JP4703208B2 - Multilayer wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、多層配線基板及びその製造方法に関し、特に、密度及び強度が高く、耐湿性に優れ、回路基板に適した多層配線基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a multilayer wiring board and a manufacturing method thereof, and more particularly to a multilayer wiring board having high density and strength, excellent moisture resistance, and suitable for a circuit board, and a manufacturing method thereof.
従来より、マイクロ波やミリ波等の高周波領域において、誘電体共振器、MIC用誘電体基板、及び導波路等に誘電体磁器が広く利用されているが、特に、近年における携帯電話をはじめとする移動体通信等の発達及び普及に伴い、電子回路基板や電子部品の材料として誘電体磁器の需要が増大しつつある。 Conventionally, dielectric ceramics have been widely used for dielectric resonators, dielectric substrates for MICs, waveguides, and the like in high frequency regions such as microwaves and millimeter waves. With the development and popularization of mobile communication and the like, the demand for dielectric ceramics as materials for electronic circuit boards and electronic components is increasing.
そして、電子回路基板や電子部品用の誘電体磁器組成物として、高導電性の金属である銀や銅とともに同時焼成が可能なガラス、またはガラスとセラミックスとの複合材料、または焼結助剤を含むセラミックスからなるいわゆる1000℃以下で焼成可能な低温焼成セラミックスが開発されている。 As a dielectric porcelain composition for electronic circuit boards and electronic parts, glass that can be fired simultaneously with silver or copper, which are highly conductive metals, or a composite material of glass and ceramics, or a sintering aid Low-temperature fired ceramics that can be fired at 1000 ° C. or lower, which are made of ceramics containing them, have been developed.
このような低温焼成セラミックスは、ガラス及びセラミックフィラーを含む原料粉体とバインダとを含むスラリーを用いてグリーンシートを作製し、その内部及び表面に、所望の配線・回路パターン電極をスクリーン印刷等の方法によって形成する。また、必要に応じて電極接続用のビアホール導体、スルーホール導体を形成する。次いで、配線・回路パターン電極、ビアホール導体、スルーホール導体を具備する上記グリーンシートを所望の層構成で積層して、積層成形体を形成しる。この積層成形体は、所望により表面導体を誘電体または絶縁体のペーストなどを用いて塗布等の方法により被覆した後、低温焼成セラミックスと電極との同時焼成によって多層配線基板からなるセラミック電子部品を作製することができる(例えば、特許文献1、2参照)。 Such low-temperature fired ceramics are produced by producing a green sheet using a slurry containing a raw material powder containing glass and ceramic filler and a binder, and a desired wiring / circuit pattern electrode is screen printed on the inside and the surface thereof. Form by the method. Further, via hole conductors and through hole conductors for electrode connection are formed as necessary. Next, the green sheets having wiring / circuit pattern electrodes, via-hole conductors, and through-hole conductors are laminated in a desired layer configuration to form a laminated molded body. In this laminated molded body, the surface conductor is coated by a method such as coating using a dielectric or insulator paste, if desired, and then a ceramic electronic component comprising a multilayer wiring board is formed by simultaneous firing of low-temperature fired ceramics and electrodes. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).
このような低温焼成セラミックス製造工程におけるスラリーには、原料粉末の分散性を改善するために燐酸エステルをスラリーに加えることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献2に記載の多層配線基板の製造方法では、2〜7質量%の燐酸エステルをスラリー中に加えて分散性を改善することができるものの、焼結性が劣化するという問題があった。
However, in the method for manufacturing a multilayer wiring board described in
また、特許文献2では焼成中にガラスが軟化し、流動するのを利用してセラミックス粉末粒子を再配列させながら焼結させるため、ガラスに多量の燐が固溶すると、そのガラスの結晶化を促進して軟化流動性を劣化して、十分な焼結密度が得られず、密度ばらつきが大きくなり、その結果、部分的に気孔率の高い部位が生じて、破壊源となるため磁器強度が低下するとともに、水分が浸入して電極導体のマイグレーションにより絶縁耐湿性が低下するという問題があった。
Further, in
さらに、多量の燐が結晶に固溶するため、Q値が劣化する、所望の比誘電率から変動するという問題があった。 In addition, since a large amount of phosphorus is dissolved in the crystal, there is a problem that the Q value is deteriorated and fluctuates from a desired dielectric constant.
