JPH0878847A - Low temperature baking multilayered circuit board - Google Patents
Low temperature baking multilayered circuit boardInfo
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- JPH0878847A JPH0878847A JP20651894A JP20651894A JPH0878847A JP H0878847 A JPH0878847 A JP H0878847A JP 20651894 A JP20651894 A JP 20651894A JP 20651894 A JP20651894 A JP 20651894A JP H0878847 A JPH0878847 A JP H0878847A
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス−セラミック層
からなる積層体内に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの低抵金属
抗材料からなる内部配線、ビアホール導体を内装した低
温焼成多層回路基板に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low temperature fired multilayer circuit board in which internal wiring and via-hole conductors made of a low resistance metal anti-material such as Au, Ag and Cu are provided in a laminated body made of glass-ceramic layers. Is.
【０００２】[0002]
【従来の技術】積層回路基板は、従来アルミナなどの絶
縁性セラミック層を複数積層した積層体内に、モリブデ
ン、タングスタンなどの高融点金属材料から成る内部配
線、ビアホール導体を形成していた。2. Description of the Related Art Conventionally, in a laminated circuit board, internal wiring and via-hole conductors made of a refractory metal material such as molybdenum or tungsten are formed in a laminated body in which a plurality of insulating ceramic layers such as alumina are laminated.
【０００３】近時、内部配線、ビアホール導体の低抵抗
化が要求され、内部配線、ビアホール導体にＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕなどの低抵抗材料が用いられるようになり、こ
れにともない絶縁層の材料もＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの融
点に対応した低温焼成（８００〜１０５０℃）で焼結可
能なガラス−セラミック材料を用いていた低温焼成多層
回路基板が提案されている。Recently, it has been required to reduce the resistance of internal wiring and via-hole conductors.
Since low resistance materials such as g and Cu have come to be used, glass-ceramics that can be sintered by low temperature firing (800 to 1050 ° C.) corresponding to the melting point of Au, Ag, and Cu have also been used as materials for the insulating layer. A low temperature fired multi-layer circuit board using the material has been proposed.
【０００４】一般に、内部配線、ビアホール導体は、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの低抵抗材料の粉末、必要に応じて
ガラスフリット、有機バインダー、有機溶剤などを混合
した導電性ペーストを用いて、例えばガラス−セラミッ
クグリーンシートに形成した貫通穴にビアホール導体と
なる導体を充填し、または、そのグリーンシート上に、
内部配線となる導体膜を形成し、このようなグリーンシ
ートを積層一体化した後、８００〜１０５０℃で焼成処
理していた。Generally, the internal wiring and the via-hole conductor are A
Via-hole conductors are used in through holes formed in, for example, a glass-ceramic green sheet by using a conductive paste in which powders of low resistance material such as u, Ag, and Cu, and if necessary, glass frit, organic binder, organic solvent, etc. are mixed. Filled with a conductor that becomes, or on the green sheet,
After forming a conductor film to be the internal wiring and stacking and integrating such a green sheet, it was fired at 800 to 1050 ° C.
【０００５】絶縁層であるガラス−セラミック材料と、
例えばＡｇを主成分とする導体、又は導体膜を、絶縁層
と同時に焼成処理するために、両者の焼結挙動を近似さ
せなければ、基板に反りが発生したり、また、導体の焼
結収縮により、導体又は導体膜に間隙が発生したりする
ことになる。A glass-ceramic material that is an insulating layer,
For example, since a conductor containing Ag as a main component or a conductor film is fired at the same time as the insulating layer, if the sintering behavior of both is not approximated, warpage may occur in the substrate, or the conductor may shrink due to sintering. As a result, a gap is generated in the conductor or the conductor film.
【０００６】即ち、Ａｇ系導電性ペーストにおいて、絶
縁層との焼結挙動を近似させるように制御することは非
常に重要であり、特に、導電性粉末材料であるＡｇの粉
末の形状、粒径が非常に重要となり、なるべくＡｇ粉末
の焼結を遅くするように設定する必要がある。That is, in the Ag-based conductive paste, it is very important to control so that the sintering behavior with the insulating layer is approximated. In particular, the shape and particle size of Ag powder, which is a conductive powder material, are particularly important. Is very important, and it is necessary to set so as to delay the sintering of the Ag powder as much as possible.
【０００７】例えば、Ａｇ系導電性ペーストに用いられ
るＡｇ粉末は、球体又は鱗片状のフレーク体が知られて
いる。For example, as the Ag powder used for the Ag-based conductive paste, spherical or scale-like flakes are known.
【０００８】球体のＡｇ粉末を有する導電性ペースト
は、そのペーストを単体に焼きつけするような表面導体
膜、端子電極、太陽電池の電極などの材料に用いられ、
Ａｇ粉末の粒径は、大きくても５μｍ程度であり、絶縁
層であるガラス−セラミック材料との焼結挙動を合わせ
ることが非常に困難であり、また、平均粒径５μｍの粒
径の球状Ａｇ粉末を生成することは、実質的に困難であ
り、非常に高価なものとなってしまう。A conductive paste containing spherical Ag powder is used as a material for a surface conductor film, a terminal electrode, an electrode of a solar cell, etc., in which the paste is burned into a single body,
The particle size of the Ag powder is at most about 5 μm, and it is very difficult to match the sintering behavior with the glass-ceramic material that is the insulating layer, and the spherical Ag particles having a mean particle size of 5 μm are used. Producing a powder is substantially difficult and very expensive.
【０００９】このため、通常、低温で焼成されるガラス
−セラミック材料と同時に焼成されるＡｇ系導電性ペー
ストとして、平均粒径３〜５μｍの偏平状のフレーク体
を用いることが一般的であった。For this reason, it is common to use flat flakes having an average particle size of 3 to 5 μm as the Ag-based conductive paste that is fired at the same time as the glass-ceramic material fired at a low temperature. .
