JP3757211B2

JP3757211B2 - Wiring board and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3757211B2
Application number: JP2003069108A
Authority: JP
Inventors: 佳彦今中; 正寿竹野内
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2023-03-14
Also published as: JP2004281154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板及びその製造方法に関し、特に、セラミック基板における製造方法に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ，その他のモバイル装置等の無線情報通信装置においては、音声，画像，データなどの大容量信号を高周波でより高速に通信することが望まれてきている。このような無線情報通信装置を実現するためには、高周波における配線基板の導体損失や誘電損失（ｔａｎδ）を小さくすることが重要となってくる。
【０００３】
ここで、導体損失は、導体材料の電気抵抗により決定され、電気抵抗が小さいほど導体損失が小さくなるため、より高速で大容量信号を通信するためには、基板の配線に対して銀，銅，金等の電気抵抗の小さい導体材料を使用することが有効である。また、誘電体損失も材料によってその値が異なり、一般にセラミックス材料の誘電体損失値は、樹脂材料の１／１０程度である。
【０００４】
このような背景をもとに、無線情報通信装置における配線基板としては、セラミック基板に電気抵抗の小さな金，銀，銅等の導体配線で形成されたものが主流となりつつあり、ＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス）における配線基板等の開発か進んでいる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１３７５６号公報
【特許文献２】
特開平１０−１０６３５０号公報
【特許文献３】
特開平１１−３６１７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した配線基板の形成は、電気抵抗の小さな導体からなる導体ペーストを用いてセラミック生シート（以下、グリーンシートと記す）に配線パターンを形成し、これらを同時に焼成することにより形成されるが、このとき、導体とセラミックスとの焼成収縮率の挙動が大きく異なり、この結果、導体とセラミックスとの界面にストレスが生じてクラック等が発生してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、上述した導体とセラミックスとの焼成収縮率における挙動の違いを調整する目的で、導体ペーストにガラス、アルミナ、マグネシア等のセラミックスを添加することが行われているが、添加されたセラミックスは、絶縁物であるために導体配線の抵抗値の増大を招いていた。
【０００８】
本発明は上述の問題点にかんがみてなされたもので、導体配線の抵抗値を増大させることなく、配線基板と導体配線との界面に発生するクラック等の不具合を防止する配線基板及びその製造方法を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明の配線基板の製造方法は、基板に形成されたビア孔に、導体粉末に酸化銀を混合してなる導体ペーストを充填する工程と、前記基板に前記導体ペーストからなる配線パターンを形成する工程と、前記導体ペーストを酸化銀の還元温度以上の温度で加熱し、前記基板の配線パターン形成部及び前記ビア孔に酸化銀から還元された銀を含む導体を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の配線基板は、基板に配線パターン及びビアが形成された配線層を有する配線基板であって、前記配線パターン及び前記ビアが、前記基板を酸化銀の還元温度以上の温度で加熱して形成され、酸化銀から還元された銀を含み、かつ、絶縁物を含有していないものであることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
−本発明の骨子−
本発明者は、電気抵抗の小さな導体配線を形成するとともに、グリーンシートと導体ペーストとの焼成収縮率を同一もしくは類似にしてセラミックスと導体との界面に生じるストレスを回避するという相反する要請を達成すべく、以下に示す発明の骨子に想到した。
【００１４】
本発明では、導体ペーストに焼成収縮率の調整を図るための添加剤として酸化銀を用いる。ここで、図１に各金属の酸化・還元の挙動を示す熱力学平衡図を示す。図１に示すように、銀の酸化・還元の挙動は、１ａｔｍの大気雰囲気中では、約２００℃の温度を境にして、それ以下の温度では酸化銀が安定状態であり、それ以上の温度では銀が安定状態となる。つまり、酸化銀は２００℃以上の温度で銀に還元変態をする。
【００１５】
図２は、熱機械分析（ＴＭＡ）による純粋な銀ペースト、酸化銀を添加した銀ペースト及びセラミックスの測定結果を示す特性図である。
この図２の測定結果が示すように、純粋な銀ペーストでは、温度に依存する収縮は起こらずに、温度が約４５０℃以上になるとセラミックスとの収縮率の差が大きくなってくる。一方、酸化銀を添加した銀ペーストでは、温度に依存して収縮を行うが、その収縮はセラミックスと同様の挙動を示しており、焼成温度における収縮率の差はほとんどみられない。この結果から、導体ペーストに酸化銀を添加することにより、セラミックスとの収縮率の差を低減できることが分かる。
