JP2007294926A - Wiring board and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board not allowing a swelling to occur even if baked in a non-oxidation atmosphere. <P>SOLUTION: A method of manufacturing a wiring board includes: a step A of preparing a green sheet A mainly composed of a glass powder A that is crystallized during baking and containing an organic binder, and a green sheet B mainly composed of a glass powder B and containing the organic binder; a step B of forming a wiring layer mainly composed of copper on at least one surface of the green sheet A and the green sheet B; a step C of preparing a laminated body by laminating the green sheet A and the green sheet B, with the green sheet A disposed on an outermost layer; and a step D of baking the laminated body at a baking temperature from 750 to 1,000°C in a non-oxidation atmosphere. The glass powder A is used with a minimum viscosity of ≥10<SP>6</SP>Pa s during baking, and crystallinity of ≥90 mass% after baking. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気素子収納用パッケージや混成集積回路装置等に用いられる配線基板およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a wiring board used in an electrical element storage package, a hybrid integrated circuit device, and the like, and a method of manufacturing the same.

近年における情報通信技術の急速な発展は、使用する周波数の高周波化をもたらし、情報通信用途に使用される配線基板では、高周波信号の伝送損失を低減するために、配線層の低抵抗化と絶縁層の低誘電率化が求められている。そこで、金、銀および銅の融点よりも低い１０００℃以下での焼成によって緻密化でき、これら低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能なガラスセラミックス焼結体を絶縁層とする配線基板が提案されている。そして、銅は金、銀と比較して安価であり、かつ銀と比較してマイグレーションが発生しにくいという優れた特徴を有するため、配線基板の配線層として用いられている。   The rapid development of information communication technology in recent years has led to higher frequencies used, and in wiring boards used for information communication applications, in order to reduce transmission loss of high-frequency signals, lower resistance and insulation of the wiring layer There is a demand for a low dielectric constant of the layer. Therefore, a glass-ceramic sintered body that can be densified by firing at 1000 ° C. or lower, which is lower than the melting point of gold, silver, and copper, and that can be co-fired with a wiring layer mainly composed of these low-resistance metals is used as an insulating layer. A wiring board has been proposed. Copper is used as a wiring layer of a wiring board because it has an excellent feature that it is cheaper than gold and silver and migration is less likely to occur than silver.

これら配線基板においては高密度化、小型軽量化への要求が非常に強く要求されており、携帯電話に代表される携帯型の情報通信機器へ搭載される配線基板においては、その要求が特に強い。小型化の要求の中でも、低背化に対して、配線基板を構成する絶縁層の厚みを薄層化することが提案されているが、絶縁層が薄くなることによって絶縁性が低下するという問題が発生する。   There is a strong demand for higher density, smaller size, and lighter weight in these wiring boards, and the demand is particularly strong in wiring boards mounted on portable information communication devices represented by mobile phones. . Among the demands for miniaturization, it has been proposed to reduce the thickness of the insulating layer that constitutes the wiring board in order to reduce the height, but the problem is that the insulating property decreases due to the thinner insulating layer. Will occur.

そこで、絶縁層の厚みを１００μｍ以下の薄層とし、絶縁層に含まれるセラミック結晶子の最大径を５μｍ以下、絶縁層の断面のボイド面積率を３％以下、最大ボイド径を５μｍ以下にすることにより絶縁層の比抵抗を１０１１Ω・ｃｍ以上にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２３５３４７号公報 Accordingly, the thickness of the insulating layer is a thin layer of 100 μm or less, the maximum diameter of the ceramic crystallites contained in the insulating layer is 5 μm or less, the void area ratio of the cross section of the insulating layer is 3% or less, and the maximum void diameter is 5 μm or less. Thus, a technique for increasing the specific resistance of the insulating layer to 10 11 Ω · cm or more is disclosed (for example, see Patent Document 1).
JP 2004-235347 A

しかしながら、特許文献１に記載されている絶縁基板では銅配線を形成する場合、銅の酸化を防止するために非酸化性雰囲気下で焼成を行う必要があるが、大気焼成と比較して脱脂能力が不足し配線基板中にカーボンが残留する。残留したカーボンがＣＯあるいはＣＯ２となってガス化し、体積が膨張して、軟化流動により粘度の低下したガラス相を膨らまし、絶縁層を押し上げて膨れ状の突起が形成されるという問題があった。これにより、配線基板の歩留まりが低下していた。 However, in the case of forming a copper wiring in the insulating substrate described in Patent Document 1, it is necessary to perform baking in a non-oxidizing atmosphere in order to prevent copper oxidation. And carbon remains in the wiring board. The remaining carbon is gasified as CO or CO 2 , expands in volume, expands the glass phase whose viscosity is lowered by the softening flow, and pushes up the insulating layer to form a swollen protrusion. . As a result, the yield of the wiring board has been reduced.

このような膨れがあると、配線基板表面に各種電子部品を表面実装したりワイヤボンディング実装をしたりする際には実装不良の原因となる。   Such swelling causes mounting defects when various electronic components are surface-mounted or wire-bonded mounted on the surface of the wiring board.

したがって、本発明は、非酸化性雰囲気で焼成しても、膨れが発生しない配線基板を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a wiring board that does not swell even when fired in a non-oxidizing atmosphere.

本発明の配線基板の製造方法は、焼成中に結晶化するガラス粉末Ａを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＡ、およびガラス粉末Ｂを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＢを作製する工程Ａと、前記グリーンシートＡおよび前記グリーンシートＢの少なくとも一方の表面に銅を主成分とする配線層を形成する工程Ｂと、前記グリーンシートＡと前記グリーンシートＢとを少なくとも前記グリーンシートＡを最外層に配置して積層し、積層体を作製する工程Ｃと、前記積層体を非酸化雰囲気にて７５０℃以上１０００℃以下の焼成温度で、焼成する工程Ｄとを具備する配線基板の製造方法であって、前記ガラス粉末Ａとして、ガラス粉末Ａ単独を前記焼成温度で焼成した場合における焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であるガラス粉末を用いるとともに、前記グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を９０質量％以上とすることを特徴とするものである。 The method for producing a wiring board according to the present invention comprises a glass sheet A that is crystallized during firing as a main component, a green sheet A that contains an organic binder, and a green sheet B that contains a glass powder B as a main component and contains an organic binder. At least one of the green sheet A and the green sheet B, the process B for forming a wiring layer mainly composed of copper on the surface of at least one of the green sheet A and the green sheet B, and the green sheet A and the green sheet B. The green sheet A is disposed on the outermost layer and laminated to prepare a laminate, and the laminate D is fired at a firing temperature of 750 ° C. to 1000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. In the method for manufacturing a wiring board, as the glass powder A, when the glass powder A alone is fired at the firing temperature, the minimum viscosity during firing is 10 6. While using the glass powder which is Pa.s or more, the degree of crystallinity after firing of the green sheet A is 90% by mass or more.

前記ガラス粉末Ｂとして、焼成中に結晶化するガラス粉末であり、かつ、結晶化開始温度が前記ガラス粉末Ａの結晶化開始温度よりも高く、結晶化温度と結晶化開始温度との差が前記ガラス粉末Ａの結晶化温度と結晶化開始温度との差よりも大きいガラス粉末を用いることが好ましい。   The glass powder B is a glass powder that crystallizes during firing, and the crystallization start temperature is higher than the crystallization start temperature of the glass powder A, and the difference between the crystallization temperature and the crystallization start temperature is It is preferable to use a glass powder that is larger than the difference between the crystallization temperature of glass powder A and the crystallization start temperature.

前記グリーンシートＡが前記ガラス粉末Ａとセラミック粉末とを含有し、前記グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を９０質量％以上であり、前記グリーンシートＢが前記ガラス粉末Ｂとセラミック粉末とを含有し、かつ焼成後の結晶化度が８０質量％以下であって、前記ガラス粉末Ｂとして焼成中の最低粘度が２×１０５Ｐａ・ｓ以下のガラス粉末を使用することが好ましい。 The green sheet A contains the glass powder A and ceramic powder, the crystallinity after firing of the green sheet A is 90% by mass or more, and the green sheet B contains the glass powder B and ceramic powder. It contained, and crystallinity after firing a 80 mass% or less, it is preferable that the minimum viscosity in the firing using the following glass powder 2 × 10 5 Pa · s as the glass powder B.

