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JP6319947B2 - Ceramic wiring board - Google Patents

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JP6319947B2 JP2013088908A JP2013088908A JP6319947B2 JP 6319947 B2 JP6319947 B2 JP 6319947B2 JP 2013088908 A JP2013088908 A JP 2013088908A JP 2013088908 A JP2013088908 A JP 2013088908A JP 6319947 B2 JP6319947 B2 JP 6319947B2
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Description

この発明はセラミック配線基板に関し、さらに詳しくは、Agを含む導電ペーストと同時に焼成を行うことができ、表面の耐酸性及び耐アルカリ性が向上し、焼成時の変形によって製品不良が生じないセラミック配線基板に関する。   The present invention relates to a ceramic wiring board, and more specifically, a ceramic wiring board that can be fired simultaneously with a conductive paste containing Ag, has improved surface acid resistance and alkali resistance, and does not cause product defects due to deformation during firing. About.

従来、電子部品として用いられ、電気回路の配線基板として機能するセラミック配線基板が広く知られている。セラミック配線基板は、マトリックス状のガラスと無機化合物で形成された無機フィラーとから得られることが一般的である。ガラスとしては、シリカとアルミナとを主な成分とし、さらにアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物などを焼結助剤として加えた混合物を用いることができる。また、無機フィラーとしては、アルミナ、ムライト、コーディエライト、チタン、ジルコン、フォルステライト、ジルコニア及び石英等が用いられている。   Conventionally, ceramic wiring boards that are used as electronic components and function as wiring boards for electric circuits are widely known. The ceramic wiring substrate is generally obtained from matrix-like glass and an inorganic filler formed of an inorganic compound. As the glass, a mixture containing silica and alumina as main components and further added an alkali metal oxide, an alkaline earth metal oxide or the like as a sintering aid can be used. As the inorganic filler, alumina, mullite, cordierite, titanium, zircon, forsterite, zirconia, quartz and the like are used.

セラミック配線基板を製造する際には、ガラスと無機フィラーとの混合物である粉末に、有機バインダー、可塑剤、及び溶剤を混合し、スラリーと呼ばれる液状の混合物を調製した後、この混合物をドクターブレード成形機でシート状態(以下、「グリーンシート」と称することがある。)に成形する。各々のグリーンシートは、配線基板のパターンに応じて、電気回路を構成するための貫通孔が設けられる。グリーンシートの貫通孔には導体を含んだ導電ペーストが充填されるほか、グリーンシート表面にも導電ペーストが印刷され、導電ペーストで電極が形成される。さらに、導電ペーストを充填されたグリーンシートが複数枚積み重ねられ、積層体が焼成される。焼成された積層体がセラミック配線基板であり、内部に導体が3次元に構成された電子部品として用いられる。   When manufacturing a ceramic wiring board, an organic binder, a plasticizer, and a solvent are mixed with powder, which is a mixture of glass and inorganic filler, to prepare a liquid mixture called slurry, and this mixture is then used as a doctor blade. It is formed into a sheet state (hereinafter sometimes referred to as “green sheet”) by a molding machine. Each green sheet is provided with a through-hole for constituting an electric circuit according to the pattern of the wiring board. The through hole of the green sheet is filled with a conductive paste containing a conductor, and the conductive paste is printed on the surface of the green sheet to form an electrode with the conductive paste. Furthermore, a plurality of green sheets filled with the conductive paste are stacked, and the laminate is fired. The fired laminate is a ceramic wiring board, and is used as an electronic component in which a conductor is three-dimensionally configured.

セラミック配線基板の導体としてAgが用いられることが一般的である。Agの融点は962℃である。積層したグリーンシートの焼成温度をAgの融点よりも高くすると、充填した導電ペースト中のAgが焼成中に融解し、流動化して不安定な状態になる。不安定な状態になった導電ペーストは、焼成後に導体が剥がれやすくなったり、焼成の前後で導体が変形したりする問題等を引き起こす。故に、積層したグリーンシートは、900℃程度で焼成を行う必要がある。   In general, Ag is used as a conductor of a ceramic wiring board. The melting point of Ag is 962 ° C. When the firing temperature of the laminated green sheets is higher than the melting point of Ag, Ag in the filled conductive paste melts during firing and becomes fluidized and becomes unstable. The conductive paste in an unstable state causes a problem that the conductor is easily peeled after firing, or the conductor is deformed before and after firing. Therefore, the laminated green sheets need to be fired at about 900 ° C.

また、900℃程度で焼成することができることに加えて、焼成後のセラミック配線基板には、その性質として、機械的強度が強いこと、熱による反りが少ないこと、優れた誘電特性を示すこと、等が要求される。これらの要求を同時に満たすことを目的として、セラミック配線基板の材料の組成、又は構成比率が様々に調整されてきた。具体的には、ガラス中に様々な添加元素が添加され、またガラスと無機フィラーとの構成比率が調整されてきた。   In addition to being able to be fired at about 900 ° C., the fired ceramic wiring board has, as its properties, strong mechanical strength, low warpage due to heat, and excellent dielectric properties, Etc. are required. In order to satisfy these requirements at the same time, the composition or the composition ratio of the material of the ceramic wiring board has been variously adjusted. Specifically, various additive elements have been added to the glass, and the constituent ratio between the glass and the inorganic filler has been adjusted.

例えば、特許文献1には、「Ag系金属及びCu系金属等の低抵抗導体と1000℃以下で同時焼成することができ、機械的強度が高く、且つ、得られた焼結体において反りが少ない(反りが少ないことで、寸法安定性がよくなりGHz帯域での使用においても伝送損失を抑えることができる)誘電体磁器」を提供することを課題として(特許文献1の段落番号0004欄参照)、「無機フィラーとガラスとを含有し、無機フィラーとガラスとの合計を100質量%とした場合に、該無機フィラーを20〜60質量%、該ガラスを40〜80質量%含有し、該ガラスは、該ガラス全体を100質量%とした場合に、各々酸化物換算で、該Siを20〜30質量%、該Bを5〜30質量%、該Alを20〜30質量%、該Caを10〜20質量%、該Znを10〜20質量%含有し、且つ、Li、Na及びKを含有しないことを特徴とする誘電体磁器」(特許文献1の請求項1参照)が開示されている。   For example, Patent Document 1 states that “a low-resistance conductor such as an Ag-based metal and a Cu-based metal can be simultaneously fired at 1000 ° C. or less, has high mechanical strength, and warps in the obtained sintered body. It is an object to provide a dielectric porcelain with a small amount (there is little warpage, which improves dimensional stability and can suppress transmission loss even when used in the GHz band) (see paragraph No. 0004 of Patent Document 1). ), "When the inorganic filler and glass are contained, and the total of the inorganic filler and glass is 100% by mass, the inorganic filler is contained at 20 to 60% by mass, the glass is contained at 40 to 80% by mass, When the total glass is 100% by mass, the Si is 20 to 30% by mass, the B is 5 to 30% by mass, the Al is 20 to 30% by mass, and the Ca is calculated in terms of oxides. 10 to 20 mass , The Zn containing 10 to 20 wt%, and, Li, (see claim 1 of Patent Document 1) dielectric ceramic "which is characterized by not containing Na and K are disclosed.

