JPH11284296A - Wiring board - Google Patents

Wiring board

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JPH11284296A
JPH11284296A JP24091098A JP24091098A JPH11284296A JP H11284296 A JPH11284296 A JP H11284296A JP 24091098 A JP24091098 A JP 24091098A JP 24091098 A JP24091098 A JP 24091098A JP H11284296 A JPH11284296 A JP H11284296A
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JP
Japan
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wiring layer
weight
wiring board
parts
conductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP24091098A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoji Furukubo
洋二 古久保
Hideto Yonekura
秀人 米倉
Tetsuya Kimura
哲也 木村
Kenichi Nagae
謙一 永江
Masaya Kokubu
正也 國分
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Publication of JPH11284296A publication Critical patent/JPH11284296A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring board comprising a copper wiring layer and glass ceramics without increased conductor resistance of the wiring layer under simultaneous baking and having a strong adhesive strength by improved wetness between the wiring layer and the glass ceramic. SOLUTION: In a wiring board 1 comprising a metalized wiring layer 3 mainly containing Cu in it and securely formed on surface and/or inside of an insulation board 2 comprising a glass ceramic, the metalized wiring layer 3, against 100 pts.wt. of Cu, comprises one to 10 pts.wt. of Ni and/or Fe in terms of NiO or FeO and 0.1 to 3 pts.wt. of at least one of alkali metal or compound containing alkaline earth metal in terms of an oxide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスセラミック
スからなる単板又は積層構造の配線基板に、該基板と同
時焼成して形成されたCuを主成分とするメタライズ配
線層を形成してなる配線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 wiring formed by forming a metallized wiring layer containing Cu as a main component formed by firing simultaneously with a single-plate or laminated wiring substrate made of glass ceramic. It relates to a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、配線基板においては、高周波回路
の対応性、高密度化、高速化が要求され、アルミナ系セ
ラミック材料に比較して低い誘電率が得られ、配線層の
低抵抗化が可能な低温焼成配線基板が一層注目されてい
る。この低温焼成配線基板は、ガラスセラミックスから
なる絶縁基板に、該基板と同時焼成して形成された銅、
金、銀などの低抵抗金属を主体とするメタライズ配線層
を施した配線基板が知られている。このような配線基板
は、ガラスセラミック組成物からなるシート状成形体に
上記低抵抗金属粉末を含む導体ペーストを印刷した後、
800〜1000℃で同時に焼成して作製される。
2. Description of the Related Art In recent years, in a wiring board, compatibility, high density, and high speed of a high-frequency circuit have been demanded, and a dielectric constant lower than that of an alumina-based ceramic material has been obtained. Possible low-temperature fired wiring boards are receiving more attention. This low-temperature fired wiring board is formed on an insulating substrate made of glass ceramic by co-firing with the substrate,
A wiring board provided with a metallized wiring layer mainly composed of a low-resistance metal such as gold or silver is known. Such a wiring board, after printing a conductive paste containing the low-resistance metal powder on a sheet-shaped molded body made of a glass ceramic composition,
It is manufactured by simultaneous firing at 800 to 1000 ° C.

【0003】また、この低温焼成配線基板は、配線層の
低抵抗化、絶縁基板の低誘電率、低誘電損失化によっ
て、半導体素子を収納する半導体素子収納用パッケージ
等の配線基板、携帯電話やパーソナルハンディホンシス
テム、各種衛星通信用に使用される高周波用多層配線基
板などのあらゆる分野への応用が進められている。
Further, the low-temperature fired wiring board has a low resistance of a wiring layer and a low dielectric constant and a low dielectric loss of an insulating substrate. Applications to various fields such as personal handy phone systems and high-frequency multilayer wiring boards used for various satellite communications are being promoted.

【0004】低温焼成配線基板に用いる低抵抗の配線層
としては、金系ではコスト的に高く、銀系ではマイグレ
ーションが発生する等の問題から用途などが限定される
のに対して、銅系材料では焼成処理を窒素雰囲気で行う
必要があるものの、配線基板の高密度化、配線基板中の
回路の高周波化の要求に充分応えることが出来ることか
ら銅系材料が配線層を形成するための材料の主流となっ
ている。
As a low-resistance wiring layer used for a low-temperature fired wiring board, the use of a gold-based material is limited due to the problem of high cost and the use of a silver-based material due to problems such as migration. Although the baking process needs to be performed in a nitrogen atmosphere, the copper-based material is a material for forming the wiring layer because it can sufficiently meet the demands for higher density of the wiring board and higher frequency of the circuit in the wiring board. Has become mainstream.

【0005】ガラスセラミックスからなる絶縁基板の表
面及び/または内部にCuを主成分とするメタライズ配
線層を形成する具体的方法としては、ガラスセラミック
原料粉末、有機バインダーに溶剤を添加して調製したス
ラリーをドクターブレード法などによってシート状に形
成し、得られたグリーンシートに貫通孔を打ち抜き加工
し、該貫通孔にCuを主成分とする導体ペーストを充填
し手ビアホール導体を形成し、同時にグリーンシート上
にCuを主成分とする導体ペーストを配線パターン状に
スクリーン印刷法などで印刷形成し、配線パターンやビ
アホール導体が形成されたグリーンシートを複数枚加圧
積層し、800〜1000℃で焼成することにより作製
されている。
As a specific method of forming a metallized wiring layer containing Cu as a main component on the surface and / or inside of an insulating substrate made of glass ceramics, a slurry prepared by adding a solvent to a glass ceramic raw material powder and an organic binder is used. Is formed into a sheet by a doctor blade method or the like, a through-hole is punched out of the obtained green sheet, and a conductive paste containing Cu as a main component is filled in the through-hole to form a hand via-hole conductor. A conductor paste containing Cu as a main component is printed and formed into a wiring pattern by screen printing or the like, and a plurality of green sheets on which a wiring pattern and a via-hole conductor are formed are laminated under pressure and fired at 800 to 1000 ° C. It is produced by this.

