JPH08242049A - 多層配線基板用導電性ペースト - Google Patents

多層配線基板用導電性ペースト

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Publication number
JPH08242049A
JPH08242049A JP7043759A JP4375995A JPH08242049A JP H08242049 A JPH08242049 A JP H08242049A JP 7043759 A JP7043759 A JP 7043759A JP 4375995 A JP4375995 A JP 4375995A JP H08242049 A JPH08242049 A JP H08242049A
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JP
Japan
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substance
conductive paste
multilayer wiring
via conductor
conductor
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Pending
Application number
JP7043759A
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English (en)
Inventor
Eishin Nishikawa
英信 西川
Takahiko Iwaki
隆彦 岩城
Koichi Tsurumi
浩一 鶴見
Koichi Kumagai
浩一 熊谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08242049A publication Critical patent/JPH08242049A/ja
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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
    • H05K1/00—Printed circuits
    • H05K1/02—Details
    • H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
    • H05K1/092—Dispersed materials, e.g. conductive pastes or inks
    • 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
    • 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

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  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビア導体の抵抗値を低く抑えながら、内部ポ
アやクラックの発生を抑制することのできるビア導体用
導電性ペーストを提供する。 【構成】 低温で焼結されるガラス・セラミック板のス
ルーホール内に充填されて導電体(ビア導体)を形成す
る導電性ペーストに関し、金属からなる物質Aおよび導
電性金属酸化物からなる物質Bを主成分とする。物質A
の焼結温度をT1、物質Bの焼結温度をT2 、ガラス・
セラミック材の焼結温度をTとするとき、T1 <T<T
2 の関係が満たされるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、LSIやICなどの電
子部品を搭載して電子回路を構成する多層配線基板の製
造に用いられる導電性ペーストに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、低温焼結のガラス・セラミック基
板が開発されたのに伴い、その導電体にAu、Ag、C
uおよびPdの少なくとも1種を用いることが可能とな
った。
【0003】これらの金属は、従来のセラミック多層配
線基板に用いられてきたWやMo等に比べて導体抵抗お
よび溶融温度がともに低いので、安全性のよい設備を用
いて良質の多層配線基板を低コストで製造することがで
きる。
【0004】かかる多層配線基板の製造方法に、グリー
ンシート積層法と、厚膜印刷法とがある。前者は高積層
に適し、微細な配線パターンを形成することができる。
しかし、焼成時の基板収縮にばらつきが生じやすいの
で、製造歩留がよくないという欠点がある。一方、後者
は焼成時における基板の板面方向への収縮量が少ないの
で、多層配線基板を歩留まりよく製造することができ
る。しかし、配線パターンによる段差が基板の表面に生
じるので、高積層や微細な配線パターンの形成には適し
ない。
【0005】多層配線基板の製造においては、多層配線
基板を構成する絶縁層にスルーホール(以下、ビア穴と
いう)が設けられ、このビア穴に充填される導電体(以
下、ビア導体という)の素材たる導電性ペーストの選択
が重要な課題となる。その理由は、導電性ペーストの焼
成・焼結時における収縮率が、絶縁層の素材たる低温焼
結ガラス・セラミック材の焼成・焼結時における収縮率
に近似していないと、焼成・焼結後のビア導体や、ビア
導体と絶縁層との間に内部ポアやクラックが発生するか