特許文献2には、「Ag系金属及びCu系金属等の低抵抗導体と同時焼結が可能であり、機械的強度に優れ、且つ、GHz帯において優れた誘電特性を発揮する誘電体磁器を提供すること」を課題として(特許文献2の段落番号0005欄参照)、「無機フィラーとガラスとを含有し、該無機フィラーと該ガラスとの合計を100質量%とした場合に、該無機フィラーを20〜60質量%、該ガラスを40〜80質量%含有し、該ガラスは、該ガラス全体を100質量%とした場合に、各々酸化物換算で、Siを20〜30質量%、Bを5〜30質量%、Alを20〜30質量%、Caを10〜20質量%、Znを10〜20質量%、Li、Na及びKのうちの少なくとも1種のアルカリ金属を合計で0.2〜5質量%含有することを特徴とする誘電体磁器」(特許文献2の請求項1参照)が開示されている。   Patent Document 2 discloses a dielectric ceramic that can be sintered simultaneously with a low-resistance conductor such as an Ag-based metal and a Cu-based metal, has excellent mechanical strength, and exhibits excellent dielectric characteristics in the GHz band. “Providing” (see paragraph No. 0005 of Patent Document 2), “When the inorganic filler and glass are contained, and the total of the inorganic filler and the glass is 100 mass%, the inorganic filler 20 to 60% by mass, 40 to 80% by mass of the glass, and when the total glass is 100% by mass, each of the glasses is equivalent to 20 to 30% by mass of Si and B in terms of oxide. 5 to 30% by mass, Al 20 to 30% by mass, Ca 10 to 20% by mass, Zn 10 to 20% by mass, Li, Na, and K at least one alkali metal in total 0.2 It is characterized by containing ~ 5% by mass That dielectric ceramic "(see claim 1 of Patent Document 2) are disclosed.

特許文献3には、「Ag系金属及びCu系金属等の低抵抗導体と同時焼成が可能であり、機械的強度に優れ、且つ、GHz帯において優れた誘電特性を発揮する誘電体磁器を提供すること」を課題として(特許文献3の段落番号0005欄参照)、「無機フィラーとガラスとを含有する誘電体磁器用組成物を1000℃以下で焼成してなる誘電体磁器であって、該誘電体磁器用組成物には、該無機フィラーと該ガラスとの合計量を100質量%とした場合に、該無機フィラーが20〜60質量%含有され、該ガラスが40〜80質量%含有され、更に、該ガラスは、該ガラス全体を100質量%とした場合に、各々酸化物換算で、Siが20〜30質量%、Bが5〜30質量%、Alが20〜30質量%、Caが10〜20質量%、Znが10〜20質量%、Li、Na及びKのうちの少なくとも1種のアルカリ金属が合計で0.2〜5質量%含有されることを特徴とする誘電体磁器」(特許文献3の請求項1参照)が開示されている。   Patent Document 3 provides “a dielectric ceramic that can be fired simultaneously with a low-resistance conductor such as an Ag-based metal and a Cu-based metal, has excellent mechanical strength, and exhibits excellent dielectric properties in the GHz band. (See paragraph No. 0005 of Patent Document 3), “a dielectric ceramic made by firing a composition for a dielectric ceramic containing an inorganic filler and glass at 1000 ° C. or less, The dielectric ceramic composition contains 20 to 60% by mass of the inorganic filler and 40 to 80% by mass of the glass when the total amount of the inorganic filler and the glass is 100% by mass. Furthermore, when the total glass is 100% by mass, the glass is 20 to 30% by mass of Si, 5 to 30% by mass of B, 20 to 30% by mass of Al, and Ca in terms of oxide. Is 10 to 20% by mass, Zn is 1 Dielectric porcelain characterized in that it contains 0.2 to 5 mass% in total of at least one alkali metal of ˜20 mass%, Li, Na, and K (see claim 1 of Patent Document 3) ) Is disclosed.

特許文献4には、「Ag系金属及びCu系金属等の低抵抗導体と同時焼成が可能であり、機械的強度に優れ、且つ、GHz帯において優れた誘電特性を発揮する誘電体磁器を提供すること」を課題として(特許文献4の段落番号0005欄参照)、「無機フィラーとガラスとを含有する誘電体磁器用組成物を1000℃以下で焼成してなる誘電体磁器であって、該誘電体磁器用組成物には、該無機フィラーと該ガラスとの合計量を100質量%とした場合に、該無機フィラーが20〜60質量%含有され、該ガラスが40〜80質量%含有され、更に、該ガラスは、該ガラス全体を100質量%とした場合に、各々酸化物換算で、Siが20〜30質量%、Bが5〜30質量%、Alが20〜30質量%、Caが10〜20質量%、Znが10〜20質量%含有され、且つ、Li、Na及びKは含有されないことを特徴とする誘電体磁器」(特許文献4の請求項1参照)が開示されている。   Patent Document 4 provides “a dielectric ceramic that can be fired simultaneously with a low-resistance conductor such as an Ag-based metal and a Cu-based metal, has excellent mechanical strength, and exhibits excellent dielectric properties in the GHz band. (Refer to paragraph No. 0005 of Patent Document 4), “a dielectric ceramic made by firing a composition for a dielectric ceramic containing an inorganic filler and glass at 1000 ° C. or less, The dielectric ceramic composition contains 20 to 60% by mass of the inorganic filler and 40 to 80% by mass of the glass when the total amount of the inorganic filler and the glass is 100% by mass. Furthermore, when the total glass is 100% by mass, the glass is 20 to 30% by mass of Si, 5 to 30% by mass of B, 20 to 30% by mass of Al, and Ca in terms of oxide. Is 10 to 20% by mass, Zn is 1 It contained 20 wt%, and, Li, Na and K dielectric ceramic, characterized in that not contained "(see claim 1 of Patent Document 4) are disclosed.

特許文献5には、「多層配線基板に好適な特に1000℃以下と極めて低い温度で焼成できるセラミック組成物の提供」を課題として(特許文献5の第(2)頁、左上欄第19行〜右上欄第1行)、「ガラスフリットは重量%で本質的にSiO25〜40、Al4〜15、B15〜25、BaO+CaO+MgO15〜40、ZnO1〜10、ZrO0.5〜5で構成される特許請求の範囲第1項記載のセラミック基板用組成物」(特許文献5の請求項2参照)が開示されている。 In Patent Document 5, “Providing a ceramic composition suitable for multilayer wiring boards, particularly capable of firing at an extremely low temperature of 1000 ° C. or lower” (page (2) of Patent Document 5, upper left column, line 19 to Upper right column, first line), “Glass frit is essentially by weight percent SiO 2 25-40, Al 2 O 3 4-15, B 2 O 3 15-25, BaO + CaO + MgO 15-40, ZnO 1-10, ZrO 2 0 A composition for ceramic substrate according to claim 1 (refer to claim 2 of patent document 5) comprising .5 to 5.