従って、本発明は、分散性を改善するためにスラリー中に燐酸エステルを添加しても、磁器密度が高く、高い強度と絶縁耐湿性を有する多層配線基板とそれを容易に製造できる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, the present invention provides a multilayer wiring board having a high porcelain density, high strength and insulation moisture resistance, and a multilayer wiring board that can be easily manufactured even if a phosphate ester is added to the slurry to improve dispersibility. An object of the present invention is to provide a manufacturing method.
本発明の多層配線基板の製造方法は、無機粉末と有機成分とを含むスラリーをテープ状に成形してなるグリーンシートを複数作製する成形工程と、該グリーンシートの一部に対してビアホールを形成し、該ビアホール内にCu及び/又はAgを含む導体ペーストを充填してビア導体を形成するとともに、前記グリーンシート表面に、前記導体ペーストを回路パターン状に印刷塗布して配線回路層を形成する回路形成工程と、前記成形工程で作製したグリーンシート及び/又は前記回路形成工程で作製したビア導体及び配線回路層を具備するグリーンシートを組み合わせて複数枚積層して積層体を作製する積層工程と、該積層体を焼成する焼成工程とを具備するガラスセラミック配線基板の製法において、前記スラリーが、無機粉末として2a族及び3a族元素を含むガラス粉末と、Al2O3、CaTiO3、MgTiO3、Mg2SiO4、MgO及びSiO2のうち少なくとも1種のセラミック粉末と、P2O5換算で0.02〜0.30質量%の燐含有化合物と、を含有するとともに、前記積層体の焼成後の気孔率が1〜3%であることを特徴とする。
The method for producing a multilayer wiring board according to the present invention includes forming a plurality of green sheets formed by forming a slurry containing an inorganic powder and an organic component into a tape shape, and forming a via hole in a part of the green sheet. The via hole is filled with a conductor paste containing Cu and / or Ag to form a via conductor, and the conductor paste is printed and applied in a circuit pattern on the surface of the green sheet to form a wiring circuit layer. A circuit forming step, and a laminating step in which a plurality of green sheets including the green sheet produced in the forming step and / or the via conductor and the wiring circuit layer produced in the circuit forming step are laminated to produce a laminate. In the method for producing a glass ceramic wiring board comprising a firing step of firing the laminate, the slurry is 2a as an inorganic powder. A glass powder and containing Group 3a elements, 0.02 in Al 2 O 3, CaTiO 3, MgTiO 3,
特に、前記燐を含む化合物が、燐酸エステルであり、前記ガラス粉末と前記セラミック粉末と前記有機成分とを含むスラリーを作製した後、該スラリーに前記燐酸エステルを添加することが好ましい。 In particular, it is preferable that the compound containing phosphorus is a phosphate ester, and after preparing a slurry containing the glass powder, the ceramic powder, and the organic component, the phosphate ester is added to the slurry.
前記ガラス粉末がMg、Ca、Sr、Baのうち少なくとも1種、及びB、Alのうち少なくとも1種の元素を含むことが好ましい。 The glass powder preferably contains at least one element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba and at least one element selected from B and Al.
前記ガラス粉末が結晶化ガラス粉末であることが好ましい。 The glass powder is preferably crystallized glass powder.
焼成工程後に、前記結晶化ガラスがディオプサイド、セルシアン、コージェライト、アノーサイト、スピネル、ムライト、フォルステライトのうち少なくとも1種を形成していることが好ましい。 After the firing step, the crystallized glass preferably forms at least one of diopside, celsian, cordierite, anorthite, spinel, mullite, and forsterite.
本発明の多層配線基板は、上記の方法で作製され、表面及び内部に導体層を有するセラミック層が積層されてなることを特徴とする。 The multilayer wiring board of the present invention is produced by the above method, and is characterized in that a ceramic layer having a conductor layer on the surface and inside is laminated.
本発明は、特定のセラミック粉末と特定のガラス粉末とを組合せた原料粉末を含むスラリー中に、燐を含む化合物を特定量だけ用いることによって、ガラスとセラミック粉末との濡れ性を顕著に改善できるという知見に基づくものであり、その結果、磁器密度が高く、密度ばらつきが小さく、強度と絶縁耐湿性が高く、かつ高Q値を有して、所望の比誘電率を有する多層配線基板を実現できる。 The present invention can remarkably improve the wettability between glass and ceramic powder by using a specific amount of a compound containing phosphorus in a slurry containing a raw material powder in which a specific ceramic powder and a specific glass powder are combined. As a result, a multilayer wiring board with a high dielectric constant, low density variation, high strength and moisture resistance, high Q value, and desired dielectric constant can be realized. it can.