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなフ
レーク体のＡｇ粉末を有する導電性ペーストを用いる
と、製造方法、特に導電性ペーストのスクリーン印刷時
の印刷性が劣るという問題点があった。However, when a conductive paste containing Ag powder of such flakes is used, there is a problem in that the production method, particularly the printability of the conductive paste during screen printing, is poor. .
【００１１】一般に、スクリーンの構造は、開口径が４
０μｍ程度のメッシュ体に、所定印刷パターンに応じて
乳剤などが付着された構造である。従って、メッシュ体
の開口は、実際には４０μｍよりもはるかに小さいもの
となる。Generally, the structure of the screen has an opening diameter of 4
It has a structure in which an emulsion or the like is attached to a mesh body of about 0 μm according to a predetermined printing pattern. Therefore, the opening of the mesh body is actually much smaller than 40 μm.
【００１２】特に、絶縁層の厚みを貫き、内部配線導体
と接続しあうビアホール導体は、ガラス−セラミックの
グリーンシートの厚み方向に形成した、例えば８０〜２
３０μｍの開口の貫通穴に、スクリーン印刷法で導電性
ペーストを完全に充填する必要がある。In particular, the via-hole conductor that penetrates the thickness of the insulating layer and connects with the internal wiring conductor is formed in the thickness direction of the glass-ceramic green sheet, for example, 80 to 2
It is necessary to completely fill the through hole having the opening of 30 μm with the conductive paste by the screen printing method.
【００１３】しかし、スクリーン印刷法で、例えば８０
〜２３０μｍの開口の貫通穴に導電性ペーストを充填す
る場合、極めて異形状のフレーク体が充分にメッシュ体
の開口を通過することができず、充填された導体は、有
機ビヒクルや無機バインダー（ガラス成分）がリッチと
なり、焼成処理の結果、ビアホール導体部分に空隙が発
生したり、導通不良が発生してしまうという問題点があ
った。However, with the screen printing method, for example, 80
When a conductive paste is filled into the through holes having an opening of ˜230 μm, the flakes having an extremely irregular shape cannot sufficiently pass through the openings of the mesh body, and the filled conductor is an organic vehicle or an inorganic binder (glass). As a result of the firing treatment, there are problems that voids are generated in the via-hole conductor portion and conduction failure is generated.
【００１４】本発明は、上述の問題点に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、ガラス−セラミック材料を
絶縁材料として用いた積層回路基板であって、印刷性を
向上させて、特にビアホール導体における導通不良を解
消することができる低温焼成多層回路基板を提供するこ
とにある。The present invention has been devised in view of the above problems, and an object thereof is a laminated circuit board using a glass-ceramic material as an insulating material, which improves printability, In particular, it is to provide a low-temperature fired multilayer circuit board that can eliminate conduction defects in via-hole conductors.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガラス
−セラミックから成る絶縁層を積層した積層体の各層間
に内部配線を、各層に厚み方向に貫くビアホール導体を
夫々配置せしめて成る低温焼成多層回路基板において、
前記ビアホール導体は、変形球体状の導電性粉末と無機
バインダーとの焼結体から成る低温焼成多層回路基板で
ある。According to the present invention, a low temperature is formed by arranging internal wiring between each layer of a laminate in which insulating layers made of glass-ceramic are laminated and via hole conductors penetrating each layer in the thickness direction. In a fired multilayer circuit board,
The via-hole conductor is a low-temperature fired multilayer circuit board made of a sintered body of deformed spherical conductive powder and an inorganic binder.
【００１６】即ち、ビアホール導体は、変形球体状の導
電性粉末、無機バインダー、有機ビヒクルから成る導電
性ペーストを焼成することによって形成されている。That is, the via-hole conductor is formed by firing a conductive paste composed of deformed spherical conductive powder, an inorganic binder, and an organic vehicle.
【００１７】[0017]
【作用】本発明によれば、ガラス−セラミックという比
較的焼成温度が低い低温焼成多層回路基板において、そ
の内部配線、ビアホール導体となる導体膜、導体が変形
球状の導電性粉末を用いているため、簡単且つ安価で粒
径８μｍ程度のものが得られるため、絶縁層材料である
ガラス−セラミック材料との焼結挙動を近似させること
ができる。According to the present invention, in the low-temperature fired multilayer circuit board of glass-ceramic, which has a relatively low firing temperature, the internal wiring thereof, the conductor film serving as a via-hole conductor, and the conductive powder having a deformed spherical shape are used. Since a particle size of about 8 μm can be obtained easily and inexpensively, it is possible to approximate the sintering behavior with the glass-ceramic material as the insulating layer material.
【００１８】また、グリーンシート上に、内部配線導体
となる所定パターンの導体膜やビアホール導体となる導
体をスクリーン印刷によって形成したりする際に、導電
性ペーストの導体粉末がメッシュ体に引っ掛かることな
く、安定して通過することになる。Further, when a conductor film having a predetermined pattern to be an internal wiring conductor or a conductor to be a via hole conductor is formed on the green sheet by screen printing, the conductor powder of the conductive paste does not get caught on the mesh body. , Will pass stably.
【００１９】従って、内部配線導体となる導体膜をファ
インパターンとしても印刷性が向上し、また、微小な貫
通穴にビアホール導体となる導体を充填しても印刷性が
向上することにより、特に貫通穴内に安定的に導電性粉
末材料を充填することができる。Therefore, the printability is improved even when the conductor film serving as the internal wiring conductor is formed into a fine pattern, and the printability is improved even when the conductor serving as the via-hole conductor is filled in the minute through holes, so that the through-hole is particularly penetrated. The hole can be filled with the conductive powder material in a stable manner.