焼成後のセラミック配線基板の表面は、導電ペーストを焼結して得られた導体部を保護するために、Ni又はNiとAuとによって、めっき処理を行うことが一般的である。めっき処理を行う前に、導体表面におけるガラス等を除去することを目的として使用される強酸又は強アルカリ性の前処理液、又は酸性やアルカリ性であるめっき液自身によって、セラミック配線基板の表面に存在するガラスが溶出してしまうと、セラミック配線基板自身の強度低下や、表面導体の密着性低下、後の部品実装工程での異物発生などにより好ましくない。故に、セラミック配線基板の表面は、強酸性溶液又は強アルカリ性溶液に対する耐性(以下、「耐薬性」と称することがある。)を有することが必要である。特許文献1〜5には、セラミック配線基板の表面における耐薬性についての記載及び示唆がない。   The surface of the fired ceramic wiring substrate is generally subjected to plating treatment with Ni or Ni and Au in order to protect the conductor portion obtained by sintering the conductive paste. Before the plating process, it exists on the surface of the ceramic wiring board by a strong acid or strong alkaline pretreatment liquid used for the purpose of removing glass or the like on the conductor surface, or an acidic or alkaline plating liquid itself. If the glass is eluted, it is not preferable due to a decrease in strength of the ceramic wiring board itself, a decrease in adhesion of the surface conductor, and generation of foreign matters in the subsequent component mounting process. Therefore, the surface of the ceramic wiring board needs to have resistance to a strong acid solution or a strong alkaline solution (hereinafter, sometimes referred to as “chemical resistance”). Patent Documents 1 to 5 do not describe or suggest chemical resistance on the surface of the ceramic wiring board.

また、多層のグリーンシートを焼成する際に、焼成炉内の温度が正確に一様とはならない。例えば、870℃での焼成を意図しても、焼成炉内の温度は、場所によって850℃〜900℃程度のばらつきを有する。温度条件によって、基板自体の収縮率が異なってしまい、出来上がり寸法のバラツキが大きくなり、製品不良となってしまうことがあった。具体的には、セラミック配線基板の出来上がり寸法が大きく異なってしまうと、チップコンデンサなどの電子部品を実装する際に使用するはんだを印刷する場合に、所定の位置に適量のはんだを形成することが困難となり、セラミック配線基板の表面に取り付けられなくなる。故に、セラミック配線基板の製品不良を防ぐために、焼成温度が違うことによって、グリーンシートの寸法変化に顕著な差が見られないことが好ましい。
しかし、特許文献1〜5には、温度条件の違いによるグリーンシートの寸法変化の差について、記載及び示唆がない。
Further, when firing a multilayer green sheet, the temperature in the firing furnace is not exactly uniform. For example, even if firing at 870 ° C. is intended, the temperature in the firing furnace varies by about 850 ° C. to 900 ° C. depending on the location. Depending on the temperature conditions, the shrinkage rate of the substrate itself may vary, resulting in large variations in the finished dimensions, resulting in product defects. Specifically, when the finished dimensions of the ceramic wiring board are greatly different, an appropriate amount of solder may be formed at a predetermined position when printing solder used for mounting electronic components such as chip capacitors. It becomes difficult and cannot be attached to the surface of the ceramic wiring board. Therefore, in order to prevent defective products of the ceramic wiring board, it is preferable that no significant difference is observed in the dimensional change of the green sheet due to different firing temperatures.
However, Patent Documents 1 to 5 do not describe or suggest a difference in dimensional change of the green sheet due to a difference in temperature conditions.

特開2003−115218号公報JP 2003-115218 A 特開2003−115217号公報JP 2003-115217 A 特開2003−112971号公報JP 2003-112971 A 特開2003−112972号公報JP 2003-112972 A 特開昭60−235744号公報JP-A-60-235744

本発明は、Agを含む導電ペーストとともに焼成することができ、表面が耐薬性を有することにより、めっき前処理液およびめっき液自身の酸又はアルカリ溶液によって表面の浸食を防止することができ、さらには焼成時における温度差によるグリーンシートの寸法変化の差が小さくて、焼成時の変形による製品不良が少ないセラミック配線基板を提供することを課題とする。   The present invention can be fired together with a conductive paste containing Ag, and the surface has chemical resistance, so that surface erosion can be prevented by an acid or alkali solution of the plating pretreatment liquid and the plating liquid itself, An object of the present invention is to provide a ceramic wiring board in which a difference in dimensional change of a green sheet due to a temperature difference during firing is small, and product defects due to deformation during firing are small.

この発明の前記課題を解決するための手段は、
(1)無機フィラーとガラスとを含有するセラミック配線基板において、前記ガラスは非晶質であり、前記ガラスは、SiO、Al、B、ZnO、CaO、NaO、及びKOを含有し、前記ガラス中に存在する構成成分の物質量の比率は、ガラス全体に対してSiOが49〜54モル%であり、Alが8〜13モル%であり、NaOとKOとの合計が0.2モル%より大きく2モル%以下であり、前記ガラス中に存在するSiOとCaO及びZnOの合計とのモル比率が、SiO/(CaO+ZnO)>2.0を満たし、MgO、ZrO、PbO、及びLiOを含まないこと、を特徴とするセラミック配線基板である。
Means for solving the problems of the present invention are as follows:
(1) In the ceramic wiring board containing an inorganic filler and glass, the glass is amorphous, and the glass is made of SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, CaO, Na 2 O, And K 2 O, and the ratio of the amount of the constituent components present in the glass is such that SiO 2 is 49 to 54 mol% and Al 2 O 3 is 8 to 13 mol% with respect to the entire glass. Yes, the total of Na 2 O and K 2 O is greater than 0.2 mol% and less than or equal to 2 mol%, and the molar ratio of SiO 2 present in the glass to the total of CaO and ZnO is SiO 2 / (CaO + ZnO)> 2.0 was filled, MgO, it does not contain ZrO 2, PbO, and Li 2 O, a ceramic wiring board characterized by.

この発明によれば、ガラスの軟化点の上昇を抑えることができるので、Agを含む導電ペーストとの同時焼成が可能であるとともに、シート表面の耐薬性を高めることができるので、めっき処理において表面が浸食されることがなく、さらに焼成時における温度差によるグリーンシートの寸法変化の差が小さいので、製品不良を少なくすることのできるセラミック配線基板を提供することができる。   According to this invention, since the increase in the softening point of the glass can be suppressed, it is possible to co-fire with the conductive paste containing Ag, and the chemical resistance of the sheet surface can be increased. Is not eroded, and the difference in dimensional change of the green sheet due to the temperature difference during firing is small, so that it is possible to provide a ceramic wiring board capable of reducing product defects.

本発明に係るセラミック配線基板は、ガラスと無機フィラーとを、主な成分とする。   The ceramic wiring board according to the present invention contains glass and an inorganic filler as main components.

前記ガラスは、セラミック配線基板中に非晶質の状態で存在する。したがって、非晶質のガラスで形成されたセラミック配線基板は、1000℃以下の温度で焼成を行っても、セラミック配線基板に含まれるガラスは結晶化しない。非晶質ガラス粉末の粒度は、後述するフィラー粉末との均一な混合及び混合粉末の成形が可能で、かつ低温焼成で十分緻密に焼結できる限りにおいて特に限定されるものではなくその平均粒径は通常1.0〜5.0μm程度である。   The glass exists in an amorphous state in the ceramic wiring substrate. Therefore, even if the ceramic wiring substrate formed of amorphous glass is fired at a temperature of 1000 ° C. or lower, the glass contained in the ceramic wiring substrate does not crystallize. The particle size of the amorphous glass powder is not particularly limited as long as it can be uniformly mixed with the filler powder, which will be described later, and the mixed powder can be molded, and can be sintered sufficiently densely by low-temperature firing. Is usually about 1.0 to 5.0 μm.