前記ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、前記ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いることが好ましい。 As the glass powder B, alone temperature at which the viscosity in the case where firing is 10 8 Pa · s at is higher 130 ° C. or higher than the temperature at which 10 8 Pa · s viscosity at When firing the glass powder A alone It is preferable to use glass powder.

本発明の配線基板は、絶縁層Ａと絶縁層Ｂとが積層された絶縁基板と銅を主成分とする配線層とを具備し、前記絶縁層Ａは少なくとも最外層に形成され、前記絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、前記絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下であることを特徴とするものである。   The wiring substrate of the present invention comprises an insulating substrate in which an insulating layer A and an insulating layer B are laminated, and a wiring layer mainly composed of copper, and the insulating layer A is formed at least in the outermost layer, and the insulating layer The crystallinity of A is 90% by mass or more, and the crystallinity of the insulating layer B is 80% by mass or less.

本発明の配線基板の製造方法は、銅を主成分とする配線導体を使用し、非酸化雰囲気で焼成し、有機バインダの一部が変化したカーボンがガラス中に残留し、この残留したカーボンがガス化してもガラス中から排出できるように、焼成中のガラスの最低粘度を１０６Ｐａ・ｓ以上にすることで膨れの発生を抑制することできる。 The method for manufacturing a wiring board according to the present invention uses a wiring conductor mainly composed of copper, fired in a non-oxidizing atmosphere, and carbon in which a part of the organic binder has changed remains in the glass. The occurrence of blistering can be suppressed by setting the minimum viscosity of the glass during firing to 10 6 Pa · s or more so that it can be discharged from the glass even if it is gasified.

膨れは、絶縁基板中に非酸化性雰囲気焼成に伴う脱脂不足で残留したカーボンが、ＣＯ、ＣＯ２としてガス化する際に、焼成により粘度の低下したガラス相の中から抜け出すことができず、ガラス相の中で体積膨張し、発泡することにより発生することがわかった。すなわち、ガラスの粘度が１０６Ｐａ・ｓ以下になることがないので、ガスが発生してもガラス相の粘度が高いためにガラスが膨れることが抑制でき、配線基板に膨れが発生することを抑制でる。なお、ガラスの粘度が１０６Ｐａ・ｓよりも低下すると発泡する頻度が急激に高くなる。 Swelling is caused by insufficient degreasing due to firing in a non-oxidizing atmosphere in the insulating substrate, and when gasifying as CO, CO 2 , it cannot escape from the glass phase whose viscosity has been lowered by firing, It was found that this occurs when the glass phase expands and foams in the glass phase. That is, since the viscosity of the glass does not become 10 6 Pa · s or less, even if gas is generated, the viscosity of the glass phase is high, so that the glass can be prevented from being swollen, and the wiring board can be swollen. It is suppressed. If the viscosity of the glass is lower than 10 6 Pa · s, the frequency of foaming increases rapidly.

また、ガラスの結晶化によりガラス相の体積が減少するため、グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を高くすることにより膨れの発生を防止することが可能となる。   Further, since the volume of the glass phase is reduced by crystallization of glass, it is possible to prevent the occurrence of blistering by increasing the degree of crystallization after firing of the green sheet A.

したがって、焼成中に粘度が１０６Ｐａ・ｓよりも低くならず、かつグリーンシートＡの焼成後の結晶化度が９０質量％となるガラス粉末をガラス粉末Ａとして用いることにより、膨れの発生を抑制できる。 Therefore, the use of a glass powder having a viscosity of not less than 10 6 Pa · s during firing and a crystallinity after firing of the green sheet A of 90% by mass as the glass powder A prevents the occurrence of blistering. Can be suppressed.

かかるガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡを配線基板の最外層に配置することにより、内部の層でガスが発生しても、ガラスが結晶化し変形しにくくなったグリーンシートＡがあるため、表面に膨れが発生することが抑制され、ガスは基板側面から排出される。   By arranging the green sheet A containing the glass powder A in the outermost layer of the wiring board, even if gas is generated in the inner layer, there is a green sheet A in which the glass is less likely to be crystallized and deformed. Swelling is suppressed and gas is discharged from the side surface of the substrate.

また、前記ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、前記ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いた場合は、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡとガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢの収縮開始温度との間に十分な差を生じさせることができる。これにより、収縮開始温度の低いグリーンシートが焼成収縮を開始した際には、未焼結状態にあるグリーンシートにより配線基板の主面と平行な方向（Ｘ−Ｙ方向）の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主に配線基板の厚み方向（Ｚ方向）におこる、収縮開始温度の高いグリーンシートが収縮を開始した際は、すでに収縮した絶縁層によりＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主にＺ方向におこる。したがって、焼成工程におけるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制され、寸法精度を向上させることができる。 Further, as the glass powder B, alone temperature at which the viscosity in the case where firing is 10 8 Pa · s at the, 130 ° C. than the temperature at which the viscosity in the case of sintering the glass powder A alone is 10 8 Pa · s In the case where the above high glass powder is used, a sufficient difference can be generated between the shrinkage start temperature of the green sheet A containing the glass powder A and the green sheet B containing the glass powder B. As a result, when a green sheet having a low shrinkage start temperature starts firing shrinkage, firing shrinkage in a direction parallel to the main surface of the wiring board (XY direction) is suppressed by the green sheet in an unsintered state. The firing shrinkage mainly occurs in the thickness direction (Z direction) of the wiring board. When the green sheet having a high shrinkage start temperature starts shrinking, the shrinkage in the XY direction is suppressed by the already shrunk insulating layer, Firing shrinkage occurs mainly in the Z direction. Therefore, shrinkage in the XY direction in the firing process is suppressed, and the dimensional accuracy can be improved.

本発明の配線基板は、絶縁層Ａと絶縁層Ｂとが積層された絶縁基板と銅を主成分とする配線層とを具備し、前記絶縁層Ａは少なくとも最外層に形成され、前記絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、前記絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下であることにより、表面に膨れのない配線基板を実現する。一方、前記絶縁層Ｂの結晶化度を８０質量％以下とすることにより、ボイドの少ない組織を得ることができ、薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となる。   The wiring substrate of the present invention comprises an insulating substrate in which an insulating layer A and an insulating layer B are laminated, and a wiring layer mainly composed of copper, and the insulating layer A is formed at least in the outermost layer, and the insulating layer When the crystallinity of A is 90% by mass or more and the crystallinity of the insulating layer B is 80% by mass or less, a wiring board having no swelling on the surface is realized. On the other hand, by setting the crystallinity of the insulating layer B to 80% by mass or less, it is possible to obtain a structure with less voids and to ensure insulation even in a thin insulating layer.

以下、本発明の配線基板について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の配線基板の縦断面図である。   Hereinafter, a wiring board of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a wiring board of the present invention.

図１において、配線基板１００は複数の絶縁層１ａ〜１ｅを積層してなる絶縁基板１と、絶縁層１ａ〜１ｅの表面あるいは裏面に形成された、銅を主成分とする低抵抗金属からなる配線層２とからなる。また、配線層２を電気的に接続するためのビアホール導体３が、絶縁層１ａ〜１ｅを貫通するように形成されており、該ビアホール導体３は、銅を主成分とする低抵抗金属からなる。さらに、配線基板１００の下面には配線層２により接続用電極が形成されており、この接続用電極は、プリント基板等の外部回路基板１０１の接続用電極４と半田９等により接続されている。   In FIG. 1, a wiring substrate 100 is made of an insulating substrate 1 formed by laminating a plurality of insulating layers 1a to 1e, and a low-resistance metal mainly composed of copper formed on the front or back surface of the insulating layers 1a to 1e. It consists of a wiring layer 2. A via-hole conductor 3 for electrically connecting the wiring layer 2 is formed so as to penetrate the insulating layers 1a to 1e, and the via-hole conductor 3 is made of a low resistance metal mainly composed of copper. . Furthermore, a connection electrode is formed on the lower surface of the wiring board 100 by the wiring layer 2, and this connection electrode is connected to the connection electrode 4 of the external circuit board 101 such as a printed circuit board by solder 9 or the like. .

