JP2003277852A

JP2003277852A - 銅メタライズ組成物およびセラミック配線基板

Info

Publication number: JP2003277852A
Application number: JP2002084101A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Yamada; 裕美山田; Naoto Shibuichi; 直人澁市; Yoshitake Terashi; 吉健寺師
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-03-25
Publication date: 2003-10-02

Abstract

(57)【要約】【課題】銅配線層とガラスセラミック磁器などのセラミ
ック絶縁層との接着強度を向上させ、且つ配線基板の反
りを抑制し、半田濡れ性にも優れた銅メタライズ組成物
およびこれを用いたセラミック配線基板を提供する。【解決手段】銅粉末１００質量部に対して、ガラス成分
を０．５〜８質量部、Ｍｇ、Ｚｎ、およびＴｉを主成分
とする複合酸化物を０．０５〜３質量部含有してなり、
また、複合酸化物中にはイルメナイト相およびスピネル
相とが形成され、さらには、この複合酸化物１００質量
部に対して、Ｂ₂Ｏ₃が０．０１〜１０質量部含まれてい
る

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅メタライズ組成
物およびそれを用いたセラミック配線基板に関し、特
に、セラミック磁器粉末との同時焼成に適した銅メタラ
イズ組成物およびセラミック配線基板に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、配線基板においては、高周波回路の
対応性、高密度化、高速化が要求され、アルミナ系セラ
ミック絶縁層に比較して、低い誘電率が得られ、配線層
の低抵抗化が可能なガラスセラミックなどの低温焼成が
可能なセラミック配線基板が一層注目されている。

【０００３】セラミック配線基板は、ガラスセラミック
スなどの絶縁層からなる絶縁基板に、銅、金、銀などの
低抵抗金属を主体とする配線層を施したものが知られて
いる。このような配線基板に用いられる銅メタライズ組
成物として、例えば、特開平３−４６７０６号公報に開
示されたものが知られている。この公報に開示された銅
メタライズ組成物は、銅粉末と、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂およびＰｂＯからなるガラス粉末とを混合したもの
であり、このような組成の銅メタライズ組成物を用いる
ことにより、銅粉末の焼結を促進させることができ、９
００℃以下の温度で焼成しても高い接着強度を得ること
ができることが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された銅メタライズ組成物は、この銅メタライ
ズ組成物に含まれるガラス粉末が低軟化性であるため
に、銅粉末の焼結性は向上するものの、配線基板に反り
が発生したり、銅成分とガラス成分との分離が生じて、
導体ペースト中に含有されたガラス成分が銅配線層の表
面に浮上してしまい、その結果、銅配線層とガラスセラ
ミック絶縁層との間の接着強度が低下するとともに、半
田によって端子等を接続する際に半田濡れ性が低下する
という問題があった。

【０００５】従って、本発明は、銅配線層とガラスセラ
ミック磁器などのセラミック絶縁層との接着強度を向上
させ、且つ配線基板の反りを抑制し、半田濡れ性にも優
れた銅メタライズ組成物およびセラミック配線基板を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の銅メタライズ組
成物は、銅粉末１００質量部に対して、ガラス成分を
０．５〜８質量部、Ｍｇ、Ｚｎ、およびＴｉを主成分と
する複合酸化物を０．０５〜３質量部含有してなること
を特徴とする。

【０００７】このような構成によれば、銅粉末に主成分
としてＺｎＯ粉末を単味で含有する導体ペーストを用い
る場合に比較して、銅メタライズ組成物をガラスセラミ
ック絶縁層の焼成収縮挙動に近づけることができ、セラ
ミック配線基板の反りを低減できる。

【０００８】また、ガラス成分とともに上記複合酸化物
を含有させることにより、この複合酸化物が銅成分とセ
ラミック絶縁層との双方に対して高い濡れ性を有するこ
とから、銅配線層とセラミック絶縁層との間の接着強度
を高めることができ、さらに、銅成分とガラス成分との
分離を抑制できることから銅配線層表面へのガラス浮き
を抑制でき半田濡れ性を向上できる。