前記ガラスは、その組成及び含有量等により、グリーンシートの焼成温度を変化させることができる。前記ガラスは、SiO、Al、B、ZnO、CaO、NaO、及びKOを含有する。ガラス全体を100とした場合に、これらの各構成物質の含有量は、SiOが49〜54モル%であり、Alが8〜13モル%、好ましくは8.2〜13モル%であり、NaOとKOとの合計が0.2モル%より大きく2モル%以下、好ましくは1モル以上2モル以下である。 The glass can change the firing temperature of the green sheet depending on the composition and content thereof. The glass, SiO 2, Al 2 O 3 , B 2 O 3, ZnO, CaO, containing Na 2 O, and K 2 O. When the entire glass is 100, the content of each of these constituents, SiO 2 is 49 to 54 mol%, Al 2 O 3 8 to 13 mol%, preferably from 8.2 to 13 mol% The total of Na 2 O and K 2 O is more than 0.2 mol% and 2 mol% or less, preferably 1 mol or more and 2 mol or less.

前記ガラス中に存在するSiOの量が49モル%未満であると、セラミック配線基板の表面における耐薬性が悪化する。一方、ガラス中に存在するSiOの量が54モル%を超えると、ガラスの軟化点が高くなるので、セラミック配線基板の焼成に要する温度が高くなり、Agを含む導電ペーストとの同時焼成が困難となる。 When the amount of SiO 2 present in the glass is less than 49 mol%, the chemical resistance on the surface of the ceramic wiring substrate is deteriorated. On the other hand, if the amount of SiO 2 present in the glass exceeds 54 mol%, the softening point of the glass increases, so the temperature required for firing the ceramic wiring substrate increases, and simultaneous firing with the conductive paste containing Ag is possible. It becomes difficult.

前記ガラス中に存在するAlの量が8モル%未満であると、セラミック配線基板の機械的強度が十分に得られなくなり、さらにはガラスの安定性が損なわれるので、好ましくない。一方、ガラス中に存在するAlの量が13モル%を超えると、焼成できる温度が高くなり、ガラス化されなくなる。 When the amount of Al 2 O 3 present in the glass is less than 8 mol%, the mechanical strength of the ceramic wiring board cannot be sufficiently obtained, and further, the stability of the glass is impaired. On the other hand, if the amount of Al 2 O 3 present in the glass exceeds 13 mol%, the temperature at which firing can be increased, and vitrification will not occur.

前記ガラス中に存在するNaOとKOとの合計量が0.2モル%未満であると、ガラスの軟化点が高くなるので、セラミック配線基板の焼成に要する温度が高くなり、Agを含む導電ペーストとの同時焼成が困難になる。ガラス中に存在するNaOとKOとの合計量が2モル%を超えると、セラミック配線基板の表面における耐薬性が悪化するほか、ガラスの絶縁性が悪化する。 If the total amount of Na 2 O and K 2 O present in the glass is less than 0.2 mol%, the softening point of the glass increases, so the temperature required for firing the ceramic wiring substrate increases, and Ag Co-firing with a conductive paste containing is difficult. When the total amount of Na 2 O and K 2 O present in the glass exceeds 2 mol%, the chemical resistance on the surface of the ceramic wiring substrate is deteriorated and the insulating properties of the glass are deteriorated.

前記ガラス中には、Bが存在する。ガラス中のSiO、Al、B、ZnO、CaO、NaO、及びKOの合計が100モル%となるように、Bの含有量は適宜決定される。好ましくは、ガラス中に存在するBの量は、9〜18モル%である。Bが過少であると、焼結できる温度が高くなり過ぎ、Agを含む導電ペーストとの同時焼成ができなくなるので、好ましくない。一方で、Bが過多であると、ガラスの化学的安定性が低下し、セラミック配線基板表面の耐薬性が十分に得られないので、好ましくない。 B 2 O 3 is present in the glass. The content of B 2 O 3 is appropriately determined so that the total of SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, CaO, Na 2 O, and K 2 O in the glass is 100 mol%. The Preferably, the amount of B 2 O 3 present in the glass is 9-18 mol%. If B 2 O 3 is too small, the temperature at which sintering can be performed becomes too high, and co-firing with a conductive paste containing Ag becomes impossible, which is not preferable. On the other hand, an excessive amount of B 2 O 3 is not preferable because the chemical stability of the glass is lowered and the chemical resistance of the surface of the ceramic wiring board cannot be sufficiently obtained.

前記ガラス中に存在するSiOとCaO及びZnOの合計とのモル比率は、SiO/(CaO+ZnO)>2.0を満たす。Caの含有量が過少であると、ガラスの溶融性が十分に向上せず、Agを含んだ導電ペーストとの同時焼成が困難となり、Caの含有量が過多であると、グリーンシートの熱膨張係数が大きくなり、製品不良を引き起こすことがある。また、Znの含有量が過少であると、Agを含む導電ペーストとの同時焼性が十分でなく、グリーンシートに反りが生じる一方で、Znの含有量が過多であると、セラミック配線基板表面の耐薬性が十分に得られなくなる。ガラス中のSiOとCaOとZnOとの構成比率が、上記の式を満たすように調製されることにより、セラミック配線基板表面の耐薬性が良好であるとともに、Agを含む導電ペーストとの同時焼成が可能となる。 The molar ratio of SiO 2 present in the glass to the total of CaO and ZnO satisfies SiO 2 /(CaO+ZnO)>2.0. If the Ca content is too small, the meltability of the glass will not be improved sufficiently, and co-firing with the conductive paste containing Ag will be difficult, and if the Ca content is excessive, the thermal expansion of the green sheet will occur. The coefficient increases and may cause product defects. Further, if the Zn content is too small, the co-firing property with the conductive paste containing Ag is not sufficient, and the green sheet is warped. On the other hand, if the Zn content is excessive, the surface of the ceramic wiring board Insufficient chemical resistance can be obtained. The composition ratio of SiO 2 , CaO, and ZnO in the glass is adjusted so as to satisfy the above formula, so that the chemical resistance of the surface of the ceramic wiring board is good and co-firing with the conductive paste containing Ag. Is possible.

MgOはこの発明におけるガラスに含まれず、言い換えると、MgOはガラス中に実質的に含有されない。即ち、ガラスの製造過程においてMgOが不可避的に不純物として含まれることはあるが、MgOが意図的にガラスの構成成分として添加されることはない。MgOがガラス中に含有されると、グリーンシートの焼成の過程で、ムライトなどの結晶がガラス中に析出してしまうことがある。故に、結晶化しなかったガラスの組成によってセラミック配線基板の表面における耐薬性が悪化する。ガラス中に結晶が析出しない程度において、不可避不純物としてのMgOの含有量を許容することができ、例えばガラス全体に対してMgOが0.2モル%未満であることが好ましい。   MgO is not contained in the glass in this invention, in other words, MgO is not substantially contained in the glass. That is, MgO is inevitably included as an impurity in the glass production process, but MgO is not intentionally added as a component of the glass. When MgO is contained in the glass, crystals such as mullite may be precipitated in the glass during the firing of the green sheet. Therefore, the chemical resistance on the surface of the ceramic wiring board is deteriorated by the composition of the glass that has not been crystallized. The content of MgO as an unavoidable impurity can be allowed to the extent that crystals do not precipitate in the glass. For example, MgO is preferably less than 0.2 mol% with respect to the entire glass.