【００１６】
また、図３及び図４は、酸化銀の還元反応の実験結果を示した特性図である。図３に示す重量減少による示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）の測定結果から、約４８０℃付近の温度で吸熱反応及び重量の減少が見られる。これは、酸化銀の還元反応によって銀が生成され、重量の減少が起こったためである。理論的には、原子量から約７％の重量減少となる。
【００１７】
また、図４に示すＸ線回折の測定結果から、３００℃までは酸化銀が存在しているが、５００℃以上の温度では、酸化銀に換わって銀が存在しているのがわかる。これは、３００℃〜５００℃の間で酸化銀が銀に還元されたことを示している。ここで、酸化銀の還元温度は、理論的には、図１に示すように約２００℃であるが、実験上は、図２〜図４に示すように、４５０℃程度の温度となっている。
【００１８】
図３及び図４の測定結果から、セラミックスの焼成においては、その焼成温度を酸化銀の還元温度以上、好ましくは５００℃以上で行うことによって、導体配線を銀または銀を含む合金で形成することができるため、導体配線の抵抗値を増大させることもない。
つまり、導体ペーストに酸化銀を添加することにより、焼成時においては導体ペーストとセラミックスとの収縮率の差を低減するとともに、焼成後においては銀に変態するために電気抵抗の小さな導体配線を形成することができる。
【００１９】
−本発明の骨子を適用した具体的な実施形態−
次に、本発明の配線基板及びその製造方法の骨子を踏まえた実施形態について説明する。本実施形態では、配線基板として多層セラミック基板を例にして説明を行う。
【００２０】
図５は、多層セラミック基板の製造方法を工程順に示す概略図である。
まず、図５（ａ）に示すステップＳ１では、平均粒径が５μｍ程度のアルミナ粉末を２０ｖｏｌ％と平均粒径が３μｍ程度の硼珪酸系ガラス粉末とを調合した原料粉末に、さらに、バインダとしてＰＶＢ樹脂を８ｗｔ％、可塑剤としてジブチルフタレートを３ｗｔ％添加し、また、溶剤としてアセトンを加え、ボールミルを用いて２０時間程度で粉末調合を行ってミルク状のスラリー１を生成する。
【００２１】
続いて、図５（ｂ）に示すステップＳ２では、ドクターブレード法により、ステップＳ１で生成したミルク状のスラリー１をドクターブレード２とベルト３との間に通すことによって、所定の厚みをもったグリーンシート４を成形する。
【００２２】
続いて、図５（ｃ）に示すステップＳ３では、ステップＳ２で成形したグリーンシート４に対して定型打抜き加工を行って、所定形状のグリーンシート基板５を作製する。その後、グリーンシート基板５にビア用の孔を形成する。
【００２３】
一方、図５（ｄ）に示すステップＳ４は、グリーンシート基板５にパターン印刷するための導体ペーストの生成工程である。
具体的には、平均粒径が０．５μｍ程度の銀粉末と、平均粒径が１．５μｍ程度の大きさで、銀粉末に対して１０ｗｔ％程度の酸化銀粉末とを調合し、さらに、エチルセルロース、アセトンを添加して、らいかい機を用いてアセトン溶媒成分を蒸発させながらテルピネオールを加えて粉末調合を行い、導体ペースト６を生成する。ここで、この導体ペースト６を、３本ロールミルを用いて混合・分散させて、粘度を３００Ｐａ・Ｓ（３，０００ポアズ）とした。
【００２４】
続いて、図５（ｅ）に示すステップＳ５では、グリーンシート基板５に形成されたビア用の孔に導体ペースト６を充填するとともに、導体ペースト６を用いたスクリーン印刷を行って、グリーンシート基板５の表面に配線パターン７を形成する。
【００２５】
続いて、図５（ｆ）に示すステップＳ６では、種々の配線パターン７が形成されたグリーンシート基板５を複数枚重ね合わせ、温度８０℃、圧力３０ＭＰａを３０分間与えて、グリーンシート基板５の積層を行う。このとき、グリーンシート基板５に含まれているＰＶＢ樹脂が積層時における層間接着の糊の役割を果たす。
【００２６】
続いて、図５（ｇ）に示すステップＳ７では、積層されたグリーンシート基板５に対して大気中で温度９００℃を２時間与えて、ＰＶＢ樹脂を飛散させながら、配線パターン７の導体金属とグリーンシート基板５とを一体で焼成することにより、多層セラミック基板８を形成する。
【００２７】
本実施形態においては、導体ペースト６に銀粉末を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば、金、銅、タングステン、モリブデン、ニッケル等の導体金属や、これらの金属をベースとした合金を適用することも可能である。また、本実施形態の酸化銀においては、その純度を９０％以上、その平均粒径を５０μｍ以下とすることが効果を達成する上で望ましい。
【００２８】
また、本実施形態においては、酸化銀としてＡｇ₂Ｏの酸化銀（Ｉ）を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、焼成中に還元させて金属銀に相変態させるという観点から、ＡｇＯの酸化銀（II）を適用することも可能である。
【００２９】
−本実施形態における多層セラミック基板の評価結果−
図６は、上述の製造方法を適用して各種導体ペーストを用いて作製した多層セラミック基板の特性を示した図である。
ここで、従来法１で示した多層セラミック基板は純粋な銀ペーストを使用して作製されたものであり、従来法２で示した多層セラミック基板は低融点ガラスを添加した銀ペーストを使用して作製されたもの、本実施形態の多層セラミック基板は酸化銀を添加した銀ペーストを使用して作製されたものである。