【０００９】上記銅メタライズ組成物では、複合酸化物
の組成が、モル比で、Ｚｎ：Ｍｇ：Ｔｉ＝０．１〜０．
９５：０．０５〜０．９：０．１〜１．１であることが
望ましい。複合酸化物の組成をこのような組成の範囲と
することにより、複合酸化物中にイルメナイト相やスピ
ネル相、あるいはこれらの混合相が形成されることか
ら、本発明のセラミック配線基板の焼成温度付近におい
て、この複合酸化物の過度の軟化を抑制できる。このた
め銅メタライズ組成物中において複合酸化物を均質に存
在させることができ、銅メタライズ組成物の焼結性を高
めることができる。

【００１０】上記銅メタライズ組成物では、複合酸化物
中にはイルメナイト相およびスピネル相とが形成されて
いることが望ましく、複合酸化物中にイルメナイト相と
スピネル相の両相が混在することにより、銅成分および
セラミック磁器両層への濡れ性が同時に高まり、このた
め銅配線層とセラミック磁器との接着強度をさらに高め
ることができる。

【００１１】上記銅メタライズ組成物では、複合酸化物
中に、Ｚｎ、Ｍｇ、およびＴｉから構成される主成分中
１００質量部に対して、さらに、Ｂ₂Ｏ₃が０．０１〜１
０質量部含まれることが望ましい。複合酸化物中に、Ｂ
₂Ｏ₃を含有させることにより、銅メタライズ組成物中に
ともに含まれているガラス成分をさらに取り込みやすく
なり、銅成分やセラミック絶縁層との濡れ性をさらに向
上でき、このため銅配線層の接着強度をさらに高めるこ
とができる。

【００１２】本発明のセラミック配線基板は、セラミッ
ク磁器粉末と銅メタライズ組成物とを同時焼成して得ら
れる銅配線層とセラミック磁器との界面領域にイルメナ
イト相および／またはスピネル相とを含む複合酸化物が
形成されていることを特徴とする。

【００１３】このように、複合酸化物に含まれる結晶相
がイルメナイト相またはスピネル相、あるいはこれらの
混合相であれば、複合酸化物の軟化を抑制できることか
ら銅メタライズ組成物中の複合酸化物のセラミック絶縁
層への拡散を防止でき、このため銅配線層とセラミック
絶縁層との接着強度を高めることができるとともに、銅
メタライズ組成物中のガラス粉末量を低減できることか
ら、銅配線層の表面へのガラス浮きを抑制できる。

【００１４】上記セラミック配線基板では、銅配線層の
全表面積に対するガラスの面積占有率が５０％以下であ
ることが望ましい。銅配線層の表面に浮き出てくるガラ
スの面積占有率を５０％以下とすることにより、この銅
配線層の表面に形成されるメッキ膜の欠けを防止でき、
半田との濡れ性および接着性を向上できる。即ち、ガラ
ス成分の銅配線層表面への浮き出しが抑制される分、銅
配線層自体および銅配線層とセラミック絶縁層との接着
強度を向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の銅メタライズ組成
物およびそれを用いたセラミック配線基板について詳述
する。

【００１６】本発明の銅メタライズ組成物では、銅粉末
は、銅粉末および／または、還元雰囲気での熱処理によ
って銅に還元される酸化銅粉末であってもよい。この銅
粉末は平均粒径１〜５μｍ、特に、１．５〜３μｍ、さ
らには２〜２．５μｍの粉末、特に、球状の銅粉末を用
いることによって、過焼結による接着強度の低下を防止
し、また微細な銅配線層を形成することが可能となる。