【0006】また、前記Cuを主成分とする導体ペース
トは、ガラスセラミックスとの濡れ性が充分でなく、形
成された配線導体とガラスセラミック磁器との接着強度
が低く、ピンあるいはボール付け用のパッド部等、高い
接着強度を要求される部分では熱的、機械的な応力が加
わると剥離しやすいという問題があるため、接着強度を
改善するために、Cuを主成分とする導体ペーストにN
iを添加することが特開平6−104567号にて提案
されている。また、同様にCuを主成分とする導体ペー
ストにFeOを添加しアルミナ等セラミック基板との接
着強度を高める手法も特開昭63−131405号にて
提案されている。
In addition, the conductor paste containing Cu as a main component has insufficient wettability with glass ceramics, has low adhesion strength between the formed wiring conductor and the glass ceramic porcelain, and has a pin or ball pad. There is a problem that a portion requiring high adhesive strength, such as a portion, is liable to be peeled off when a thermal or mechanical stress is applied.
The addition of i has been proposed in JP-A-6-104567. Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-131405 has also proposed a method of adding FeO to a conductor paste containing Cu as a main component to increase the adhesive strength to a ceramic substrate such as alumina.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Cuを
主成分とする導体に対して特開平6−104567号お
よび特開昭63−131405号にて提案されるよう
な、助剤的成分としてNiやFeを添加した組成物をガ
ラスセラミックスのメタライズ配線層として用いると、
ガラスセラミックスとの接着強度の向上はできるもの
の、焼成時にCuとNi、Feが合金化し配線層の導体
抵抗が上昇してしまうという課題があった。
However, for a conductor containing Cu as a main component, Ni or Ni as an auxiliary component as proposed in JP-A-6-104567 and JP-A-63-131405 is proposed. When the composition to which Fe is added is used as a metallized wiring layer of glass ceramics,
Although the bonding strength with glass ceramics can be improved, there has been a problem that Cu, Ni, and Fe are alloyed during firing and the conductor resistance of the wiring layer increases.

【0008】本発明は、前記課題を解消せんとしてなさ
れたもので、その目的は、Niおよび/またはFeを含
有する銅配線層とガラスセラミックスからなる絶縁基板
を同時焼成しても、配線層の導体抵抗を上昇させること
なく、しかも配線層とガラスセラミックスとの濡れ性を
向上せしめ接着強度の高い配線基板を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to provide a method for forming a wiring layer on a copper wiring layer containing Ni and / or Fe and an insulating substrate made of glass ceramic simultaneously. An object of the present invention is to provide a wiring board having high adhesive strength by increasing the wettability between the wiring layer and the glass ceramic without increasing the conductor resistance.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題に対して検討を重ねた結果、ガラスセラミックスから
なる絶縁基板に対して形成するCuを主成分とするメタ
ライズ配線層中に、Niおよび/またはFeの金属また
は酸化物(Ni、NiO、Fe、FeO、Fe2 3
とともに、所定量のアルカリ金属、アルカリ土類金属含
有化合物のうちの少なくとも1種を含有せしめることに
より、メタライズ配線層中のCuとNiおよび/または
Feの合金化を阻害し、配線層の導体抵抗を上昇させる
ことなく、しかも配線層とガラスセラミックスとの濡れ
性を良好にし接着強度を大きくできることを知見した。
Means for Solving the Problems As a result of repeated studies on the above problems, the present inventors have found that a metallized wiring layer mainly composed of Cu formed on an insulating substrate made of glass ceramics has Ni or / and Fe metal or oxide (Ni, NiO, Fe, FeO, Fe 2 O 3 )
At the same time, by containing a predetermined amount of at least one of alkali metal and alkaline earth metal-containing compounds, alloying of Cu and Ni and / or Fe in the metallized wiring layer is inhibited, and the conductor resistance of the wiring layer is reduced. It has been found that it is possible to improve the wettability between the wiring layer and the glass ceramics and to increase the adhesive strength without increasing the temperature.

【0010】即ち、本発明の配線基板は、ガラスセラミ
ックスからなる絶縁基板の表面及び/または内部にCu
を主成分とするメタライズ配線層を被着形成してなる配
線基板において、前記メタライズ配線層がCu100重
量部に対して、Niおよび/またはFeをNiOあるい
はFeO換算で1〜10重量部、さらにアルカリ金属、
アルカリ土類金属含有化合物のうちの少なくとも1種を
酸化物換算で0.1〜3重量部の割合で含有することを
特徴とするものである。
[0010] That is, the wiring board of the present invention is characterized in that Cu is formed on the surface and / or inside of an insulating substrate made of glass ceramic.
In a wiring board formed by applying a metallized wiring layer composed mainly of Ni, 1 to 10 parts by weight of Ni and / or Fe in terms of NiO or FeO, and metal,
It is characterized in that at least one of the alkaline earth metal-containing compounds is contained in a ratio of 0.1 to 3 parts by weight in terms of oxide.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の配線基板の一実施
態様について図面に基づいて説明する。なお、説明では
複数のガラスセラミック絶縁層からなる多層配線基板を
用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the wiring board of the present invention will be described below with reference to the drawings. The description will be made using a multilayer wiring board including a plurality of glass ceramic insulating layers.