【００２０】これにより、導体膜や導体を絶縁層となる
ガラス−セラミック材料と一体的に焼成処理しても、そ
の導体膜や導体に空隙が発生することがなく、所定のパ
ターーンが簡単に得られ、安定した導通性が得られる。As a result, even if the conductor film or the conductor is integrally fired with the glass-ceramic material forming the insulating layer, no void is generated in the conductor film or the conductor, and a predetermined pattern can be easily obtained. Therefore, stable conductivity is obtained.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、本発明の低温焼成多層回路基板を図面
を用いて詳説する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The low temperature fired multilayer circuit board of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【００２２】図１は、本発明の低温焼成多層回路基板の
断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a low temperature fired multilayer circuit board of the present invention.
【００２３】図１において、低温焼成多層回路基板１０
は、積層体１と表面配線４と各種電子部品５とから構成
されていた。In FIG. 1, a low temperature firing multilayer circuit board 10 is provided.
Was composed of a laminate 1, surface wirings 4, and various electronic components 5.
【００２４】積層体１は、ガラス−セラミック材料から
成る絶縁層１ａ〜１ｅと、該絶縁層１ａ〜１ｅ内に配置
した内部配線２ｂ〜２ｅ、該絶縁層１ａ〜１ｅの厚み方
向を貫くビアホール導体３ａ〜３ｅから構成されてい
る。The laminated body 1 comprises insulating layers 1a to 1e made of glass-ceramic material, internal wirings 2b to 2e arranged in the insulating layers 1a to 1e, and via-hole conductors penetrating the insulating layers 1a to 1e in the thickness direction. It is composed of 3a to 3e.
【００２５】内部配線２ｂ〜２ｅ、ビアホール導体３ａ
〜３ｅは、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕなどを主成分とする低温焼
成可能な導体材料などから成る。Internal wirings 2b to 2e and via-hole conductor 3a
3e are made of a low-temperature calcinable conductor material containing Ag, Cu, Au or the like as a main component.
【００２６】さらに、積層体１の主面には、内部配線２
ｂ〜２ｅとビアホール導体３ａ、３ｅを介して接続する
表面配線４が形成されている。この表面配線４とは、各
種電子部品５を搭載するための電極パッド、外部回路と
の接続を行う端子電極を含むものである。Further, the internal wiring 2 is formed on the main surface of the laminated body 1.
Surface wirings 4 are formed which are connected to b to 2e via the via-hole conductors 3a and 3e. The surface wiring 4 includes an electrode pad for mounting various electronic components 5 and a terminal electrode for connecting to an external circuit.
【００２７】表面配線４は、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ系などの
低温焼成可能な導体材料などから成る。The surface wiring 4 is made of a conductor material such as Ag, Cu or Au which can be fired at a low temperature.
【００２８】電子部品５は、表面配線４の一部にワイヤ
ボンディング、半田付けなどによって接続された例えば
チップ抵抗器、チップコンデンサなどの受動部品やＩＣ
チップ、トランジスタなどの能動部品などが例示でき
る。The electronic component 5 is a passive component such as a chip resistor or a chip capacitor or an IC connected to a part of the surface wiring 4 by wire bonding, soldering or the like.
Examples include active components such as chips and transistors.
【００２９】このような低温焼成多層回路基板の製造方
法は、まず、絶縁層となる大型グリーンシートを作成す
る。尚、製造方法では、内部配線２ｂ〜２ｅ、ビアホー
ル導体３ａ〜３ｅをＡｇ系導体で形成した例を用いて説
明する。In the method of manufacturing such a low temperature fired multilayer circuit board, first, a large green sheet to be an insulating layer is prepared. The manufacturing method will be described using an example in which the internal wirings 2b to 2e and the via-hole conductors 3a to 3e are formed of Ag-based conductors.
【００３０】グリーンシートは、無機物フィラーである
セラミック粉末、結晶化ガラスフリット、有機バインダ
ー、溶剤を均質混練してスラリーを作成し、さらにドク
ターブレード法などでテープ成型を行い、さらに、所定
大きさ、例えば複数の積層体が抽出できるようシートに
形成される。The green sheet is prepared by homogeneously kneading ceramic powder, which is an inorganic filler, crystallized glass frit, organic binder, and solvent to prepare a slurry, which is then tape-formed by a doctor blade method or the like, and further, a predetermined size, For example, it is formed into a sheet so that a plurality of laminated bodies can be extracted.
【００３１】ここで、セラミック粉末は、クリストバラ
イト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コ
ージライトなどの絶縁セラミック材料などが挙げられ、
その平均粒径１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜
４．０μｍに粉砕したものを用いる。尚、セラミック材
料は２種以上混合して用いられてもよい。特に、コラン
ダムを用いた場合、コスト的に有利となる。Here, examples of the ceramic powder include insulating ceramic materials such as cristobalite, quartz, corundum (α-alumina), mullite and cordierite.
The average particle size is 1.0 to 6.0 μm, preferably 1.5 to
What was crushed to 4.0 μm is used. The ceramic materials may be used as a mixture of two or more kinds. In particular, the use of corundum is advantageous in terms of cost.
【００３２】結晶化ガラスフリットは、焼成処理するこ
とによってコージェライト、ムライト、アノーサイト、
セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ド
ロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶やスピネ
ル構造の結晶相を析出するものであればよく、例えば、
Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、アルカリ土
類酸化物を含むガラスフリットが挙げられる。この様な
ガラスフリットは、ガラス化範囲が広くまた屈伏点が６
００〜８００℃付近にあるため、８５０〜１０５０℃程
度の低温焼成に適し、内部配線２ｂ〜２ｅとなる導体
膜、ビアホール導体３ａ〜３ｅとの焼結挙動を近似させ
るためである。尚、このガラスフリットの平均粒径は、
１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍで
ある。The crystallized glass frit is subjected to firing treatment to obtain cordierite, mullite, anorthite,
Sergian, spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite or any derivative thereof may be used as long as it precipitates a crystal phase or a crystal phase having a spinel structure, for example,
Examples thereof include glass frits containing B 2 O 3 , SiO 2 , Al 2 O 3 , ZnO and alkaline earth oxides. Such a glass frit has a wide vitrification range and a yield point of 6
This is because the temperature is in the vicinity of 00 to 800 ° C., so that it is suitable for low temperature firing at about 850 to 1050 ° C. and approximates the sintering behavior of the conductor film to be the internal wirings 2 b to 2 e and the via hole conductors 3 a to 3 e. The average particle size of this glass frit is
It is 1.0 to 6.0 μm, preferably 1.5 to 3.5 μm.