【００３０】
従来法１における多層セラミック基板は、純粋な銀ペーストを使用しているために導体層の電気抵抗は非常に小さく良好であるが、焼成時におけるセラミックスと導体との収縮率の差が非常に大きいために、多層セラミック基板の層間部にデラミや亀裂が発生している。
【００３１】
従来法２における多層セラミック基板は、焼成時の収縮を調整するための低融点ガラスを添加した銀ペーストを使用しているために、焼成時におけるセラミックスと導体との収縮率の差は非常に小さく、多層セラミック基板の層間部にデラミや亀裂を生じることはないが、添加した低融点ガラスは絶縁物であるために、導体層の電気抵抗は非常に大きくなってしまう。
【００３２】
一方、本実施形態の多層セラミック基板は、酸化銀を添加した銀ペーストを使用しているために、図２に示す特性図からも分かるように、焼成時におけるセラミックスと導体との収縮率の差が非常に小さくなっており、多層セラミック基板の層間部にデラミや亀裂が生じていない。さらに、酸化銀の還元温度は非常に低温であるために、焼成時に酸化銀から銀へと還元されて、形成された導体層の抵抗値も非常に小さくなっている。
【００３３】
図６に示した多層セラミック基板の評価結果により、本実施形態における多層セラミック基板の製造方法の有効性を確認することができた。
【００３４】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００３５】
（付記１）導体粉末に酸化銀を混合して導体ペーストを生成する工程と、
前記導体ペーストを酸化銀の還元温度以上の温度で加熱し、酸化銀から還元された銀を含む導体を形成する工程と
を有することを特徴とする導体の製造方法。
【００３６】
（付記２）前記導体粉末は、金、銀、銅もしくは、これらの金属における合金のうち、少なくとも１種を含むものであることを特徴とする付記１に記載の導体の製造方法。
【００３７】
（付記３）前記導体ペーストを５００℃以上で加熱することを特徴とする付記１又は２に記載の導体の製造方法。
【００３８】
（付記４）酸化銀の平均粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の導体の製造方法。
【００３９】
（付記５）酸化銀の純度が９０％以上であることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の導体の製造方法。
【００４０】
（付記６）導体粉末に酸化銀を混合して生成した導体ペーストを用いて基板に配線パターンを形成する工程と、
前記基板を酸化銀の還元温度以上の温度で加熱し、前記基板に酸化銀から還元された銀を含む導体からなる配線層を形成する工程と
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【００４１】
（付記７）前記基板は、温度に依存する収縮率が前記導体ペーストと同一もしくは類似であることを特徴とする付記６に記載の配線基板の製造方法。
【００４２】
（付記８）前記基板がセラミックスで形成されていることを特徴とする付記６又は７に記載の配線基板の製造方法。
【００４３】
（付記９）前記導体粉末は、金、銀、銅もしくは、これらの金属における合金のうち、少なくとも１種を含むものであることを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【００４４】
（付記１０）前記基板を５００℃以上で加熱することを特徴とする付記６〜９のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【００４５】
（付記１１）酸化銀の平均粒径が５０μｍ以下であることを特徴とする付記６〜１０のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【００４６】
（付記１２）酸化銀の純度が９０％以上であることを特徴とする付記６〜１１のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【００４７】
（付記１３）前記配線パターンをスクリーン印刷により形成することを特徴とする付記６〜１２のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【００４８】
（付記１４）基板と、
前記基板を酸化銀の還元温度以上の温度で加熱して形成され、前記基板に酸化銀から還元された銀を含む導体からなる配線層と
を有することを特徴とする配線基板。
【００４９】
（付記１５）前記基板は、温度に依存する収縮率が前記導体ペーストと同一もしくは類似であることを特徴とする付記１４に記載の配線基板。
【００５０】
（付記１６）前記基板がセラミックスで形成されていることを特徴とする付記１４又は１５に記載の配線基板。
【００５１】
（付記１７）前記配線層は、酸化銀から還元された銀と金又は銅との合金、もしくは酸化銀から還元された銀と金又は銅における合金との合金で形成されていることを特徴とする付記１４〜１６のいずれか１項に記載の配線基板。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、導体配線の抵抗値を増大させることなく、基板と導体配線との界面に発生するクラック等の不具合を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】各金属の酸化・還元の挙動を示す熱力学平衡図である。
【図２】熱機械分析（ＴＭＡ）による純粋な銀ペースト、酸化銀を添加した銀ペースト及びセラミックスの測定結果を示す特性図である。