らである。そこで、許容される導体抵抗値の範囲内にお
いて前記導電性ペーストに電気絶縁性の収縮抑制材を添
加している。
【0006】この種の収縮抑制材には、低温焼結のガラ
ス・セラミック材の焼結温度では焼結しない(収縮しな
い)材料が用いられる。この収縮抑制材にAl2 O3 を
用いた事例を図4に示す。ここで、曲線aは低温焼結の
ガラス・セラミック材の収縮率特性を、曲線bは第1の
導電性ペーストの収縮率特性を、そして、曲線cは第2
の導電性ペーストの収縮率特性をそれぞれ示している。
第1の導電極性ペーストとは、無機材料に平均粒径5μ
mのCu粉末のみを混入し組成のものを指し、第2の導
電性ペーストとは、無機材料に平均粒径5μmのCu粉
末と、平均粒径2μmのAl2 O3 粉末(ペースト組成
中20重量%)とを混入した組成のものを指す。
【0007】第1の導電性ペースト(曲線b)は、低温
焼結のガラス・セラミック材(曲線a)よりも高い収縮
率を示すのに対し、第2の導電性ペースト(曲線c)
は、低温焼結のガラス・セラミック材(曲線a)に近似
した収縮率を示す。このため、第1の導電性ペーストを
用いて形成されたビア導体は図5の(a)に示すような
形状となり、第2の導電性ペーストを用いて形成された
ビア導体は図5の(b)に示すような形状となる。すな
わち、図5の(a)においては、上側の絶縁層1のビア
穴2内に設けられた焼成処理後のビア導体3とビア穴2
との間にクラック4が発生しているのに対し、図5の
(b)にはかかるクラックが存在しない。図中の5は下
側の絶縁層、6は配線用のライン状導体を示す。
【0008】このように、ビア導体3の素材たる導電性
ペーストの焼成温度における収縮率特性を、低温焼結ガ
ラス・セラミック材の焼結温度における収縮率特性に近
似させることによって、多層配線基板の焼結後における
クラックの発生を抑制でき、高湿度下においても信頼性
の高い多層配線基板を得ることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビア導
体用導電性ペーストの焼成温度における収縮率特性を、
低温焼結のガラス・セラミック材の焼成温度における収
縮率特性に近似させるべく、Al2 O3 などの電気絶縁
性の収縮抑制材を導電性ペーストに添加すると、ビア導
体の抵抗値が必要以上に大きくなるという課題があっ
た。
【0010】したがって本発明の目的は、ビア導体の抵
抗値を低く抑えながら、内部ポアやクラックの発生を抑
制することのできる信頼性の高い多層配線基板用導電性
ペーストを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明によると、上述し
た目的を達成するために、低温焼結のガラス・セラミッ
ク材からなる絶縁層のスルーホール内に充填されて導電
体を形成する導電性ペーストであって、金属からなる物
質Aおよび導電性金属酸化物からなる物質Bを主成分と
し、物質Aの焼結温度をT1 、物質Bの焼結温度を
T2 、ガラス・セラミック材の焼結温度をTとすると
き、T1 <T<T2 の関係を満たすことを特徴とする多
層配線基板用導電性ペーストが提供される。
【0012】物質AがCu、AgおよびAg−Pdの少
なくとも1種からなり、物質BがIn2 O3 およびSn
Oの少なくとも1種またはその化合物からなる構成とな
すことができる。
【0013】また、ペースト組成中に占める物質Aが6
0〜80重量%、物質Bが10〜30重量%、絶縁材料
としてのガラスが0〜10重量%、有機材料が10〜3
0重量%である構成となすことができる。
【0014】
【作用】本発明においては、物質Aが導電材料の役割を
果たすべく、ガラス・セラミック材の焼成時に焼結す
る。一方、物質Bは導電材料の役割を果たすが、焼結す
ることなくビア導体の収縮抑制作用をなす。つまり、物
質Aとともに主成分となる物質Bが、導電材料にしてか
つ収縮抑制材を兼ねるという一人二役を果たし、それに
よって、ビア導体の抵抗値を従来よりも低く保持するこ
とができて、なおかつ、内部ポアやクラックの発生を抑
制することができる。
【0015】
【実施例】つぎに、本発明の実施例を説明する。本実施
例での導電性ペーストは、物質Aとして平均粒径3μm
のAg粉末を75重量%、物質Bとして平均粒径5μm
のIn2 O3 粉末を10重量%、平均粒径1.8μmの
ガラス粉末を2重量%、バインダとしてエチルセルロー
ス樹脂を0.8重量%、そして、溶剤としてテルピネオ
ールを12.2重量%含む。これらの原料を3本ロール
で混合・混練して、ビア導体用の導電性ペーストを調製
する。
【0016】一方、多層配線基板の絶縁層としてのガラ
ス・セラミックグリーンシート(以下、グリーンシート
と略称する)は、B2 O3 −SiO2 −PbOガラス粉
末およびAl2 O3 を重量比で40対60の割合で混合
した組成物(日本硝子社製MLS−1000)と、バイ
ンダとしてのポリビニルブチラールと、可塑剤としての
ブチルベンジルフタレートと、溶剤としてのトルエンと
を含む。これらの素材をよく混合してスラリーとなし、
ドクターブレード法を適用してフィルム上にグリーンシ
ートを形成する。
【0017】このグリーンシートのビア導体形成位置
に、パンチング加工を施してビア穴を形成したのち、こ
のグリーンシートの表面をメタルマスクで覆い、このメ
タルマスクを介してグリーンシートの表面上に前記導電
性ペーストを印刷する。メタルマスクはビア穴に対応し
た位置に開口を有しているので、スキージによって展延
された導電性ペーストの一部分がビア穴に充墳される。
このとき、グリーンシートの裏面側から焼結金属および