【００３３】上述のセラミック材料とガラス材料との構
成比率は、セラミック材料が１０〜６０ｗｔ％、好まし
くは３０〜５０ｗｔ％であり、ガラス材料が９０〜４０
ｗｔ％、好ましくは７０〜５０ｗｔ％である。The composition ratio of the above-mentioned ceramic material and glass material is such that the ceramic material is 10 to 60 wt%, preferably 30 to 50 wt%, and the glass material is 90 to 40 wt%.
wt%, preferably 70 to 50 wt%.
【００３４】有機バインダーは、固形分（無機物フィラ
ー、結晶化ガラス）との濡れ性も重視する必要があり、
添加量としては固形分に対して２５ｗｔ％以下が好まし
い。It is necessary to give importance to the wettability of the organic binder with the solid content (inorganic filler, crystallized glass),
The addition amount is preferably 25 wt% or less with respect to the solid content.
【００３５】溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用い
ることができる。尚、水系溶剤の場合、バインダーは、
水溶性である必要があり、バインダには、親水性の官能
基、例えばカルボキシル基が付加されている。その付加
量は酸価で表せば２〜３００であり、好ましくは５〜１
００である。付加量が少ない場合は水への溶解性、固定
成分の粉末の分散性が悪くなり、多い場合は熱分解性が
悪くなるため、付加量は、水への溶解性、分散性、熱分
解性を考慮して、上述の範囲で適宜付加される。As the solvent, an organic solvent or an aqueous solvent can be used. In the case of an aqueous solvent, the binder is
It must be water-soluble, and a hydrophilic functional group such as a carboxyl group is added to the binder. The amount of addition is 2 to 300 when expressed by acid value, and preferably 5 to 1
00. If the addition amount is small, the solubility in water and the dispersibility of the powder of the fixed component will be poor, and if it is large, the thermal decomposability will be poor. In consideration of the above, it is appropriately added within the above range.
【００３６】このような大型グリーンシートの１つの積
層体に対応する領域内に、各絶縁層に応じてビアホール
導体３ａ〜３ｅとなる貫通穴を形成し、この貫通穴にビ
アホール導体３ａ〜３ｅとなる導体を充填し、また、内
部配線２ｂ〜２ｅに応じて所定パターンの導体膜を形成
する。Through holes to be the via hole conductors 3a to 3e corresponding to the respective insulating layers are formed in a region corresponding to one laminated body of such large green sheets, and the via hole conductors 3a to 3e are formed in the through holes. Then, a conductor film having a predetermined pattern is formed in accordance with the internal wirings 2b to 2e.
【００３７】ここで、貫通穴は、８０〜２３０μｍ程度
である。貫通穴が８０μｍ未満であると、充分に貫通穴
に導電性ペーストを充填することが困難であり、また、
２３０μｍを越えると貫通穴内に導電性ペーストを安定
して充填保持することができず、例えばグリーンシート
の下に敷く敷紙に充填した導電性ペーストが奪われる可
能性が高くなる。Here, the through hole is about 80 to 230 μm. If the through holes are less than 80 μm, it is difficult to sufficiently fill the through holes with the conductive paste, and
If the thickness exceeds 230 μm, the conductive paste cannot be stably filled and held in the through holes, and the conductive paste filled in the paper laid under the green sheet, for example, is likely to be deprived.
【００３８】このビアホール導体３ａ〜３ｅとなる導
体、内部配線２ｂ〜２ｅとなる導体膜は、導電性ペース
トのスクリーン印刷によって形成されるが、導電性ペー
ストは、低抵抗材料の導電性粉末として、変形球体（一
般に多面体）のＡｇ粉末、Ｃｕ粉末、Ａｕ粉末、無機バ
インダーとしてβ石英、ホウ珪酸系ガラス、例えばホウ
珪酸鉛ガラスやホウ珪酸バリウムガラス、有機バインダ
ーとして２．２．４−トリメチル−１．３−ペンタンジ
オールモノイソブチレート、有機溶剤としてエチルセル
ロースなどが例示できる。The conductors to be the via-hole conductors 3a to 3e and the conductor films to be the internal wirings 2b to 2e are formed by screen printing of a conductive paste. The conductive paste is a conductive powder of a low resistance material. Deformed spheres (generally polyhedrons) of Ag powder, Cu powder, Au powder, β-quartz as an inorganic binder, borosilicate glass such as lead borosilicate glass or barium borosilicate glass, and 2.2.4-trimethyl-1 as an organic binder. Examples include 3-pentanediol monoisobutyrate and ethyl cellulose as an organic solvent.
【００３９】実際の例として、ビアホール導体３ａ〜３
ｅとなる導体用の導電性ペーストとして、導電性粉末と
して変形球体のＡｇ粉末（累積５０％平均粒径５μｍ）
を全ペーストの重量比で８７ｗｔ％、無機バインダーと
してβ石英を全ペーストの重量比で４ｗｔ％、有機バイ
ンダーとして２．２．４−トリメチル−１．３−ペンタ
ンジオールモノイソブチレート、有機溶剤としてエチル
セルロースで、有機バインダーと有機溶剤とが１：１９
の割合で、この有機ビヒクルが全ペーストの重量比で９
ｗｔ％である。As an actual example, the via-hole conductors 3a-3
As a conductive paste for a conductor to be e, a deformed spherical Ag powder as a conductive powder (cumulative 50% average particle size 5 μm)
In an amount of 87% by weight of the total paste, β-quartz as an inorganic binder in an amount of 4% by weight of the total paste, 2.2.4-trimethyl-1.3-pentanediol monoisobutyrate as an organic binder, and as an organic solvent. Ethyl cellulose with organic binder and organic solvent 1:19
This organic vehicle is 9% by weight of the total paste.
wt%.