【図３】酸化銀の還元反応の実験結果を示した特性図である。
【図４】酸化銀の還元反応の実験結果を示した特性図である。
【図５】本発明の実施形態に係わる多層セラミック基板の製造方法を工程順に示す概略図である。
【図６】各種導体ペーストを用いて作製した多層セラミック基板の特性を示した図である。
【符号の説明】
１スラリー
２ドクターブレード
３ベルト
４グリーンシート
５グリーンシート基板
６導体ペースト
７配線パターン
８多層セラミック基板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wiring board and a manufacturing method thereof, and is particularly suitable for use in a manufacturing method of a ceramic substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in wireless information communication devices such as mobile phones, Bluetooth, and other mobile devices, it has been desired to communicate high-capacity signals such as voice, images, data, and the like at higher speeds at higher frequencies. In order to realize such a wireless information communication device, it is important to reduce the conductor loss and dielectric loss (tan δ) of the wiring board at high frequencies.
[0003]
Here, the conductor loss is determined by the electrical resistance of the conductor material, and the smaller the electrical resistance, the smaller the conductor loss. Therefore, in order to communicate a large capacity signal at a higher speed, silver or copper is used for the wiring on the board. It is effective to use a conductor material having a low electrical resistance such as gold. Further, the value of the dielectric loss varies depending on the material. Generally, the dielectric loss value of the ceramic material is about 1/10 of that of the resin material.
[0004]
Based on such a background, as a wiring board in a wireless information communication apparatus, a ceramic board formed of a conductive wiring such as gold, silver, copper or the like having a small electric resistance is becoming mainstream. Development of wiring boards in ceramics) is progressing.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-13756 [Patent Document 2]
JP-A-10-106350 [Patent Document 3]
JP-A-11-3617 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described wiring substrate is formed by forming a wiring pattern on a ceramic raw sheet (hereinafter referred to as a green sheet) using a conductor paste made of a conductor having a small electrical resistance, and firing these simultaneously. However, at this time, the behavior of the firing shrinkage rate between the conductor and the ceramics is greatly different, and as a result, there is a problem that stress is generated at the interface between the conductor and the ceramics to cause cracks and the like.