【0012】本発明の配線基板1によれば、絶縁基板2
は、複数のガラスセラミック絶縁層2a〜2dを積層し
た積層体から構成され、その絶縁層2a〜2d間および
絶縁基板2表面には、厚みが5〜25μm程度のCuを
主成分とするメタライズ配線層3が被着形成されてい
る。また、絶縁基板2内には、絶縁層2a〜2dの厚み
方向を貫くように形成された直径が80〜200μm程
度のビアホール導体4が形成され、メタライズ配線層3
と電気的に接続している。
According to the wiring board 1 of the present invention, the insulating substrate 2
Is composed of a laminated body in which a plurality of glass ceramic insulating layers 2a to 2d are stacked, and a metallized wiring mainly composed of Cu having a thickness of about 5 to 25 μm is provided between the insulating layers 2a to 2d and on the surface of the insulating substrate 2. Layer 3 is applied. In the insulating substrate 2, a via-hole conductor 4 having a diameter of about 80 to 200 μm formed so as to penetrate the insulating layers 2 a to 2 d in the thickness direction is formed.
Is electrically connected to

【0013】絶縁基板2は、少なくともSiO2 を含有
するガラス、あるいはSiO2 を含有するガラスとフィ
ラーとの複合材料からなるガラスセラミックスからな
る。具体的には、用いられるガラス成分としては、少な
くともSiO2 を含む複数の金属酸化物から構成される
非晶質ガラスあるいは焼成後にコージェライト、ムライ
ト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイ
ト、ウィレマイト、ドロマイト、リチウムシリケートや
その置換誘導体の結晶を析出する結晶化ガラス等によっ
て構成される。強度を向上させる上では結晶化ガラスが
望ましい。
The insulating substrate 2 is made of glass ceramic containing at least SiO 2 -containing glass or a composite material of SiO 2 -containing glass and filler. Specifically, the glass component used is an amorphous glass composed of a plurality of metal oxides containing at least SiO 2 or, after firing, cordierite, mullite, anorthite, cellian, spinel, garnitite, willemite, dolomite. , And crystallized glass that precipitates crystals of lithium silicate or a substituted derivative thereof. Crystallized glass is desirable for improving the strength.

【0014】ガラスを構成する成分としては、SiO2
以外にLi2 O、K2 O、Na2 Oなどのアルカリ金属
酸化物、CaO、MgOなどのアルカリ土類金属酸化
物、Al2 3 、P2 5 、ZnO、B2 3 、PbO
を含有するホウ珪酸ガラスなどが例示できる。また、ガ
ラスに対してフィラー成分を添加することによって強度
の向上や焼成温度の制御を行うことができる。具体的な
フィラー成分としては、クオーツ、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
ェライト、フォルステライトなどが例示できる。ガラス
成分とフィラー成分とは、ガラス成分が30〜70重量
部、フィラー成分が70〜30重量部からなることが適
切である。
As a component constituting the glass, SiO 2 is used.
Other than these, alkali metal oxides such as Li 2 O, K 2 O and Na 2 O, alkaline earth metal oxides such as CaO and MgO, Al 2 O 3 , P 2 O 5 , ZnO, B 2 O 3 , PbO
And the like. Further, by adding a filler component to the glass, the strength can be improved and the firing temperature can be controlled. Specific filler components include quartz, cristobalite,
Examples include quartz, corundum (α-alumina), mullite, cordierite, and forsterite. It is appropriate that the glass component and the filler component comprise 30 to 70 parts by weight of the glass component and 70 to 30 parts by weight of the filler component.

【0015】メタライズ配線層3は、Cuを主成分とす
るものであるが、本発明によればCu100重量部に対
して、Niおよび/またはFeをNiOあるいはFeO
換算で1〜10重量部、かつアルカリ金属、アルカリ土
類金属含有化合物のうちの少なくとも1種を酸化物換算
で0.1〜3重量部の割合で含有することが大きな特徴
である。
The metallized wiring layer 3 is mainly composed of Cu, but according to the present invention, Ni and / or Fe is converted to NiO or FeO with respect to 100 parts by weight of Cu.
It is a major feature that it contains 1 to 10 parts by weight in terms of conversion and at least one of alkali metal and alkaline earth metal-containing compounds in a proportion of 0.1 to 3 parts by weight in terms of oxide.

【0016】Niおよび/またはFeは、メタライズ金
属層3中において、金属(Ni、Fe)、NiとFeと
の合金または酸化物(NiO、FeO、Fe2 3 )の
形態で存在することが望ましい。
Ni and / or Fe may be present in the metallized metal layer 3 in the form of a metal (Ni, Fe), an alloy of Ni and Fe or an oxide (NiO, FeO, Fe 2 O 3 ). desirable.

【0017】また、Niおよび/またはFeを上記の比
率にしたのは1重量部未満の場合、メタライズ配線層か
らガラスセラミック基板へのNiおよび/またはFeの
拡散量が少なくなり、メタライズ配線層とガラスセラミ
ック基板の接着強度が弱くなるためであり、逆に10重
量部を超える場合、CuとNiおよび/またはFeの合
金化が進み導体抵抗が大きくなるためである。Niおよ
び/またはFe量は、特に3〜7重量部が望ましい。
If the ratio of Ni and / or Fe is less than 1 part by weight, the diffusion amount of Ni and / or Fe from the metallized wiring layer to the glass ceramic substrate is reduced, and This is because the adhesive strength of the glass-ceramic substrate is weakened. On the other hand, if it exceeds 10 parts by weight, alloying of Cu and Ni and / or Fe proceeds, and the conductor resistance increases. The amount of Ni and / or Fe is particularly preferably 3 to 7 parts by weight.