ZrOはこの発明におけるガラスに含まれず、言い換えると、ZrOはガラス中に実質的に含有されない。即ち、ガラスの製造過程においてZrOが不可避的に不純物として含まれることはあるが、ZrOが意図的にガラスの構成成分として添加されることはない。ZrOがガラス中に含有されると、ZrOに含まれる放射性同位体である96Zrも必然的にガラス中に含有されることとなり、96Zrが放射する微量の放射線が、セラミック配線基板の誤作動を引き起こすことがあるので、好ましくない。 ZrO 2 is not contained in the glass in the present invention, in other words, ZrO 2 is not substantially contained in the glass. That is, ZrO 2 is inevitably contained as an impurity in the glass production process, but ZrO 2 is not intentionally added as a constituent of glass. When ZrO 2 is contained in the glass, 96 Zr, which is a radioisotope contained in ZrO 2 , is inevitably contained in the glass, and a very small amount of radiation emitted by 96 Zr is generated in the ceramic wiring board. Since it may cause malfunction, it is not preferable.

PbOはこの発明におけるガラスに含まれず、言い換えると、PbOはガラス中に実質的に含有されない。即ち、ガラスの製造過程においてPbOが不可避的に不純物として含まれることはあるが、PbOが意図的にガラスの構成成分として添加されることはない。Pbは人体に対する毒性を有し、排出規制の対象ともなっている物質であるので、ガラスの構成成分として添加することは好ましくない。   PbO is not contained in the glass in the present invention, in other words, PbO is not substantially contained in the glass. That is, PbO is inevitably contained as an impurity in the glass production process, but PbO is not intentionally added as a component of the glass. Since Pb is a substance that is toxic to the human body and is subject to emission control, it is not preferable to add it as a constituent component of glass.

LiOはこの発明におけるガラスに含まれず、言い換えると、LiOはガラス中に実質的に含有されない。即ち、ガラスの製造過程においてLiOが不可避的に不純物として含まれることはあるが、LiOが意図的にガラスの構成成分として添加されることはない。LiOがガラス中に含まれると、導体であるAgがセラミックス中へと滲み出し、絶縁不良が引き起こされることがある。 Li 2 O is not contained in the glass in the present invention, in other words, Li 2 O is not substantially contained in the glass. In other words, Li 2 O is inevitably contained as an impurity in the glass production process, but Li 2 O is not intentionally added as a constituent of the glass. If Li 2 O is contained in the glass, the conductor Ag may ooze out into the ceramic and cause insulation failure.

無機フィラーは、その種類及び含有量等によって、誘電特性及び機械的特性を変化させることができる。無機フィラーを形成する無機化合物としては、例えば、ガーナイト、チタニア、アルミナ、チタン酸塩(チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム等)、ムライト、ジルコニア、石英、コーディエライト、フォルステライト、ワラストナイト、アノーサイト、エンスタタイト、ジオプサイト、アーケルマナイト、ゲーレナイト及びスピネル等を挙げることができる。これらのなかでも、ガーナイト、チタニア、ジルコニア、アルミナが特に好ましい。これらの無機化合物はその一種単独で用いることができ、また、それら二種以上の無機化合物を混合して用いてもよい。   The inorganic filler can change dielectric properties and mechanical properties depending on the type and content thereof. Examples of the inorganic compound forming the inorganic filler include garnite, titania, alumina, titanate (magnesium titanate, calcium titanate, strontium titanate, barium titanate, etc.), mullite, zirconia, quartz, cordierite, Examples include forsterite, wollastonite, anorthite, enstatite, diopsite, akermanite, gelenite, and spinel. Among these, garnite, titania, zirconia, and alumina are particularly preferable. These inorganic compounds can be used alone or in combination of two or more inorganic compounds.

また、無機フィラーの形状は特に限定されず、例えば、粒子状、鱗片上、繊維状等種々の形状であってよく、通常、粒子状である。更に、その大きさも特に限定されないが、通常、その大きさは1〜10μm(粒子形状の場合には平均粒径)とすることが好ましい。10μmを越えて大きいと誘電体磁器の組織が過度に粗くなる傾向にある。また、1μm未満であると、セラミック配線基板の製造に困難を伴う場合がある。尚、無機フィラーは、通常、製造時に添加された形状及び大きさのままでセラミック配線基板中に存在する。   Moreover, the shape of an inorganic filler is not specifically limited, For example, it may be various shapes, such as a particulate form, a scale top, and a fibrous form, and is a particulate form normally. Further, the size is not particularly limited, but usually the size is preferably 1 to 10 μm (average particle diameter in the case of a particle shape). If it exceeds 10 μm, the structure of the dielectric ceramic tends to be excessively rough. If the thickness is less than 1 μm, it may be difficult to produce the ceramic wiring substrate. Incidentally, the inorganic filler is usually present in the ceramic wiring board with the shape and size added at the time of manufacture.

無機フィラーは、無機フィラーとガラスとの合計を100質量%とした場合に20〜60質量%が含有され、好ましくは、30〜60質量%が含有され、より好ましくは、40〜55質量%が含有される。無機フィラーの含有率が20質量%未満であると、ガラスが
湧出し焼成治具と反応する場合があり、また、十分な抗折強度が得られ難い場合もあり好ましくない。一方、60質量%を超えると1000℃以下での焼成が困難となる場合があり、Agを含む導電ペーストとの同時焼成を行うことができない場合がある。
The inorganic filler contains 20 to 60% by mass, preferably 30 to 60% by mass, more preferably 40 to 55% by mass, when the total of the inorganic filler and glass is 100% by mass. Contained. If the content of the inorganic filler is less than 20% by mass, the glass may be reacted with the firing jig, and it may be difficult to obtain a sufficient bending strength. On the other hand, if it exceeds 60 mass%, firing at 1000 ° C. or lower may be difficult, and simultaneous firing with a conductive paste containing Ag may not be performed.

セラミック配線基板における外径寸法変化率は、次の式で求められる。
外径寸法変化率=(900℃の外径寸法−860℃の外径寸法)/860℃の外径寸法
「外径寸法」とは、長方形における4角の対向する距離のことであり、言い換えると、長方形であるセラミック配線基板表面における横方向(X方向)における1辺の長さ、又は縦方向(Y方向)における1辺の長さのいずれかである。900℃の外径寸法とは、900℃で焼成した後に測定されたセラミック配線基板の外径寸法のことであり、860℃の外径寸法とは、860℃で焼成した後に測定されたセラミック配線基板の外径寸法のことである。長方形であるセラミック配線基板における4辺の長さを、それぞれ上記の計算式に代入して計算し、4つの外径寸法変化率の値を求める。4つの外径寸法変化率の平均値によって、セラミック配線基板表面における歪みが評価される。
異なる温度で変化した外径寸法の差を小さくすることによって、多層からなるグリーンシート各々が、焼成温度の違いによる熱変形のばらつきを抑えることができ、セラミック配線基板表面における歪みが小さくなる。外径寸法変化率の平均値が2.0以下であると、セラミック配線基板の表面に、チップコンデンサー等の電子部品を実装することができる程度に、セラミック配線基板の表面における歪みを小さくすることができる。故に、製品不良を少なくすることができる。
The outer diameter dimension change rate in the ceramic wiring board is obtained by the following expression.
Outside diameter dimensional change rate = (outside diameter dimension at 900 ° C.−outside diameter dimension at 860 ° C.) / Outside diameter dimension at 860 ° C. The “outside diameter dimension” is the opposing distance of four corners in a rectangle. And the length of one side in the horizontal direction (X direction) or the length of one side in the vertical direction (Y direction) on the rectangular ceramic wiring board surface. The outer diameter of 900 ° C. is the outer diameter of the ceramic wiring board measured after firing at 900 ° C., and the outer diameter of 860 ° C. is the ceramic wiring measured after firing at 860 ° C. It is the outer diameter of the substrate. The lengths of the four sides of the rectangular ceramic wiring board are respectively calculated by substituting them into the above formulas, and the values of the four outer diameter dimensional change rates are obtained. The strain on the surface of the ceramic wiring board is evaluated by the average value of the four outer diameter dimensional change rates.
By reducing the difference in outer diameter that has changed at different temperatures, each of the multi-layered green sheets can suppress variations in thermal deformation due to differences in firing temperature, and distortion on the surface of the ceramic wiring board is reduced. If the average value of the dimensional change rate of the outer diameter is 2.0 or less, the distortion on the surface of the ceramic wiring board should be reduced to the extent that electronic components such as chip capacitors can be mounted on the surface of the ceramic wiring board. Can do. Therefore, product defects can be reduced.