ろ紙を通じて真空吸引する。
【0018】次いで、配線用のライン状導体をグリーン
シート上に設ける印刷処理を施したのち、複数のグリー
ンシートを積層して熱プレスで積層体となし、この積層
体を加熱炉内に納めて大気中でバインダを除去し、か
つ、焼成する。
【0019】このようにして作製された低温焼結ガラス
・セラミック多層配線基板のビア導体の抵抗値を測定し
たところ、2mΩ/1ビア導体であった。これは従来の
導電性ペーストを用いた場合の5mΩ/1ビア導体に比
べて格段に低い値である。そして、上述した実施例で作
製したビア導体用導電性ペーストは、図1の曲線aに示
すような収縮率特性をもつ。曲線bはガラス・セラミッ
ク材の収縮率特性で、曲線aは曲線bに近似したものと
なっている。
【0020】ビア導体用導電性ペーストの物質Aおよび
物質Bの添加量を種々変えて実験を重ねた。図1の曲線
cは物質Aに平均粒径3μmのAg粉末を85重量%、
物質Bに平均粒径5μmのIn2 O3 粉末を5重量%を
含ませた場合(比較例1)の収縮率特性である。また、
曲線dは物質Aに平均粒径3μmのAg粉末Agを50
重量%、物質Bに平均粒径5μmのIn2 O3 を35重
量%を含ませた場合(比較例2)の収縮率特性である。
そして、比較例1、2(曲線c、d)はいずれも、ガラ
ス・セラミック材の曲線bから離れたものとなってい
る。
【0021】図2の(a)に示すように、本発明の実施
例で形成されたビア導体7は、上側の絶縁層8に設けら
れたビア穴9内に安定に納まっており、上側の絶縁層8
と下側の絶縁層10との間に設けられた配線用のライン
状導体11に当接している。
【0022】一方、図2の(b)に示すビア導体12
は、比較例1の導電性ペーストを用いて形成されたもの
で、焼成によって生じたクラック13がビア穴9との間
に存在する。また、図2の(c)に示すビア導体14
は、比較例2の導電性ペーストを用いて形成したもの
で、焼成時によって生じたクラック15が存在する。
【0023】上述した実施例では、物質AにAgを用い
たが、好ましくは、Cu、AgおよびAg−Pdの少な
くとも1種を用いることができる。また、物質BにはI
n2O3 およびSnOの少なくとも1種またはその化合
物を用いるのが望ましい。さらに、ペースト組成中に占
める物質Aは60〜80重量%の範囲内に、そして、物
質Bは10〜30重量%の範囲内にそれぞれ納めること
が望ましい。
【0024】ビア穴内に導電性ペーストを充填したグリ
ーンシートの積層体を加熱炉内に納めて加熱し、バイン
ダを除去する処理工程および焼成する処理工程のプロフ
ァイルたる時間−温度分布特性を図3の(a)、(b)
にそれぞれ例示する。
【0025】
【発明の効果】以上のように本発明に係る導電性ペース
トは、とくに低温焼結のガラス・セラミック多層配線基
板のビア導体に用いることによって、その抵抗値を低く
抑えることができ、しかも、基板焼成後におけるビア導
体やその周辺部に内部ポアまたはクラックを発生させる
ことがなく、高湿度下にも耐える高い信頼性を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の導電性ペーストの収縮率特
性を他と比較する特性図。
【図2】本発明の一実施例におけるビア導体の形状を他
と比較して示す断面図。
【図3】本発明におけるビア導体および絶縁層の焼成処
理における温度特性図。
【図4】従来のビア導体用導電性ペーストの収縮率特性
を他と比較する特性図。
【図5】従来のビア導体の形状を示す断面図。
【符号の説明】
7 ビア導体 8、10 絶縁層 9 ビア穴 11 ライン状導体
フロントページの続き (72)発明者 熊谷 浩一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低温焼結のガラス・セラミック材からな
    る絶縁層のスルーホール内に充填されて導電体を形成す
    る導電性ペーストであって、金属からなる物質Aおよび
    導電性金属酸化物からなる物質Bを主成分とし、物質A
    の焼結温度をT1 、物質Bの焼結温度をT2 、ガラス・
    セラミック材の焼結温度をTとするとき、T1 <T<T
    2 の関係を満たすことを特徴とする多層配線基板用導電
    性ペースト。
  2. 【請求項2】 物質AがCu、AgおよびAg−Pdの
    少なくとも1種からなり、物質BがIn2 O3 およびS
    nOの少なくとも1種またはその化合物からなる請求項
    1記載の多層配線基板用導電性ペースト。
  3. 【請求項3】 ペースト組成中に占める物質Aが60〜
    80重量%、物質Bが10〜30重量%、絶縁材料とし
    てのガラスが0〜10重量%、有機材料が10〜30重
    量%である請求項1記載の多層配線基板用導電性ペース
    ト。
JP7043759A 1995-03-03 1995-03-03 多層配線基板用導電性ペースト Pending JPH08242049A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5436662B2 (ja) * 2010-03-31 2014-03-05 京セラ株式会社 実装基板およびデバイス

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5436662B2 (ja) * 2010-03-31 2014-03-05 京セラ株式会社 実装基板およびデバイス

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