【0018】さらに、アルカリ金属またはアルカリ土類
金属含有化合物としては、具体的には、Li、Na、
K、Mg、Ca、Ba、Srの酸化物あるいは他の化合
物との複合材料、例えばシリケート、フォルステライ
ト、エンスタタイト、コージェライト、スピネル、アノ
ーサイト等が例示できるが、これらの中でも特にアルカ
リ土類含有化合物、さらにはMg含有化合物が望まし
い。
Further, as the alkali metal or alkaline earth metal-containing compound, specifically, Li, Na,
Composite materials with oxides of K, Mg, Ca, Ba, Sr or other compounds, such as silicate, forsterite, enstatite, cordierite, spinel, anorthite, etc. can be exemplified. The compound containing, more preferably, the compound containing Mg is desirable.

【0019】また、アルカリ金属、アルカリ土類金属含
有化合物の量を上記の割合にしたのは0.1重量部未満
の場合、CuとNiおよび/またはFeの合金化が進
み、その結果メタライズ配線層の導体抵抗が大きくなる
ためであり、また3重量部を超える場合、Cu自体の焼
結を阻害しメタライズ配線層とガラスセラミック基板の
接着強度が低下するとともに、導体抵抗が増大するため
である。アルカリ金属、アルカリ土類金属含有化合物の
量は0.5〜1.5重量部が特に望ましい。
If the amount of the compound containing an alkali metal or alkaline earth metal is less than 0.1 parts by weight, alloying of Cu with Ni and / or Fe proceeds, and as a result, metallized wiring is formed. This is because the conductor resistance of the layer increases, and when it exceeds 3 parts by weight, the sintering of Cu itself is inhibited, the adhesive strength between the metallized wiring layer and the glass ceramic substrate decreases, and the conductor resistance increases. . The amount of the alkali metal or alkaline earth metal-containing compound is particularly preferably 0.5 to 1.5 parts by weight.

【0020】また、多層配線基板の表面のメタライズ配
線層3は、ICチップなどの各種電子部品5を搭載する
ためのパッドとして、あるいはシールド用導体膜とし
て、さらには、外部回路と接続するための電極パッドと
しても用いられ、各種電子部品5が配線層3に半田や導
電性接着剤などを介して接合される。またビアホール導
体4は、上記のメタライズ配線層3と同様な成分からな
る導体が充填されていることが望ましい。なお、図示し
ていないが、必要に応じて、配線基板の表面には、更
に、珪化タンタル、珪化モリブデンなどの厚膜抵抗体膜
や配線保護膜などを形成しても構わない。
The metallized wiring layer 3 on the surface of the multilayer wiring board is used as a pad for mounting various electronic components 5 such as an IC chip, or as a conductive film for shielding, and for connecting to an external circuit. It is also used as an electrode pad, and various electronic components 5 are joined to the wiring layer 3 via solder, a conductive adhesive, or the like. It is desirable that the via-hole conductor 4 is filled with a conductor having the same components as those of the metallized wiring layer 3 described above. Although not shown, a thick-film resistor film such as tantalum silicide or molybdenum silicide, a wiring protection film, or the like may be further formed on the surface of the wiring substrate as necessary.

【0021】また、本発明における表面のメタライズ配
線層の表面には、半田ぬれ性向上のために、Ni、Au
などの金属からなるメッキ層などを適宜形成してもよ
い。
In the present invention, the surface of the metallized wiring layer on the surface is formed of Ni or Au on the surface to improve solder wettability.
A plating layer made of such a metal may be appropriately formed.

【0022】次に、本発明の配線基板を作製する方法に
ついて説明する。まず、上述したようなガラス成分、又
はガラス成分とフィラーとを混合してガラスセラミック
ス組成物を調製し、その混合物に有機バインダーなどを
加えた後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法など
によりシート状に成形してグリーンシートを作製する。
Next, a method for manufacturing the wiring board of the present invention will be described. First, a glass ceramic composition as described above, or a glass ceramic composition is prepared by mixing a glass component and a filler, and after adding an organic binder or the like to the mixture, a doctor blade method, a rolling method, a sheet method by a pressing method, or the like. To form a green sheet.

【0023】次に、このグリーンシートの表面に導体ペ
ーストを印刷する。用いる導体ペースト中の主成分とな
るCu成分としては、Cu単体、酸化銅(Cu2 O)あ
るいはその混合物が用いられ、それらは、いずれも平均
粒径が0.5〜10μm、好ましくは3〜5μmの球状
粉末であることが望ましい。これはメタライズ配線層の
焼結挙動をガラスセラミック基板の焼結挙動を近似させ
るとともに、印刷精度の向上をはかるためである。な
お、酸化銅は窒素雰囲気で焼成されることにより実質的
にCuに還元される。
Next, a conductor paste is printed on the surface of the green sheet. As the Cu component as a main component in the conductor paste to be used, simple Cu, copper oxide (Cu 2 O) or a mixture thereof is used, and each of them has an average particle diameter of 0.5 to 10 μm, preferably 3 to 10 μm. It is desirable to be a 5 μm spherical powder. This is because the sintering behavior of the metallized wiring layer is approximated to the sintering behavior of the glass ceramic substrate, and the printing accuracy is improved. Note that copper oxide is substantially reduced to Cu by firing in a nitrogen atmosphere.