配線基板１００の表面には、ＳｉやＧａＡｓ等からなる半導体素子、ＳＡＷデバイスおよびコンデンサ等の各種電子部品５がガラスやアンダーフィル剤等の接着剤１０あるいは半田８を介して接着固定され、この電子部品５は配線基板１００の表面に形成されたエポキシ樹脂等からなる封止樹脂６により封止されている。また、電子部品５は配線層２とワイヤボンディング７や半田８等を介して電気的に接続される。   Various electronic components 5 such as a semiconductor element made of Si or GaAs, a SAW device and a capacitor are bonded and fixed to the surface of the wiring board 100 via an adhesive 10 such as glass or an underfill agent or solder 8. The component 5 is sealed with a sealing resin 6 made of an epoxy resin or the like formed on the surface of the wiring board 100. In addition, the electronic component 5 is electrically connected to the wiring layer 2 via the wire bonding 7, solder 8, and the like.

なお、最外層とは複数の絶縁層が上下に積層された絶縁基板において最上面および最下面に面する層のことである。   The outermost layer is a layer facing the uppermost surface and the lowermost surface in an insulating substrate in which a plurality of insulating layers are stacked one above the other.

本発明の配線基板においては、最外層に配置される絶縁層１ａ、１ｅは結晶化度が９０質量％以上、望ましくは９３質量％以上、最適には９５質量％以上である絶縁層Ａであり、内層に配置される絶縁層１ｂ、１ｃ、１ｄは結晶化度が８０質量％以下、望ましくは７５質量％以下、最適には７０質量％以下である絶縁層Ｂであることが重要である。   In the wiring board of the present invention, the insulating layers 1a and 1e arranged in the outermost layer are the insulating layers A having a crystallinity of 90% by mass or more, desirably 93% by mass or more, and optimally 95% by mass or more. It is important that the insulating layers 1b, 1c, and 1d disposed in the inner layer are the insulating layer B having a crystallinity of 80% by mass or less, desirably 75% by mass or less, and optimally 70% by mass or less.

ここで、絶縁層Ａは少なくとも最外層に配置されてあればよく、内部の層は絶縁層Ａ、Ｂいずれであってもよい。例えば絶縁層１ｃが絶縁層Ａであってもかまわない。   Here, the insulating layer A only needs to be disposed at least in the outermost layer, and the inner layer may be either the insulating layer A or B. For example, the insulating layer 1c may be the insulating layer A.

また、結晶化度とは絶縁基板中の「全結晶相の質量の合計」／「絶縁基板の質量」により定義されるものであり、絶縁基板中に含まれる結晶相の質量の割合を表したものである。絶縁基板中の結晶相の質量はリートベルト解析により算出され、ＺｎＯやＳｉ、ＣａＦ等を内部標準資料として使用することにより、測定精度の向上が図れるものであるが、±３質量％程度の誤差を含む。   The crystallinity is defined by “total mass of all crystal phases” / “mass of insulating substrate” in the insulating substrate, and represents the ratio of the mass of the crystal phase contained in the insulating substrate. Is. The mass of the crystalline phase in the insulating substrate is calculated by Rietveld analysis, and the measurement accuracy can be improved by using ZnO, Si, CaF, etc. as internal standard data, but the error is about ± 3% by mass. including.

なお、付言すれば、全結晶相は、フィラーとして原料粉末の段階で存在するもの、ガラスから焼成中に結晶化し析出したもの、ガラスとフィラーの反応により生成したもの等の全ての結晶相を含んでいる。   In addition, the total crystal phase includes all crystal phases such as those existing at the raw material powder stage as fillers, those crystallized and precipitated during firing from glass, and those generated by the reaction between glass and filler. It is out.

したがって、ファイラーとしてセラミック粉末、すなわち結晶化度がほぼ１００％のものを用い場合、フィラーＷ１質量％とガラス単独で焼成した場合における結晶化度がＣ質量％であるガラスＷ２質量％とを混合して焼成した場合の結晶化度はＷ１＋Ｗ２×Ｃ／１００であると見積もることができる。なお、実際にはフィラーの一部がガラスと反応する場合もあるが、その場合もその反応により量を補正することで焼成後の結晶化度を見積もることができる。そして、これを逆に計算すれば、焼成後の絶縁層の結晶化度を所望の範囲にすることのできるガラス単独で焼成した場合における結晶化度がわかる。 Therefore, when using ceramic powder as the filer, that is, having a crystallinity of almost 100%, filler W 1 % by mass and glass W 2 % by mass with a crystallinity of C% by mass when fired alone are used. It can be estimated that the degree of crystallinity when mixed and fired is W 1 + W 2 × C / 100. In practice, a part of the filler may react with the glass, but in that case, the degree of crystallinity after firing can be estimated by correcting the amount by the reaction. If this is calculated in reverse, the degree of crystallinity in the case where the insulating layer after firing is fired with glass alone capable of bringing the crystallinity of the insulating layer into a desired range can be found.

絶縁基板の結晶化度を向上させるためには、ガラス粉末を結晶化しやすい組成に制御し、あるいはガラス粉末とセラミック粉末との反応により結晶相が生成しやすい組み合わせを選択する必要がある。例えば、ガラス中の成分を析出結晶相の化学量論組成に近しい組成とすることや、ＺｒＯ２やＴｉＯ２等の核形成剤を含有させることや、ガラスと反応しやすいセラミック粉末を選択すること、等により達成できる。 In order to improve the crystallinity of the insulating substrate, it is necessary to control the glass powder to have a composition that facilitates crystallization, or to select a combination in which a crystal phase is easily generated by the reaction between the glass powder and the ceramic powder. For example, the composition in the glass should be a composition close to the stoichiometric composition of the precipitated crystal phase, contain a nucleating agent such as ZrO 2 or TiO 2, or select a ceramic powder that easily reacts with the glass. , Etc.

本発明によれば、絶縁層Ａの結晶化度を９０質量％以上とする、すなわちグリーンシートＡのガラス粉末Ａとセラミック粉末を適切に選択し、特に、ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合においても結晶化度が９０質量％と高くなるものを用いることにより、焼成中の膨れの発生を抑制することができ、膨れの発生のない配線基板を得ることができる。   According to the present invention, when the crystallinity of the insulating layer A is 90% by mass or more, that is, when the glass powder A and the ceramic powder of the green sheet A are appropriately selected, particularly when the glass powder A is baked alone. However, by using a material having a crystallinity as high as 90% by mass, the occurrence of blistering during firing can be suppressed, and a wiring board free from blistering can be obtained.

一方、本発明によれば、絶縁層Ｂの結晶化度を８０質量％以下すると共に、ガラス粉末Ｂとして焼成中の最低粘度が２×１０５Ｐａ・ｓ以下のガラス粉末を使用とすることにより、焼成中に十分な量のガラス相を残留させることにより、より高温までガラスが低粘度で軟化流動することができるため、ボイドを絶縁基板の系外に排出するための時間を確保することが可能となり、ボイドの少ない組織を得ることができ、より薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となる。なお、ガラス粉末Ｂの最低粘度は７００〜９００であることが好ましい。 On the other hand, according to the present invention, the crystallinity of the insulating layer B is 80% by mass or less, and the glass powder B is a glass powder having a minimum viscosity during firing of 2 × 10 5 Pa · s or less. By allowing a sufficient amount of the glass phase to remain during firing, the glass can soften and flow with a low viscosity up to a higher temperature, so that it is possible to secure time for discharging voids out of the insulating substrate system. Thus, a structure with few voids can be obtained, and insulation can be secured even in a thinner insulating layer. In addition, it is preferable that the minimum viscosity of the glass powder B is 700-900.