即ち、本発明の多層配線基板の製造方法は、無機粉末と有機成分とを含むスラリー化をテープ状に成形してなるグリーンシートを複数作製する成形工程と、該グリーンシートの一部に対してビアホールを形成し、該ビアホール内にCu及び/又はAgを含む導体ペーストを充填してビア導体を形成するとともに、前記グリーンシート表面に、前記導体ペーストを回路パターン状に印刷塗布して配線回路層を形成する回路形成工程と、前記成形工程で作製したグリーンシート及び/又は前記回路形成工程で作製したビア導体及び配線回路層を具備するグリーンシートを組み合わせてそれぞれ複数枚積層して積層体を作製する積層工程と、該積層体を焼成する焼成工程とを具備するガラスセラミック配線基板の製法において、前記スラリーが、無機粉末として2a族及び3a族元素を含むガラス粉末と、Al2O3、CaTiO3、MgTiO3、Mg2SiO4、MgO及びSiO2のうち少なくとも1種のセラミック粉末と、P2O5換算で0.02〜0.30質量%の燐含有化合物と、を含有するとともに、前記積層体の焼成後の気孔率が1〜3%であることを特
徴とするものである。
That is, the method for producing a multilayer wiring board according to the present invention comprises a forming step of forming a plurality of green sheets obtained by forming a slurry containing an inorganic powder and an organic component into a tape shape, and a part of the green sheet. A via circuit is formed by forming a via hole, filling the via hole with a conductor paste containing Cu and / or Ag to form a via conductor, and printing and applying the conductor paste in a circuit pattern on the surface of the green sheet. A laminate is produced by laminating a plurality of green sheets each including a circuit forming step for forming a green sheet and / or a green sheet produced in the forming step and / or a via conductor and a wiring circuit layer produced in the circuit forming step. In the method for producing a glass ceramic wiring board, comprising: a laminating step for firing; and a firing step for firing the laminate, A glass powder containing Group 2a and Group 3a element as a powder, Al 2 O 3, CaTiO 3 , and at least one ceramic powder of MgTiO 3, Mg 2 SiO 4, MgO and SiO 2, in terms of P 2 O 5 0.02 to 0.30% by mass of a phosphorus-containing compound, and the porosity of the laminate after firing is 1 to 3% .
このように、スラリーが、無機粉末として2a族及び3a族元素を含むガラス粉末とAl2O3、CaTiO3、MgTiO3、Mg2SiO4、MgO、SiO 2 のうち少なくとも1種のセラミック粉末とを含み、且つ有機成分として有機バインダと有機溶剤を含み、さらに前記無機粉末の100質量部に対して燐を含む化合物をP2O5換算で0.02〜0.30質量%以下添加含有するとともに、前記積層体の焼成後の気孔率が1〜3%であることによって、焼成工程において軟化したガラスとセラミック粉末との濡れ性が向上するために焼結密度を安定して向上することができる。ところが、ガラス或いはセラミックスの組成に燐を含有させる場合には、濡れ性の改善は期待できず、本発明で使用する程度の添加量では焼結密度を向上する効果が得られず、添加量を増やすと、多層配線基板に必要とされる電気特性や誘電特性が所望の特性から外れる、ガラスが失透する、或いは低温焼成ガラスセラミックス用のガラスとして適さなくなる、等の問題が生じる。
Thus, slurry, glass powder and the Al 2 O 3 containing Group 2a and Group 3a element as inorganic powder, CaTiO 3, MgTiO 3, Mg 2
また、本発明の多層配線基板は、上記の方法で作製されているため、磁器の密度、強度及び絶縁耐湿性が高い多層配線基板を実現することができる。 In addition, since the multilayer wiring board of the present invention is manufactured by the above method, it is possible to realize a multilayer wiring board having high porcelain density, strength and insulation moisture resistance.
本発明は、グリーンシートを作製する成形工程と、配線回路層を形成する回路形成工程と、グリーンシートを積層する積層工程と、積層体を焼成する焼成工程とを具備するセラミック配線基板の製法であり、簡易に焼結密度を向上できる多層配線基板の製造方法に関するものである。これらの工程について以下に説明する。 The present invention is a method for producing a ceramic wiring board comprising a forming step for producing a green sheet, a circuit forming step for forming a wiring circuit layer, a laminating step for laminating the green sheet, and a firing step for firing the laminate. The present invention relates to a method of manufacturing a multilayer wiring board that can easily improve the sintered density. These steps will be described below.