【００４０】また、内部配線２ｂ〜２ｅとなる導体膜用
の導電性ペーストとして、導電性粉末として変形球体の
Ａｇ粉末（累積５０％平均粒径５μｍ）を全ペーストの
重量比で７９ｗｔ％、無機バインダーとしてホウ珪酸系
ガラスを全ペーストの重量比で９ｗｔ％、有機バインダ
ーとして２．２．４−トリメチル−１．３−ペンタンジ
オールモノイソブチレート、有機溶剤としてエチルセル
ロースで、有機バインダーと有機溶剤とが１：１９の割
合で、この有機ビヒクルが全ペーストの重量比で１２ｗ
ｔ％である。Further, as the conductive paste for the conductor film to be the internal wirings 2b to 2e, Ag powder of a deformed sphere (cumulative 50% average particle diameter 5 μm) was used as the conductive powder in an amount of 79% by weight of the total paste and an inorganic powder. Borosilicate glass as a binder in a weight ratio of 9 wt% of the total paste, 2.2.4-trimethyl-1.3-pentanediol monoisobutyrate as an organic binder, ethyl cellulose as an organic solvent, an organic binder and an organic solvent Is 1:19, and this organic vehicle is 12w in the weight ratio of the total paste.
t%.
【００４１】このような２種類のＡｇ系導電性ペースト
を使い分け、この大型グリーンシートの貫通穴に先の導
電性ペーストをスクリーン印刷で充填を行い、さらに、
大型グリーンシートの表面に、後の導電性ペーストをス
クリーン印刷を行い、所定パターン形状に形成する。These two types of Ag-based conductive pastes are separately used, and the above-mentioned conductive paste is filled in the through holes of this large green sheet by screen printing.
The conductive paste to be described later is screen-printed on the surface of the large green sheet to form a predetermined pattern.
【００４２】その後、グリーンシート上の導体膜及び導
体を乾燥して、グリーンシートを積層順序を考慮して、
積層し熱圧着して一体化する。Thereafter, the conductor film and the conductor on the green sheet are dried, and the green sheet is laminated in consideration of the stacking order.
They are laminated and thermocompressed to be integrated.
【００４３】そして、各領域に区画する分割溝を形成
し、所定雰囲気で８００〜１０５０℃で焼成処理する。Then, a dividing groove for partitioning each region is formed, and a firing process is performed at 800 to 1050 ° C. in a predetermined atmosphere.
【００４４】ここで、所定雰囲気として、導体膜、導体
にＡｇ系材料を用いているために、酸化雰囲気又は中性
雰囲気で焼成を行う。Here, since the conductor film and the conductor are made of Ag-based material as the predetermined atmosphere, firing is performed in an oxidizing atmosphere or a neutral atmosphere.
【００４５】このピーク温度８００〜１０５０℃まで
の、例えば５００℃前後で、グリーンシート、導体膜、
導体に含まれる有機ビヒクルを焼失し、６００℃前後か
らグリーンートのガラス成分、導体膜、導体のガラス成
分を軟化して、例えば、絶縁層においては、無機物フィ
ラーの界面に、軟化したガラス成分が充分に回り込み、
結晶化されて、強固な絶縁層１ａ〜１ｅが達成され、例
えば導体、導体膜においては、ガラス成分が軟化して、
絶縁層と強固に結合するとともに、Ａｇの焼結反応によ
り、高い導電性を示すことになる。At this peak temperature of 800 to 1050 ° C., for example around 500 ° C., the green sheet, the conductor film,
The organic vehicle contained in the conductor is burned down, and the glass component of greenate, the conductor film, and the glass component of the conductor are softened from around 600 ° C., for example, in the insulating layer, the softened glass component is sufficiently present at the interface of the inorganic filler. Wrap around,
Crystallization achieves strong insulating layers 1a to 1e. For example, in a conductor or a conductor film, a glass component is softened,
It strongly binds to the insulating layer and exhibits high conductivity due to the sintering reaction of Ag.
【００４６】その後、焼成された大型積層体の表面に、
例えば低温（例えば８７０℃以下）焼成可能なＣｕ系導
電性ペーストを印刷、乾燥し、還元性雰囲気又は中性雰
囲気で焼成処理を行い、表面配線４を形成する。Then, on the surface of the fired large-sized laminate,
For example, a Cu-based conductive paste that can be fired at a low temperature (for example, 870 ° C. or less) is printed, dried, and fired in a reducing atmosphere or a neutral atmosphere to form the surface wiring 4.
【００４７】次に、必要に応じて各種電子部品５を表面
配線４の一部に搭載する。Next, various electronic components 5 are mounted on a part of the surface wiring 4 as required.
【００４８】最後に、上述の分割溝に応じて、分割処理
を行い、大型積層基板から個々の多層回路基板を複数抽
出する。Finally, a dividing process is performed according to the above-mentioned dividing grooves to extract a plurality of individual multilayer circuit boards from the large-sized laminated board.
【００４９】尚、上述の表面配線４として、Ａｇ系導体
（酸化雰囲気又は中性雰囲気で焼成可能な導体）を用い
れば、積層体と一括的に焼成処理することもできる。If an Ag-based conductor (a conductor that can be fired in an oxidizing atmosphere or a neutral atmosphere) is used as the above-mentioned surface wiring 4, it can be fired together with the laminate.
【００５０】ここで、本発明の特徴的なことは、特に、
ビアホール導体３ａ〜３ｅとなる導体を形成するための
導電性ペースト、例えばＡｇ系導電性ペーストにおい
て、Ａｇ粉末を変形球体（一般に多面体と言われてい
る）の粉末を用いていることである。勿論、このような
変形球体のＡｇ粉末は、内部配線用のＡｇ系導電性ペー
ストにも用いても構わない。The characteristics of the present invention are as follows.
