JPH0719971B2 - セラミック基板のビア充填材 - Google Patents
セラミック基板のビア充填材Info
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- JPH0719971B2 JPH0719971B2 JP62316933A JP31693387A JPH0719971B2 JP H0719971 B2 JPH0719971 B2 JP H0719971B2 JP 62316933 A JP62316933 A JP 62316933A JP 31693387 A JP31693387 A JP 31693387A JP H0719971 B2 JPH0719971 B2 JP H0719971B2
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- Japan
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- ceramic substrate
- copper powder
- via hole
- copper
- coupling agent
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/40—Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
- H05K3/4038—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
- H05K3/4053—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
- H05K3/4061—Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in inorganic insulating substrates
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
- H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
- H05K3/4629—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 各種電子機器の構成に広く使用される多層セラミック基
板のビア充填材に関し、 焼結により形成される導体とビア用孔との結合強度を高
めることを目的とし、 焼結により信号伝達の導体となる銅粉の表面に、結合強
度を高い微細な粉末のカップリング剤を付着させ、前記
焼結後において該銅粉の隙間を該カップリング剤で埋め
るように構成する。
板のビア充填材に関し、 焼結により形成される導体とビア用孔との結合強度を高
めることを目的とし、 焼結により信号伝達の導体となる銅粉の表面に、結合強
度を高い微細な粉末のカップリング剤を付着させ、前記
焼結後において該銅粉の隙間を該カップリング剤で埋め
るように構成する。
本発明は、各種電子機器の構成に広く使用される多層セ
ラミック基板のビア充填材に関する。
ラミック基板のビア充填材に関する。
最近特に、高密度集積素子のリードは微小ピッチで高密
度に配設されており、それに伴って高密度集積素子を実
装するセラミックよりなる回路起案にVIA（ビア用孔内
に形成する層間配線部分であって、以下ビアと記載す
る。）が増加して、その回路基板に対して結合信頼度の
高いビアが必要となっている。
度に配設されており、それに伴って高密度集積素子を実
装するセラミックよりなる回路起案にVIA（ビア用孔内
に形成する層間配線部分であって、以下ビアと記載す
る。）が増加して、その回路基板に対して結合信頼度の
高いビアが必要となっている。
そのため、セラミック基板を焼結する時に形成されるビ
アとビア用孔の側壁が、高い強度で結合する新しいセラ
ミック基板のビア充填材が要求されている。
アとビア用孔の側壁が、高い強度で結合する新しいセラ
ミック基板のビア充填材が要求されている。
以下図を用いて説明する。なお、構成、動作の説明を理
解し易くするために全図を通じて同一部分には同一符号
を付してその重複説明を省略する。
解し易くするために全図を通じて同一部分には同一符号
を付してその重複説明を省略する。
従来広く使用されているセラミック基板のビア充填材
は、例えば１μｍ〜５μｍの球状に形成した銅粉３であ
る。
は、例えば１μｍ〜５μｍの球状に形成した銅粉３であ
る。
そしてセラミック基板のビア形成方法は、第３図に示す
ようにグリーンシート１の上面，即ち矢印Ａ方向側に上
記ビア充填材の銅粉３を山積みし、スキージ２をグリー
ンシート１の上面に当接させて状態で矢印Ｂ方向に移動
させることにより、グリーンシート１のそれぞれのビア
用孔１−１に銅粉３を充填する。そのグリーンシートを
焼結してセラミック基板を形成する時の温度により、第
４図に示すようにビア用孔１−１に充填した隣接する銅
粉13−１の接触部を溶融して導体を形成するとともに、
ビア用孔１−１の側壁に当接した銅粉13−１の接触部が
溶融して側壁と前記導体が結合されてビアが形成されて
いる。
ようにグリーンシート１の上面，即ち矢印Ａ方向側に上
記ビア充填材の銅粉３を山積みし、スキージ２をグリー
ンシート１の上面に当接させて状態で矢印Ｂ方向に移動
させることにより、グリーンシート１のそれぞれのビア
用孔１−１に銅粉３を充填する。そのグリーンシートを
焼結してセラミック基板を形成する時の温度により、第
４図に示すようにビア用孔１−１に充填した隣接する銅
粉13−１の接触部を溶融して導体を形成するとともに、
ビア用孔１−１の側壁に当接した銅粉13−１の接触部が
溶融して側壁と前記導体が結合されてビアが形成されて
いる。
以上説明した従来のビア充填材で問題となるのは、グリ
ーンシートのビア用孔に銅粉を充填してセラミック基板