【0024】本発明によれば、この導体ペースト中にC
u100重量部に対して、Niおよび/またはFeをN
iOあるいはFeO換算で1〜10重量部、特に3〜7
重量部、さらにアルカリ金属、アルカリ土類金属含有化
合物のうちの少なくとも1種を酸化物換算で0.1〜3
重量部、特に0.5〜1.5重量部の割合で配合する。
Niおよび/またはFeの金属(Ni、Fe)、Niと
Feとの合金または酸化物(NiO、FeO、Fe2
3 )およびアルカリ金属またはアルカリ土類金属含有化
合物はいずれも平均粒径が0.1〜2μmの粉末として
添加することが望ましい。また導体ペースト中には無機
物成分以外に、アクリル樹脂などからなる有機バインダ
ーと、α−テルピネオール、ジブチルフタレート、ブチ
ルカルビトールなどの有機溶剤とを均質混合して形成さ
れる。有機バインダーは無機物成分100重量部に対し
て1〜10重量部、有機溶剤成分は5〜30重量部の割
合で混合されることが望ましい。
According to the present invention, the conductive paste contains C
u and 100 parts by weight of Ni and / or Fe
1 to 10 parts by weight, especially 3 to 7 parts by weight in terms of iO or FeO
Parts by weight, and at least one of alkali metal and alkaline earth metal-containing compounds is 0.1 to 3 in terms of oxide.
It is added at a ratio of 0.5 to 1.5 parts by weight, especially 0.5 to 1.5 parts by weight.
Ni and / or Fe metal (Ni, Fe), alloy or oxide of Ni and Fe (NiO, FeO, Fe 2 O)
3 ) and the compound containing an alkali metal or alkaline earth metal is desirably added as a powder having an average particle size of 0.1 to 2 μm. The conductive paste is formed by homogeneously mixing an organic binder such as an acrylic resin and an organic solvent such as α-terpineol, dibutyl phthalate, and butyl carbitol, in addition to the inorganic components. It is preferable that the organic binder is mixed at a ratio of 1 to 10 parts by weight and the organic solvent component is mixed at a ratio of 5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the inorganic component.

【0025】次に、前記ガラスセラミックグリーンシー
ト上に、上述の導体ペーストを用いてスクリーン印刷法
などにより配線パターン状に印刷する。また、ビアホー
ル導体を形成するには、グリーンシートにレーザーやマ
イクロドリル、パンチングなどにより直径50〜200
μmの貫通孔を形成し、その内部に上述の導体ペースト
を充填する。そして、配線パターンやビアホール導体が
形成されたグリーンシートを積層圧着して積層体を形成
する。
Next, a wiring pattern is printed on the glass ceramic green sheet using the above-mentioned conductor paste by a screen printing method or the like. To form a via-hole conductor, a green sheet having a diameter of 50 to 200 mm is formed by laser, micro drill, punching or the like.
A through hole of μm is formed, and the inside thereof is filled with the above-mentioned conductor paste. Then, the green sheets on which the wiring patterns and the via hole conductors are formed are laminated and pressed to form a laminate.

【0026】その後、この積層体を400〜800℃の
窒素雰囲気中あるいは水蒸気含有窒素雰囲気中で加熱処
理してグリーンシート内やペースト中の有機成分を分解
除去した後、800〜1000℃の窒素雰囲気中あるい
は水蒸気含有窒素雰囲気中で同時焼成することによりメ
タライズ配線層及びビアホール導体を具備する多層配線
基板を作製することができる。
Thereafter, the laminate is subjected to heat treatment in a nitrogen atmosphere at 400 to 800 ° C. or in a nitrogen atmosphere containing water vapor to decompose and remove organic components in the green sheet and the paste. By co-firing in a medium or in a nitrogen atmosphere containing water vapor, a multilayer wiring board having a metallized wiring layer and a via-hole conductor can be manufactured.

【0027】また、本発明の配線基板によれば、配線基
板構造が積層構造であっても、内部のメタライズ配線層
のみを絶縁基板と同時に焼成処理し、表面のメタライズ
配線層をすでに焼成された配線基板表面に、内部配線層
と同様、CuとNiおよび/またはFeからなる導体ペ
ーストを焼き付け処理して形成しても構わない。その場
合、焼き付け処理は、窒素雰囲気中で600〜1000
℃の温度で処理することができる。
Further, according to the wiring board of the present invention, even if the wiring board structure is a laminated structure, only the internal metallized wiring layer is fired simultaneously with the insulating substrate, and the metallized wiring layer on the surface is already fired. Similar to the internal wiring layer, a conductive paste made of Cu, Ni and / or Fe may be formed on the surface of the wiring board by baking. In that case, the baking treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 600 to 1000 baking.
Can be processed at a temperature of ° C.

【0028】[0028]

【実施例】(実施例1)重量比率で74%SiO2 −1
4%Li2 O−4%Al2 3 −2%P2 5−2%K
2 O−2%ZnO−2%Na2 O(屈伏点480℃)の
組成のガラス40体積%に対してフィラー成分としてS
iO2 を30体積%、フォルステライトを30体積%混
合した絶縁基板用のグリーンシートに、分子量3×10
5 のアクリル系バインダーと可塑剤、分散剤、溶剤を加
えて混合してスラリーを調製し、かかるスラリーをドク
ターブレード法により厚さ平均200μmのグリーンシ
ートに成形した。
EXAMPLES (Example 1) 74% SiO 2 -1 by weight
4% Li 2 O-4% Al 2 O 3 -2% P 2 O 5 -2% K
S as a filler component with respect to 40% by volume of glass having a composition of 2 O-2% ZnO-2% Na 2 O (yield point of 480 ° C.)
A green sheet for an insulating substrate in which 30% by volume of iO 2 and 30% by volume of forsterite are mixed has a molecular weight of 3 × 10 3
5 of acrylic binder and a plasticizer, dispersing agent, solvent added and mixed to prepare a slurry, were molded according slurry into a green sheet having a thickness of average 200μm by a doctor blade method.