具体的には、絶縁層Ｂの厚みが１００μｍ以下、特に５０μｍ以下、さらには３０μｍ以下の薄層となる場合には、絶縁層Ｂのボイド面積率が３％以下、特に２．５％以下、最適には２．０％以下であることが望ましい。   Specifically, when the thickness of the insulating layer B is 100 μm or less, particularly 50 μm or less, and further 30 μm or less, the void area ratio of the insulating layer B is 3% or less, particularly 2.5% or less, Optimally, it is desirably 2.0% or less.

絶縁層Ｂをかかる構成とすることにより、１ｍｍ角当たりの厚み方向の電気抵抗が１０９Ω以上と高い絶縁性を示すことが可能となる。 By adopting such a configuration as the insulating layer B, it becomes possible to exhibit high insulation properties with an electric resistance of 10 9 Ω or more per 1 mm square in the thickness direction.

また、ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いるにより、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡとガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢの収縮開始温度との間に十分な差を生じさせることができる。これにより、収縮開始温度の低いグリーンシートが焼成収縮を開始した際には、未焼結状態にあるグリーンシートによりＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主にＺ方向におこる、収縮開始温度の高いグリーンシートが収縮を開始した際は、すでに収縮した絶縁層によりＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主にＺ方向におこる。したがって焼成工程におけるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制され、寸法精度を向上させることができる。 Further, as the glass powder B, alone temperature at which the viscosity in the case where firing is 10 8 Pa · s at is higher 130 ° C. or higher than the temperature at which 10 8 Pa · s viscosity at When firing the glass powder A alone By using the glass powder, a sufficient difference can be produced between the shrinkage start temperature of the green sheet A containing the glass powder A and the green sheet B containing the glass powder B. Thereby, when the green sheet having a low shrinkage start temperature starts firing shrinkage, firing shrinkage in the XY direction is suppressed by the green sheet in an unsintered state, and firing shrinkage mainly occurs in the Z direction. When the green sheet having a high shrinkage start temperature starts shrinking, the shrinkage in the XY direction is suppressed by the already shrunk insulating layer, and the firing shrinkage mainly occurs in the Z direction. Therefore, shrinkage in the XY direction in the firing process is suppressed, and the dimensional accuracy can be improved.

なお、本発明ではガラス粉末Ａとして焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上のガラスを用いているため、ガラス粉末Ａとガラス粉末Ｂの収縮開始温度の差の指標としては、粘度が１０６．６Ｐａ・ｓとなる温度である軟化点の温度差を用いるよりも、粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度の差を用いることが好ましい。ガラス粉末Ａの粘度が１０６．６Ｐａ・ｓまで低くならない場合には、軟化点が測定できないため、ガラス粉末Ａとガラス粉末Ｂの軟化点を比較することができない。ガラス粉末Ａの粘度が１０６．６Ｐａ・ｓより低くなる場合であっても、通常、軟化点より高温でさらに粘度が低くなっていくガラス粉末Ｂと、最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であるため、１０６．６Ｐａ・ｓからの粘度低下のあまりないガラス粉末Ａとを粘度が１０６．６Ｐａ・ｓとなる温度で比較して温度差が大きくても、ガラス粉末Ｂの高温での粘度低下が大きいため、Ｘ−Ｙ方向の収縮が大きくなってしまうことがある。 In the present invention, since glass having a minimum viscosity during firing of 10 6 Pa · s or more is used as the glass powder A, the viscosity is 10 as an index of the difference between the shrinkage start temperatures of the glass powder A and the glass powder B. It is preferable to use the temperature difference at which the viscosity is 10 8 Pa · s, rather than using the temperature difference at the softening point, which is the temperature at which 6.6 Pa · s. When the viscosity of the glass powder A does not decrease to 10 6.6 Pa · s, the softening point cannot be measured, so the softening points of the glass powder A and the glass powder B cannot be compared. Even when the viscosity of the glass powder A is lower than 10 6.6 Pa · s, usually the glass powder B whose viscosity is further lowered at a temperature higher than the softening point and the minimum viscosity is 10 6 Pa · s or more. in which for, 10 6.6 even viscosity and glass powder a not much decrease in viscosity from Pa · s a large temperature difference compared with the temperature to be 10 6.6 Pa · s, the glass powder B Since the viscosity drop at high temperature is large, the shrinkage in the XY direction may increase.

ガラス粉末Ａの粘度が焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上と粘度が高いため、収縮するのに時間が必要なため、Ｘ−Ｙ方向の収縮率を５％以下とするためには、粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度の温度差が１３０℃以上と差が大きいことが好ましい。 Since the viscosity of the glass powder A is as high as 10 6 Pa · s or more during firing, it takes time to shrink, so in order to reduce the shrinkage in the XY direction to 5% or less The temperature difference between the temperatures at which the viscosity is 10 8 Pa · s is preferably as large as 130 ° C. or more.

本発明で用いる絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂは、ガラス相と結晶相とを含有するものであり、本発明の範囲内であれば、その構成成分やガラス相と結晶相との種類や組み合わせや組成比等、任意に選択できるものであり、それにより、絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂの機械的特性、電気的特性、熱的特性等の特性を制御することが可能となる。   The insulating layer A and the insulating layer B used in the present invention contain a glass phase and a crystalline phase, and within the scope of the present invention, the constituent components, types and combinations of the glass phase and the crystalline phase, The composition ratio and the like can be arbitrarily selected, and thereby the characteristics such as the mechanical characteristics, the electrical characteristics, and the thermal characteristics of the insulating layer A and the insulating layer B can be controlled.

ガラス相としては、少なくともＳｉＯ２を含有し、さらにＣｅＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２といった４価金属酸化物や、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３といった３価金属酸化物や、アルカリ土類酸化物（以下ＭＯ）、ＺｎＯ、ＰｂＯなどの２価金属酸化物、アルカリ金属酸化物（以下Ｍ２Ｏ）等の１価金属酸化物、さらには遷移金属酸化物、等のうち少なくとも１種を含むことが好ましい。 As a glass phase, it contains at least SiO 2 , and further tetravalent metal oxides such as CeO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , SnO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , Y 2 O 3 , La 2 O. 3 , trivalent metal oxides, alkaline earth oxides (hereinafter referred to as MO), divalent metal oxides such as ZnO and PbO, monovalent metal oxides such as alkali metal oxides (hereinafter referred to as M2O), and transition metals It is preferable to include at least one of oxides and the like.

ただし、絶縁層Ａに関しては、結晶化度が高いほうが好ましく、結晶化度１００質量％の際には、ガラス相は含有されないことになる。   However, with respect to the insulating layer A, it is preferable that the crystallinity is high, and when the crystallinity is 100% by mass, the glass phase is not contained.

ガラス相の例としては、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＭＯ系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系ガラス等のほう珪酸系ガラスやＢｉ系ガラス等を例示でき、これらのガラス相は、ガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂが、焼成中の結晶化に伴いその組成比が変化した、いわゆる残留ガラス相である。 Examples of the glass phase include borosilicate systems such as SiO 2 —B 2 O 3 glass, SiO 2 —B 2 O 3 —MO glass, and SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO glass. Glass, Bi-based glass, and the like can be exemplified, and these glass phases are so-called residual glass phases in which the glass powder A and the glass powder B have their composition ratios changed with crystallization during firing.

また、絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂ、特に薄い絶縁層を構成する絶縁層Ｂが、アルカリ金属酸化物、特に酸化リチウムを実質的に含有しないことが、高い絶縁性を確保するためには望ましい。これは、アルカリ金属酸化物が、導電性キャリアとしてガラス相の絶縁性を低下させる恐れのある成分であり、特に酸化リチウムを排除することにより、絶縁層の絶縁性を維持することが容易となる。   In order to ensure high insulation, it is desirable that the insulating layer A and the insulating layer B, particularly the insulating layer B constituting the thin insulating layer, contain substantially no alkali metal oxide, particularly lithium oxide. This is a component in which the alkali metal oxide may lower the insulating property of the glass phase as a conductive carrier, and in particular, by excluding lithium oxide, it becomes easy to maintain the insulating property of the insulating layer. .

