JPH05275861A

JPH05275861A - 多層回路基板

Info

Publication number: JPH05275861A
Application number: JP4071104A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Irumagawa; 裕入間川; Takanori Ikuta; 貴紀生田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-03-27
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】良好な印刷性を維持し、さらにデラミネーシ
ョンが発生せず、且つシート抵抗が極小化できるＡｇペ
ーストで、内部配線を形成すし、高密度化、高速度化、
高信頼性、低価格化が達成できる多層回路基板を提供す
る。【構成】セラミック及びガラスを含む基板本体１と、該
基板本体１の内部に配設された内部配線２とから成る多
層回路基板において、前記内部配線２がＡｇ導体粉末
と、ガラスフリットと、ＨＬＢ値が８〜１０で、その含
有率が０．１５〜０．３重量％下の分散剤、有機ビヒク
ルからＡｇペーストによって形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低抵抗で、基板間の剥離
のない多層回路基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその欠点】一般に電子機器に使用され
る多層回路基板には、高密度化、高速度化、高信頼性、
低価格化が強く求められている。

【０００３】これらの要求に応えるために、内部配線と
して、モリブテン、タングステンなどの高融点金属材料
に代わって、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕなどの比較的低融点で、
且つ低抵抗材料が使用されつつある。また、基板材料
も、アルミナセラミックなどに代わって、セラミックと
ガラスフリットとを含んだ低温焼成基板材料が用いられ
ている。

【０００４】このような低温焼成基板の内部配線の形成
に用いられる導電性ペーストとして、Ａｇ粉末を主体と
し、ガラスフリット、有機ビヒクルを均質混練したＡｇ
ペーストが挙げられるが、ガラス−セラミックの基板材
料の焼結挙動に近似させ、基板のソリなどを防止するた
めにＡｇ粉末の粒径を制御したり、また、内部配線を挟
む両基板材料との接触部分での剥離（デラミネーショ
ン）を防止するために、積層条件を制御したり、また印
刷条件を制御して内部配線となる塗膜の厚みを制御して
いた。

【０００５】ガラス−セラミックの基板材料に適したＡ
ｇペーストでは、上述のデラミネーションを防止するた
めに、例えば、塗膜の厚みを薄くするようにしている
が、これに伴い、内部配線のシート抵抗が上がってしま
う。このため、Ａｇ粉末の含有量を増加させることが考
えられるが、Ａｇ粉末を増量すると、内部配線を形成す
る塗膜の印刷性、即ち、直線性、表面の平滑性が損なわ
れたり、また、スクリーンの目から充分な量のＡｇ粉末
が通過できず、抵抗が大きくなったりしてしまう。以上
の点を考慮して従来のＡｇペーストでは、Ａｇ粉末の含
有率が７０重量％が限度とされていた。

【０００６】しかしながら、Ａｇ粉末の含有率が７０重
量％のＡｇペーストで、低温焼成多層回路基板として、
より好ましいシート抵抗値、例えば４．５ｍΩ／□以下
のものが得られなかった。

【０００７】本発明は、上述の問題点を鑑みて案出され
たものであり、その目的は、良好な印刷性を維持し、さ
らにデラミネーションが発生せず、且つシート抵抗が極
小化できるＡｇペーストで、内部配線を形成し、高密度
化、高速度化、高信頼性、低価格化が達成できる多層回
路基板を提供することになる。

【０００８】

【問題点を達成するための具体的な手段】本発明によれ
ば、セラミック及びガラスを含む基板本体と、該基板本
体の内部に配設された内部配線とから成る多層回路基板
において、前記内部配線が、Ａｇの導体粉末と、ガラス
フリットと、ＨＬＢ値が８〜１０で、且つその含有率が
全ペースト中０．１５〜０．３重量％の分散剤を含むＡ
ｇペーストによって形成されていることを特徴とする多
層回路基板であり、好ましくは、前記Ａｇ粉末の含有率
が、全ペースト中に７１〜７６重量％である。

【０００９】

【作用】本発明では、親水基の分子量と親油基の分子量
との比率を示すＨＬＢ値が８〜１０で、その重量が０．
１５〜０．３重量％の分散剤を含むＡｇペーストである
ため、Ａｇ粉末の含有率を７６重量％まで添加しても、
ペースト状態で、凝集・沈降することなく、印刷性を維
持して、さらにデラミネーションが防止できる厚みで塗
膜を形成することができ、さらにこれによって形成され
た内部配線のシート抵抗を所定値以下にすることができ
る。