【００１７】本発明によれば、かかるガラス成分を含有
せしめることによって、上記銅成分１００質量部に対し
て、ガラス成分を０．５〜８質量部の割合で含有せしめ
ることが重要である。セラミック絶縁層との同時焼成に
おいて、銅メタライズ組成物の焼結助剤としての効果が
高まり銅メタライズ組成物自体の焼結性を高めることが
できるとともに、セラミック絶縁層との接着強度を向上
できる。

【００１８】このガラス成分量が０．５質量部よりも少
ない場合には、焼結助剤としての効果が小さくなり、焼
結不足を招きやすくなり、接着強度が低下する。一方、
ガラス成分量が８質量部より多い場合には、ガラス成分
の軟化性のために銅メタライズ組成物自体の焼結性が高
まるものの、セラミック絶縁層との焼成収縮率差が大き
くなることから反りが大きくなる。また、銅配線層表面
へのガラス浮きも多くなる。ガラス成分は、銅成分１０
０質量部に対して、特に、ガラス成分を２〜５質量部が
望ましい。

【００１９】本発明において用いられるガラス成分とし
ては、ほう珪酸ガラス、ほう珪酸亜鉛系ガラス、リチウ
ム珪酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ系ガラスのう
ち少なくとも１種が用いられ、これらのガラスは、非晶
質または焼成によって結晶相が析出する結晶化ガラスで
あってもよい。また、この原料であるこれらのガラス粉
末の平均粒径は均一な分散が可能という理由から１〜３
μｍであることが望ましく、特に、１．５〜２μｍであ
ることがより望ましい。

【００２０】また、本発明によれば、銅成分１００質量
部に対して、Ｚｎ、ＭｇおよびＴｉを主成分とする複合
酸化物を０．０５〜３質量部の割合で含有させることが
重要である。この複合酸化物を添加することによって、
この銅メタライズ組成物中にともに含まれるガラス成分
の拡散を抑制して銅メタライズ組成物とセラミック絶縁
層との焼結性を高めるとともに、反りを抑制できる。

【００２１】上記複合酸化物量が０．０５質量部よりも
少ない場合には、銅メタライズ組成物とセラミック絶縁
層との焼結性が低下するとともに、接着強度が低くな
る。一方、複合酸化物量が３質量部よりも多い場合に
は、銅成分の焼結を阻害されることから反りが大きくな
り、接着強度が低くなる。

【００２２】そして、銅メタライズ組成物中の銅成分と
セラミック絶縁層との双方に対して高い濡れ性を有し、
銅配線層とガラスセラミック絶縁層との間の接着強度を
さらに高めることができるという理由から、特に、Ｚ
ｎ、Ｍｇ、およびＴｉを主成分とする複合酸化物は０．
１〜１質量部含有することが望ましい。

【００２３】また、複合酸化物中にはイルメナイト相お
よび／またはスピネル相とが形成されていることが望ま
しい。銅メタライズ組成物を構成する複合酸化物がこの
ような結晶相であれば、銅メタライズ組成物およびセラ
ミック絶縁層の焼成温度において、過度の軟化を抑制で
き、銅成分とセラミック絶縁層に対し均質な濡れを形成
できる。特に、銅配線層の接着強度を高めるという理由
から、複合酸化物中にイルメナイト相とスピネル相とが
共存していることがより望ましい。

【００２４】また、本発明の複合酸化物はこれらの化学
量論組成の結晶相に限定されるのではなく、例えば、Ｍ
ｇ、ＺｎおよびＴｉの金属酸化物から構成されるもので
あれば、イルメナイト相やスピネル相のような化学量論
組成になっていなくてもかまわない。

【００２５】また、複合酸化物中において、Ｚｎ、Ｍ
ｇ、およびＴｉから構成される主成分１００質量部に対
して、Ｂ₂Ｏ₃量を０．０１〜１０質量部添加することに
よって、銅メタライズ組成物とセラミック絶縁層との接
着性をさらに高めることができる。特に、上記Ｂ₂Ｏ₃量
は２〜５質量部であることがより望ましい。