なお、実質的に含有しないとは、意図的に含有させないことを指し、微量の不可避不純物はこの限りではない。   “Substantially not contained” means not intentionally contained, and a trace amount of inevitable impurities is not limited to this.

さらには、環境調和性を考慮すると、上記ガラスにはＰｂＯ、Ａｓ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｈｇ等の有害物質を実質的に含有しないことが望ましい。 Furthermore, in consideration of environmental harmony, it is desirable that the glass does not substantially contain harmful substances such as PbO, As 2 O 3 , CdO, and Hg.

絶縁層Ａあるいは絶縁層Ｂに含まれる結晶相としては、アルミナ、ジルコニア、クオーツ、クリストバライト、コーディエライト、ムライト、スピネル、ガーナイト、エンスタタイト、フォルステライト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ディオプサイド、モンティセライト、アケルマナイト、ウイレマイト、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、炭化ホウ素やその固溶体、置換誘導体などを例示できる。   As the crystal phase contained in the insulating layer A or the insulating layer B, alumina, zirconia, quartz, cristobalite, cordierite, mullite, spinel, garnite, enstatite, forsterite, anorsite, slusonite, serdian, diopside, Examples include montericite, akermanite, willemite, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, boron carbide, its solid solution, and substituted derivatives.

これら結晶相のうち、抗折強度向上させるという点で、アルミナやジルコニア、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアンを採用するのが好ましく、特に、アルミナ、ジルコニア、フォルステライトが好ましい。また、耐酸性を向上させるという点では、アルミナやジルコニア、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、コーディエライトが好ましく、特に、アルミナ、ジルコニアが好ましい。   Of these crystal phases, it is preferable to employ alumina, zirconia, forsterite, enstatite, spinel, anorthite, slusonite, and serdian, particularly alumina, zirconia, and forsterite in terms of improving the bending strength. . In terms of improving acid resistance, alumina, zirconia, forsterite, enstatite, spinel, anorthite, slausonite, serdian, cordierite are preferable, and alumina and zirconia are particularly preferable.

さらには、誘電率を低下させ高周波信号の伝送損失を低減させるためには、フォルステライト、エンスタタイト、クオーツ、クリストバライト、コーディエライト、ムライト、が好ましく、特に、フォルステライト、クオーツ、コーディエライトが好ましい。さらに、熱伝導率を向上させるためには、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素が好ましく、特に、窒化アルミニウムが好ましい。   Furthermore, forsterite, enstatite, quartz, cristobalite, cordierite, and mullite are preferred to lower the dielectric constant and reduce transmission loss of high-frequency signals, and in particular, forsterite, quartz, and cordierite are preferred. preferable. Furthermore, in order to improve thermal conductivity, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, and silicon carbide are preferable, and aluminum nitride is particularly preferable.

また、高周波信号の伝送損失を低減するために、配線基板の表面に形成された配線層２が、銅を主成分とすることが望ましい。   In order to reduce transmission loss of high-frequency signals, it is desirable that the wiring layer 2 formed on the surface of the wiring board is mainly composed of copper.

さらに、表層の配線層の半田濡れ性や耐酸化性等を確保するために、配線基板の表面に配設された配線層の表面に、ＮｉやＡｕ、Ｃｕ等のめっき層が被着形成されていることが望ましい。   Furthermore, in order to ensure the solder wettability and oxidation resistance of the surface wiring layer, a plating layer of Ni, Au, Cu or the like is deposited on the surface of the wiring layer disposed on the surface of the wiring substrate. It is desirable that

次に、図１に示した配線基板を製造する方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the wiring board shown in FIG. 1 will be described.

まず、原料粉末としてガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂ、と所望によりセラミック粉末とを準備する。   First, glass powder A and glass powder B as raw material powder and ceramic powder as required are prepared.

ガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂとしては、少なくともＳｉＯ２を含有し、さらにＣｅＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２といった４価金属酸化物や、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３といった３価金属酸化物や、アルカリ土類酸化物、ＺｎＯ、ＰｂＯなどの２価金属酸化物、アルカリ金属酸化物等の１価金属酸化物、さらには遷移金属酸化物、等のうち少なくとも１種を含むものが好適に用いられる。このとき、ガラス粉末Ａは、セラミック粉末と混合しないでガラス粉末単独で焼成した際に、粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上、結晶化度が９０質量％以上となることが大きな特徴である。 Glass powder A and glass powder B contain at least SiO 2 , and further tetravalent metal oxides such as CeO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , SnO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , Y 2 O. 3 , trivalent metal oxides such as La 2 O 3 , alkaline earth oxides, divalent metal oxides such as ZnO and PbO, monovalent metal oxides such as alkali metal oxides, and transition metal oxides, Of these, those containing at least one kind are preferably used. At this time, the glass powder A is characterized by a viscosity of 10 6 Pa · s or more and a crystallinity of 90 mass% or more when the glass powder A is baked alone without mixing with the ceramic powder.

ガラス粉末の粘度測定は、１０４Ｐａ・ｓ以下では平行平板法、１０４〜１０７Ｐａ・ｓの範囲で平行板回転、１０７Ｐａ・ｓ以上では法貫入法を用いて測定することができる。 The viscosity of glass powder can be measured using a parallel plate method at 10 4 Pa · s or less using a parallel plate method in the range of 10 4 to 10 7 Pa · s, using a method penetration method at 10 7 Pa · s or more. it can.

ガラス粉末Ａをかかる構成とし、該ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡを配線基板１００の少なくとも最外層に配置することにより、膨れの発生のない配線基板１００を得ることが可能となる。   By arranging the glass powder A in such a configuration and disposing the green sheet A containing the glass powder A in at least the outermost layer of the wiring substrate 100, it is possible to obtain the wiring substrate 100 free from swelling.

一方、ガラス粉末Ｂに関しては、焼成中に結晶化しない非晶質ガラス、逆に焼成中に結晶化する結晶化ガラスのいずれを用いても差し支えないが、高い抗折強度や低い誘電損失を発現させることが容易となるため、結晶化ガラスを用いることが好ましい。   On the other hand, for glass powder B, either amorphous glass that does not crystallize during firing or crystallized glass that crystallizes during firing may be used, but it exhibits high bending strength and low dielectric loss. Therefore, it is preferable to use crystallized glass.

また、セラミック粉末としては、前述した結晶相を有するものが好適に用いられるが、これに加えて、石英ガラス等の非晶質の粉末を用いることも可能である。   Further, as the ceramic powder, those having the above-mentioned crystal phase are preferably used, but in addition to this, amorphous powder such as quartz glass can also be used.

特に、前記ガラス粉末Ｂが焼成中に結晶化するガラスであり、ガラス粉末Ｂの結晶化開始温度がガラス粉末Ａの結晶化開始温度よりも高く、ガラス粉末Ｂの結晶化温度と結晶化開始温度との差がガラス粉末Ａの結晶化温度と結晶化開始温度との差よりも大きくすることにより、最外層に配置されるグリーンシートＡを内層に配置されるグリーンシートＢよりも低温で結晶化を完了させることが可能となるため、内層で膨れが発生した場合においても、最外層のグリーンシートＡの結晶化が完了しているため、膨れの発生を防止することが可能となり、かつ、絶縁層Ｂの抗折強度や誘電損失を発現することが容易となるため好ましい。   In particular, the glass powder B is glass that crystallizes during firing, the crystallization start temperature of the glass powder B is higher than the crystallization start temperature of the glass powder A, and the crystallization temperature and the crystallization start temperature of the glass powder B. Is larger than the difference between the crystallization temperature and the crystallization start temperature of the glass powder A, so that the green sheet A disposed in the outermost layer is crystallized at a lower temperature than the green sheet B disposed in the inner layer. Therefore, even when swelling occurs in the inner layer, the crystallization of the outermost green sheet A is completed, so that the occurrence of swelling can be prevented and insulation Since it becomes easy to express the bending strength and dielectric loss of the layer B, it is preferable.