【0029】次に、平均粒径が4μmのCu粉末あるい
はCu粉末とCu2 O粉末との混合粉末のCu換算10
0重量部に対して、平均粒径が1μmのNi粉末、Ni
O粉末、平均粒径が1μmのMgCO3 粉末をNiO換
算およびMgO換算でそれぞれ表1に示す割合で秤量
し、これら無機物成分100重量部に対して有機バイン
ダーとしてアクリル樹脂を2重量部、有機溶剤としてα
−テルピネオールを15重量部添加混練し、導体ペース
トを調製した。
Next, a Cu powder having an average particle diameter of 4 μm or a mixed powder of Cu powder and Cu 2 O powder in terms of Cu is used.
0 parts by weight, Ni powder having an average particle size of 1 μm, Ni powder
O powder and MgCO 3 powder having an average particle diameter of 1 μm were weighed in NiO conversion and MgO conversion at the ratios shown in Table 1, respectively. 2 parts by weight of an acrylic resin as an organic binder, 100 parts by weight of these inorganic components, and an organic solvent As α
-15 parts by weight of terpineol was added and kneaded to prepare a conductor paste.

【0030】かくして得られた導体ペーストを前記ガラ
スセラミックグリーンシート上に接着強度を評価するサ
ンプルとして、焼成後の形状が2mm角、厚さ約15μ
mとなる銅配線用パターン状にスクリーン印刷し、その
下部にグリーンシート4枚を加圧積層した。同時に導体
抵抗を評価するサンプルとして焼成後の形状が幅100
μm、長さ50mm厚さ15μmとなる配線パターンを
形成し、その下部にグリーンシート4枚を加圧積層し
た。
The conductor paste thus obtained was used as a sample for evaluating the adhesive strength on the glass ceramic green sheet, and the shape after firing was 2 mm square and about 15 μm thick.
Then, screen printing was performed to form a copper wiring pattern having a thickness of m, and four green sheets were laminated under the screen by pressure. At the same time, the sample after firing has a width of 100 as a sample for evaluating conductor resistance.
A wiring pattern having a thickness of 50 μm, a length of 50 mm and a thickness of 15 μm was formed, and four green sheets were laminated under the wiring pattern under pressure.

【0031】次いで、この未焼成状態の配線パターンが
形成された積層体を、有機バインダーなどの有機成分を
分解除去するために、水蒸気含有窒素雰囲気中で700
℃の温度で3時間保持して脱脂した後、窒素雰囲気中で
950℃に昇温して1時間保持し配線基板を作製した。
Next, in order to decompose and remove an organic component such as an organic binder, the laminated body on which the unfired wiring pattern is formed is removed in a steam-containing nitrogen atmosphere for 700 minutes.
After degreasing by holding at a temperature of 3 ° C. for 3 hours, the temperature was raised to 950 ° C. in a nitrogen atmosphere and held for 1 hour to prepare a wiring board.

【0032】得られた配線基板のうち、2mm角の銅配
線層に厚さ1μmのNiメッキを行い、その上に厚さ
0.1μmのAuメッキを施した後、直径0.8mmの
錫メッキ銅線を該メッキ被覆層上に基板と平行に半田付
けし、該錫メッキ銅線を基板に対して垂直方向に曲げ、
該錫メッキ導線を10mm/minの引っ張り速度で垂
直方向に引っ張り、銅配線層が破断したときの最大荷重
を銅配線層の接着強度として評価した。なお、良否の判
断としては、最大荷重が2kg/2mm□を超える場合
を良品とした。
In the obtained wiring board, a 2 mm square copper wiring layer is plated with Ni having a thickness of 1 μm, Au is plated thereon with a thickness of 0.1 μm, and then tin plating with a diameter of 0.8 mm is performed. Soldering a copper wire on the plating coating layer in parallel with the substrate, bending the tinned copper wire in a direction perpendicular to the substrate,
The tin-plated conductive wire was pulled vertically at a pulling speed of 10 mm / min, and the maximum load when the copper wiring layer was broken was evaluated as the adhesive strength of the copper wiring layer. In addition, when the maximum load exceeded 2 kg / 2 mm square, the quality was judged as good.