【００２６】さらに、複合酸化物中のＺｎ、Ｍｇ、およ
びＴｉの元素比は、上記イルメナイト相およびスピネル
相を形成する場合モル比で、Ｚｎ：Ｍｇ：Ｔｉ＝０．１
〜０．９５：０．０５〜０．９：０．９〜１．１である
ことが望ましく、イルメナイト相のみを形成する場合に
はモル比でＺｎ：Ｍｇ：Ｔｉ＝０．１〜０．８：０．２
〜０．９：０．９〜１．１、スピネル相のみを形成する
場合にはＺｎ：Ｍｇ：Ｔｉ＝０．８：０．２：０．１で
あることが望ましい。

【００２７】また、この複合酸化物粉末の平均粒径は銅
メタライズ組成物中における均質分散性を向上させ、濡
れ性を高めるという理由から１〜５μｍであることが望
ましく、特に、１．５〜２．５μｍであることがより望
ましい。

【００２８】また、本発明における複合酸化物は、Ｚｎ
Ｏ、ＭｇＯ、およびＴｉＯ₂、あるいはこれにＢ₂Ｏ₃を
上記の割合で添加した混合物を７００〜１３００℃で仮
焼後、粉砕したものであって、その平均粒径が１〜５μ
ｍであることが望ましい。これは、各成分を各酸化物粉
末単味で添加する場合よりも均質であるために、セラミ
ック絶縁層と銅配線層との接着強度を高めるとともに、
接着強度のばらつきを抑えることができる。なお、この
熱処理された複合酸化物は前述したような結晶相を含む
結晶性化合物であることが望ましい。

【００２９】また、本発明の銅メタライズ組成物中に
は、上記以外に他の無機物を、銅成分１００質量部に対
して、０．０５〜１質量部配合することができる。他の
無機物としては、例えば、アルミナ、シリカ、ムライ
ト、フォルステライト、ペタライト、ネフェリン、リチ
ウムシリケート、カーネギアナイト、ガーナイト、ジル
コニアなどを挙げることができる。その中でアルミナが
特に望ましい。

【００３０】また、この無機物の平均粒径は均一に分散
できるという理由から０．１〜３μｍであることが望ま
しく、特に、０．５〜１μｍであることがより望まし
い。

【００３１】次に、図面に基づいて、本発明の銅メタラ
イズ組成物を用いたセラミック配線基板について説明す
る。図１は、本発明の一実施形態にかかるセラミック配
線基板の構造を示しており、複数の銅配線層を有する多
層配線基板である。

【００３２】図１に示すように、セラミック配線基板１
は、セラミック絶縁基板２と銅配線層３とを含む。

【００３３】セラミック絶縁基板２は、複数のセラミッ
ク絶縁層２ａ・・・２ｄを積層した積層体から構成さ
れ、各層間およびセラミック絶縁基板２の表面には、厚
みが５〜３０μｍの銅配線層３が被着形成されている。
また、セラミック絶縁基板２内には、セラミック絶縁層
２ａ・・・２ｄの厚さ方向に貫通した直径が５０〜２０
０μｍ程度のビアホール導体４が形成されている。

【００３４】セラミック絶縁基板２は、８００〜１１０
０℃の低温で焼成可能な材料からなり、例えば、少なく
ともＳｉＯ₂を含有するガラス材、又はＳｉＯ₂を含有す
るガラス材と無機フィラーとの複合材料からなるガラス
セラミック磁器粉末からなる。具体的には、このガラス
材は、複数の金属酸化物成分から構成され、焼成後にお
いて非晶質、又は焼成によって、コージェライト、ムラ
イト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイ
ト、ウィレマイト、ドロマイト、リチウムシリケートや
その置換誘導体の結晶を析出する結晶化ガラスであるこ
とが望ましい。