この発明に係るセラミック配線基板は特に限定されないが、次のようにして製造することができる。
先ず原料粉末の調製をする。具体的には、SiO粉末、B粉末、Al粉末、ZnO粉末、CaO粉末、NaO粉末及びKO粉末を、混合する。各原料粉末の割合は、原料粉末全体に対してSiOが4〜54モル%、Alが8〜13モル%であり、NaOとKOとの合計が0.2モル%より大きく、2モル%以下である。SiO、CaO及びZnOについては、原料粉末中におけるSiOとCaO及びZnOの合計とのモル比率が、SiO/(CaO+ZnO)>2.0を満たすようにする。Bについては、原料粉末中のSiO、Al、B、ZnO、CaO、NaO、及びKOの合計が100モル%となるように、Bの含有量が適宜に決定されるが、通常、原料粉末中に含められるBの量は、9〜18モル%である。また、この発明においてはMgO、ZrO、PbO及びLiOを原料粉末に含めることがない。
混合により得られた原料粉末は、加熱溶融し、その後に、急速冷却することによりフリットにし、このフリットを粉砕することによりガラス粉末を得ることができる。
ガラス粉末の粒径については特に制限がないが、通常の場合、1〜10μmであるのが好ましい。ガラス粉末の粒径が10μmを越えると、無機フィラーとガラスとを含有するグリーンシートに形成するのに支障を生じることがあり、また、ガラス粉末の粒径が1μmよりも小さいと、フリットを粉砕する時間が長くなって非効率になると共に、取扱いに困難を生じることがある。
次いで前記ガラス粉末と無機フィラーとを混合する。混合操作は各種の混合器例えばボールミル等を使用して行われることができる。ガラス粉末と無機フィラーとの配合割合は、無機フィラーが30〜60質量%、好ましくは40〜50質量%であり、ガラス粉末は40〜70質量%、好ましくは45〜60質量%である。
前記ガラス粉末と無機フィラーとを混合して得られる配線基板用組成物は、ガラス粉末と無機フィラーとからなる組成物であってもよく、また、ガラス粉末及び無機フィラーとともに、バインダー、溶剤、可塑剤及び分散剤等を含有していても良い。
前記バインダーとしては、ポリビニルブチラール等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂及びメタアクリル樹脂等のメタクリル樹脂等を使用することができ、溶剤としてはベンゼン、トルエン及びキシレン等の芳香族溶剤、並びにアルコール類、ケトン類等を使用することができ、可塑剤としてはフタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチル等のカルボン酸ジアルキル、ポリエチレングルコール等を挙げることができる。
前記配線基板用組成物はシートに成形され、所定の形状に調製した後に、60〜80℃の適宜の温度で乾燥することによりグリーンシートが形成される。このようにして複数種類のグリーンシートを形成する。グリーンシートの厚みは、通常0.025〜0.200mmである。
複数種類のグリーンシートのうち、所定のグリーンシートにおいては、グリーンシートの一方の面から他方の面へと貫通する貫通孔を、レーザー加工により、開設する。貫通孔の孔径は特に制限がないが、通常75〜150μmである。
貫通孔を有するグリーンシートの平面上に、前記貫通孔を被覆するように、所定のパターンを有する導体パターンを、形成する。導体パターンは、Au,Ag−Pd、Ni、Cu等を含有する導電ペーストを前記貫通孔に充填することによって、形成することができる。
導体パターンを形成したグリーンシートを積層することにより積層シートを形成する。
積層シートは通常850〜900℃で焼成され、焼成した後にセラミック配線基板が得られる。
焼成後のセラミック配線基板は、複数の層からなる。セラミック配線基板のうち、最外層となる層における、隣接する他の層と接する面(内側面と称することができる。)とは反対側の面(外側面と称することができる。)に露出する導体におけるはんだ耐食性及びはんだ濡れ性を向上させるために、例えばNiを用いて、又はNiとAuとを用いてめっき処理を行う。めっき処理を行う前には、セラミック配線基板表面の導体表面にめっきが被着しやすくなることを目的として、酸性溶液又はアルカリ性溶液を用いて表面のエッチングを行う。めっき処理を行うには、例えば、電気めっき方法を用いてもよいし、無電解めっき方法を用いてもよい。
この発明に係るセラミック配線基板においては、耐薬性に優れているのでめっき処理をする前の表面エッチングを、導体表面及び基板自体に悪影響を与えることなく、行うことができる。
The ceramic wiring board according to the present invention is not particularly limited, but can be manufactured as follows.
First, raw material powder is prepared. Specifically, SiO 2 powder, B 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, ZnO powder, CaO powder, Na 2 O powder and K 2 O powder are mixed. The ratio of each raw material powder is 4 to 54 mol% for SiO 2 and 8 to 13 mol% for Al 2 O 3 with respect to the entire raw material powder, and the total of NaO 2 and K 2 O is 0.2 mol%. It is larger and is 2 mol% or less. Regarding SiO 2 , CaO and ZnO, the molar ratio of SiO 2 to the total of CaO and ZnO in the raw material powder satisfies SiO 2 /(CaO+ZnO)>2.0. The B 2 O 3, as SiO 2 in the raw material powder, Al 2 O 3, B 2 O 3, ZnO, CaO, Na 2 O, and K 2 O Total is 100 mol%, B 2 O Although the content of 3 is appropriately determined, the amount of B 2 O 3 included in the raw material powder is usually 9 to 18 mol%. In the present invention, MgO, ZrO 2 , PbO and LiO 2 are not included in the raw material powder.
The raw material powder obtained by mixing is heated and melted, and then rapidly cooled to form a frit. By pulverizing the frit, a glass powder can be obtained.
Although there is no restriction | limiting in particular about the particle size of glass powder, Usually, it is preferable that it is 1-10 micrometers. If the particle size of the glass powder exceeds 10 μm, it may hinder the formation of a green sheet containing an inorganic filler and glass. If the particle size of the glass powder is less than 1 μm, the frit is crushed. The processing time becomes long and inefficient, and it may cause difficulty in handling.
Next, the glass powder and the inorganic filler are mixed. The mixing operation can be performed using various mixers such as a ball mill. As for the compounding ratio of the glass powder and the inorganic filler, the inorganic filler is 30 to 60% by mass, preferably 40 to 50% by mass, and the glass powder is 40 to 70% by mass, preferably 45 to 60% by mass.
The composition for a wiring board obtained by mixing the glass powder and the inorganic filler may be a composition comprising the glass powder and the inorganic filler, and together with the glass powder and the inorganic filler, a binder, a solvent, a plastic An agent, a dispersant and the like may be contained.
As the binder, polyolefin resins such as polyvinyl butyral, methacrylic resins such as acrylic resin and methacrylic resin, and the like can be used. As solvents, aromatic solvents such as benzene, toluene and xylene, and alcohols and ketones. Examples of the plasticizer include dialkyl carboxylates such as dioctyl phthalate and dibutyl phthalate, and polyethylene glycol.
The wiring board composition is formed into a sheet, prepared into a predetermined shape, and then dried at an appropriate temperature of 60 to 80 ° C. to form a green sheet. In this way, a plurality of types of green sheets are formed. The thickness of the green sheet is usually 0.025 to 0.200 mm.
Among a plurality of types of green sheets, in a predetermined green sheet, a through-hole penetrating from one surface of the green sheet to the other surface is opened by laser processing. The diameter of the through hole is not particularly limited, but is usually 75 to 150 μm.
A conductor pattern having a predetermined pattern is formed on the plane of the green sheet having the through hole so as to cover the through hole. The conductor pattern can be formed by filling the through hole with a conductive paste containing Au, Ag—Pd, Ni, Cu or the like.
A laminated sheet is formed by laminating green sheets on which conductor patterns are formed.
The laminated sheet is usually fired at 850 to 900 ° C., and after firing, a ceramic wiring board is obtained.
The fired ceramic wiring board is composed of a plurality of layers. Of the ceramic wiring substrate, the outermost layer is exposed to a surface (referred to as an outer surface) opposite to a surface (referred to as an inner surface) in contact with another adjacent layer. In order to improve solder corrosion resistance and solder wettability in the conductor, for example, Ni is used, or plating is performed using Ni and Au. Before performing the plating treatment, the surface is etched using an acidic solution or an alkaline solution for the purpose of easily depositing the plating on the conductor surface of the ceramic wiring substrate surface. In order to perform the plating treatment, for example, an electroplating method or an electroless plating method may be used.
In the ceramic wiring board according to the present invention, since the chemical resistance is excellent, surface etching before plating can be performed without adversely affecting the conductor surface and the board itself.