In the conductive paste for forming the conductors to be the via-hole conductors 3a to 3e, for example, Ag-based conductive paste, a powder of deformed spheres (generally called polyhedron) is used as Ag powder. Of course, such a deformed sphere Ag powder may be used for the Ag-based conductive paste for internal wiring.
【００５１】このような変形球体のＡｇ粉末を用いるこ
とにより、比較的平均粒径（累積５０％平均粒径）の大
きな、例えば５μｍ以上の粒径を安価に形成することが
でき、低温焼成用の導電性材料としては究めて適したも
のとなる。仮に、累積５０％平均粒径が５μｍ以下とな
ると、ガラス−セラミック材料の焼結反応に比較して、
比較的低い温度でＡｇの焼結反応が発生してしまい、先
にＡｇ系導体が達成されてしまう。By using such deformed sphere Ag powder, it is possible to inexpensively form a particle having a relatively large average particle size (cumulative 50% average particle size), for example, 5 μm or more. It will be suitable as a conductive material. If the cumulative 50% average particle diameter becomes 5 μm or less, as compared with the sintering reaction of the glass-ceramic material,
The sintering reaction of Ag occurs at a relatively low temperature, and the Ag-based conductor is first achieved.
【００５２】即ち、導体又は導体膜の一定の強度が先に
達成され、その後、ガラス−セラミックが焼結完了して
しまうと、ガラス−セラミック材料での熱膨張係数の差
による応力により、導体、導体膜を基準にしてソリやク
ラックが発生してしまう。That is, when a certain strength of the conductor or the conductor film is first achieved and then the glass-ceramic is completely sintered, the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the glass-ceramic material causes the conductor, Warpage and cracks are generated on the basis of the conductor film.
【００５３】また、累積５０％平均粒径が１０μｍ以上
になると、根本的に１０μｍ以上の変形球体を成長させ
ることは困難であり、仮にこのような１０μｍ以上の変
形球体を用いた場合、通常２０〜３０μｍ程度の導体膜
厚中で、導体材料どうしの接点が少なくなる。さらに焼
成権有の焼結収縮の進行が遅くなり、導体膜の焼結収縮
量が基板よりも小さくなり、収縮量の不整合により、基
板に反りが発生してしまう。If the cumulative 50% average particle diameter is 10 μm or more, it is difficult to grow deformed spheres of 10 μm or more, and if such deformed spheres of 10 μm or more are used, it is usually 20. Within a conductor film thickness of about 30 μm, the number of contacts between conductor materials decreases. Furthermore, the progress of sintering shrinkage with the firing right becomes slower, the amount of sintering shrinkage of the conductor film becomes smaller than that of the substrate, and the substrate warps due to the mismatch of the amount of shrinkage.
【００５４】本発明者は、導電性材料をＡｇとして、無
機バインダー、有機ビヒクルを上述の材料、上述の量比
でもって導電性ペーストを作成し、上述の組成で作成
し、図１に示す多層回路基板を作成した。尚、Ａｇ粉末
として、粉末の形状、累積５０％平均粒径を種々変更し
て、ビアホール導体３ａ〜３ｅ間の導通不良率の発生、
グリーンシート上に印刷または充填したときの安定性
（印刷性）を調べ、全体の評価を行った。The present inventor made a conductive paste with Ag as a conductive material and an inorganic binder and an organic vehicle with the above-mentioned materials and the above-mentioned amount ratios, and with the above-mentioned composition, the multilayered paste shown in FIG. A circuit board was created. As the Ag powder, the shape of the powder and the cumulative 50% average particle diameter were variously changed to generate the conduction failure rate between the via-hole conductors 3a to 3e.
The stability (printability) when printed or filled on the green sheet was examined, and the entire evaluation was performed.
【００５５】その結果を、表１に示す。The results are shown in Table 1.
【００５６】試料番号１〜３は、本発明の多層回路基板
に用いる導電性ペーストであり、そのＡｇ粉体の形状
を、変形球体（一般に多面体と称されている）で、その
累積５０％平均粒径を５〜８μｍとした。また、試料番
号４〜６は、通常、ガラス−セラミック材料を絶縁層と
する低温焼成多層回路基板に用いる導電性ペーストであ
り、そのＡｇ粉体の形状を、フレーク体で、その平均粒
径を３〜５μｍとした。Sample Nos. 1 to 3 are conductive pastes used for the multilayer circuit board of the present invention, and the shape of the Ag powder is a deformed sphere (generally called polyhedron) and its cumulative 50% average. The particle size was 5 to 8 μm. In addition, Sample Nos. 4 to 6 are conductive pastes generally used for low temperature firing multilayer circuit boards having a glass-ceramic material as an insulating layer, and the shape of the Ag powder is a flake body and the average particle size is It was 3 to 5 μm.
【００５７】[0057]
【表１】 [Table 1]
【００５８】上述のように、粉体形状が変形球体とフレ
ーク体との違いによって、印刷性が大きく異なるが、こ
れは、粉体の形状がフレーク体では、スクリーン印刷の
メッシュ開口を抜ける際、メッシュに粉体の一部が引っ
掛かりやすいために、印刷性がことなり、これにより、
グリーンシートのビアホール導体３ａ〜３ｅとなる貫通
穴に充填した時、充分な量の導電性粉体が充填できない
ため、焼成処理した後に、ビアホール導体３ａ〜３ｅに
空隙が発生するために、導通不良が発生するものである
と考えられる。As described above, the printability is greatly different depending on the difference between the deformed sphere and the flake in the shape of the powder. This is because when the shape of the powder is the flake, when the powder passes through the mesh openings for screen printing. The printability is different because part of the powder is easily caught on the mesh, which
When filling the through holes to be the via-hole conductors 3a to 3e of the green sheet, a sufficient amount of the conductive powder cannot be filled, so that voids are generated in the via-hole conductors 3a to 3e after the firing treatment, resulting in poor conduction. Is considered to occur.