【００３５】ガラス材としては周知のガラス材を用いる
ことができるが、特に、焼成時に結晶化する結晶性ガラ
スが望ましく、この結晶性ガラスからの結晶相の析出に
より機械的強度を向上でき、この結果、銅配線層の接着
強度も向上させることができる。ここで用いられるガラ
ス成分としては、例えば、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−ＭｇＯ
−ＣａＯ系結晶化ガラス材が好適であり、この系のガラ
ス材以外にＬｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏなどのアルカリ金
属酸化物、ＣａＯ、ＭｇＯなどのアルカリ土類金属酸化
物、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃、ＰｂＯから選
ばれる１種または２種以上を含有するホウ珪酸ガラス、
ＢａＯ系ガラス、ナトリウムソーダガラス等が挙げられ
る。

【００３６】セラミック絶縁基板２を構成する無機フィ
ラーとしては、ジルコン酸カルシウム、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、ア
ルミナ、ムライト、フォルステライト、ジルコニア、ス
ピネル等の群から選ばれる少なくとも１種を用いること
ができる。

【００３７】ガラス材と無機フィラーとの割合は、ガラ
ス材が３０〜７０質量％、無機フィラーが７０〜３０質
量％からなることが適当である。

【００３８】その他、低温で焼成可能な材料としては、
上記のようなガラスを用いず、ＳｉＯ₂、アルカリ土類
金属酸化物などを所望の組成で混合した組成物であって
もよい。

【００３９】本発明におけるセラミック絶縁基板２は、
０〜４００℃までの熱膨張係数が７〜１８×１０^-6／℃
であるのが好ましい。セラミック絶縁基板２の熱膨張係
数が７×１０^-6／℃を下回ると、セラミック絶縁基板２
とプリント配線板との半田接合部に熱応力が加わり実装
信頼性が低下するという問題があり、逆に１８×１０ ^-6
／℃を超えるとセラミック絶縁基板２とシリコンチップ
との半田接合部に熱応力が加わり実装信頼性が低下する
という問題がある。

【００４０】セラミック配線基板１における表面の銅配
線層３は、シリコンチップなどの各種電子部品５を搭載
するためのパッドとして、シールド用導体膜として、さ
らには、外部回路と接続する端子電極として用いられ、
各種電子部品５が銅配線層３に半田などの導電性接合剤
６を介して接合される。

【００４１】表面の銅配線層３の全表面積に対するガラ
スの占有面積率は、メッキ膜の形成をよくし、半田濡れ
性を高めるという理由から５０％以下であることが望ま
しい。

【００４２】また、本発明によれば、セラミック配線基
板１の表面および内部の銅配線層３、並びにビアホール
導体４を上記の銅メタライズ組成物によって絶縁基板２
と同時焼成によって形成するものである。

【００４３】なお、図示していないが、必要に応じて、
セラミック配線基板１の表面には、更に、珪化タンタ
ル、珪化モリブデンなどの厚膜抵抗体膜や配線保護膜な
どを形成しても構わない。

【００４４】次に、本発明のセラミック配線基板１を作
製する方法について説明する。

【００４５】まず、例えば、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｍｇ
Ｏ−ＣａＯ系結晶化ガラス材を５０〜９０質量％とアル
ミナ系のフィラーを１０〜５０質量％とを混合してガラ
スセラミック組成物を調製し、その混合物１００質量部
に対して有機バインダを１０〜１２質量部加え、さら
に、フタル酸エステル等の可塑剤およびトルエン等の溶
媒を添加してスラリを調製する。この後、ドクターブレ
ード法、圧延法、プレス法等の適宜な成形手段によりグ
リーンシートを得る。

【００４６】次に、このグリーンシートにレーザーやマ
イクロドリル、パンチングなどにより直径１００〜２０
０μｍの貫通孔を形成しこの貫通穴の内部に前記銅配線
層３と同じ導体ペーストを充填する。

