜５．０重
量％、それぞれ混合してなることを特徴とする、導体ペ
ースト。2. A conductor paste comprising a conductor powder and an organic vehicle, wherein the conductor powder comprises 55.0 to 79.5% by weight of copper oxide powder and 20.0 to 40.0% by weight of copper powder. A conductor paste comprising a mixture of at least one powder selected from the group consisting of nickel oxide, palladium and tungsten in an amount of 0.5 to 5.0% by weight.
材料からなるセラミックグリーンシートを積層し、焼成
してなるセラミック多層基板において、 前記ビアホールが請求項１又は２に記載の導体ペースト
で形成されていることを特徴とする、セラミック多層基
板。3. A ceramic multi-layer substrate having via holes, laminated and fired with ceramic green sheets made of a low-temperature sintered ceramic material, wherein the via holes are formed of the conductive paste according to claim 1 or 2. A ceramic multilayer substrate.
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料であることを特徴とする、請
求項３に記載のセラミック多層基板。4. The low-temperature sintered ceramic material is BaO-
Characterized in that it is a Al 2 O 3 -SiO 2 -based material, a ceramic multilayer substrate according to claim 3.
ックグリーンシートに、ビアホール用孔を形成する工程
と、 前記ビアホール用孔に請求項１又は２に記載の導体ペー
ストを充填してビアホールを形成する工程と、 前記セラミックグリーンシート上に所定の導体パターン
を形成する工程と、 得られたセラミックグリーンシートを積層して第1積層
体を作製する工程と、 前記第1積層体の両主面に収縮抑制層を形成し、これを
圧着して第2積層体を作製する工程と、 前記第2積層体を非酸化雰囲気下で焼成する工程と、 前記収縮抑制層を剥離する工程とを有する、セラミック
多層基板の製造方法。5. A step of forming a via hole in a ceramic green sheet made of a low-temperature sintered ceramic material, and a step of filling the via hole with the conductive paste according to claim 1 to form a via hole. Forming a predetermined conductor pattern on the ceramic green sheet; laminating the obtained ceramic green sheets to form a first laminate; suppressing shrinkage on both principal surfaces of the first laminate. Forming a layer, pressing the same to form a second laminate, firing the second laminate in a non-oxidizing atmosphere, and removing the shrinkage suppression layer, a ceramic multilayer. Substrate manufacturing method.
Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系材料とすることを特徴とする、請
求項５に記載のセラミック多層基板の製造方法。6. The low-temperature sintered ceramic material is BaO-
Characterized in that the Al 2 O 3 -SiO 2 -based material, method for producing a ceramic multilayer substrate according to claim 5.
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| JP2004319706A (en) * | 2003-04-15 | 2004-11-11 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Conductive paste, and multilayer substrate and its manufacturing method |
| CN111052879A (en) * | 2017-08-29 | 2020-04-21 | 京瓷株式会社 | Circuit board and electronic device provided with same |
| CN114758840A (en) * | 2022-04-25 | 2022-07-15 | 苏州晶讯科技股份有限公司 | Tungsten-copper electrode slurry for high-temperature co-fired ceramic system and manufacturing method thereof |
-
1998
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