【００５９】従って、本発明によれば、８００〜１０５
０℃で焼成処理される低温焼成多層回路基板において、
内部配線導体２、ビアホール導体３ａ〜３ｅとなる導体
膜、導体を形成するための導電性ペーストとしては、導
電性粉末材料の形状として、変形球体とすることが重要
である。このようにすれば、低温焼成で絶縁材料を焼成
しても、焼結挙動を近似できる充分大きな粒径とするこ
とができ、しかも、粒径を大きくしても、スクリーン印
刷のメッシュ開口の目詰まりが発生せず、印刷性が良好
となり、特にビアホール導体３ａ〜３ｅの導通不良の発
生率が大きく低減することができる。Therefore, according to the present invention, 800-105
In a low temperature firing multilayer circuit board that is fired at 0 ° C.,
As the conductive paste for forming the internal wiring conductor 2, the conductor films to be the via-hole conductors 3a to 3e, and the conductor, it is important that the shape of the conductive powder material is a deformed sphere. By doing so, even if the insulating material is fired at a low temperature, the particle size can be made sufficiently large so that the sintering behavior can be approximated, and even if the particle size is increased, the mesh openings of the screen printing mesh are not visible. The clogging does not occur, the printability is improved, and the occurrence rate of the conduction failure of the via-hole conductors 3a to 3e can be greatly reduced.
【００６０】上述では、導電性ペーストの材料としては
導電性粉末材料の形状について述べたが、勿論平均粒径
を適正に設定する必要がある。例えば、累積５０％平均
粒径は５〜１０μｍが望ましい。In the above description, the shape of the conductive powder material is described as the material of the conductive paste, but it is of course necessary to properly set the average particle size. For example, the cumulative 50% average particle diameter is preferably 5 to 10 μm.
【００６１】さらに、無機バインダー、有機ビヒクルな
どの材料、添加量も適正に設定する必要がある。Further, it is necessary to properly set the materials such as the inorganic binder and the organic vehicle and the addition amount.
【００６２】例えば、無機バインダーにおいて、内部配
線２ｂ〜２ｅとなる導体膜の導電性ペーストに添加する
無機バインダーは、ホウ珪酸バリウム系のガラスが好ま
しい。これは、焼成した絶縁層との接着性を高めるため
である。また、ビアホール導体３ａ〜３ｅとなる導体の
導電性ペーストに添加する無機バインダーとして、β石
英が好ましい。これは、焼結処理した際の焼成した絶縁
層の貫通穴周囲にクラックが発生しないようにするため
である。For example, in the inorganic binder, the inorganic binder added to the conductive paste of the conductor film to be the internal wirings 2b to 2e is preferably barium borosilicate glass. This is to enhance the adhesiveness with the fired insulating layer. Further, β-quartz is preferable as the inorganic binder added to the conductive paste of the conductor to be the via-hole conductors 3a to 3e. This is because cracks do not occur around the through holes of the fired insulating layer during the sintering process.
【００６３】また、有機ビヒクルを構成する有機バイン
ダーは、導電性ペースト中における導電性粉末及びガラ
ス成分を均質に分散させ、グリーンシートに印刷してか
ら焼成するまでの間に印刷形状を維持するためのもので
あり、例えば重量平均分子量が７．２×１０4 〜２．１
×１０5 のエチルセルロースが望ましい。Further, the organic binder constituting the organic vehicle is for uniformly dispersing the conductive powder and the glass component in the conductive paste and maintaining the printed shape between the printing on the green sheet and the firing. Having a weight average molecular weight of 7.2 × 10 4 to 2.1, for example.
× 10 5 ethyl cellulose is desirable.
【００６４】また、有機ビヒクルを構成する有機溶剤
は、有機バインダーとともにペーストの粘度を制御し
て、印刷性を向上するものであり、上述したように、
２．２．４−トリメチル−１．３−ペンタンジオールモ
ノイソブチレートが用いられる。The organic solvent that constitutes the organic vehicle controls the viscosity of the paste together with the organic binder to improve the printability, and as described above,
2.2.4-Trimethyl-1.3-pentanediol monoisobutyrate is used.
【００６５】この有機ビヒクルは、全ペースト中、３〜
５重量％になるようにすることが重要である。本発明の
種々の実験の結果、３重量％未満では、ペーストを長期
保管を行うと、バインダーによって比重の大きい導電性
粉末を支えきれず、沈降現象が発生してしまい保管性に
劣り、導電性粉末の形状に問わずメッシュに目詰まりが
発生してしまい、印刷性を悪化させる。This organic vehicle contained 3 to 3 parts of the total paste.
It is important to make it 5% by weight. As a result of various experiments of the present invention, when the amount of the paste is less than 3% by weight, when the paste is stored for a long period of time, the binder cannot support the conductive powder having a large specific gravity and a sedimentation phenomenon occurs, resulting in poor storability and conductivity. The mesh is clogged regardless of the shape of the powder, which deteriorates the printability.
【００６６】逆に、５重量％を越えると、導電性ペース
トの粘着力が向上してしまい、例えば敷紙上にグリーン
シートの載せて、印刷を行うと、貫通穴に充填したビア
ホール導体となる導体が敷紙に付着してしまい、その導
体の表面が凹んでしまい、最終的に導通不良が発生する
という問題がある。On the other hand, when the content exceeds 5% by weight, the adhesive strength of the conductive paste is improved. For example, when a green sheet is placed on a sheet of paper and printed, a conductor becomes a via-hole conductor filled in the through hole. Is attached to the paper, and the surface of the conductor is dented, resulting in a problem of defective conduction.