[0007]
Therefore, for the purpose of adjusting the difference in behavior in the firing shrinkage ratio between the conductor and the ceramic, adding ceramics such as glass, alumina, and magnesia to the conductor paste has been performed. Since it is an insulator, the resistance value of the conductor wiring is increased.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and a wiring board that prevents defects such as cracks occurring at the interface between the wiring board and the conductor wiring without increasing the resistance value of the conductor wiring, and a method for manufacturing the same It aims at realizing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has conceived the following aspects of the invention.
[0011]
The method for manufacturing a wiring board according to the present invention includes a step of filling a via hole formed in a substrate with a conductive paste formed by mixing silver oxide with conductive powder, and forming a wiring pattern made of the conductive paste on the substrate. And heating the conductor paste at a temperature equal to or higher than the reduction temperature of silver oxide to form a conductor containing silver reduced from silver oxide in the wiring pattern forming portion of the substrate and the via hole. It is a feature.
[0012]
The wiring board of the present invention is a wiring board having a wiring layer in which a wiring pattern and a via are formed on the board, and the wiring pattern and the via heat the substrate at a temperature equal to or higher than a reduction temperature of silver oxide. It is formed and contains silver reduced from silver oxide, and does not contain an insulator.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
-Outline of the present invention-
The present inventor has achieved a conflicting request of forming a conductor wiring having a low electrical resistance and avoiding stress generated at the interface between the ceramic and the conductor by making the firing shrinkage rate of the green sheet and the conductor paste the same or similar. Accordingly, the inventors have arrived at the gist of the invention described below.
[0014]
In the present invention, silver oxide is used as an additive for adjusting the firing shrinkage rate of the conductor paste. Here, FIG. 1 shows a thermodynamic equilibrium diagram showing oxidation / reduction behavior of each metal. As shown in FIG. 1, the oxidation / reduction behavior of silver is as follows. In the atmosphere of 1 atm, the temperature of about 200 ° C. is used as a boundary, and the silver oxide is in a stable state at a temperature lower than that. Then silver becomes stable. That is, silver oxide undergoes a reduction transformation to silver at a temperature of 200 ° C. or higher.
[0015]
FIG. 2 is a characteristic diagram showing measurement results of pure silver paste, silver paste added with silver oxide, and ceramics by thermomechanical analysis (TMA).
As shown in the measurement result of FIG. 2, in the pure silver paste, the shrinkage depending on the temperature does not occur, and when the temperature becomes about 450 ° C. or more, the difference in the shrinkage rate with the ceramic becomes large. On the other hand, the silver paste to which silver oxide is added shrinks depending on the temperature, but the shrinkage shows the same behavior as ceramics, and there is almost no difference in the shrinkage rate at the firing temperature. From this result, it can be seen that the addition of silver oxide to the conductor paste can reduce the difference in shrinkage with ceramics.
[0016]
3 and 4 are characteristic diagrams showing the experimental results of the silver oxide reduction reaction. From the measurement result of differential thermal analysis (TG-DTA) by weight reduction shown in FIG. 3, endothermic reaction and weight reduction are seen at a temperature around 480 ° C. This is because silver is generated by the reduction reaction of silver oxide, and the weight is reduced. Theoretically, the weight loss is about 7% from the atomic weight.
[0017]
Further, from the measurement result of X-ray diffraction shown in FIG. 4, it can be seen that silver oxide is present up to 300 ° C., but silver is present instead of silver oxide at a temperature of 500 ° C. or higher. This indicates that the silver oxide was reduced to silver between 300 ° C and 500 ° C. Here, the reduction temperature of silver oxide is theoretically about 200 ° C. as shown in FIG. 1, but in the experiment, the reduction temperature is about 450 ° C. as shown in FIGS. Yes.
[0018]
From the measurement results shown in FIGS. 3 and 4, in firing ceramics, the firing temperature is higher than the reduction temperature of silver oxide, preferably 500 ° C. or higher, so that the conductor wiring is formed of silver or an alloy containing silver. Therefore, the resistance value of the conductor wiring is not increased.
In other words, by adding silver oxide to the conductor paste, the difference in shrinkage between the conductor paste and ceramics is reduced during firing, and a conductor wiring with low electrical resistance is formed to transform into silver after firing. can do.