【００１０】従って、このような内部配線を有する多層
回路基板では、印刷性によって、高密度化が可能とな
り、低抵抗化によって高速化が可能となり、デラミネー
ションの防止により信頼性が向上し、さらに、Ａｇとい
う低融点の材料を用いることにより低価格化が達成でき
る多層回路基板となる。

【００１１】尚、ＨＬＢ値は次式によって導かれる。Ｈ
ＬＢ値＝７＋11.7log Ｍ_w／Ｍ_o、ここで、Ｍ_wは親水
基の分子量であり、Ｍ_oは親油基の分子量である。

【００１２】上述のＨＬＢ値において、８未満である
と、分散剤の含有量に係わらず、Ａｇ粉末の凝集を避け
られず、Ａｇ粉末の含有量を増加することができず、低
抵抗の内部配線が得られない。

【００１３】また、ＨＬＢ値が１０を越えると、ペース
ト中の有機ビヒクル、例えばエチルセルロースと反応を
起こし、分散効果が低減して、Ａｇ粉末の凝集してしま
い、沈降現象が発生し、印刷性が劣化してしまう。

【００１４】また、分散剤の含有率が０．１５重量％未
満であると、分散効果が充分に得られず、Ａｇ粉末の増
量が不可能となってしまい、低抵抗材料の内部配線が得
られない。

【００１５】また、０．３１重量％を越えると分散効果
が効きすぎて、Ａｇ粉末間に分散剤が多量に介在してし
まい、その過剰分散作用によって逆にＡｇ粉末どうしが
凝集してしまい、印刷性が劣化してしまったり、スクリ
ーンにＡｇ粉末が充分に通過できず、抵抗値が大きくな
ってしまう。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の多層回路基板を図面を用いて
説明する。

【００１７】図において、１は基板本体であり、２は内
部配線であり、３は、表面配線である。

【００１８】基板本体１は、ガラス−セラミックからな
る複数のグリーンシート１ａ、１ｂ・・・を積層して、
一体的に焼結されて構成される。

【００１９】内部配線２は、Ａｇを主成分とする導体材
料からなり、所定回路に応じて形成される。尚、内部配
線２は、各層間にビアホール２ａを介して接続されてい
る。

【００２０】表面配線３は、マイグレーション性に優れ
た、例えばＣｕなどの低抵抗材料などからなり、必要に
応じて、各種電子部品４、例えば、チップ抵抗器、チッ
プコンデンサ、半導体素子などが半田接合によって搭載
される。

【００２１】具体的な製造方法は、先ず、基板本体１と
なるグリーンシート１ａ、１ｂ・・・を作成する。Ｍｇ
Ｏ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂などのセラミック材料と、ガ
ラスフリットと、さらに有機ビヒクルとを均質混練し
て、スラリー材料を作成する。

【００２２】この時、セラミック材料とガラスフリット
の固形成分に対して、セラミック材料を１０〜４５重量
％、ガラスフリットを９０〜５５重量％の割合で混合す
る。また、有機ビヒクルとしてアクリル樹脂、トルエ
ン、ジブチルフタレートなどが用いられる。尚、セラミ
ック材料として、アルミナ、ムライト、コージェライト
等を用いてもよい。

【００２３】次に、上述のスラリー材料をドクターブレ
ード法などで、厚み１５０μｍシートを作成し、所定寸
法に裁断する。尚、この寸法は複数の多層回路基板を抽
出できるようにする。

【００２４】このように形成されたシート１ａ、１ｂ・
・・上に、回路パターンに応じて、ビアホール２ａとな
るスルーホールをパンチングにより形成する。

【００２５】スルーホールが形成された各シート１ａ、
１ｂ・・・上に、所定回路パターンとなるように、Ａｇ
ペーストをスクリーン印刷法で、内部配線２となる塗膜
を形成する。この時、スルーホール内にもＡｇペースト
が充填される。

【００２６】次に、各シート１ａ、１ｂ・・・を熱圧着
して積層化する。そして、複数の多層回路基板の形状に
応じて、ブレークラインを形成する。

【００２７】次に、この積層体をピーク温度９００℃、
３０分間で大気雰囲気で焼成する。

【００２８】この時、セラミック−ガラス材料が焼結す
ると同時に、内部配線の塗膜が焼結して内部配線２、ビ
アホール２ａを有する焼結多層基板が作成できる。

【００２９】この焼結多層基板上に、スクリーン印刷法
で表面配線３となる塗膜を形成し、焼き付けられる。例
えばＣｕを主成分の導電性ペーストで塗膜を形成するの
であれば、還元性、又は中性雰囲気で焼成する。尚、導
電性ペーストが、例えば耐酸化性の導電性成分であれ
ば、大気雰囲気で焼成することもできる。

