[发明专利]铜导体糊剂、铜导体填充通孔的衬底的制造方法、电路衬底、电子部件、半导体封装

说明书

技术领域

本发明涉及为了使形成于衬底上的多层配线电路导通而填充到通孔中并进行煅烧而使用的铜导体糊剂、及将该铜导体糊剂填充到通孔中后进行高温煅烧的铜导体填充通孔的衬底的制造方法，还涉及铜导体填充通孔的衬底、电路衬底、电子部件、半导体封装。 

背景技术

为了高密度安装电动/电子部件，使用表里两面配线等的多层电路衬底。在该多层电路衬底中，形成于衬底上的多层导体电路的导通连接通过设置在衬底上的通孔来进行。而且，特别是在使用陶瓷衬底等耐热性衬底作为衬底的情况下，利用通孔连接导体电路，一般是将导体糊剂填充到通孔中来进行。 

该高温煅烧型的导体糊剂，例如是含有导电性金属粉末、玻璃粉末、有机载体等而配制的糊剂，将导体糊剂填充到形成于衬底上的通孔中后，将其高温煅烧，由此可使填充在通孔中的糊剂变成导体，从而进行导体电路的连接。 

但是，当将导体糊剂填充到通孔中并煅烧时，存在如下问题：因煅烧时导电性金属粉末收缩，填充在通孔中的导体收缩，导体从通孔内脱落或在与导体电路之间发生导通不良。 

因此，在专利文献1中，将膨胀剂添加在导体糊剂中，通过在将导体糊剂填充到通孔中并进行煅烧时使膨胀剂膨胀，来防止填充在通孔中的导体收缩。 

但是，如上所述使导体糊剂含有膨胀剂时，存在可能会使填充在通孔中的导体的导电性下降的问题。另外，膨胀剂是通过煅烧时被氧化而膨胀，需要在氧化气氛中进行煅烧，在铜导体糊剂那样的易氧化金属糊剂的情况下，因为导体金属也被氧化而致使导电性显著下降，所以不能应用。 

另外，在专利文献2中，通过将氧化钌粉末添加到导体糊剂中，可减少煅烧收缩。但是，在银导体糊剂的情况下，可以确认收缩减少的效果，而在铜导体糊剂的情况下，由专利文献2的图3可看出，产生的煅烧收缩率为10％以上，通过添加氧化钌粉末来减少铜导体糊剂的煅烧收缩的效果小。 

专利文献1：日本特开平9-46013号公报 

专利文献2：日本特开平7-94840号公报 

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，提供一种通孔填充用铜导体糊剂，其填充到通孔中并煅烧时可减少收缩的产生，可以防止铜导体脱落或发生导通不良，另外，其目的还在于提供一种铜导体填充通孔的衬底的制造方法，在将铜导体糊剂填充到通孔中并煅烧时防止收缩的产生，可以防止铜导体脱落或发生导通不良，并且，其目的还在于提供使用这种铜导体糊剂的铜导体填充通孔的衬底、电路衬底、电子部件、半导体封装。 

本发明的通孔填充用铜导体糊剂是填充到耐热性衬底的通孔中并在非氧化性气氛下煅烧的类型，其特征在于，由煅烧引起的体积变化率为8％以下，且煅烧后的铜导体的电阻率为10μΩ·cm以下。 

根据本发明，铜导体糊剂煅烧时的体积变化率为8％以下，即小至 +8％～-8％，将铜导体糊剂填充到通孔中并煅烧时可减少收缩的产生，防止铜导体从通孔中脱落或通孔与导体电路发生导通不良，另外，煅烧后的铜导体的电阻率小至10μΩ·cm以下，具有良好的导电特性。 

另外，本发明的通孔填充用铜导体糊剂，其特征在于，至少含有铜粉末、玻璃粉末、有机载体，铜粉末是由10～30质量％的粒径小于1μm的粉末、和70～90质量％的粒径为1～50μm的粉末构成的混合粉末，而且振实密度为6.0g/cc以上，且铜导体糊剂中的有机成分含量为8.5质量％以下。 

作为这样的铜粉末，是由10～30质量％的粒径小于1μm的粉末、70～90质量％的粒径为1～50μm的粉末构成的混合粉末，而且通过使用振实密度为6.0g/cc以上的粉末，且使用铜导体糊剂中的有机成分含量为8.5质量％以下的粉末，可以制作在保持良好的填充性的同时铜粉的含量高的铜导体糊剂，可以煅烧成如上所述的低电阻率的铜导体。另外，该铜导体糊剂可以大幅减少填充到通孔中后由溶剂干燥及高温煅烧引起的收缩，可以使铜导体的体积变化率如上所述减小。 

另外，本发明的特征在于，铜的上述混合粉末的平均比表面积为0.3～0.6m²/g。 

铜在空气中等氧化性气氛下加热时发生氧化，但由具有这样的平均比表面积的混合铜粉构成的铜导体糊剂在空气中加热时，铜粉的表面被氧化，随着铜成为氧化铜，体积适当膨胀，可以弥补糊剂因除去溶剂而引起的体积收缩。另外，被表面氧化的铜粉在其后的非活性气氛下煅烧时被还原成金属铜，在煅烧过程中，铜粉表面的氧化铜层阻碍铜粉的烧结(使之延迟)，可以减少铜粉的烧结收缩。 

另外，本发明的特征在于，相对于铜导体糊剂总量含有0.5～10质量％的氧化铜粉。