(成形工程)
まず、原料の無機粉末として、ガラス粉末とセラミック粉末の2種類を準備する。ガラス粉末が2a族及び3a族元素を含み、セラミック粉末がAl2O3、CaTiO3、MgTiO3、Mg2SiO4、MgO、SiO2、のうち少なくとも1種を含むことが重要である。このような組み合わせにすることで、燐含有化合物の濡れ性改善効果を期待でき、高密度、高Q値、高強度、高絶縁耐湿性で、密度ばらつきの小さな磁器を実現できる。
(Molding process)
First, two kinds of glass powder and ceramic powder are prepared as raw inorganic powder. It is important that the glass powder contains Group 2a and Group 3a elements, and the ceramic powder contains at least one of Al 2 O 3 , CaTiO 3 , MgTiO 3 , Mg 2 SiO 4 , MgO, and SiO 2 . By using such a combination, the effect of improving the wettability of the phosphorus-containing compound can be expected, and a porcelain with small density variation can be realized with high density, high Q value, high strength, and high insulation moisture resistance.
また、前記ガラス粉末がMg、Ca、Sr、Baのうち少なくとも1種、及びB、Alのうち少なくとも1種の元素を含むことが好ましい。上記の元素は、焼成工程においてガラスとセラミック粉末との濡れ性及び焼結性をさらに改善することができる。 The glass powder preferably contains at least one element selected from Mg, Ca, Sr, and Ba and at least one element selected from B and Al. Said element can further improve the wettability and sinterability of glass and ceramic powder in a baking process.
さらに、ガラス粉末が結晶化ガラスであることが望ましく、さらに、結晶化ガラスがディオプサイド、セルシアン、コージェライト、アノーサイト、スピネル、ムライト、フォルステライトのうち少なくとも1種を形成していることが望ましい。これにより、高強度化と誘電損失の低減が容易になる。 Further, it is desirable that the glass powder is crystallized glass, and further, the crystallized glass forms at least one of diopside, celsian, cordierite, anorthite, spinel, mullite, and forsterite. desirable. This facilitates increasing the strength and reducing the dielectric loss.
これらのうち、ガラス粉末とセラミック粉末の組み合わせとしては、高密度という理由でB2O3−SiO2−Al2O3−MgO−BaOガラスとCaTiO3及び/又はMgTiO3とが、高強度という理由でCaO−Al2O3−MgO−SiO2ガラスとAl2O3とが、高絶縁耐湿性という理由でBaO−Al2O3−SiO2−ZnOガラスとMg2SiO4及び/又はMgO及び/又はSiO2とが、高Q値という理由でB2O3−SiO2−Li2O−BaO−CaOガラスとCaTiO3及び/又はMgTiO3とが好ましい。 Among these, as a combination of glass powder and ceramic powder, B 2 O 3 —SiO 2 —Al 2 O 3 —MgO—BaO glass and CaTiO 3 and / or MgTiO 3 have high strength because of high density. For this reason, CaO-Al 2 O 3 —MgO—SiO 2 glass and Al 2 O 3 are BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 —ZnO glass and Mg 2 SiO 4 and / or MgO because of high insulation moisture resistance. And / or SiO 2 is preferably B 2 O 3 —SiO 2 —Li 2 O—BaO—CaO glass and CaTiO 3 and / or MgTiO 3 because of high Q value.
また、無機粉末が、P2O5換算で0.02〜0.30質量%の燐含有化合物を含むことも重要である。このような燐含有化合物を添加することによって、焼成工程で軟化したガラスとセラミック粉末の濡れ性が向上してセラミック粉末の再配列を促進して焼結密度を安定して向上できる。特に0.04〜0.20重量%以下添加含有することで、気孔率が2%以下となり、強度と耐湿性が向上する点で望ましい。 It is also important that the inorganic powder contains 0.02 to 0.30% by mass of a phosphorus-containing compound in terms of P 2 O 5 . By adding such a phosphorus-containing compound, the wettability between the glass softened in the firing process and the ceramic powder is improved, the rearrangement of the ceramic powder is promoted, and the sintered density can be stably improved. In particular, the addition of 0.04 to 0.20% by weight or less is desirable in that the porosity becomes 2% or less and the strength and moisture resistance are improved.
燐を含む化合物としては、固体でも液体でも用いることができる。例えば、固体としては、P2O5、燐酸カルシウム、燐酸バリウム、及び燐酸アルミニウムを例示することができる。これらのうち、焼成工程低温から濡れ性効果を発揮するという理由で、P2O5が特に好ましい。 As the compound containing phosphorus, either a solid or a liquid can be used. For example, examples of the solid include P 2 O 5 , calcium phosphate, barium phosphate, and aluminum phosphate. Among these, P 2 O 5 is particularly preferable because it exhibits a wettability effect from a low temperature in the firing process.