【００６７】さらに、導電性ペーストの粘度（Ｚポイ
ズ）の適正化として、特にビアホール導体３ａ〜３ｅの
導体を形成する導電性ペーストにおいて、貫通穴の形状
に合わせて適正化を行う必要がある。本発明の種々の実
験によれば、ビアホール導体３ａ〜３ｅとなる貫通穴の
穴径Ｒと穴の厚みｔ（グリーンシートの厚みに相当）と
の関係、Ｒ／ｔ＝α（穴径／厚み比率）とした場合、粘
度Ｚは、穴径／厚み比率αと一定係数によって比例す
る。即ち、Ｚ＝ｋαであり、比例係数ｋは１０００〜１
５００の所定の値である。Further, in order to optimize the viscosity (Z poise) of the conductive paste, it is necessary to optimize the viscosity of the conductive paste for forming the conductors of the via-hole conductors 3a to 3e in accordance with the shape of the through hole. According to various experiments of the present invention, the relationship between the hole diameter R of the through holes to be the via-hole conductors 3a to 3e and the hole thickness t (corresponding to the thickness of the green sheet), R / t = α (hole diameter / thickness) The viscosity Z is proportional to the hole diameter / thickness ratio α by a constant coefficient. That is, Z = kα and the proportional coefficient k is 1000 to 1
It is a predetermined value of 500.
【００６８】尚、本発明の実施例では、導電性ペースト
の導電性材料として、Ａｇ粉末を用いて説明した。これ
は、Ａｇ粉末は、Ａｕ系に比較して安価であり、且つＣ
ｕ系に比較して、基板を一体的に焼成処理した場合の焼
成雰囲気が大気雰囲気などの酸化性雰囲気を用いること
ができるためであり、例えば、内部配線２ｂ〜２ｅとし
てＣｕ系導体材料を用いて、基板との一体焼成の雰囲気
を、還元性雰囲気、中性雰囲気としても構わない。In the examples of the present invention, Ag powder was used as the conductive material of the conductive paste. This is because the Ag powder is cheaper than the Au-based one, and C
This is because an oxidizing atmosphere such as an air atmosphere can be used as the firing atmosphere when the substrate is integrally fired, as compared with the u-type. For example, a Cu-based conductor material is used for the internal wirings 2b to 2e. Thus, the atmosphere for integral firing with the substrate may be a reducing atmosphere or a neutral atmosphere.
【００６９】[0069]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、低温焼成
で焼成処理した低温焼成多層回路基板であって、内部配
線となる導体膜、ビアホール導体となる導体を印刷形成
するための導電性ペーストの導電性粉末材料として、変
形球体状の導電性粉末を用いたため、絶縁層の焼結挙動
を近似させえる比較的な大きな粒径とすることができ、
これにより、焼結挙動を近似させることにより、基板の
反りなどを有効に抑えることができ、また、導電性ペー
ストをスクリーン印刷した時の導電性粉末のメッシュ開
口詰まりを抑えることができ、印刷性が大きく向上し、
特にビアホール導体となる貫通穴に導体を充填した際に
安定的に導電性ペーストを充填することができ、導通信
頼性が大きく向上する。As described above, according to the present invention, a low-temperature fired multilayer circuit board fired by low-temperature firing has a conductive property for forming a conductor film to be internal wiring and a conductor to be a via-hole conductor by printing. Since a deformed spherical conductive powder was used as the conductive powder material of the paste, a comparatively large particle size that can approximate the sintering behavior of the insulating layer can be obtained.
As a result, by approximating the sintering behavior, it is possible to effectively suppress warpage of the substrate, etc., and also to prevent clogging of the mesh opening of the conductive powder when the conductive paste is screen-printed. Greatly improved,
In particular, the conductive paste can be stably filled when the conductor is filled in the through-hole serving as the via-hole conductor, and the conduction reliability is greatly improved.
【図１】本発明に係る低温焼成多層回路基板の断面図で
ある。FIG. 1 is a cross-sectional view of a low temperature fired multilayer circuit board according to the present invention.
１０・・・・・・低温焼成多層回路基板 １・・・・・・・積層体 １ａ〜１ｅ・・・絶縁層 ２ｂ〜２ｅ・・・・・内部配線 ３ａ〜３ｅ・・・・・ビアホール導体 ４・・・・・・・・・表面配線 ５・・・・・・・・・電子部品 10 ... Low-temperature firing multilayer circuit board 1 ... Laminated body 1a-1e ... Insulating layer 2b-2e ... Internal wiring 3a-3e ... Via-hole conductor 4 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Surface wiring 5 ・ ・ ・ ・ ・ ・ Electronic parts
Claims (1)
層した積層体の各層間に内部配線を、各層に厚み方向に
貫くビアホール導体を夫々配置せしめて成る低温焼成多
層回路基板において、 前記ビアホール導体は、変形球体状の導電性粉末と無機
バインダーとの焼結体から成ることを特徴とする低温焼
成多層回路基板。1. A low-temperature fired multilayer circuit board comprising internal wiring between each layer of a laminated body in which insulating layers made of glass-ceramic are laminated, and via-hole conductors penetrating each layer in the thickness direction, respectively. A low-temperature fired multilayer circuit board comprising a sintered body of deformed spherical conductive powder and an inorganic binder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20651894A JPH0878847A (en) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | Low temperature baking multilayered circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20651894A JPH0878847A (en) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | Low temperature baking multilayered circuit board |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878847A true JPH0878847A (en) | 1996-03-22 |
Family
ID=16524698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20651894A Pending JPH0878847A (en) | 1994-08-31 | 1994-08-31 | Low temperature baking multilayered circuit board |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0878847A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000357874A (en) * | 1999-05-26 | 2000-12-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Ceramic substrate comprising sealing layer |
| JP2007205908A (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Weight sensor |
| US20110030754A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | Laird Technologies, Inc. | Thermoelectric modules and related methods |
-
1994
- 1994-08-31 JP JP20651894A patent/JPH0878847A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000357874A (en) * | 1999-05-26 | 2000-12-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | Ceramic substrate comprising sealing layer |
| JP2007205908A (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Weight sensor |
| US20110030754A1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-02-10 | Laird Technologies, Inc. | Thermoelectric modules and related methods |
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