ここで、結晶化開始温度は結晶化が開始する温度であり、結晶化開始温度を低温化することにより、より低温から結晶化させることが可能となる。一方、結晶化温度と結晶化開始温度との温度差（以下結晶化温度範囲という）は結晶化速度に影響を与え、この温度差が小さいほどより短時間で結晶化が完了するため、より低温で結晶化が完了するため、膨れの発生防止のため好ましい。   Here, the crystallization start temperature is a temperature at which crystallization starts. By lowering the crystallization start temperature, crystallization can be performed from a lower temperature. On the other hand, the temperature difference between the crystallization temperature and the crystallization start temperature (hereinafter referred to as the crystallization temperature range) affects the crystallization speed, and the smaller the temperature difference, the shorter the crystallization is completed. Is preferable for preventing the occurrence of blistering.

ここで、結晶化開始温度は示差熱分析（ＤＴＡ）測定のプロファイルにおいて、発熱のメインピークが立ち上がり始める変曲点の温度を指し、結晶化温度は発熱メインピークのピーク温度を指す。   Here, in the profile of differential thermal analysis (DTA) measurement, the crystallization start temperature refers to the temperature at the inflection point at which the main peak of exotherm starts to rise, and the crystallization temperature refers to the peak temperature of the exothermic main peak.

逆に、グリーンシートＢの結晶化開始温度をグリーンシートＡよりも高温とすることにより、絶縁層ＢはグリーンシートＡより高温までガラスが軟化流動することができるため、ボイドを絶縁基板の系外に排出するための時間を確保することが可能となり、ボイドの少ない組織を得ることができ、前述のように、より薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となるため好ましい。   Conversely, by setting the crystallization start temperature of the green sheet B to be higher than that of the green sheet A, the insulating layer B can soften and flow the glass up to a temperature higher than that of the green sheet A. Therefore, it is possible to secure a sufficient time for discharging, and a structure with less voids can be obtained. As described above, insulation can be ensured even in a thinner insulating layer, which is preferable.

また、前記グリーンシートＡがガラス粉末Ａとセラミック粉末を含有し、かつ焼成後の結晶化度が９２質量％以上、特に９３質量％以上、最適には９５質量％以上、とせしめることにより、絶縁層Ａによる膨れの発生をより効果的に防止することが可能となるため好ましい。   Further, the green sheet A contains glass powder A and ceramic powder, and the crystallinity after firing is 92% by mass or more, particularly 93% by mass or more, optimally 95% by mass or more. It is preferable because the occurrence of blistering due to the layer A can be more effectively prevented.

一方、前記グリーンシートＢがガラス粉末Ｂとセラミック粉末を含有し、かつ焼成後の結晶化度が８０質量％以下、特に７５質量％以下、最適には７０質量％以下とせしめることにより、よりボイドの少ない組織を得ることが可能となり、より薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となるため好ましい。   On the other hand, the green sheet B contains glass powder B and ceramic powder, and the degree of crystallinity after firing is 80% by mass or less, particularly 75% by mass or less, and most preferably 70% by mass or less. Therefore, it is possible to obtain a structure with a small amount, and it is preferable because insulation can be secured even in a thinner insulating layer.

また、ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いることにより、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡとガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢの収縮開始温度との間に十分な差を生じさせることができる。これにより、収縮開始温度の低いグリーンシートが収縮を開始した際には、未焼結状態にあるグリーンシートにより面方向における収縮が抑制され、収縮開始温度の高いグリーンシートが収縮を開始した際は、すでに焼結した絶縁層によりＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されて、焼成工程におけるＸ−Ｙ方向の収縮を抑制することで、寸法精度させることが可能となるため好ましい。 Further, as the glass powder B, alone temperature at which the viscosity in the case where firing is 10 8 Pa · s at is higher 130 ° C. or higher than the temperature at which 10 8 Pa · s viscosity at When firing the glass powder A alone By using the glass powder, a sufficient difference can be generated between the shrinkage start temperature of the green sheet A containing the glass powder A and the green sheet B containing the glass powder B. As a result, when a green sheet with a low shrinkage start temperature starts to shrink, shrinkage in the surface direction is suppressed by the green sheet in an unsintered state, and when a green sheet with a high shrinkage start temperature starts to shrink Since the shrinkage in the XY direction is suppressed by the insulating layer that has already been sintered and the shrinkage in the XY direction in the firing process is suppressed, it is preferable because dimensional accuracy can be achieved.

これらの原料粉末の粒径としては、低いボイド率を達成するために、平均粒径（Ｄ５０）が、５．０μｍ以下、特に３．５μｍ以下、さらには２．５μｍ以下、最適には２．０μｍ以下であることが望ましい。   As for the particle size of these raw material powders, in order to achieve a low void ratio, the average particle size (D50) is 5.0 μm or less, particularly 3.5 μm or less, further 2.5 μm or less, and optimally 2. It is desirable that it is 0 μm or less.

さらに、高い絶縁性を確保するために、ガラスセラミック焼結体中のアルカリ金属酸化物を実質的に含有させないようにするために、ガラス粉末およびセラミック粉末中にアルカリ金属酸化物を実質的に含有させないことが望ましい。   Furthermore, in order to ensure high insulation, the glass powder and the ceramic powder substantially contain an alkali metal oxide so as not to substantially contain the alkali metal oxide in the glass ceramic sintered body. It is desirable not to let it.

セラミック粉末としては、前述のように、絶縁基板の特性を制御するために、所望のものを適宜選択することが望ましく、グリーンシートＡとグリーンシートＢにおいて、同じセラミック粉末を使用しても、異なるセラミック粉末を使用しても差し支えない。   As described above, it is desirable to appropriately select a ceramic powder in order to control the characteristics of the insulating substrate as described above, and even if the same ceramic powder is used in the green sheet A and the green sheet B, the ceramic powder is different. Ceramic powder can be used.

こうして適宜選択した、原料粉末を一定の量比で混合した混合粉末を用いて成形用スラリーを調製し、この成形用スラリーを用いて、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡおよびガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢを、例えば厚みが２５〜５００μｍのセラミックグリーンシート（絶縁層１ａ〜１ｅ用のシート）を成形する。   In this way, a molding slurry is prepared using a mixed powder prepared by mixing raw material powders at a certain quantitative ratio, and the green slurry A containing glass powder A and glass powder B is contained using this molding slurry. The green sheet B to be formed is formed into a ceramic green sheet (sheet for the insulating layers 1a to 1e) having a thickness of 25 to 500 μm, for example.

このグリーンシートの所定位置にスルーホールを形成し、このスルーホール内に、銅を主成分とする導体ペーストを充填し、ビアホール導体３を形成する。また、表面または界面に配線層２が形成される絶縁層に対応するグリーンシートの表面には、上記の導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の印刷手法を用いて配線層２の厚みが５〜３０μｍとなるように、配線パターンを印刷塗布する。   A through hole is formed at a predetermined position of the green sheet, and a conductor paste mainly composed of copper is filled in the through hole to form a via hole conductor 3. Further, the surface of the green sheet corresponding to the insulating layer on which the wiring layer 2 is formed on the surface or the interface is wired using the above-described conductor paste by a known printing method such as a screen printing method or a gravure printing method. A wiring pattern is printed and applied so that the thickness of the layer 2 is 5 to 30 μm.

そして、上記のようにして作製された複数のグリーンシートを、少なくとも最外層にグリーンシートＡを配置して、位置合わせして積層圧着し、次いで、水蒸気を含有した窒素雰囲気中にて４５０〜７５０℃の温度で脱有機バインダ処理した後、１０００℃以下で同様の雰囲気下にて焼成することにより、配線層２、ビアホール導体３を備えた配線基板１００が作製される。   Then, the plurality of green sheets prepared as described above are arranged and laminated and pressure-bonded by arranging the green sheet A at least as the outermost layer, and then 450 to 750 in a nitrogen atmosphere containing water vapor. After the organic removal binder treatment at a temperature of ° C., the wiring substrate 100 including the wiring layer 2 and the via-hole conductor 3 is manufactured by firing in the same atmosphere at 1000 ° C. or lower.

上記のようにして形成された配線基板１００の表面に、半導体素子等の各種電子部品５を搭載し、配線層２と電気信号の伝達が可能なように接続される。先にも述べた通り、配線層２上に電子部品５を直接搭載させて半田８等で両者を接続することもできるし、あるいはワイヤボンディング７を用いて電子部品５と絶縁層１表面の配線層２とを接続させることもできる。また、フリップチップ接続などにより、両者を接続することも可能である。   Various electronic components 5 such as semiconductor elements are mounted on the surface of the wiring substrate 100 formed as described above, and are connected to the wiring layer 2 so that electric signals can be transmitted. As described above, the electronic component 5 can be directly mounted on the wiring layer 2 and can be connected to each other with solder 8 or the like, or the wiring between the electronic component 5 and the surface of the insulating layer 1 using wire bonding 7 can be used. The layer 2 can also be connected. It is also possible to connect the two by flip chip connection or the like.

さらに、電子部品５が搭載された絶縁層１表面に、封止樹脂６を塗布して硬化させるか、絶縁層１と同種の絶縁材料や、その他の絶縁材料、あるいは放熱性が良好な金属等からなる蓋体をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することにより、電子部品５を封止／保護することができ、これにより実装済み配線基板１０２を作製することができる。また、必要に応じて各種放熱板を、配線基板１００にロウ材や接着剤を介して被着形成することも可能である。   Furthermore, the sealing resin 6 is applied to the surface of the insulating layer 1 on which the electronic component 5 is mounted and cured, or the insulating material of the same type as the insulating layer 1, other insulating materials, or a metal with good heat dissipation, etc. The electronic component 5 can be sealed / protected by bonding the lid made of the above with an adhesive such as glass, resin, or brazing material, whereby the mounted wiring board 102 can be manufactured. Further, if necessary, various heat sinks can be attached to the wiring substrate 100 via a brazing material or an adhesive.

このようにして作製した本発明の配線基板は、非酸化性雰囲気で焼成して銅配線を同時焼成により形成した絶縁基板αであり、該絶縁基板の少なくとも表裏面に絶縁層Ａが配置され、内層には絶縁層Ｂが配置された配線基板であって、最外層に実装不良の原因となる膨れの発生がない絶縁基板である。   The wiring board of the present invention thus produced is an insulating substrate α formed by firing in a non-oxidizing atmosphere and co-firing copper wiring, and an insulating layer A is disposed on at least the front and back surfaces of the insulating substrate, The inner layer is a wiring board on which an insulating layer B is disposed, and the outermost layer is an insulating board that does not cause swelling that causes mounting failure.

まず、表１に示す組成、および粘度、結晶化度、結晶化開始温度、結晶化温度を有する平均粒径２．０μｍのガラス粉末を準備し、表２に従い粒径２．０μｍのセラミック粉末と秤量、混合し、この混合物にアクリル系樹脂からなる有機バインダ、可塑剤、トルエンを添加し、スラリーを調製した後、このスラリーを用いてドクターブレード法により焼成後の厚みが１５〜１００μｍとなるようにシート状に成形し、グリーンシートＡおよびグリーンシートＢを作製した。   First, glass powder having an average particle size of 2.0 μm having the composition, viscosity, crystallinity, crystallization start temperature, and crystallization temperature shown in Table 1 was prepared, and ceramic powder having a particle size of 2.0 μm according to Table 2 Weigh and mix, add organic binder made of acrylic resin, plasticizer and toluene to this mixture to prepare slurry, and use this slurry to make the thickness after firing by doctor blade method 15-100 μm The green sheet A and the green sheet B were produced.

ここで、粘度はガラス粉末を直径１２ｍｍ×６ｍｍにプレス法を用いて成形し、ガラス転移点＋２０℃、１５分の熱処理を行なったサンプルを作製し、概サンプルを過熱し、温度を上昇しながら、粘度を低下させ、それぞれの粘度に適した測定方法、具体的には、平行平板法、平行板回転および法貫入法を用いて室温〜１０００℃の温度範囲で粘度を測定し、その最低値を表１に示した。   Here, the viscosity is obtained by forming a glass powder into a diameter of 12 mm × 6 mm using a press method, producing a sample subjected to a heat treatment for 15 minutes at a glass transition point of + 20 ° C., heating the approximate sample, and increasing the temperature. The viscosity is decreased, and the viscosity is measured in a temperature range of room temperature to 1000 ° C. using a measuring method suitable for each viscosity, specifically, parallel plate method, parallel plate rotation and method penetration method, and the lowest value. Is shown in Table 1.

結晶化度は内部標準資料にＺｎＯを用いたリートベルト法で算出し、結晶化開始温度、結晶化温度は示唆熱分析（ＤＴＡ）装置を用いて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、大気中で測定した。結果を表１に示す。   The degree of crystallinity is calculated by the Rietveld method using ZnO as the internal standard data. The crystallization start temperature and the crystallization temperature are calculated using a suggested thermal analysis (DTA) apparatus at a heating rate of 10 ° C./min in the atmosphere. It was measured. The results are shown in Table 1.

また、収縮率は、焼成の前後においてグリーンシートの積層体と焼成後の配線基板に対して、所定のポイント間の長さを測定して、配線基板の面方向の収縮率を算出し、表２に示した。

Figure 2007294926
In addition, the shrinkage rate is calculated by calculating the shrinkage rate in the surface direction of the wiring board by measuring the length between predetermined points with respect to the green sheet laminate and the fired wiring board before and after firing. It was shown in 2.
Figure 2007294926

次に、該シート状成形体の所定位置にビアホールを形成し、銅を主成分とする導体ペーストを充填した後、スクリーン印刷法により銅を主成分とする導体ペーストを用いてシート状成形体の表面に焼成後の厚みが１０μｍ、大きさが２０ｍｍＳＱとなるような配線パターンを形成した。   Next, after forming a via hole at a predetermined position of the sheet-like molded body and filling a conductor paste mainly composed of copper, the sheet-like molded body is formed using the conductor paste mainly composed of copper by a screen printing method. A wiring pattern having a thickness of 10 μm after firing and a size of 20 mm SQ was formed on the surface.

そして、前記配線パターンを形成したグリーンシートＡおよびグリーンシートＢを位置合わせしながら合計で５枚積層、熱圧着し焼成前の生絶縁基板を作製した。このとき、グリーンシートＡが最外層に、グリーンシートＢが内層となるように配置し、さらに、内層の最小絶縁層厚みが、表２に示す厚みとなるようにグリーンシートを配置した。   Then, a total of five sheets were laminated while aligning the green sheet A and the green sheet B on which the wiring pattern was formed, and thermocompression bonded to produce a raw insulating substrate before firing. At this time, the green sheet A was disposed on the outermost layer and the green sheet B was disposed on the inner layer, and the green sheet was disposed such that the minimum insulation layer thickness of the inner layer was as shown in Table 2.

この生絶縁基板をＮ２／Ｈ２Ｏ雰囲気中、７００℃で脱有機バインダ処理した後、２００℃／時間で昇温し、Ｎ２／Ｈ２Ｏ雰囲気中、９００℃で１時間焼成して銅を主成分とする配線層を具備する絶縁基板からなる配線基板を作製した。 During this raw insulating substrate N 2 / H 2 O atmosphere, after removing the organic binder treatment at 700 ° C., the temperature was raised at 200 ° C. / time, in N 2 / H 2 O atmosphere, and then calcined 1 hour at 900 ° C. A wiring board made of an insulating substrate having a wiring layer mainly composed of copper was produced.

得られた配線基板を、斜光を照射して、１０倍の双眼実体顕微鏡を用いて外観検査を行い、突起の有無を観察し、さらに突起の観察された部位に対してクロスセクション観察を行い、内部に空洞が存在するものを膨れとして、その数をカウントした。単位面積あたりの膨れの数の結果を表２に示す。   The obtained wiring board is irradiated with oblique light, and a visual inspection is performed using a 10 × binocular stereomicroscope, the presence or absence of protrusions is observed, and further, cross-section observation is performed on the portion where the protrusions are observed, The number of cavities that had cavities inside was defined as a bulge. Table 2 shows the results of the number of blisters per unit area.