【００３０】その後、表面配線３上に所定電子部品４を
半田接合して、ブレークラインに沿って分割することに
より、多層回路基板が得られる。

【００３１】尚、表面配線に、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄを用い
るのであれば、基板、内部配線２の焼結と同時に、表面
配線３を焼き付けることができる。また、ブレークライ
ンにそって分割する工程は、電子部品４を搭載する前に
行って構わない。

【００３２】上述の内部配線２を形成するＡｇペースト
としては、導電性粉末として、平均粒径が３〜８μｍの
Ａｇ粉末が全ペースト中で７１〜７６重量％含有し、さ
らに、硼硅酸バリウム系のガラスフリットが、Ａｇ粉末
と合算された固形成分中に５〜２０重量％含有し、さら
に、有機ビヒクルのバインダーとなるエチルセルロース
が有機ビヒクル中に約５重量％含有し、溶剤となる２．
２．４−トリメチル−１．３−ペンタンジオールモノイ
ソブチレートが有機ビヒクル中に約９５重量％含有し、
さらに、分散剤となるポリオキシエチレンアルキルエー
テルのリン酸エステルが全ペースト中に０．１５〜０．
３０重量％含有し、これらが均質に混練されて形成され
る。

【００３３】尚、ここで、重要なことは、分散剤のＨＬ
Ｂ値を８〜１０とすることである。

【００３４】ＨＬＢ値は、分散剤の分子構造内におい
て、親水基と親油基の割合を示すパラメータであり、Ａ
ｇペーストにおいては、Ａｇ粉末の分散に大きく作用す
るものであり、ＨＬＢ値＝７＋11.7log Ｍ_w／Ｍ_o、こ
こで、Ｍ_wは親水基の分子量であり、Ｍ_oは親油基の分
子量で表される。

【００３５】Ａｇ粉末の平均粒径は３〜８μｍとする。
これは、通常の粒径に比較して大きく設定されており、
基板材料の焼結挙動と近似させるためである。平均粒径
が８μｍを越えて成長させることは困難であり、また平
均粒径が３μｍ未満では、焼結時の昇温過程で、基板材
料が焼結反応を開始温度で既に焼結反応を終了してしま
い、基板のソリなどが発生する可能性が非常に大きくな
る。

【００３６】また、Ａｇ粉末を７１〜７６重量％を添加
するのは、内部配線の低抵抗化を達成するものである。
７１重量％未満では、内部配線２と基板１との接触部分
でデラミネーションを発生させないような厚みで塗膜し
ても、内部配線２のシート抵抗が４．５ｍΩ／□以上と
なってしまう。また、７６重量％を越えると、相対的に
Ａｇ粉末が含有量が多すぎ、ペースト化した際に、Ａｇ
粉末の凝集によって沈降現象が発生してしまう。尚、沈
降現象が発生すると実質的にスクリンー印刷が不可能と
なったり、また直線性を著しく損なったり、また表面が
凹凸状態となったりして、安定した印刷性が得られな
い。

【００３７】ガラスフリットは基板材料との接着性を向
上させるものであり、バインダーは、印刷塗布後、導電
性粉末とガラスフリットをグリーンシート１ａ、１ｂ・
・・上で、印刷状態で維持させるものであり、溶剤はス
クリンー印刷に適した粘度に調整するものである。

【００３８】分散剤は、Ａｇペースト中にＡｇ粉末を均
一に分散させ、Ａｇ粉末の凝集・沈降現象を防止するも
のである。ここで、上述のＨＬＢ値を８〜１０、含有率
を０．１５〜０．３重量％とすることが重要である。

【００３９】上述のＨＬＢ値において、８未満である
と、分散剤の含有量に係わらず、Ａｇ粉末の分散作用が
充分に働かず、Ａｇ粉末の含有率を７１重量以上にする
ことができず、低抵抗の内部配線２が得られない。

【００４０】また、ＨＬＢ値が１０を越えると、ペース
ト中のバインダー成分、例えばエチルセルロースと反応
を起こし、分散効果が低減して、Ａｇ粉末が凝集してし
まい、沈降現象が発生し、印刷性が劣化してしまう。