【0033】次に、銅配線層の導体抵抗の評価について
は、幅100μm、長さ50mmの銅配線層の抵抗をデ
ジタルマルチメーターにて測定し、銅配線層の実際の
幅、長さを光学顕微鏡にて測定した後、断面を金属顕微
鏡により測定し、得られた結果から抵抗率を算出した。
なお、良否の判断としては、抵抗率が6μΩ・cm以下
を良品とした。
Next, regarding the evaluation of the conductor resistance of the copper wiring layer, the resistance of the copper wiring layer having a width of 100 μm and a length of 50 mm was measured with a digital multimeter, and the actual width and length of the copper wiring layer were measured optically. After the measurement with a microscope, the cross section was measured with a metal microscope, and the resistivity was calculated from the obtained result.
The pass / fail judgment was made when the resistivity was 6 μΩ · cm or less.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】表1から明らかなように、試料No.1、
2のようにNiの含有量が1重量部未満の場合、メタラ
イズ配線層中のCuとガラスセラミック基板との濡れ性
が低下し接着強度が低下し、試料No.8のようにNi
の含有量が10重量部を超えるとCuとNiの合金化が
進み導体抵抗が上昇した。また、試料No.9のように
MgOの含有量が0.1重量部未満の場合、CuとNi
の合金化が進み導体抵抗が上昇し、試料No.15のよ
うにMgOの含有量が3重量部を超えるとCuの焼結を
阻害し接着強度が低下し、更に導体抵抗も上昇した。
As is clear from Table 1, the sample No. 1,
When the content of Ni is less than 1 part by weight as in the case of Sample No. 2, the wettability between Cu in the metallized wiring layer and the glass ceramic substrate is reduced, the adhesive strength is reduced, and Sample No. Ni as in 8
When the content exceeds 10 parts by weight, alloying of Cu and Ni progressed and the conductor resistance increased. In addition, the sample No. In the case where the content of MgO is less than 0.1 part by weight as in Example 9, Cu and Ni
Alloying progresses, the conductor resistance increases, and Sample No. When the content of MgO exceeds 3 parts by weight as in No. 15, the sintering of Cu was inhibited, the adhesive strength was reduced, and the conductor resistance was also increased.

【0036】しかるに、本発明の試料No.3〜7、1
0〜14、16〜19ではいずれも良好な2kg/2m
m□以上の接着強度を示し、かつ6μΩ・cm以下の低
い導体抵抗率を保持している。
However, in the case of the sample No. 3-7, 1
Good 2kg / 2m for 0-14, 16-19
It exhibits an adhesive strength of m □ or more and maintains a low conductor resistivity of 6 μΩ · cm or less.

【0037】(実施例2)実施例1における導体ペース
ト中のNi粉末、NiO粉末に代えて、Fe粉末、Fe
O粉末、Fe2 3 粉末を用いて表2に示す割合(Fe
O換算量)で配合する以外は、実施例1と同様の方法に
より配線基板を作製し、同様の評価を行った。結果は、
表2に示した。
(Example 2) In place of Ni powder and NiO powder in the conductor paste in Example 1, Fe powder, Fe powder
Using O powder and Fe 2 O 3 powder, the proportions (Fe
A wiring board was produced in the same manner as in Example 1 except that the amount was calculated in terms of O equivalent amount, and the same evaluation was performed. Result is,
The results are shown in Table 2.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】表2から明らかなように、試料No.2
0、21のようにFeの含有量が1重量部未満の場合、
メタライズ配線層中のCuとガラスセラミック基板との
濡れ性が低下し接着強度が低下し、試料No.27のよ
うにFeの含有量が10重量部を超えるとCuとFeの
合金化が進み導体抵抗が上昇した。また、試料No.2
8のようにMgOの含有量が0.1重量部未満の場合、
CuとFeの合金化が進み導体抵抗が上昇し、試料No.
34のようにMgOの含有量が3重量部を超えるとCu
の焼結を阻害し接着強度が低下し、更に導体抵抗も上昇
した。
As is clear from Table 2, Sample No. 2
When the content of Fe is less than 1 part by weight as in 0 and 21,
The wettability between Cu in the metallized wiring layer and the glass ceramic substrate was reduced, the adhesive strength was reduced, and the sample No. When the content of Fe exceeds 10 parts by weight as in 27, alloying of Cu and Fe progressed and the conductor resistance increased. In addition, the sample No. 2
8, when the content of MgO is less than 0.1 part by weight,
The alloying of Cu and Fe progressed, the conductor resistance increased, and the sample No.
If the content of MgO exceeds 3 parts by weight, as in
Sintering was inhibited, the adhesive strength was reduced, and the conductor resistance was also increased.

【0040】しかるに、本発明の試料No.22〜26、
29〜33、35〜39ではいずれも良好な2kg/2
mm□以上の接着強度を示し、かつ6μΩ・cm以下の
低い導体抵抗率を保持している。
However, the samples Nos. 22 to 26 of the present invention,
Good 2 kg / 2 for 29-33, 35-39
It exhibits an adhesive strength of not less than mm □ and maintains a low conductor resistivity of not more than 6 μΩ · cm.

【0041】(実施例3)実施例1における導体ペース
ト中のNi粉末を表3に示す割合(NiO換算)で加え
る以外は、実施例1と同様の方法により配線基板を作製
し、同様の評価を行った。結果は、表3に示した。
(Example 3) A wiring board was produced in the same manner as in Example 1 except that the Ni powder in the conductor paste in Example 1 was added at the ratio shown in Table 3 (in terms of NiO), and the same evaluation was performed. Was done. The results are shown in Table 3.

【0042】[0042]

【表3】 [Table 3]

【0043】表3から明らかなように、試料No.44
のようにNiおよびFeの合計の含有量が10重量部を
超えるとCuとNiおよびFeの合金化が進み導体抵抗
が上昇した。また、試料No.43のようにMgOの含
有量が0.1重量部未満の場合、CuとNiおよびFe
の合金化が進み導体抵抗が上昇した。さらに、試料N
o.45のようにMgOの含有量が3重量部を越える場
合、Cuの焼結体を阻害し、接着強度が低下し、さらに
導体抵抗が上昇した。しかるに、本発明の試料No.4
0〜42ではいずれも良好な2kg/2mm□以上の接
着強度を示し、かつ6μΩ・cm以下の低い導体抵抗率
を保持している。
As is clear from Table 3, Sample No. 44
When the total content of Ni and Fe exceeds 10 parts by weight, alloying of Cu, Ni and Fe progressed, and the conductor resistance increased. In addition, the sample No. When the content of MgO is less than 0.1 part by weight as in 43, Cu, Ni and Fe
Alloying progressed and the conductor resistance increased. Further, the sample N
o. When the content of MgO exceeds 3 parts by weight as in 45, the sintered body of Cu was hindered, the adhesive strength was reduced, and the conductor resistance was further increased. However, the sample No. 4
Nos. 0 to 42 show good adhesive strength of 2 kg / 2 mm square or more and maintain a low conductor resistivity of 6 μΩ · cm or less.