さらに、該配線基板に対して、Ｎｉ−Ａｕめっきを施した。なお、この際のめっき厚みはＮｉ：３μｍ、Ａｕ：０．５μｍとした。   Furthermore, Ni—Au plating was applied to the wiring board. The plating thickness at this time was set to Ni: 3 μm and Au: 0.5 μm.

こうして、表層にＮｉ−Ａｕめっきを施した配線層を有する薄層の絶縁層を配置した配線基板を作製した。   In this way, a wiring board having a thin insulating layer having a wiring layer with Ni—Au plating on the surface layer was prepared.

また、内層の最小絶縁層厚みを有する絶縁層Ｂに対して、１ｍｍＳＱの大きさを有する対向電極を２２ヶ配置し、高温高湿バイアス試験（８５℃、８５％ＲＨ、直流１０Ｖ）を１００時間行い、試験後の絶縁抵抗を測定し、その最低値を表２に示した。絶縁抵抗は１０９Ω以上を合格とした。 In addition, 22 counter electrodes having a size of 1 mmSQ are arranged on the insulating layer B having the minimum inner insulating layer thickness, and a high temperature and high humidity bias test (85 ° C., 85% RH, DC 10 V) is performed for 100 hours. The insulation resistance after the test was measured, and the minimum value is shown in Table 2. The insulation resistance passed 10 9 Ω or more.

一方、前記グリーンシートＢに配線層およびビアホールを形成せずに、前述と同様の方法にて、積層、熱圧着を行い、絶縁層Ｂのみからなるガラスセラミック焼結体を作製した。   On the other hand, without forming a wiring layer and a via hole in the green sheet B, lamination and thermocompression bonding were performed in the same manner as described above to produce a glass ceramic sintered body consisting only of the insulating layer B.

得られた焼結体を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を撮影し、画像解析装置を用いてボイド面積率を算出した。結果を表２に示す。

Figure 2007294926
The obtained sintered body was mirror-polished, a scanning electron microscope (SEM) photograph was taken, and the void area ratio was calculated using an image analyzer. The results are shown in Table 2.
Figure 2007294926

本発明の配線基板である試料Ｎｏ．１〜１０、１５および１６においてはガラス粉末Ａとしてガラス単独で焼成した場合に、粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上、結晶化度が９０質量％以上のものを選択し、かつ、絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下となる絶縁基板とすることにより、膨れの発生のない配線基板を得ることができた。また、試料Ｎｏ．１６では、Ｘ−Ｙ方向の収縮率が２％以下となった。 Sample No. which is the wiring board of the present invention. In cases 1 to 10, 15 and 16, when the glass powder A is baked alone as the glass powder A, the one having a viscosity of 10 6 Pa · s or more and a crystallinity of 90% by mass or more is selected. By using an insulating substrate having a crystallinity of 90% by mass or more and an insulating layer B having a crystallinity of 80% by mass or less, it was possible to obtain a wiring substrate free from swelling. Sample No. In No. 16, the shrinkage in the XY direction was 2% or less.

一方、ガラス粉末Ａの粘度と結晶化度が本発明よりも低い試料Ｎｏ．１１〜１４は膨れが発生するものとなった。   On the other hand, sample no. 11-14 became a thing which a swelling generate | occur | produces.

本発明の配線基板の構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the wiring board of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１・・・絶縁基板
１ａ、１ｅ・・・絶縁層Ａ
１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・絶縁層Ｂ
２・・・配線層
３・・・ビアホール導体
４・・・接続用電極
５・・・電子部品
６・・・封止樹脂
７・・・ワイヤボンディング
８、９・・・半田
１０・・接着剤
１００・・・配線基板
１０１・・・プリント基板
１０２・・・実装済み配線基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate 1a, 1e ... Insulating layer A
1b, 1c, 1d ... Insulating layer B
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Wiring layer 3 ... Via-hole conductor 4 ... Connection electrode 5 ... Electronic component 6 ... Sealing resin 7 ... Wire bonding 8, 9 ... Solder 10 .... Adhesive DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Wiring board 101 ... Printed circuit board 102 ... Mounted wiring board

Claims (5)

焼成中に結晶化するガラス粉末Ａを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＡ、およびガラス粉末Ｂを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＢを作製する工程Ａと、前記グリーンシートＡおよび前記グリーンシートＢの少なくとも一方の表面に銅を主成分とする配線層を形成する工程Ｂと、前記グリーンシートＡと前記グリーンシートＢとを少なくとも前記グリーンシートＡを最外層に配置して積層し、積層体を作製する工程Ｃと、前記積層体を非酸化雰囲気にて７５０℃以上１０００℃以下の焼成温度で、焼成する工程Ｄとを具備する配線基板の製造方法であって、前記ガラス粉末Ａとして、ガラス粉末Ａ単独を前記焼成温度で焼成した場合における焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であるガラス粉末を用いるとともに、前記グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を９０質量％以上とすることを特徴とする配線基板の製造方法。 A green sheet A containing glass powder A that is crystallized during firing as a main component and containing an organic binder, and a process A for producing green sheet B containing glass powder B as a main component and containing an organic binder, and the green sheet A step B of forming a wiring layer mainly composed of copper on at least one surface of A and the green sheet B, and the green sheet A and the green sheet B are arranged with at least the green sheet A as an outermost layer. A method of manufacturing a wiring board comprising: stacking and producing a laminate, and step D of firing the laminate at a firing temperature of 750 ° C. to 1000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, as the glass powder a, the glass powder is the minimum viscosity in the firing in the case of the glass powder a alone were fired at the firing temperature is 10 6 Pa · s or higher With use, method of manufacturing a wiring board, which comprises the crystallinity after firing of the green sheet A and 90 mass% or more. 前記ガラス粉末Ｂとして、焼成中に結晶化するガラス粉末であり、かつ、結晶化開始温度が前記ガラス粉末Ａの結晶化開始温度よりも高く、結晶化温度と結晶化開始温度との差が前記ガラス粉末Ａの結晶化温度と結晶化開始温度との差よりも大きいガラス粉末を用いることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。 The glass powder B is a glass powder that crystallizes during firing, and the crystallization start temperature is higher than the crystallization start temperature of the glass powder A, and the difference between the crystallization temperature and the crystallization start temperature is 2. The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the glass powder is larger than the difference between the crystallization temperature of the glass powder A and the crystallization start temperature. 前記グリーンシートＡが前記ガラス粉末Ａとセラミック粉末とを含有し、かつ焼成後の結晶化度が９０質量％以上であり、前記グリーンシートＢが前記ガラス粉末Ｂとセラミック粉末とを含有し、かつ焼成後の結晶化度が８０質量％以下であって、前記ガラス粉末Ｂとして焼成中の最低粘度が２×１０５Ｐａ・ｓ以下のガラス粉末を使用することを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。 The green sheet A contains the glass powder A and ceramic powder, and the degree of crystallinity after firing is 90% by mass or more, the green sheet B contains the glass powder B and ceramic powder, and a is crystallinity after firing 80 wt% or less, according to claim 1 or 2 lowest viscosity during firing, characterized by using the following glass powder 2 × 10 5 Pa · s as the glass powder B The manufacturing method of the wiring board as described. 前記ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、前記ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。 As the glass powder B, alone temperature at which the viscosity in the case where firing is 10 8 Pa · s at is higher 130 ° C. or higher than the temperature at which 10 8 Pa · s viscosity at When firing the glass powder A alone Glass powder is used, The manufacturing method of the wiring board in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 絶縁層Ａと絶縁層Ｂとが積層された絶縁基板と銅を主成分とする配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層Ａは少なくとも最外層に形成され、前記絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、前記絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下であることを特徴とする配線基板。 In a wiring substrate comprising an insulating substrate in which an insulating layer A and an insulating layer B are laminated and a wiring layer mainly composed of copper, the insulating layer A is formed at least in the outermost layer, and the crystallization of the insulating layer A A wiring board, wherein the degree is 90% by mass or more and the crystallinity of the insulating layer B is 80% by mass or less.
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