以下、本発明を、実施例及び比較例を用いて、具体的に説明する。
(1)ガラス粉末の調製
表1に示す割合で、SiO粉末、B粉末、Al粉末、ZnO粉末,CaO粉末,NaO粉末,KO粉末とを混合して原料粉末を調合した。得られた原料粉末を加熱溶融させた後、水に投入して急冷すると共に水砕させてガラスフリットを得た。このガラスフリットをボールミルにて更に粉砕して、平均3μmのガラス粉末を18種類得た。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.
(1) Preparation of glass powder SiO 2 powder, B 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, ZnO powder, CaO powder, Na 2 O powder, K 2 O powder were mixed at the ratio shown in Table 1. Raw material powder was prepared. After the obtained raw material powder was melted by heating, it was poured into water, rapidly cooled and ground with water to obtain a glass frit. This glass frit was further pulverized by a ball mill to obtain 18 kinds of glass powder having an average of 3 μm.

(2)グリーンシートの製造
上記(1)で調製したガラス粉末と、無機フィラーであるアルミナの粉末とを、各々50質量%の割合となるように秤量し、ボールミルにて混合して混合粉末を得た。得られた混合粉末に、バインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジブチルフタレート(DBP)、及び溶剤としてトルエンを添加、混合してスラリーを得た。スラリーは18種類のガラス粉末それぞれから作成され、18種類のスラリーが得られた。各スラリーをドクターブレード法により、焼成後の厚みが100μmになるようにシート状に成形して18種類のグリーンシートを得た。
(2) Production of Green Sheet The glass powder prepared in the above (1) and the alumina powder that is an inorganic filler are weighed so as to have a ratio of 50% by mass and mixed in a ball mill to obtain a mixed powder. Obtained. To the obtained mixed powder, an acrylic resin as a binder, dibutyl phthalate (DBP) as a plasticizer, and toluene as a solvent were added and mixed to obtain a slurry. Slurries were prepared from each of 18 kinds of glass powders, and 18 kinds of slurries were obtained. Each slurry was formed into a sheet shape by a doctor blade method so that the thickness after firing was 100 μm, and 18 types of green sheets were obtained.

(3)導電ペーストの調製
Ag粉末、及びPd粉末を、各々85質量%:0.5質量%の割合となるように秤量し、ボールミルにて混合して混合粉末を得た。得られた混合粉末に、バインダとしてエチルセルロース樹脂、及び溶剤としてタービネオールを添加して混合し、導電ペーストを得た。
(3) Preparation of conductive paste Ag powder and Pd powder were weighed so as to have a ratio of 85% by mass to 0.5% by mass, respectively, and mixed by a ball mill to obtain a mixed powder. To the obtained mixed powder, an ethyl cellulose resin as a binder and tervineol as a solvent were added and mixed to obtain a conductive paste.

(4)導電ペーストの充填
上記(2)で得られた18種類のグリーンシートの各々について、レーザー加工を行い、断面が直径100μmの円形となるように、所定の位置に貫通孔を打ち抜いた。各々のグリーンシートの貫通孔の位置に、(3)導電ペーストを充填した後、スクリーン印刷法を用いて厚さ15μmとなるように導体パターンを形成した。
(4) Filling with conductive paste Each of the 18 types of green sheets obtained in (2) above was subjected to laser processing, and through-holes were punched at predetermined positions so that the cross-section was a circle with a diameter of 100 μm. After the conductive paste was filled in the position of the through hole of each green sheet (3), a conductor pattern was formed to a thickness of 15 μm using a screen printing method.

(5)グリーンシートの積層、焼成
複数のグリーンシートについて、上記(4)と同様に導電ペーストの充填、導体パターンの形成を行った後同じ種類の5枚のグリーンシートを積層した。積層したグリーンシートを、1000kgf/cm2の圧力で圧着し、所定のサイズの長方形にカットし、未焼成のセラミック積層体を得た。未焼成のセラミック積層体を、860℃又は900℃の温度条件下で1時間焼成した。焼成後には、グリーンシートの各層の間に、導電ペーストによる電気回路が所定のパターンに形成されたセラミック配線基板が得られた。
(5) Stacking and firing of green sheets For a plurality of green sheets, the same type of green sheets were stacked after filling the conductive paste and forming the conductive pattern in the same manner as in (4) above. The laminated green sheets were pressure-bonded at a pressure of 1000 kgf / cm 2 and cut into rectangles of a predetermined size to obtain an unfired ceramic laminate. The unfired ceramic laminate was fired at 860 ° C. or 900 ° C. for 1 hour. After firing, a ceramic wiring substrate was obtained in which an electric circuit made of a conductive paste was formed in a predetermined pattern between the layers of the green sheet.