【００４７】ついで、このグリーンシートの表面に、本
発明の銅メタライズ組成物を含む上記導体ペーストを用
いてスクリーン印刷等によりパターン状に印刷して配線
パターンを形成する。導体ペーストの主成分となる銅成
分には前記した所定の粒径の銅粉末、もしくは一部酸化
銅を含んだものが用いられる。尚、酸化銅は還元性雰囲
気で焼成されることにより実質的に銅単体に還元され
る。

【００４８】導体ペーストは、前記した銅成分とガラス
成分、複合酸化物、および必要に応じてＡｌ₂Ｏ₃等の無
機物からなる無機成分に対して、アクリル樹脂などの有
機バインダと、αテルピネオール、ジブチルフタレー
ト、ブチルカルビトールなどの有機溶剤とを攪拌混合機
を用いて均質混合して調製される。

【００４９】有機バインダは前記無機成分１００質量部
に対して１〜１０質量部、有機溶剤成分は５〜３０質量
部の割合で混合するのが望ましい。

【００５０】その後、配線パターンやビアホール導体４
が形成されたグリーンシートを積層圧着して積層体を形
成する。

【００５１】ついで、この積層体を３００〜５００℃の
水蒸気を含んだ窒素雰囲気中で熱処理し、さらに温度を
７００℃以上に上げてグリーンシート内や導体ペースト
中に含有されている有機成分を分解除去した後、８００
〜１１００℃の窒素雰囲気中で同時焼成することによ
り、銅配線層３及びビアホール導体４を具備するセラミ
ック配線基板１を作製することができる。

【００５２】本発明のセラミック配線基板１を構成する
銅配線層３とセラミック絶縁層からなるセラミック絶縁
基板２との焼成収縮挙動を近づけるとともに、それらの
接着強度を高め、かつ銅配線層３上のガラス浮きを抑制
するという理由から、焼成温度は９００〜１０５０℃で
あることがより望ましい。

【００５３】尚、本発明のセラミック配線基板１は上述
したようなセラミック配線基板１に限定されるものでは
なく、セラミック絶縁層を構成する単層のグリーンシー
ト上に前記と同様な導体ペーストで配線パターンを印刷
し、同時焼成したセラミック配線基板１をも包含する。

【００５４】また、セラミック配線基板１の構造が多層
構造であっても、内部の銅配線層３のみを積層体と同時
に焼成処理し、表面の配線層を公知の銅厚膜用の組成物
を印刷して焼き付け処理して形成することも可能であ
る。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の銅メタライズ組成物及びそれ
を用いたセラミック配線基板について、実施例に基づき
具体的に詳述する。

【００５６】まず、ＳｉＯ₂５０質量％−Ａｌ₂Ｏ₃５．
５質量％−ＭｇＯ１８．５質量％−ＣａＯ２６質量％の
組成を有する結晶性のガラス粉末６０質量部と、無機フ
ィラーとして、平均粒径２μｍのアルミナ４０質量部か
らなるガラスセラミック原料粉末の混合物を調製し、こ
の混合物１００質量部に対して、有機バインダとしてメ
タクリル酸イソブチル樹脂を固形分で１４質量部、可塑
剤としてフタル酸ジブチルを７質量部添加し、トルエン
を溶媒としてボールミルにより４０時間混合しスラリー
を調整した。

【００５７】次に、得られたスラリーをドクターブレー
ド法により厚さ０．３ｍｍのグリーンシートに成形し
た。このグリーンシートにはパンチングを用いてビアホ
ールを形成した。

【００５８】次に、表１に示す銅メタライズ組成物を調
製した。複合酸化物およびガラス成分の添加量は銅粉末
１００質量部に対する添加量である。また、Ｂ₂Ｏ₃の添
加量は複合酸化物１００質量部に対する添加量である。
この場合、銅粉末１００質量部に対して無機物としてＡ
ｌ₂Ｏ₃を０．１質量部添加した。尚、この銅メタライズ
組成物を構成する銅粉末の平均粒径は約２μｍ、複合酸
化物の平均粒径は約２μｍ、無機物として用いるＡｌ₂
Ｏ₃の平均粒径は約０．５μｍとし、ガラス粉末として
平均粒径が約１．５μｍのアルミノホウケイ酸ガラスを
用いた。尚、銅メタライズ組成物に含まれる複合酸化物
はＸ線回折を用いてその結晶相を同定した。