に焼結すると、第３図に示すように同一金属である銅粉
の接触部が溶融して形成される導体の結合強度は高い
が、ビア用孔と銅粉の結合は異種材質により強度が低い
上に結合面積が少ないために、前記導体がビア用孔から
脱落するという問題が生じている。
ーンシートのビア用孔に銅粉を充填してセラミック基板
に焼結すると、第３図に示すように同一金属である銅粉
の接触部が溶融して形成される導体の結合強度は高い
が、ビア用孔と銅粉の結合は異種材質により強度が低い
上に結合面積が少ないために、前記導体がビア用孔から
脱落するという問題が生じている。
本発明は上記のような問題点に鑑み、焼結により形成さ
れる導体とビア用孔との結合強度を高めることができる
セラミック基板のビア充填材の提供を目的とする。
れる導体とビア用孔との結合強度を高めることができる
セラミック基板のビア充填材の提供を目的とする。
第１図は本発明の原理図である。図中、１−１は焼結す
ることによりセラミック基板となるグリーンシートのビ
ア用孔であり、導電性材料が充填されるもの、13−１は
銅粉であり、実装したLSIの層間に信号を伝達する導体
となるもの、13−２はカップリング剤であって、銅粉13
−１及びビア用孔１−１の側壁に対し夫々結合強度が良
好で、且つ、銅粉間の隙間を埋めるインプロピル樹脂系
の有機チタン粉末からなり、焼結により結合強度を高め
る機能を備えているものである。
ることによりセラミック基板となるグリーンシートのビ
ア用孔であり、導電性材料が充填されるもの、13−１は
銅粉であり、実装したLSIの層間に信号を伝達する導体
となるもの、13−２はカップリング剤であって、銅粉13
−１及びビア用孔１−１の側壁に対し夫々結合強度が良
好で、且つ、銅粉間の隙間を埋めるインプロピル樹脂系
の有機チタン粉末からなり、焼結により結合強度を高め
る機能を備えているものである。
本発明は、第２図に示すように微細な粒子のカップリン
グ剤13−２を銅粉13−１の球状表面に付着して、グリー
ンシートを焼結してセラミック基板を形成する時にその
焼結温度でカップリング剤13−２を溶融し、球状の銅粉
13−１により形成される隙間をカップリング剤13−２で
埋めるように構成される。
グ剤13−２を銅粉13−１の球状表面に付着して、グリー
ンシートを焼結してセラミック基板を形成する時にその
焼結温度でカップリング剤13−２を溶融し、球状の銅粉
13−１により形成される隙間をカップリング剤13−２で
埋めるように構成される。
本発明では、グリーンシートを焼結してセラミック基板
を形成する時に、その温度によりビア用孔１−１に充填
した充填材の隣接する銅粉13−１接触部が溶融して結合
されるとともに表面に付着したカップリング剤13−２が
溶融し、第１図に示すようにそのカップリング剤13−２
が隣接する銅粉13−１間および、ビア用孔１−１の側壁
との隙間に流入してカップリング剤13−２を介した結合
面積が増加し、その結合面積の増加により銅粉13−１間
の強度および、セラミック基板のビア用孔１−１側壁と
銅粉13−１との結合強度を高めることが可能となる。
を形成する時に、その温度によりビア用孔１−１に充填
した充填材の隣接する銅粉13−１接触部が溶融して結合
されるとともに表面に付着したカップリング剤13−２が
溶融し、第１図に示すようにそのカップリング剤13−２
が隣接する銅粉13−１間および、ビア用孔１−１の側壁
との隙間に流入してカップリング剤13−２を介した結合
面積が増加し、その結合面積の増加により銅粉13−１間
の強度および、セラミック基板のビア用孔１−１側壁と
銅粉13−１との結合強度を高めることが可能となる。
以下図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。
する。
第２図は本実施例によるセラミック基板のビア充填材の
拡大断面図を示し、図中において、13−１は本発明充填
剤の主材となる銅粉であって、銅材を粒径１μｍ〜５μ
ｍに形成した従来と同一の粉末である。
拡大断面図を示し、図中において、13−１は本発明充填
剤の主材となる銅粉であって、銅材を粒径１μｍ〜５μ
ｍに形成した従来と同一の粉末である。
13−２は基板と銅粉との結合強度を高めるためのカップ
リング剤であって、有機金属化合物の内、金属がチタン
であり、且つ、次の構造式を持つイソプロピル樹脂系の
有機チタンからなる 上式の右辺のＲは有機物の構造をもつもので、具体的に
は例えばイソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニル
チタネートと呼称される次式の構造の化学製品が利用さ
れる。
リング剤であって、有機金属化合物の内、金属がチタン
であり、且つ、次の構造式を持つイソプロピル樹脂系の
有機チタンからなる 上式の右辺のＲは有機物の構造をもつもので、具体的に
は例えばイソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニル
チタネートと呼称される次式の構造の化学製品が利用さ
れる。
この構造のカップリング剤を例えば粒径0.1μｍ〜0.5μ
ｍに形成したものである。上記材料を使用したセラミッ
ク基板のビア充填材は、銅粉13−１の球状表面に微細な
粒子のカップリング剤13−２を銅粉13−１に対して重量
比１％以下の量を付着させている。
ｍに形成したものである。上記材料を使用したセラミッ
ク基板のビア充填材は、銅粉13−１の球状表面に微細な
粒子のカップリング剤13−２を銅粉13−１に対して重量
比１％以下の量を付着させている。
そして、その充填材を第３図に示すようにグリーンシー
ト１のビア用孔１−１に充填して、グリーンシートを焼
結してセラミック基板を形成するに際しては、銅及びチ
タンの酸化防止のために不活性ガス、例えば窒素等の雰
囲気中で行われるが、焼結温度は前半の10時間程度は約
400度を維持し、後半の10時間程度は約1000度に制御す
る。これによりグリーンシート１はセラミックに形成さ