[0019]
-Specific embodiment to which the gist of the present invention is applied-
Next, an embodiment based on the gist of the wiring board and the manufacturing method thereof of the present invention will be described. In the present embodiment, a multilayer ceramic substrate will be described as an example of the wiring substrate.
[0020]
FIG. 5 is a schematic view showing a method of manufacturing a multilayer ceramic substrate in the order of steps.
First, in step S1 shown in FIG. 5A, an alumina powder having an average particle size of about 5 μm is mixed with a raw material powder prepared by mixing 20 vol% and a borosilicate glass powder having an average particle size of about 3 μm. 8% by weight of PVB resin and 3% by weight of dibutyl phthalate as a plasticizer are added, and acetone is added as a solvent, and a powder is prepared using a ball mill for about 20 hours to produce a milky slurry 1.
[0021]
Subsequently, in step S2 shown in FIG. 5 (b), the milky slurry 1 produced in step S1 is passed between the doctor blade 2 and the belt 3 by the doctor blade method to have a predetermined thickness. The green sheet 4 is formed.
[0022]
Subsequently, in step S3 shown in FIG. 5 (c), the green sheet 4 formed in step S2 is subjected to regular punching to produce a green sheet substrate 5 having a predetermined shape. Thereafter, via holes are formed in the green sheet substrate 5.
[0023]
On the other hand, step S4 shown in FIG. 5D is a process for generating a conductor paste for pattern printing on the green sheet substrate 5.
Specifically, a silver powder having an average particle diameter of about 0.5 μm and a silver oxide powder having an average particle diameter of about 1.5 μm and a silver powder of about 10 wt% are prepared, Ethyl cellulose and acetone are added, and terpineol is added while evaporating the acetone solvent component using a rough machine to prepare a powder, thereby producing a conductor paste 6. Here, this conductor paste 6 was mixed and dispersed using a three-roll mill, and the viscosity was set to 300 Pa · S (3,000 poise).
[0024]
Subsequently, in step S5 shown in FIG. 5 (e), the via paste formed in the green sheet substrate 5 is filled with the conductor paste 6, and screen printing using the conductor paste 6 is performed, thereby the green sheet substrate. A wiring pattern 7 is formed on the surface of 5.
[0025]
Subsequently, in step S6 shown in FIG. 5 (f), a plurality of green sheet substrates 5 on which various wiring patterns 7 are formed are overlapped, and a temperature of 80 ° C. and a pressure of 30 MPa are applied for 30 minutes. Laminate. At this time, the PVB resin contained in the green sheet substrate 5 serves as a glue for interlayer adhesion at the time of lamination.
[0026]
Subsequently, in step S7 shown in FIG. 5G, a temperature of 900 ° C. is given to the laminated green sheet substrate 5 in the atmosphere for 2 hours to disperse the PVB resin, and the conductive metal of the wiring pattern 7 A multilayer ceramic substrate 8 is formed by firing together with the green sheet substrate 5.
[0027]
In the present embodiment, an example in which silver powder is used for the conductor paste 6 is shown, but the present invention is not limited to this, for example, a conductor metal such as gold, copper, tungsten, molybdenum, nickel, It is also possible to apply alloys based on these metals. Moreover, in the silver oxide of this embodiment, it is desirable for achieving the effect that the purity is 90% or more and the average grain size is 50 μm or less.
[0028]
In the present embodiment, although an example of using the silver (I) oxide of Ag ₂ O as silver oxide, present invention is not limited thereto, by reducing to metallic silver during firing From the viewpoint of phase transformation, AgO silver oxide (II) can also be applied.
[0029]
-Evaluation result of multilayer ceramic substrate in this embodiment-
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of a multilayer ceramic substrate manufactured using various conductive pastes by applying the above-described manufacturing method.
Here, the multilayer ceramic substrate shown in the conventional method 1 is manufactured using a pure silver paste, and the multilayer ceramic substrate shown in the conventional method 2 uses a silver paste to which a low melting point glass is added. The manufactured multilayer ceramic substrate of this embodiment is manufactured using a silver paste to which silver oxide is added.