【００５９】次に、この銅メタライズ組成物に有機バイ
ンダとしてメタクリル酸イソブチルを４質量部添加し、
さらに可塑剤および溶剤としてブチルカルビトールアセ
テート及びジブチルフタレートの混合溶液を加え攪拌混
合機を用いて混合し導体ペーストを作製した。

【００６０】次に、グリーンシートに形成されたビアホ
ールおよびその表面に前記導体ペーストを印刷してビア
ホール導体および配線パターンを形成した。

【００６１】次に、ビアホール導体および配線パターン
が形成されたグリーンシートを複数積層加圧して成形体
を作製した。

【００６２】次に、この成形体を３００〜５００℃の温
度に加熱して脱バインダ処理を行い、さらに水蒸気を含
んだ窒素雰囲気中で７５０℃×１ｈの熱処理を行い成形
体中の残留炭素量を２００ｐｐｍ以下に低減した後、９
００℃×１ｈの焼成を行い銅配線層およびビアホール導
体が形成されたのセラミック配線基板を得た。得られた
ガラスセラミック配線基板は外形寸法が約１５ｍｍ×１
５ｍｍ×１ｍｍで、表層には面積が１０ｍｍ×１０ｍｍ
で、厚みが１０μｍのメタライズパターンが形成されて
いた。

【００６３】このセラミック配線基板のメタライズパタ
ーンの上面側を対角方向に表面粗さ計を用いて反りを測
定した。尚、反り量は１０ｍｍ当たりの変形量とした。

【００６４】次に、このセラミック配線基板に金属成分
としてＮｉとＡｕのメッキ処理を行い、このメッキ膜を
施した銅配線層に対して金属顕微鏡観察を行って撮影し
た写真からガラスの面積占有率を評価した。

【００６５】また、銅配線層の接着強度の評価用サンプ
ルを作製した。このサンプルは焼成後の形状が２ｍｍ×
２ｍｍ（２ｍｍ□）となるパターンを別途作製し、これ
を最上層としてグリーンシート３枚を加圧積層し、焼成
を行った後、Ｎｉ−Ａｕメッキを施し、その後２ｍｍ□
のパターンにリード線を銅配線層の表面と平行に半田で
接合した。接着強度の評価は、銅配線層の表面に対して
垂直方向にリード線を曲げ、１０ｍｍ／ｍｉｎの条件で
ピールテストを行った。

【００６６】一方、比較例として、本発明の銅メタライ
ズ組成物の組成の範囲外の組成物の他に、銅粉末に対し
て、ＺｎＯ、ＭｇＯおよびＴｉＯ₂を複合酸化物とせず
単味で添加した場合の銅メタライズ組成物を調製し、本
発明の銅メタライズ組成物と同様の評価を行った。

【００６７】

【表１】

【００６８】

【表２】

【００６９】表１および表２の結果から明らかなよう
に、銅粉末１００質量部に対して、ガラス成分を０．５
〜８質量部、Ｍｇ、Ｚｎ、およびＴｉを主成分とする複
合酸化物を０．０５〜３質量部添加した試料Ｎｏ．２〜
６、９〜１２、１４〜２３では、銅配線層の接着強度が
３１ＭＰａ以上で、セラミック配線基板の反りが５０μ
ｍ以下で、ガラスの面積占有率が５０％以下となり、半
田濡れ性が良好であった。

【００７０】また、複合酸化物中に、結晶相としてイル
メナイト相およびスピネル相の両相を共存させた試料Ｎ
ｏ．２〜６、９〜１２、１４〜２１では、銅配線層の接
着強度が３４ＭＰａ以上まで向上した。