(6)外径寸法変化の算定
同じ種類のガラス粉末の組成からなるセラミック配線基板について、上記(5)において860℃で焼成したものと900℃で焼成したものとにおいて、基板表面の長方形における横方向(X方向)の2辺と縦方向(Y方向)の2辺との、合計4辺の長さを、ノギスを用いて測定した。4辺の長さのそれぞれの測定値を、860℃の外径寸法、及び900℃の外径寸法とした。これら4辺の長さのそれぞれの測定値を以下の計算式に代入し、計算結果を外径寸法変化率とし、4辺の外径寸法変化率の平均値を算出した。結果は表2の通りであった。
寸法変化率=(900℃の外径寸法−860℃の外径寸法)/860℃の外径寸法
(6) Calculation of dimensional change in outer diameter For ceramic wiring boards made of the same kind of glass powder composition, in the case of firing at 860 ° C. and firing at 900 ° C. in the above (5), The total length of four sides, ie, two sides in the direction (X direction) and two sides in the vertical direction (Y direction), was measured using a caliper. The measured values of the lengths of the four sides were the outer diameter dimension of 860 ° C. and the outer diameter dimension of 900 ° C. The measured values of the lengths of these four sides were substituted into the following calculation formula, and the calculation result was taken as the outer diameter dimensional change rate, and the average value of the four side outer diameter dimensional change rates was calculated. The results are shown in Table 2.
The outer diameter dimension change rate = (900 ° C. with an external diameter of -860 outer diameter of ° C.) / 860 ° C. of outer diameter

(7)結晶性の評価
焼成後のセラミック配線基板について、X線回折装置を用いて、結晶性の判定を行った。得られた回折ピークが添加したフィラー(本実施例ではアルミナ)のみの回折パターンが得られた場合には、セラミック配線基板におけるガラスが非晶質として存在すると判定し、それ以外の結晶層に起因する回折パターンが得られた場合には、セラミック配線基板におけるガラスが結晶質として存在すると判定した。
(7) Evaluation of crystallinity About the ceramic wiring board after baking, crystallinity was determined using the X-ray-diffraction apparatus. When the diffraction pattern of only the filler (alumina in this example) to which the obtained diffraction peak is added is obtained, it is determined that the glass in the ceramic wiring substrate exists as an amorphous state, and it is caused by the other crystal layers. When the diffraction pattern to be obtained was obtained, it was determined that the glass in the ceramic wiring substrate was present as a crystalline material.

(8)導電ペーストとの焼成安定性の評価
上記(5)における焼成操作時に、セラミックス材料と導電ペーストとの同時焼成が可能か否かを以下の基準に基づいて評価した。まず、同時焼成が可能であって、焼成後に導電ペーストが問題なく固着することを、「○」とした。次に、同時焼結は可能であるが、焼成後に導電ペースト部が剥がれること、又は導電ペースト部が焼結前に比べて変形することを、「△」とした。最後に、ガラスの焼成に要する温度が高く、導電ペーストとの同時焼成を行うことができないことを、「×」とした。結果について、以下は表2の通りであった。
(8) Evaluation of firing stability with conductive paste During the firing operation in (5) above, whether or not the ceramic material and the conductive paste can be fired simultaneously was evaluated based on the following criteria. First, “◯” indicates that simultaneous firing is possible and the conductive paste adheres without problems after firing. Next, although simultaneous sintering is possible, it was set as "(triangle | delta)" that a conductive paste part peels after baking or a conductive paste part deform | transforms compared with before sintering. Finally, “X” indicates that the temperature required for firing the glass is high and the simultaneous firing with the conductive paste cannot be performed. The results are shown in Table 2 below.

(9)セラミック配線基板表面の耐薬性の評価
焼成後のセラミック配線基板を1NのKOH、又は1NのHClに浸漬させ、室温で15分間スターラーを用いて攪拌した。浸漬前後におけるセラミック配線基板の重量を測定し、浸漬前の重量に対する浸漬後の重量の減少率を算出した。KOH溶液、HCl溶液のいずれに浸漬させても、減少率が0.1%以下であるときは「○」とした。KOH溶液、HCl溶液のうち少なくともいずれか一方に浸漬させると、減少率が0.1%よりも大きいときは「×」とした。結果は表2の通りであった。
(9) Evaluation of chemical resistance on the surface of the ceramic wiring board The fired ceramic wiring board was immersed in 1N KOH or 1N HCl and stirred at room temperature for 15 minutes using a stirrer. The weight of the ceramic wiring board before and after the immersion was measured, and the reduction rate of the weight after immersion with respect to the weight before immersion was calculated. Even when immersed in either KOH solution or HCl solution, “◯” was given when the reduction rate was 0.1% or less. When immersed in at least one of the KOH solution and the HCl solution, “x” was given when the reduction rate was greater than 0.1%. The results are shown in Table 2.

以下に、実施例及び比較例で用いたガラスの組成を表1に示す。   The glass compositions used in the examples and comparative examples are shown in Table 1 below.


Figure 0006319947
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以下に、実施例及び比較例で製造したセラミック配線基板における4辺の外径寸法変化率の平均値、ガラスの結晶質、焼成安定性、及び耐薬性を表2に示す。   Table 2 shows the average value of the dimensional change rate of the four sides of the ceramic wiring boards manufactured in Examples and Comparative Examples, the crystallinity of the glass, the firing stability, and the chemical resistance.

Figure 0006319947
Figure 0006319947

比較例1〜3、及び7〜10は、いずれもセラミック配線基板表面における耐薬性が悪く、酸性溶液又は塩基性溶液によって、顕著な重量減少が見られた。比較例5〜6、8、10では、いずれも焼成安定性が悪く、Agを含む導電ペーストとの同時焼成が不可能か、又は同時焼成後に導体の剥がれや変形が生じた。比較例4では、900℃での焼成時と860℃での焼成時とで、外径寸法の変化が大きく、セラミック配線基板の表面におけるチップなどの電子部品の実装が不可能である、製品不良を生じた。これに対して、本発明に係る実施例1〜8では、いずれも良好な耐薬性を示し、導電ペーストとの良好な焼成安定性を示し、温度差による外径寸法変化率が小さく、製品不良を生じないセラミック配線基板が得られた。   Comparative Examples 1 to 3 and 7 to 10 all had poor chemical resistance on the surface of the ceramic wiring board, and significant weight reduction was observed with an acidic solution or a basic solution. In Comparative Examples 5 to 6, 8, and 10, firing stability was poor, and simultaneous firing with a conductive paste containing Ag was impossible, or conductor peeling and deformation occurred after simultaneous firing. In Comparative Example 4, the outer diameter changes greatly between the firing at 900 ° C. and the firing at 860 ° C., and it is impossible to mount electronic components such as chips on the surface of the ceramic wiring board. Produced. On the other hand, in Examples 1 to 8 according to the present invention, all show good chemical resistance, good firing stability with the conductive paste, the rate of change in the outer diameter due to temperature difference is small, and product failure A ceramic wiring board that does not cause the problem was obtained.

Claims (1)

無機フィラーとガラスとを含有するセラミック配線基板において、
前記ガラスは非晶質であり、
前記ガラスは、SiO、Al、B、ZnO、CaO、NaO、及びKOを含有し、
前記ガラス中に存在する構成成分の物質量の比率は、ガラス全体に対してSiOが49〜54モル%であり、Alが8〜13モル%であり、NaOとKOとの合計が0.2モル%より大きく2モル%以下であり、
前記ガラス中に存在するSiOとCaO及びZnOの合計とのモル比率が、SiO/(CaO+ZnO)>2.0を満たし、
MgO、ZrO、PbO、及びLiOを含まないこと、を特徴とするセラミック配線基板。
In ceramic wiring board containing inorganic filler and glass,
The glass is amorphous;
The glass contains SiO 2, Al 2 O 3, B 2 O 3, ZnO, CaO, Na 2 O, and K 2 O,
The ratio of the amount of the constituent components present in the glass is such that SiO 2 is 49 to 54 mol%, Al 2 O 3 is 8 to 13 mol%, Na 2 O and K 2 with respect to the entire glass. The total with O is more than 0.2 mol% and 2 mol% or less,
The molar ratio of SiO 2 present in the glass to the total of CaO and ZnO satisfies SiO 2 /(CaO+ZnO)>2.0,
A ceramic wiring board characterized by not containing MgO, ZrO 2 , PbO, and Li 2 O.
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