また、均一に分散することから、燐含有化合物として、固体よりも液体を用いるのが好ましい。液体及び/又は溶液としては、燐酸エステル、燐酸ジブチル、燐酸ジメチル、及び燐酸アンモニウム、P2O5を例示することができる。溶媒はトルエン、各種アルコール、特にイソプロピルアルコールが好ましい。これらのうち、特に、燐酸エステルを使用すると、ガラスとセラミック粉末の表面により選択的に、且つより均一に燐を供給できるため、焼結密度をより一層安定化して向上することができるので望ましい。 Moreover, since it disperse | distributes uniformly, it is preferable to use a liquid rather than solid as a phosphorus containing compound. Examples of the liquid and / or solution include phosphate ester, dibutyl phosphate, dimethyl phosphate, ammonium phosphate, and P 2 O 5 . The solvent is preferably toluene, various alcohols, particularly isopropyl alcohol. Among these, in particular, the use of a phosphate ester is desirable because phosphorus can be supplied more selectively and more uniformly on the surface of the glass and ceramic powder, so that the sintered density can be further stabilized and improved.
固体の場合、無機粉末と同時に添加すれば良く、液体及び/又は溶液の場合には、グリーンシート成形工程までにスラリーに加えることができる。特に、無機粉末と有機バインダと有機溶媒と所望により可塑剤を加えてスラリーとし、混合後に液体状のリン含有化合物を加えることが好ましい。これにより、顕著に濡れ性を向上して焼結性を改善することができる。 In the case of a solid, it may be added at the same time as the inorganic powder. In particular, it is preferable to add an inorganic powder, an organic binder, an organic solvent, and, if desired, a plasticizer to form a slurry, and add a liquid phosphorus-containing compound after mixing. Thereby, wettability can be remarkably improved and sinterability can be improved.
さらに、無機粉末の比表面積が2〜12m2/gであることが、少ない量の燐の添加にて焼結密度を安定して向上でき、耐湿信頼性や高い磁器強度が得られる点で望ましい。 Furthermore, it is desirable that the specific surface area of the inorganic powder is 2 to 12 m 2 / g in that the sintered density can be stably improved by adding a small amount of phosphorus, and moisture resistance reliability and high ceramic strength can be obtained. .
上記の無機粉末に対して、有機成分として有機バインダと有機溶剤を加えて、混合し、スラリーを作製する。ここで、有機バインダは焼成工程途中で容易に揮発するものが良く、また、所望により可塑剤を添加含有しても良い。 An organic binder and an organic solvent are added to the inorganic powder as an organic component and mixed to prepare a slurry. Here, the organic binder may be easily volatilized during the firing process, and may contain an additional plasticizer if desired.
有機バインダとしては、アクリル系樹脂、エチルセルロース樹脂、ブチラール樹脂、及びノイゲンを例示することができる。これらの中で、焼成工程中に熱分解性が良く、炭素の残留がほとんどないという理由でアクリル系樹脂が好ましい。 Examples of the organic binder include acrylic resin, ethyl cellulose resin, butyral resin, and Neugen. Of these, acrylic resins are preferred because they have good thermal decomposability during the firing step and almost no carbon remains.
アクリル系樹脂としては、アクリル樹脂、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等を例示できる。 Examples of the acrylic resin include an acrylic resin, an acrylic ester copolymer, a methacrylic ester copolymer, and an acrylic ester-methacrylic ester copolymer.
また、これらを構成するモノマーとしては、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル等を例示できる。 Moreover, as monomers constituting these, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, Examples include cyclohexyl methacrylate and 2-ethylhexyl methacrylate.
これらのモノマーに対して、環状エーテル、直鎖エーテル、長鎖エーテル、長鎖−OH、−OHモノマーを重合させることにより、官能基として環状エーテル、直鎖エーテル、長鎖−OH、−OHのうちの少なくとも1種を有するアクリル系樹脂が得られる。 By polymerizing a cyclic ether, a straight chain ether, a long chain ether, a long chain —OH, —OH monomer with respect to these monomers, a cyclic ether, a straight chain ether, a long chain —OH, —OH as a functional group can be obtained. An acrylic resin having at least one of them is obtained.
有機溶剤としては、トルエン、キシレン、ベンゼン、及びイソプロピルアルコールを例示することができる。これらの中で、テープ成形時の乾燥性が良いことと安価であるという理由でトルエンが好ましい。 Examples of the organic solvent include toluene, xylene, benzene, and isopropyl alcohol. Of these, toluene is preferred because of its good drying property during tape molding and low cost.
可塑剤としては、DOP(ジオクチルフタレート)、及びDBP(ジブチルフタレート)を例示することができる。これらの中で、焼成工程前までの製造工程中に揮発しにくい点で優れるという理由でDOPが好ましい。 Examples of the plasticizer include DOP (dioctyl phthalate) and DBP (dibutyl phthalate). Among these, DOP is preferable because it is excellent in that it does not easily volatilize during the manufacturing process before the baking process.
このスラリーを用いて、テープ上に成形する。成形方法としては、周知の成形方法が用いることができる。例えば、ドクターブレード法やリップコーター法などを用いることができる。テープ成形後、所定の寸法に切断し、グリーンシートを作製する。 This slurry is used to form on a tape. As a molding method, a known molding method can be used. For example, a doctor blade method or a lip coater method can be used. After tape formation, the sheet is cut to a predetermined size to produce a green sheet.
(回路形成工程)
次に、成形工程で得られたグリーンシートに対して、パンチングやレーザー穿孔等の周知の穿孔方法によってビアホール貫通孔を形成し、グリーンシートの貫通孔の内部にCu及び/又はAgを含む導体ペーストを充填してビア導体を形成する。
(Circuit formation process)
Next, a via paste is formed in the green sheet obtained in the forming process by a known drilling method such as punching or laser drilling, and a conductor paste containing Cu and / or Ag inside the through hole of the green sheet. To form a via conductor.
次に、グリーンシートの表面に、Cu及び/又はAgを含む導体ペーストを用いたスクリーン印刷法などによって、表面導体層や内部導体層となる回路パターン状に塗布又は印刷し、配線回路層を形成する。 Next, on the surface of the green sheet, a wiring circuit layer is formed by applying or printing in a circuit pattern to be a surface conductor layer or an internal conductor layer by a screen printing method using a conductor paste containing Cu and / or Ag. To do.
このようにして、ビア導体及び/又は配線回路層を具備するグリーンシートを作製する。 In this way, a green sheet having via conductors and / or wiring circuit layers is produced.
(積層工程)
次に、回路形成工程で得られたビア導体及び/又は配線回路層を具備するグリーンシートと、成形工程で得られたビア導体及び配線回路層の形成されていないグリーンシートと、を周知の積層方法によって積層する。その際に、導体パターンが所定の設計した回路となるように組み合わせることは言うまでもない。積層条件としては、所望のグリーンシートを2〜20枚を重ねて、30℃〜120℃に加熱し、10〜200kg/cm 2 の圧力で積層することができる。また、この工程を真空チャンバー内で行うことで空気かみ込みによるシワやデラミネーションを抑制できる。
(Lamination process)
Next, a green sheet having via conductors and / or wiring circuit layers obtained in the circuit forming process and a green sheet in which via conductors and wiring circuit layers obtained in the molding process are not formed are well-known laminates. Laminate by the method. In this case, it goes without saying that the conductor patterns are combined so as to become a predetermined designed circuit. As a lamination condition, 2 to 20 desired green sheets can be stacked, heated to 30 ° C. to 120 ° C., and laminated at a pressure of 10 to 200 kg / cm 2 . Further, by performing this process in a vacuum chamber, wrinkles and delamination due to air entrapment can be suppressed.
(焼成工程)
次に、積層工程で得られた積層体を焼成する。焼成温度は、低抵抗導体であるCu及び/又はAgを含む導体ペーストの融点以下である1000℃以下とすることが好ましい。焼成温度は最低ガラスの軟化点以上が必要で、無機粉末の再配列による緻密化が必要あるが、燐含有化合物の存在でガラスとセラミック粉末との濡れ性が良く、再配列が進むため、最低850℃で焼結できる。また、グリーンシート中の有機成分は400〜700℃でその90%以上を脱脂することが、濡れ性を促進する上で望ましい。
(Baking process)
Next, the laminate obtained in the lamination step is fired. The firing temperature is preferably 1000 ° C. or lower, which is lower than the melting point of the conductor paste containing Cu and / or Ag which is a low resistance conductor. The firing temperature must be at least the softening point of the glass and needs to be densified by rearrangement of the inorganic powder, but the presence of the phosphorus-containing compound provides good wettability between the glass and the ceramic powder, and rearrangement proceeds. It can be sintered at 850 ° C. Moreover, it is desirable to degrease 90% or more of the organic component in the green sheet at 400 to 700 ° C. in order to promote wettability.
本発明の多層配線基板の製造方法は、上記の成形工程、回路形成工程、積層工程及び焼成工程を具備することによって、下記の特徴を有する多層配線基板を得ることができる。 The manufacturing method of the multilayer wiring board of the present invention can provide a multilayer wiring board having the following characteristics by including the molding step, the circuit formation step, the lamination step, and the firing step.
次に、上記の製造方法を用いて作製した本発明の多層配線基板について説明する。本発明の多層配線基板は、表面及び内部に導体層を有するセラミック絶縁層が積層されてなるものであり、その一例を図1に示した。 Next, the multilayer wiring board of the present invention produced using the above manufacturing method will be described. The multilayer wiring board of the present invention is formed by laminating a ceramic insulating layer having a conductor layer on the surface and inside, an example of which is shown in FIG.
図1によれば、多層配線基板1は絶縁層2を7層積層したもので、その断面を示してある。表層導体3による外部接続及びチップ部品実装用の電極及び配線と、内層導体4によるインダクタ、コンデンサ、グランド、配線などの回路パターンと、層間接続のためのビアホール導体5とを有している。また、破線で囲まれた表層導体と内層導体で形成したコンデンサ部6を有している。
According to FIG. 1, a multilayer wiring board 1 is formed by laminating seven layers of insulating
本発明の多層配線基板は、磁器密度が高く、強度と絶縁耐湿性が高いという特徴を有する。 The multilayer wiring board of the present invention is characterized by high porcelain density, high strength and high insulation moisture resistance.
セラミック粉末として、純度99%以上のMgTiO3粉末、純度95%以上のCaTiO3粉末、純度98%以上のAl2O3粉末、Mg2SiO4粉末、MgO粉末及びSiO2粉末、ガラス粉末として、純度98%以上のB2O3−SiO2−Al2O3−MgO−BaOガラス(BAMB)、CaO−Al2O3−MgO−SiO2ガラス(CAMS)及びBaO−Al2O3−SiO2−ZnOガラス(BASZ)及びB2O3−SiO2−Li2O−BaO−CaOガラス(BSLB)を準備した。ここで、無機粉末の比表面積は10m 2 /gの粉末を準備した。
As ceramic powder, MgTiO 3 powder with a purity of 99% or more, CaTiO 3 powder with a purity of 95% or more, Al 2 O 3 powder with a purity of 98% or more, Mg 2 SiO 4 powder, MgO powder and SiO 2 powder, glass powder, purity of 98% or more of B 2 O 3 -SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-BaO glass (BAMB), CaO-Al 2 O 3 -MgO-
燐含有化合物として、純度98%以上のP2O5粉末、純度98%以上の燐酸ブチル及び純度98%以上の燐酸エステルを用いた。 As the phosphorus-containing compound, P 2 O 5 powder having a purity of 98% or more, butyl phosphate having a purity of 98% or more, and a phosphate ester having a purity of 98% or more were used.
セラミック粉末50質量%及びガラス50質量%からなる無機粉末100質量部に対して、アクリル系樹脂(イソブチルメタクリレート系)を13質量部、可塑剤としてジブチルフタレート(DBP)を10質量部、溶剤としてトルエン50質量部を加え、24時間混合しスラリーとした。このスラリーをドクターブレード法により、0.12mmの厚さに成形した。なお、アクリル系樹脂は官能基としてカルボキシル基とアミド基を有している。 13 parts by weight of acrylic resin (isobutyl methacrylate), 10 parts by weight of dibutyl phthalate (DBP) as a plasticizer, and toluene as a solvent with respect to 100 parts by weight of inorganic powder comprising 50% by weight of ceramic powder and 50% by weight of glass 50 parts by mass was added and mixed for 24 hours to form a slurry. This slurry was formed into a thickness of 0.12 mm by the doctor blade method. The acrylic resin has a carboxyl group and an amide group as functional groups.
燐含有化合物として、粉末状のP2O5を用いた場合には、無機粉末として添加し、イソプロピルアルコールに溶解した液体状の燐酸エステル、燐酸ブチルを用いた場合には、スラリーを作製した後、これら液体状の燐含有化合物をスラリーに添加し、その後、24時間混合した。 When powdered P 2 O 5 is used as the phosphorus-containing compound, it is added as an inorganic powder, and when a liquid phosphate ester or butyl phosphate dissolved in isopropyl alcohol is used, a slurry is prepared. These liquid phosphorus-containing compounds were added to the slurry and then mixed for 24 hours.