[0030]
Since the multilayer ceramic substrate in the conventional method 1 uses a pure silver paste, the electrical resistance of the conductor layer is very small and good, but the difference in shrinkage between the ceramic and the conductor during firing is very large. For this reason, delamination and cracks are generated in the interlayer portion of the multilayer ceramic substrate.
[0031]
Since the multilayer ceramic substrate in the conventional method 2 uses a silver paste to which low melting point glass for adjusting shrinkage during firing is used, the difference in shrinkage between the ceramic and the conductor during firing is very small. The delamination and cracks are not generated in the interlayer part of the multilayer ceramic substrate, but the added low-melting glass is an insulator, so that the electric resistance of the conductor layer becomes very large.
[0032]
On the other hand, since the multilayer ceramic substrate of this embodiment uses a silver paste to which silver oxide is added, as can be seen from the characteristic diagram shown in FIG. 2, the difference in shrinkage between the ceramic and the conductor during firing is different. Is very small, and delamination and cracks are not generated in the interlayer part of the multilayer ceramic substrate. Furthermore, since the reduction temperature of silver oxide is very low, the resistance value of the formed conductor layer is very small due to reduction from silver oxide to silver during firing.
[0033]
From the evaluation result of the multilayer ceramic substrate shown in FIG. 6, the effectiveness of the method for manufacturing the multilayer ceramic substrate in the present embodiment could be confirmed.
[0034]
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
[0035]
(Supplementary note 1) A step of mixing a conductor powder with silver oxide to produce a conductor paste;
And a step of heating the conductor paste at a temperature equal to or higher than the reduction temperature of silver oxide to form a conductor containing silver reduced from the silver oxide.
[0036]
(Additional remark 2) The said conductor powder contains at least 1 sort (s) among gold | metal | money, silver, copper, or the alloy in these metals, The manufacturing method of the conductor of Additional remark 1 characterized by the above-mentioned.
[0037]
(Additional remark 3) The said conductor paste is heated at 500 degreeC or more, The manufacturing method of the conductor of Additional remark 1 or 2 characterized by the above-mentioned.
[0038]
(Additional remark 4) The average particle diameter of silver oxide is 50 micrometers or less, The manufacturing method of the conductor of any one of Additional remarks 1-3 characterized by the above-mentioned.
[0039]
(Additional remark 5) The manufacturing method of the conductor of any one of Additional remark 1-4 characterized by the purity of silver oxide being 90% or more.
[0040]
(Additional remark 6) The process of forming a wiring pattern in a board | substrate using the conductor paste produced | generated by mixing silver oxide with conductor powder,
Heating the substrate at a temperature equal to or higher than the reduction temperature of silver oxide, and forming a wiring layer made of a conductor containing silver reduced from silver oxide on the substrate.
[0041]
(Additional remark 7) The said board | substrate is the manufacturing method of the wiring board of Additional remark 6 characterized by the shrinkage | contraction rate depending on temperature being the same as that of the said conductor paste, or similar.
[0042]
(Additional remark 8) The said board | substrate is formed with ceramics, The manufacturing method of the wiring board of Additional remark 6 or 7 characterized by the above-mentioned.
[0043]
(Additional remark 9) The said conductor powder contains at least 1 sort (s) among gold, silver, copper, or the alloy in these metals, The wiring board of any one of Additional remark 6-8 characterized by the above-mentioned. Production method.
[0044]
(Additional remark 10) The said board | substrate is heated at 500 degreeC or more, The manufacturing method of the wiring board of any one of Additional remark 6-9 characterized by the above-mentioned.
[0045]
(Additional remark 11) The manufacturing method of the wiring board of any one of Additional remark 6-10 characterized by the average particle diameter of silver oxide being 50 micrometers or less.
[0046]
(Additional remark 12) The manufacturing method of the wiring board of any one of additional marks 6-11 characterized by the purity of silver oxide being 90% or more.
[0047]
(Additional remark 13) The said wiring pattern is formed by screen printing, The manufacturing method of the wiring board of any one of Additional remark 6-12 characterized by the above-mentioned.
[0048]
(Supplementary note 14) a substrate;
A wiring board, wherein the board is formed by heating the board at a temperature equal to or higher than a reduction temperature of silver oxide, and the board has a wiring layer made of a conductor containing silver reduced from silver oxide.