【0044】(実施例4)実施例1における導体ペース
ト中のNi粉末、Fe粉末を表4に示す割合(それぞれ
NiO換算、FeO換算)で加え、またMgOを表4に
示すアルカリ金属、アルカリ土類金属含有化合物に代え
る以外は、実施例1と同様の方法により配線基板を作製
し、同様の評価を行った。結果は、表4に示した。
Example 4 Ni powder and Fe powder in the conductor paste in Example 1 were added at the ratios shown in Table 4 (respectively in terms of NiO and FeO), and MgO was added to the alkali metal and alkaline earth shown in Table 4. A wiring board was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound was replaced with a metal-containing compound, and the same evaluation was performed. The results are shown in Table 4.

【0045】[0045]

【表4】 [Table 4]

【0046】表4から明らかなように、試料No.46
のようにNiおよびFeの含有量が1重量部未満の場
合、メタライズ配線層中のCuとガラスセラミック基板
との濡れ性が低下し接着強度が低下した。また、試料N
o.47のようにLi2 Oの含有量が0.1重量部未満
の場合、CuとNiの合金化が進み導体抵抗が上昇し、
試料No.51のようにLi2 Oの含有量が3重量部を
超えるとCuの焼結を阻害し接着強度が低下し、更に導
体抵抗も上昇した。
As is clear from Table 4, the sample No. 46
When the contents of Ni and Fe are less than 1 part by weight as described above, the wettability between Cu in the metallized wiring layer and the glass ceramic substrate was reduced, and the adhesive strength was reduced. Sample N
o. When the content of Li 2 O is less than 0.1 part by weight as in 47, alloying of Cu and Ni proceeds and the conductor resistance increases,
Sample No. When the content of Li 2 O exceeds 3 parts by weight as in 51, the sintering of Cu was inhibited, the adhesive strength decreased, and the conductor resistance also increased.

【0047】しかるに、本発明の試料No.48〜5
0、52〜62ではいずれも良好な2kg/2mm□以
上の接着強度を示し、かつ6μΩ・cm以下の低い導体
抵抗率を保持している。
However, in the case of the sample No. 48-5
Nos. 0 and 52 to 62 show good adhesive strength of 2 kg / 2 mm square or more, and maintain a low conductor resistivity of 6 μΩ · cm or less.

【0048】なお、上述の実施例では、基板構造が積層
体で説明したが、単状のガラスセラミックシート上に上
述のCuを主成分とするメタライズペーストを用いて、
所定の配線パターンを形成し、グリーンシートと所定の
配線パターンを一体的に焼成した配線基板でも構わな
い。
In the above-described embodiment, the substrate structure is described as a laminate, but the metallized paste containing Cu as a main component is used on a single glass ceramic sheet.
A wiring board in which a predetermined wiring pattern is formed and the green sheet and the predetermined wiring pattern are integrally fired may be used.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の配線基
板は,銅メタライズ配線層中にNiおよび/またはFe
とともにアルカリ金属、アルカリ土類金属含有化合物の
うちの少なくとも1種を含有せしめることにより、ガラ
スセラミック基板との濡れ性を良好にし、接着強度を高
め、なおかつCuとNiおよび/またはFeの合金化を
抑制することができ導体抵抗の低い配線基板を得ること
ができる。
As described in detail above, the wiring board of the present invention has Ni and / or Fe in the copper metallized wiring layer.
In addition, by containing at least one of alkali metal and alkaline earth metal-containing compounds, the wettability with the glass ceramic substrate is improved, the adhesive strength is increased, and the alloying of Cu with Ni and / or Fe is performed. It is possible to obtain a wiring board which can be suppressed and has low conductor resistance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の配線基板の概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a wiring board of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 配線基板 2 絶縁基板 3 メタライズ配線層 4 ビアホール導体 5 電子部品 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wiring board 2 Insulating board 3 Metallized wiring layer 4 Via-hole conductor 5 Electronic component

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永江 謙一 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内 (72)発明者 國分 正也 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Kenichi Nagae 1-4-4 Yamashita-cho, Kokubu-shi, Kagoshima Inside the Kyocera Research Institute (72) Inventor Masaya Kokubu 1-4-4 Yamashita-cho, Kokubu-shi, Kagoshima Kyocera Research Institute

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガラスセラミックスからなる絶縁基板の表
面及び/または内部にCuを主成分とするメタライズ配
線層を被着形成してなる配線基板において、前記メタラ
イズ配線層がCu100重量部に対して、Niおよび/
またはFeをNiOあるいはFeO換算で1〜10重量
部、さらにアルカリ金属、アルカリ土類金属含有化合物
のうちの少なくとも1種を酸化物換算で0.1〜3重量
部の割合で含有することを特徴とする配線基板。
A metallized wiring layer comprising Cu as a main component is formed on the surface and / or inside of an insulating substrate made of glass ceramic. Ni and / or
Alternatively, Fe is contained in an amount of 1 to 10 parts by weight in terms of NiO or FeO, and at least one of alkali metal and alkaline earth metal-containing compounds in a proportion of 0.1 to 3 parts by weight in terms of oxide. Wiring board.
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