そして、グリーンシートの所定の位置にパンチング等により貫通孔を形成し、この貫通孔にAg粉末を含む導電性ペーストを充填するとともに、またこの導電性ペーストをグリーンシートの表面の所定の位置にスクリーン印刷し、乾燥して導体付グリーンシートを作製した。導電性ペーストが充填され、所定形状の導体層が形成されたグリーンシートを積層し、図1の構造となる積層成形体を作成した。この後、大気中400℃で脱バインダ処理し、さらに900℃で焼成し、図1に示すガラスセラミック配線基板を得た。 A through hole is formed at a predetermined position of the green sheet by punching or the like, and the conductive paste containing Ag powder is filled into the through hole, and the conductive paste is screened at a predetermined position on the surface of the green sheet. It printed and dried and produced the green sheet with a conductor. A green sheet filled with a conductive paste and having a conductor layer of a predetermined shape was laminated to produce a laminated molded body having the structure of FIG. Thereafter, the binder removal treatment was performed at 400 ° C. in the atmosphere, followed by firing at 900 ° C. to obtain the glass ceramic wiring substrate shown in FIG.
この配線基板を鏡面研摩しSEM像から、図1のa部の導体に挟まれた層の気孔率を算出した。また、この配線基板の図1の6部の導体に挟まれたコンデンサ部について、絶縁耐湿性加速試験としてDC15Vを印加して、121℃、2気圧の蒸気圧下に400時間時間置くPCBTを実施し、絶縁抵抗を測定し、1×1010Ωを下回ったものを不良として不良率を算出した。 This wiring board was mirror-polished, and the porosity of the layer sandwiched between the conductors in part a in FIG. 1 was calculated from the SEM image. In addition, for the capacitor part sandwiched between the conductors of 6 parts in FIG. 1 of this wiring board, a DCBT was applied for 400 hours under a vapor pressure of 121 ° C. and 2 atm. Then, the insulation resistance was measured, and the defect rate was calculated by assuming that the insulation resistance was less than 1 × 10 10 Ω.
また、強度評価用の試料として、グリーンシート8層を積層して同様に焼成して、5mm×40mm×0.8mmの試験片を得た。この試験片について、室温において、クロスヘッド速度0.5mm/min、下部支点間距離30mmの条件で3点曲げ強度の測定を行った。結果を表1に示す。
本発明の試料No.3〜8、11〜15は、気孔率3%以下、3点曲げ強度が260MPa以上、PCBT400時間後の不良率が30%以下であった。 Sample No. of the present invention. 3-8 and 11-15 had a porosity of 3% or less, a three-point bending strength of 260 MPa or more, and a defect rate after 400 hours of PCBT of 30% or less.
特に、P2O5換算量が0.04〜0.20重量%の範囲にある試料No.4〜7は、気孔率2%以下、強度が290MPa以上、PCBT不良率も25%以下と特に良好であった。 In particular, Sample No. having a P 2 O 5 equivalent in the range of 0.04 to 0.20 wt%. Nos. 4 to 7 were particularly good with a porosity of 2% or less, a strength of 290 MPa or more, and a PCBT defect rate of 25% or less.
これに対して、スラリー中の燐含有化合物の含有量が0.02質量%に満たない本発明の範囲外の試料No.1、2は、強度がいずれも200MPaと小さく、気孔率が5%、PCBT不良率が85%以上と大きかった。 On the other hand, Sample No. out of the scope of the present invention in which the content of the phosphorus-containing compound in the slurry is less than 0.02% by mass. In Nos. 1 and 2, the strength was as small as 200 MPa, the porosity was 5%, and the PCBT defect rate was 85% or more.
また、スラリー中の燐含有化合物の含有量が0.3質量%を超える本発明の範囲外の試料No.9、10は、気孔率が4%以上、強度が250MPa以下、PCBT不良率は34%以上であった。 Further, the sample No. out of the scope of the present invention in which the content of the phosphorus-containing compound in the slurry exceeds 0.3% by mass. Nos. 9 and 10 had a porosity of 4% or more, a strength of 250 MPa or less, and a PCBT defect rate of 34% or more.
1・・・セラミック多層配線基板
2・・・絶縁層
3・・・表層導体
4・・・内層導体
5・・・ビアホール導体
6・・・コンデンサ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic
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