【００４１】また、分散剤の含有率が０．１５重量％未
満であると、分散効果が充分に得られず、Ａｇ粉末の増
量が不可能となってしまい、低抵抗材料の内部配線が得
られない。

【００４２】また、０．３１重量％を越えると分散効果
が効きすぎて、Ａｇ粉末間に分散剤が多量に介在してし
まい、その過剰分散作用によって逆にＡｇ粉末どうしが
凝集してしまい、印刷性が劣化してしまったり、スクリ
ーンにＡｇ粉末が充分に通過できなくなる。

【００４３】本発明者らは、上述の工程で作成される多
層回路基板の内部配線２となるＡｇペーストにおいて、
Ａｇ粉末の含有率、分散剤のＨＬＢ値、分散剤の含有率
を夫々変化させて、内部配線の導体抵抗、回路基板１の
各シート間の密着性、即ちデラミネーションの発生、シ
ート上に印刷した時の印刷性、即ち直線性及び表面の凹
凸状態を夫々しらべた。その結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】試料番号１において、Ａｇ粉末が７１重量
％を下回ると、低温焼成多層回路基板の内部配線２とし
て望ましいシート抵抗値、例えば４．５ｍΩ／□以上と
なってしまい、低抵抗化が達成できず、多層回路基板に
おいて、高速化が得られない。

【００４６】また、試料番号４において、Ａｇ粉末が７
６重量％を越え、また分散剤が０．３２重量％となる
と、低抵抗が達成されるものの、固形成分が相対的に多
くなり、塗膜の厚みが厚くなり、デラミネーションが発
生してしまい、信頼性を損なった多層回路基板となって
しまう。

【００４７】さらに、試料番号５において、分散剤のＨ
ＬＢ値が８未満では、ペースト中のＡｇ粉末の凝集が発
生してしまい、スクリーンを通じてシート上に印刷され
るＡｇ粉末が減少してしまい、結果として、シート抵抗
の低抵抗が達成できず、多層回路基板において、高速化
が得られない。

【００４８】さらに、試料番号７において、分散剤のＨ
ＬＢ値が１２を越えると、樹脂成分と反応してしまい、
印刷性が劣化してしまう。

【００４９】これらに対して、試料番号２、３、６で
は、Ａｇ粉末の含有率を７１〜７６重量％、分散剤のＨ
ＬＢ値を８〜１０、分散剤の含有率を０．１５〜０．３
０重量％に設定しているので、内部配線２の導体抵抗を
４．５ｍΩ／□以下とでき、基板本体１の各シート間の
密着性が向上でき、さらに印刷性、即ち直線性及び表面
の凹凸状態が良好となる。

【００５０】上述のＡｇペーストによって多層回路基板
の内部配線２を形成することにより、低抵抗の内部配線
２により、信号伝搬の高速化が図れ、シート間でデラミ
ネーションが発生することがない信頼性が高く、さらに
高密度パターンで内部配線が達成できる多層回路基板と
なる。

【００５１】尚、上述のＡｇペーストとして、導電性粉
末をＡｇのみで説明したが、ＰｄなどＡｇ以外の導電性
粉末が抵抗値が大きく劣化しない程度に含有されていて
も構わない。また、樹脂、溶剤、分散剤などは上述の材
料に限るものではなく、同一の作用効果が得られるもの
であれば代替が可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明では、ＨＬＢ値が
８〜１０で、その含有率が０．１５〜０．３重量％の分
散剤を用いたため、Ａｇ粉末を７１重量％以上添加する
ことができ、低抵抗の内部配線を有する多層回路基板と
なる。

【００５３】この時、Ａｇ粉末を７１重量％以上添加し
ても、デラミネーションが発生したり、印刷性が劣化す
ることがないため、信頼性が高く、高密度配線の多層回
路基板が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層回路基板の断面の概略図である。

【符号の説明】

１・・・回路基板２・・・内部配線２ａ・・ビアホール３・・・表面配線４・・・電子部品素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック及びガラスを含むシートの複数
枚を焼結一体化させた基板本体と、該基板本体の内部に
配設された内部配線とから成る多層回路基板において、
前記内部配線は、Ａｇ粉末と、ガラスフリットと、ＨＬ
Ｂ値が８〜１０で、且つその含有率が全ペーストの０．
１５〜０．３重量％である分散剤を含むＡｇペーストに
よって形成されていることを特徴とする多層回路基板。
【請求項２】前記Ａｇ粉末の含有率が、全ペースト中
に７１〜７６重量％であることを特徴とする請求項１記
載の多層回路基板。