[0049]
(Additional remark 15) The said board | substrate is the wiring board of Additional remark 14 characterized by the shrinkage | contraction rate depending on temperature being the same as that of the said conductor paste, or similar.
[0050]
(Additional remark 16) The said board | substrate is formed with ceramics, The wiring board of Additional remark 14 or 15 characterized by the above-mentioned.
[0051]
(Supplementary Note 17) The wiring layer is formed of an alloy of silver and gold or copper reduced from silver oxide, or an alloy of silver and gold or copper reduced from silver oxide. The wiring board according to any one of appendices 14 to 16.
[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent problems such as cracks occurring at the interface between the substrate and the conductor wiring without increasing the resistance value of the conductor wiring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a thermodynamic equilibrium diagram showing oxidation / reduction behavior of each metal.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing measurement results of pure silver paste, silver paste added with silver oxide, and ceramics by thermomechanical analysis (TMA).
FIG. 3 is a characteristic diagram showing experimental results of a reduction reaction of silver oxide.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing experimental results of silver oxide reduction reaction.
FIG. 5 is a schematic view showing a method of manufacturing a multilayer ceramic substrate according to an embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 6 is a view showing characteristics of a multilayer ceramic substrate manufactured using various conductor pastes.
[Explanation of symbols]
1 Slurry 2 Doctor blade 3 Belt 4 Green sheet 5 Green sheet substrate 6 Conductive paste 7 Wiring pattern 8 Multilayer ceramic substrate

Claims

基板に形成されたビア孔に、導体粉末に酸化銀を混合してなる導体ペーストを充填する工程と、
前記基板に前記導体ペーストからなる配線パターンを形成する工程と、
前記導体ペーストを酸化銀の還元温度以上の温度で加熱し、前記基板の配線パターン形成部及び前記ビア孔に酸化銀から還元された銀を含む導体を形成する工程と
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。Filling a via hole formed in the substrate with a conductive paste obtained by mixing silver oxide with conductive powder;
Forming a wiring pattern made of the conductive paste on the substrate;
Heating the conductive paste at a temperature equal to or higher than the reduction temperature of silver oxide, and forming a conductor containing silver reduced from silver oxide in the wiring pattern forming portion and the via hole of the substrate. A method for manufacturing a wiring board.

前記基板は、温度に依存する収縮率が前記導体ペーストと同一もしくは類似であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the substrate has a temperature-dependent shrinkage rate that is the same as or similar to that of the conductor paste.

前記基板がセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the substrate is made of ceramics.

前記導体粉末は、金、銀、銅もしくは、これらの金属における合金のうち、少なくとも１種を含むものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the conductor powder includes at least one of gold, silver, copper, and alloys of these metals.

基板に配線パターン及びビアが形成された配線層を有する配線基板であって、
前記配線パターン及び前記ビアが、前記基板を酸化銀の還元温度以上の温度で加熱して形成され、酸化銀から還元された銀を含み、かつ、絶縁物を含有していないものであることを特徴とする配線基板。A wiring board having a wiring layer in which wiring patterns and vias are formed on the board,
The wiring pattern and the via are formed by heating the substrate at a temperature equal to or higher than the reduction temperature of silver oxide, and contain silver reduced from silver oxide and do not contain an insulator. A characteristic wiring board.

前記基板は、温度に依存する収縮率が前記配線パターン及び前記ビアを形成するために用いた導体ペーストと同一もしくは類似であることを特徴とする請求項５に記載の配線基板。 The wiring board according to claim 5, wherein the board has a shrinkage rate depending on temperature that is the same as or similar to that of the conductor paste used to form the wiring pattern and the via.

前記基板がセラミックスで形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の配線基板。 The wiring board according to claim 5, wherein the board is made of ceramics.

前記配線層は、酸化銀から還元された銀と金又は銅との合金、もしくは酸化銀から還元された銀と金又は銅における合金との合金で形成されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の配線基板。 6. The wiring layer is formed of an alloy of silver and gold or copper reduced from silver oxide, or an alloy of silver and gold or copper reduced from silver oxide. The wiring board according to any one of?