【００７１】さらには、複合酸化物１００質量部に対し
てＢ₂Ｏ₃を０．０１〜１０質量部添加した試料Ｎｏ．１
４〜２０では、銅配線層の接着強度が４３ＭＰａ以上
と、さらに向上した。

【００７２】一方、銅メタライズ組成物に含有されるガ
ラス成分量および複合酸化物量が本発明の範囲外の試料
Ｎｏ．１、７、８、１３では、接着強度が２９ＭＰａ以
下まで低下するかセラミック配線基板の反りが５５μｍ
以上と大きくなるものもあった。

【００７３】また、複合酸化物の代わりに、ＺｎＯ、Ｍ
ｇＯおよびＴｉＯ₂を仮焼せずに、それぞれ単味で添加
した試料Ｎｏ．２４では、ガラス粉末が低軟化性である
ために、銅成分とガラス成分との分離が生じて、導体ペ
ースト中に含有されたガラス成分が銅配線層の表面に浮
上してしまい、その結果、ガラスの面積占有率が８０％
まで増加し半田濡れ性が低下するとともに、銅配線層と
ガラスセラミック絶縁層との間の接着強度が１４ＭＰａ
以下まで低下した。また、ガラスセラミック配線基板の
反りが１４０μｍまで増大した。

【００７４】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、セラミック絶縁層と同時焼成される銅メタライズ組
成物において、この組成物中に、銅粉末に対して、ガラ
ス成分とともにＭｇ、Ｚｎ、およびＴｉを主成分とする
複合酸化物を含有することにより、この複合酸化物が銅
成分とガラスセラミック磁器粉末との双方に対して高い
濡れ性を有することから、ガラス浮きを抑制して半田濡
れ性を向上できるとともに、銅配線層とガラスセラミッ
ク磁器との間の接着強度を高めることができる。

【００７５】また、銅メタライズ組成物をガラスセラミ
ック磁器の焼成収縮挙動に近づけることができ、このた
めセラミック配線基板の反りを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック配線基板の概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１セラミック配線基板２絶縁基板３銅配線層４ビアホール導体５電子部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB31 CC12 DD04 DD08 DD31 EE02 EE08 EE27 GG01 GG02 GG03 GG15 5E346 AA02 AA12 AA15 AA22 AA32 CC16 CC32 DD02 DD13 DD34 DD45 EE21 EE24 GG04 GG06 GG08 HH11 HH13 HH31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅粉末１００質量部に対して、ガラス成分
を０．５〜８質量部、Ｚｎ、Ｍｇ、およびＴｉを主成分
とする複合酸化物を０．０５〜３質量部含有してなるこ
とを特徴とする銅メタライズ組成物。
【請求項２】複合酸化物の組成が、モル比で、Ｚｎ：Ｍ
ｇ：Ｔｉ＝０．１〜０．９５：０．０５〜０．９：０．
１〜１．１であることを特徴とする請求項１に記載の銅
メタライズ組成物。
【請求項３】複合酸化物中にはイルメナイト相およびス
ピネル相の結晶相とが形成されていることを特徴とする
請求項１または２に記載の銅メタライズ組成物。
【請求項４】複合酸化物中に、Ｚｎ、Ｍｇ、およびＴｉ
から構成される主成分１００質量部に対して、Ｂ₂Ｏ₃が
０．０１〜１０質量部含まれることを特徴とする請求項
１乃至３のうちいずれか記載の銅メタライズ組成物。
【請求項５】セラミック磁器粉末と銅メタライズ組成物
とを同時焼成して得られる銅配線層とセラミック磁器と
の界面領域にイルメナイト相および／またはスピネル相
とを含む複合酸化物が形成されていることを特徴とする
セラミック配線基板。
【請求項６】焼成後の銅配線層の全表面積に対するガラ
スの面積占有率が５０％以下であることを特徴とする請
求項５に記載のセラミック配線基板。