れる。前半の温度においてカップリング剤の有機成分は
ガス化して飛散する。後半の温度にて無機化した有機チ
タンが銅粒子との間で相互拡散を起こして焼結し、銅粒
子表面では銅，チタンが合金化する。また、ビア用孔の
側壁部分はセラミックの主材としてのアルミナと銅の焼
結界面にアルミナ，銅，チタンの相互拡散が促進され、
結合強度が増加する。
ト１のビア用孔１−１に充填して、グリーンシートを焼
結してセラミック基板を形成するに際しては、銅及びチ
タンの酸化防止のために不活性ガス、例えば窒素等の雰
囲気中で行われるが、焼結温度は前半の10時間程度は約
400度を維持し、後半の10時間程度は約1000度に制御す
る。これによりグリーンシート１はセラミックに形成さ
れる。前半の温度においてカップリング剤の有機成分は
ガス化して飛散する。後半の温度にて無機化した有機チ
タンが銅粒子との間で相互拡散を起こして焼結し、銅粒
子表面では銅，チタンが合金化する。また、ビア用孔の
側壁部分はセラミックの主材としてのアルミナと銅の焼
結界面にアルミナ，銅，チタンの相互拡散が促進され、
結合強度が増加する。
第５図は本発明によるセラミックとビア間の引張試験デ
ータを示す。図において、横軸には有機チタンの添加率
を重量比％で示し、縦軸には破壊点の引張力をkg/mm2単
位で示した。セラミック材と銅とをカップリング剤を用
いて焼結した試験片を引張試験機にかけて間接的に結合
強度を測定した。有機チタンの添加率が0.7％前後で引
張強度が最高になっていることが理解できる。
ータを示す。図において、横軸には有機チタンの添加率
を重量比％で示し、縦軸には破壊点の引張力をkg/mm2単
位で示した。セラミック材と銅とをカップリング剤を用
いて焼結した試験片を引張試験機にかけて間接的に結合
強度を測定した。有機チタンの添加率が0.7％前後で引
張強度が最高になっていることが理解できる。
以上説明したように本発明によれば極めて簡単な構成
で、形成されたセラミック基板のビア用孔側壁と銅粉と
の結合強度を高める等の利点があり、著しい信頼性向上
の効果が期待できるセラミック基板のビア充填材を提供
することができる。
で、形成されたセラミック基板のビア用孔側壁と銅粉と
の結合強度を高める等の利点があり、著しい信頼性向上
の効果が期待できるセラミック基板のビア充填材を提供
することができる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は本実施例によるセラミック基板のビア充填材を
示す拡大断面図、 第３図はビア用孔にビア充填材を充填する方法の断面
図、 第４図は従来のビアを示す拡大断面図である。 第５図は本発明によるセラミックとビア間の引張試験デ
ータである。 図において、 １−１はビア用孔、13−１は銅粉、13−２はカップリン
グ剤、を示す。
示す拡大断面図、 第３図はビア用孔にビア充填材を充填する方法の断面
図、 第４図は従来のビアを示す拡大断面図である。 第５図は本発明によるセラミックとビア間の引張試験デ
ータである。 図において、 １−１はビア用孔、13−１は銅粉、13−２はカップリン
グ剤、を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】グリーンシートに形成したビア用孔に充填
する充填材であって、 前記充填材は、銅粉と、当該銅粉および前記ビア用孔の
側壁に対し夫々結合強度が良好で、且つ、該銅粉相互間
の隙間を埋めるイソプロピル樹脂系の有機チタン粉末か
らなるカップリング剤との導電性混合体であることを特
徴とするセラミック基板のビア充填材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62316933A JPH0719971B2 (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | セラミック基板のビア充填材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62316933A JPH0719971B2 (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | セラミック基板のビア充填材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157592A JPH01157592A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0719971B2 true JPH0719971B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=18082547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62316933A Expired - Fee Related JPH0719971B2 (ja) | 1987-12-14 | 1987-12-14 | セラミック基板のビア充填材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719971B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6084711A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-14 | 株式会社日立製作所 | スル−ホ−ル充填用ペ−スト |
-
1987
- 1987-12-14 JP JP62316933A patent/JPH0719971B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01157592A (ja) | 1989-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |