DE68914104T2

DE68914104T2 - Leitfähiges Material und Verfahren zu seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE68914104T2
Application number: DE68914104T
Authority: DE
Inventors: Konichiro Fujitsu Ltd Pat Abe
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2009-12-02
Also published as: CA2004231C; JPH0574167B2; EP0371512B1; CA2004231A1; US5087413A; DE68914104D1; EP0371512A3; JPH02152105A; US5080966A; US5116657A; EP0371512A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leitermaterial und auf seine Verwendung zum Bilden eines Durchkontaktes in einem Keramikblatt.
Um die Packungsdichte von Halbleiterelementen in elektronischen Anordnungen zu verbessern, fand ein Mehrlagenkeramiksubstrat, das aus einem Stapel von rohen Blättern hergestellt wurde, als Substrat für gedruckte Schaltungen breite Verwendung.
Solch ein Mehrlagenkeramiksubstrat wird im allgemeinen durch Stapeln von rohen Blättern gebildet, die Durchgangslöcher haben, die mit Leitermaterial gefüllt sind, und dann durch Brennen solcher roher Blätter. Verdrahtungsmuster, die zwischen gestapelten Blättern gebildet sind, sind durch die Durchkontakte, die in den Durchgangslöchern gebildet sind, elektrisch verbunden. Um die Durchkontakte zu bilden, wurde Kupfer als Leitermaterial verwendet, um einen niedrigen elektrischen Widerstand zu erhalten.
Das herkömmliche Durchkontaktbildungsverfahren wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 der Zeichnungen erläutert. Fig. 1(a) ist eine schematische Schnittansicht, die das Durchkontaktbildungsverfahren zeigt. Ein rohes Blatt 11 ist an vorbestimmten Positionen mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern 12 versehen. Eine Maske 14 wird auf dieses rohe Blatt 11 geschichtet, und auf der Oberfläche der Maske 14 wird dann durch eine Aufpreßrolle 15 Kupferpaste 17 aufgetragen. Bei diesem Vorgang werden die Durchgangslöcher 12 mit Kupferpaste 17 gefüllt.
Das Verfahren zum Herstellen der Kupferpaste 17 ist in Fig. 1(b) gezeigt. Zuerst werden Kupferpulver 1 mit einer Korngröße von etwa 1 um und ein Lösungsmittel 16 wie MEK (Methylethylketon) bei einem Mischvorgang F durch einen Mischer vermischt und verknetet.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Keramikschaltungssubstrats unter Verwendung solcher Kupferpaste wurde zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentanmeldung 63-271995 (Offenlegungsdatum: 28. September 1988) durch H. Yokoyama, M. Tsukada und H. Suzuki offenbart.
Wie in Fig. 2(a) gezeigt, ist in der Kupferpaste 17, die die Durchgangslöcher 12 füllt, zwischen Partikeln 1A des Kupferpulvers 1 ein Abstand vorhanden. Wenn das rohe Blatt 11 bei einer Temperatur von etwa 800ºC gebrannt wird, wird die Kupferpaste gesintert und die Partikel 1A verbinden sich miteinander, wie in Fig. 2(b) gezeigt. Als Resultat bildet die Kupferpaste 17, die die Durchgangslöcher 12 füllt, Durchkontakte 13, wie in Fig. 2(c) im Schnitt parallel zu der Oberfläche des rohen Blattes schematisch gezeigt.
Die Kupferpaste 17, die verwendet wird, um die Durchkontakte 13 durch Sintern zu bilden, enthält viele organische Materialien, die während des Sintervorgangs verdampfen. Falls solch eine Verdampfung während des Brennens des rohen Blattes 11 auftritt, werden an der Grenze der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 12 und des Durchkontaktes 13 und innerhalb des Durchkontaktes 13 Poren 13A gebildet, wie in Fig. 2(c) gezeigt, und die Bindung zwischen Partikeln 1A wird nicht dicht, woraus das Problem resultiert, daß sich der elektrische Widerstand des Durchkontaktes 13 vergrößert.
Ein anderes Problem, das auch auftritt, ist in Fig. 2(d) dargestellt, die eine schematische Schnittansicht eines Mehrlagenkeramiksubstrats 18 ist, das durch Sintern einer Vielzahl von gestapelten rohen Blättern 11 hergestellt wurde.
Wenn eine Expansion von Dampf von organischen Materialien während des Brennvorgangs auftritt, erzeugt dies einen Hügel G1 in dem Muster 10, das auf der Oberfläche des rohen Blattes 11 an der Position des Durchkontaktes 13 gebildet ist, und auch ein Abschälen G2 eines Musters wird verursacht. Als Resultat sind die Durchkontakte 13 mit dem Muster 10 nicht mehr akkurat verbunden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sieht ein Leitermaterial vor, das zum Herstellen von Durchkontakten während des Sinterns von einem rohen Blatt geeignet ist, das eine Mischung aus kugelförmigen Kupferpulverpartikeln und kugelförmigen Kupferoxidpulverpartikeln umfaßt, wobei die Oberfläche der individuellen Kupfer- und Kupferoxidpartikel mit einem organischen Titanfilm überzogen ist.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht ein Verfahren zum Herstellen solch eines Materials vor, das das Verkneten einer Mischung aus Kupferpulver und einer vorbestimmten Menge von Kupferoxidpulver mit einem Lösungsmittel umfaßt, das organisches Titan enthält; Trocknen des vermischten Pulvers, um verfestigte Partikel zu bilden, die mit einem Film aus organischem Titan überzogen sind; Spalten der verfestigten Partikel zu entsprechenden Partikeln aus Kupferpulver und Kupferoxidpulver; Klassieren der gespaltenen Partikel gemäß der Korngröße und dann Kugelformen der Partikel, zum Beispiel durch das Hochgeschwindigkeitsgasströmungskollisionsverfahren.
Das Kupferoxidpulver, das in der vorbestimmten Menge zu dem Kupferpulver hinzugefügt wurde, wird bei dem Sinterverfahren reduziert, und zu dieser Zeit wird aktiver Sauerstoff erzeugt. Eine Verdampfung von organischen Materialien wird durch die Wirkung von solchem aktiven Sauerstoff beschleunigt, so daß eine Verdampfung bei einer niedrigeren Temperatur ausgeführt werden kann, als erforderlich ist, falls Kupferoxidpulver nicht enthalten ist. Demzufolge kann die Erzeugung von Poren in der Zone zwischen der inneren Oberfläche der Durchgangslöcher und dem Durchkontakt und innerhalb des Durchkontaktes unterdrückt werden.
Da außerdem die jeweiligen Partikel aus Kupferpulver und Kupferoxidpulver mit einem organischen Titanfilm überzogen sind, kann die Haftung der jeweiligen Partikel an der inneren Oberfläche des Durchgangslochs verbessert werden.
Zusätzlich kann auch die Packungsdichte des vermischten Pulvers aus Kupferpulver und Kupferoxidpulver in dem Durchgangsloch erhöht werden, indem die jeweiligen Partikel aus Kupferpulver und Kupferoxidpulver kugelgeformt werden.
Als Resultat können Durchkontakte hergestellt werden, die einen niedrigeren elektrischen Widerstand haben und eine akkurate Verbindung mit dem Muster gewährleisten, indem die Durchgangslöcher eines rohen Blattes mit dem Leitermaterial gefüllt werden und das Durchkontaktherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sehen Mehrlagenkeramiksubstrate für Halbleiterelemente vor, die mit hoher Dichte gepackt sind, welches Mehrlagenkeramiksubstrat umfaßt:
eine Vielzahl von Keramiksubstraten, die durch Brennen von gestapelten rohen Blättern mit Durchgangslöchern darin gebildet sind;
Schaltungsmuster, die auf den genannten Keramiksubstraten vorgesehen sind; und
eine Vielzahl von Durchkontakten in den genannten Durchgangslöchern, zum Verbinden der genannten Schaltungsmuster, die in den genannten Löchern durch Brennen von Leitermaterial gemäß der Erfindung, oder das durch das Verfahren der Erfindung hergestellt wurde, gebildet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen sich Fig. 3 bis 6 speziell auf die vorliegende Erfindung beziehen, und in denen:
Fig. 1(a) eine schematische Schnittansicht ist, die ein Verfahren zum Auftragen von Kupferpaste bei der Herstellung von Durchkontakten zeigt;
Fig. 1(b) ein Blockdiagramm ist, das das Verfahren der herkömmlichen Herstellung von Kupferpaste zeigt;
Fig. 2(a) ein schematisches Diagramm ist, das den Zustand von Kupferpartikeln von herkömmlicher Kupferpaste zeigt;
Fig. 2(b) ein schematisches Diagramm ist, das den Zustand von Kupferpartikeln zeigt, nachdem die Kupferpaste von Fig. 2(a) bei 800ºC gesintert wurde;
Fig. 2(c) eine schematische Schnittansicht durch einen Durchkontakt parallel zu einem herkömmlichen rohen Blatt ist;
Fig. 2(d) eine schematische Schnittansicht ist, die Durchkontakte in einem herkömmlichen Mehrlagenkeramik substrat enthält;
Fig. 3(a) eine schematische Schnittansicht ist, die ein Verfahren zum Einfüllen des vermischten Pulvers in Durchgangslöcher eines rohen Blattes gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3(b) ein Blockdiagramm ist, das das Leitermaterialherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4(a) ein schematisches Diagramm ist, das Kupfer- und Kupferoxidpartikel in dem vermischten Pulver aus Kupfer- und Kupferoxidpulver zeigt;
Fig. 4(b) ein schematisches Diagramm ist, das Kupferpulverpartikel und Kupferoxidpulverpartikel zeigt, die mit einem organischen Titanfilm überzogen sind;
Fig. 4(c) ein schematisches Diagramm ist, das kugelförmige Kupfer- und Kupferoxidpartikel zeigt, die mit einem organischen Titanfilm überzogen sind und eine Korngröße von weniger als einem vorbestimmten Wert haben;
Fig. 4(d) ein schematisches Diagramm ist, das ein Durchgangsloch in einem rohen Blatt zeigt, das mit dem Leitermaterial gefüllt ist, das durch das Verfahren von Fig. 3(b) hergestellt wurde;
Fig. 4(e) ein schematisches Diagramm ist, das einen Durchkontakt zeigt, der durch Sintern des Leitermaterials gebildet ist, das die Durchgangslöcher eines Mehrlagenkeramiksubstrats füllt;
Fig. 5(a) eine Mikrofotografie eines Rasterelektronenmikroskops von einem Teil einer Säulenoberfläche eines Durchkontaktes ist, der gebildet wird, wenn Kupferpulver ohne hinzugefügtes Kupferoxidpulver bei dem Leitermaterial verwendet wird;
Fig. 5(b) bis 5(f) ähnliche Mikrofotografien eines Rasterelektronenmikroskops der Säulenoberfläche von fünf Durchkontakten sind, die aus Kupferpulver bestehen, zu dem 1%, 5%, 10%, 25% bzw. 50% Kupferoxid hinzugefügt worden ist;
Fig. 6(a) eine schematische Schnittansicht durch ein Durchgangsloch vor dem Brennen ist, das mit einem vermischten Pulver gefüllt ist, das durch das in Fig. 3(b) gezeigte Leitermaterialherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, bei dem nur der Schritt des Kugelformens weggelassen wurde;
Fig. 6(b) eine ähnliche schematische Schnittansicht durch ein Durchgangsloch vor dem Brennen ist, das mit einem vermischten Pulver gefüllt ist, das durch das in Fig. 3(b) gezeigte Leitermaterialherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde;
Fig. 6(c) eine Mikrofotografie eines Rasterelektronenmikroskops eines Schnittes parallel zu der Oberfläche des rohen Blattes eines Durchkontaktes ist, der entsprechend Fig. 6(a) hergestellt wurde; und
Fig. 6(d) eine Mikrofotografie eines Rasterelektronenmikroskops eines Schnittes parallel zu der Oberfläche des rohen Blattes eines Durchkontaktes ist, der entsprechend Fig. 6(b) hergestellt wurde.
Gleiche Elemente sind in den Zeichnungen durchgängig mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 bis 6 ist Fig. 3(b) ein Blockdiagramm, das ein Leitermaterialherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Zustände von Pulverpartikeln bei jeder Stufe des Verfahrens zeigt.
Zuerst werden 1 bis 20% Kupferoxidpulver 2 mit dem Kupferpulver 1 vermischt, bei einer Korngröße von etwa 1 um. Dieser Zustand ist in Fig. 4(a) als Kupferpulverpartikel 1A und Kupferoxidpulverpartikel 2A gezeigt.
In der Zwischenzeit wird, wie in Fig. 3(b) gezeigt, eine Lösung 3 erhalten, durch Auflösen eines organischen Titans 3B (zum Beispiel Isosulfonyltridecylbenzoltitanat) in MEK (3A), in dem Verhältnis von 0,5 Gewichts-% des vermischten Pulvers aus Kupferpulver 1 und Kupferoxidpulver 2.
Als nächstes werden das Kupferpulver 1 und das Kupferoxidpulver 2 mit der Lösung 3 etwa 30 Minuten lang bei dem Mischverfahren A vermischt. Nach dem Vermischen durch das Mischverfahren A wird MEK 3A, das in der Lösung 3 enthalten ist, bei dem Trockenverfahren B von Fig. 3(b) verdampft, und es wird getrocknet. Dadurch wird die Oberfläche der Kupferpulverpartikel 1A und der Kupferoxidpulverpartikel 2A mit einem organischen Titanfilm 4 überzogen, wie in Fig. 4(b) gezeigt.
Danach wird das vermischte Pulver, das durch das Trockenverfahren B verfestigt wurde, gespalten und bei dem Klassierverfahren C von Fig. 3(b) durch ein Sieb mit einer Körnung von etwa 100 klassiert. Als Resultat wird die Korngröße von Kupferpulverpartikeln 1A und Kupferoxidpulverpartikeln 2A gänzlich auf einem Wert gehalten, der kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Das vermischte Pulver mit einer Korngröße, die kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird, wie oben beschrieben, bei dem Kugelformverfahren D von Fig. 3(b) durch das Hochgeschwindigkeitsgasströmungskollisionsverfahren, zum Beispiel unter Verwendung des Hybridisierungssystems (Nara Machinery Works, Co.), weichgeglüht. Das Hochgeschwindigkeitsgasströmungskollisionsverfahren ist zum Beispiel in "Fine Particle Design", Seite 157, von Masazumi Koishi, veröffentlicht durch das Industrial Survey Institute, eingehend beschrieben.
Als Resultat kann das Leitermaterial 6 gebildet werden, das vermischtes Pulver umfaßt, das aus kugelförmigen Pulverpartikeln besteht, die mit einem organischen Titanfilm überzogen sind und eine Korngröße haben, die kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wie in Fig. 4(c) gezeigt.
Das Leitermaterial 6, das durch die Verfahren von Fig. 3(b) hergestellt ist, wird verwendet, um die Durchgangslöcher 12 eines rohen Blattes 11 zu füllen, wie in Fig. 4(d) gezeigt, wobei eine Maske 14 wie bei dem Verfahren nach Stand der Technik von Fig. 1(a) verwendet wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist jedoch, da die Partikel 1A und 2A kugelförmig sind, die Packungsdichte in dem Durchgangsloch ausreichend hoch.
Um ferner ein besseres Füllen bei allen Durchgangslöchern des rohen Blattes 11 zu erreichen, wird zwischen das rohe Blatt 11 und einen Saugtisch 19, auf dem das rohe Blatt 11 angeordnet ist, ein poröses Tetrafluorethylenharzblatt 20 gelegt, wie in Fig. 3(a) gezeigt, (eine Saugpumpe ist nicht gezeigt), und das Leitermaterial wird durch Saugen in die Durchgangslöcher gezogen. Durch Dazwischenlegen des porösen Tetrafluorethylenharzblattes 20 wird die Saugkraft bei allen Durchgangslöchern des rohen Blattes 11 gleichförmig. Als Resultat kann das Einfüllen des Leitermaterials 6 in alle Durchgangslöcher gleichförmig ausgeführt werden. Wie oben beschrieben, kann ein Mehrlagenkeramiksubstrat 18, in dem die Durchkontakte 13 durch Sintern des Leitermaterials 6 gebildet sind, das die Durchgangslöcher 12 füllt, wie in Fig. 4(e) gezeigt, hergestellt werden, indem das rohe Blatt 11, dessen Durchgangslöcher mit dem Leitermaterial 6 gefüllt sind, gebrannt wird.
Das Brennen des rohen Blattes wird im allgemeinen bei einer Temperatur von etwa 800ºC ausgeführt. Während solch eines Brennens werden organische Materialien, die in dem herkömmlichen Leitermaterial (Kupferpaste) enthalten sind, ab etwa 400ºC zersetzt. Einige von ihnen verdampfen, wogegen andere bestehen bleiben. Jene verbleibenden, wie Kohlenstoff, werden bei 600 bis 800ºC verdampft. Wenn jedoch Kupferoxidpulver 2 mit dem Leitermaterial vermischt wird, wie in dem Fall der vorliegenden Erfindung, wird die Zersetzung des Restkohlenstoffs beschleunigt, und er wird bei 600ºC als Oxide verdampft. Deshalb bleibt kein Kohlenstoff zurück, der durch Brennen bei 800ºC verdampft werden muß.
Der organische Titanatfilm, der die Oberfläche der Kupferpulverpartikel 1A und der Kupferoxidpulverpartikel 2A überzieht, verändert sich bei dem Verfahren des Brennens des rohen Blattes bei 800ºC zu Titanoxid (TiO&sub2;). Als Resultat wird das Leitermaterial 6 der vorliegenden Erfindung zum Füllen der Durchgangslöcher 12 des rohen Blattes 11 verwendet und wird gesintert. In diesem Fall verbindet sich das Titanoxid leicht mit Aluminiumoxid, das in dem rohen Blatt 11 enthalten ist, und dadurch haften die Durchkontakte 7 an der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 12.
Bei der vorliegenden Erfindung ist, wie oben erläutert, die Packungsdichte von Partikeln 1A und 2A in dem Durchkontakt 7 hoch, Poren werden an der Grenzfläche zwischen dem Inneren des Durchkontaktes 7 und der inneren Oberfläche des Durchgangslochs 12 nicht erzeugt, und dadurch kann der elektrische Widerstand des Durchkontaktes minimiert werden.
Bei der oben erläuterten Ausführungsform ist das Gewichtsverhältnis von Kupferoxidpulver 2 zu dem Kupferpulver 1 gewählt, um zwischen 1 und 20% zu liegen: durch Experimente des Erfinders hat sich gezeigt, daß solch ein Bereich des Gewichtsverhältnisses der beste Bereich eines Gewichtsverhältnisses ist.
Durchkontakte sind unter Verwendung von fünf Arten vermischter Pulver hergestellt worden, in Verhältnissen von 1%, 5%, 10%, 25% bzw. 50% Kupferoxidpulver 2 zu Kupferpulver 1, und die entsprechenden metallischen Strukturen sind unter Einsatz eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) auch verglichen worden.
Fig. 5(a) bis 5(f) zeigen Mikrofotografien eines Rasterelektronenmikroskops eines Teils der zylindrischen Oberfläche eines exponierten Durchkontaktes, bei dem die Keramik an der Seitenoberfläche des Mehrlagenkeramiksubstrats 18 selektiv geätzt ist, so daß der Durchkontakt 7 exponiert ist. Der Vergrößerungsfaktor dieser Mikrofotografien beträgt x 1000.
Fig. 5(a) ist ein Beispiel eines herkömmlichen Durchkontaktes 13, der aus Kupferpulver besteht, zu dem kein Kupferoxidpulver 2 hinzugefügt wurde. Die weiße Säule, die vertikal durch den zentralen Bereich verläuft, ist der Durchkontakt 13, und viele Poren, die durch die Pfeile gezeigt sind, sind in dieser Säule zu sehen.
Fig. 5(b) ist eine Mikrofotografie eines Rasterelektronenmikroskops eines Durchkontaktes 7, bei dem 1% Kupferoxidpulver 2 zu dem Kupferpulver hinzugefügt wurde. Die weiße Säule, die vertikal durch den zentralen Bereich verläuft, ist der Durchkontakt 7, wie in Fig. 5(a) gezeigt. Einige schwarze Poren 13A sind in dem Durchkontakt 7 vorhanden, aber die Anzahl solcher Poren ist sehr klein.
Fig. 5(c), Fig. 5(d) und Fig. 5(e) zeigen die jeweiligen Mikrofotografien eines Rasterelektronenmikroskops in dem Fall, daß 5%, 10% bzw. 25% Kupferoxidpulver 2 hinzugefügt sind. Die weiße Säule, die vertikal durch den zentralen Bereich verläuft, ist auch Durchkontakt 7, wie in dem Fall von Fig. 5(a) und Fig. 5(b). In den in Fig. 5(c), 5(d) und 5(e) gezeigten Durchkontakten sind kaum schwarze Poren 13 vorhanden.
Fig. 5(f) zeigt eine Mikrofotografie, bei der 50% Kupferoxidpulver 2 hinzugefügt sind. In diesem Fall ist Pore 13A in dem Durchkontakt 7 nicht wie im Fall von Fig. 5(c), Fig. 5(d) und Fig. 5(e) vorhanden. In diesem Fall ist jedoch das Verhältnis von Kupferoxid zu Kupfer groß, und deshalb schreitet die Reduktion von Kupferoxid nicht genügend voran, und es verbleibt unverändert. Demzufolge wird das Sintern von vermischtem Pulver aus Kupferpulver 1 und Kupferoxidpulver 2 gestört, und die Form des gesinterten Kupfers wird unregelmäßig, wodurch eine leichte Trennung des Kupfers herbeigeführt wird. In Fig. 5(f) ist ein Teil eines Kupferkorns mit einer anomal großen Korngröße gezeigt. Deshalb ist es wünschenswert, daß die hinzuzufügende Menge von Kupferpulver gewählt wird, um 50% oder weniger zu betragen.
Als nächstes wird der Effekt des Verfahrens des Kugelformens des vermischten Pulvers aus Kupferpulver 1 und Kupferoxidpulver 2 bei der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6(a) bis 6(d) erläutert.
Fig. 6(a) ist ein schematisches Schnittdiagramm, das ein Durchgangsloch 12 zeigt, das vor dem Brennen mit einem vermischten Pulver gefüllt wurde, das durch das in Fig. 3(b) gezeigte Leitermaterialherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, bei dem aber nur der Schritt des Kugelformens weggelassen wurde. Es ist gezeigt, daß in dem vermischten Pulver, das die Durchgangslöcher 12 füllt, und in dem Bereich zwischen dem vermischten Pulver und den inneren Wänden des Durchgangslochs 12 einige Poren vorhanden sind.
Fig. 6(b) ist ein schematisches Schnittdiagramm, das ein Durchgangsloch 12 zeigt, das vor dem Brennen mit einem vermischten Pulver gefüllt wurde, das durch das in Fig. 3(b) gezeigte Leitermaterialherstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, bei dem der Schritt des Kugelformens enthalten ist. Wie in Fig. 6(b) gezeigt, ist, wenn das Durchgangsloch 12 mit dem Leitermaterial gefüllt ist, das durch die vorliegende Erfindung hergestellt wurde, das vermischte Pulver im Gegensatz zu Fig. 6(a) fast gleichförmig gepackt, ohne Erzeugung von Poren, da jeder Partikel des vermischten Pulvers kugelförmig ist.
Fig. 6(c) und Fig. 6(d) zeigen jeweils Mikrofotografien eines Rasterelektronenmikroskops eines Schnittes parallel zu der Oberfläche des rohen Blattes des Durchkontaktes 7, der durch Brennen der gefüllten rohen Blätter gebildet ist, die in Fig. 6(a) und 6(b) gezeigt sind. Das Kupfer ist selektiv geätzt, so daß der Zustand des Durchkontaktes 7, der in dem Durchgangsloch 12 gebildet ist, sichtbar wird. Der Vergrößerungsfaktor der jeweiligen Mikrofotografien ist auf x 1000 eingestellt.
Fig. 6(c) ist eine Mikrofotografie eines Rasterelektronenmikroskops eines Durchkontaktes 7, der ohne das Verfahren des Kugelformens gebildet wurde und Fig. 6(a) entspricht. Die Packungsdichte in dem kreisförmigen Durchgangsloch 12 ist schlecht, und zwischen der inneren Wandoberfläche des Durchgangslochs 12 und dem Durchkontakt 7 sind Poren 13A erzeugt, wie durch den Pfeil gezeigt.
Fig. 6(d) ist eine Mikrofotografie eines Rasterelektronenmikroskops eines Durchkontaktes 7, der aus kugelförmigem Pulver hergestellt wurde und Fig. 6(b) entspricht. In diesem Fall ist die Packungsdichte in dem kreisförmigen Durchgangsloch 12 gut, und zwischen der inneren Wandoberfläche des Durchgangslochs 12 und dem Durchkontakt 7 oder in dem Durchkontakt 7 selbst sind keine Poren 13A gebildet.
Zur Herstellung des in Fig. 6(a) und 6(b) gezeigten Durchkontaktes 7 wurde ein Material verwendet, das die Zusammensetzung hat: 90 g Kupferpulver, 10 g Kupferoxidpulver, 0,5 g organisches Titan und 200 ml MEK.

Claims

1. Ein Leitermaterial mit einer Mischung aus kugelförmigen Kupferpulverpartikeln und kugelförmigen Kupferoxidpulverpartikeln, wobei die Oberfläche der individuellen Kupfer- und Kupferoxidpartikel mit einem organischen Titanfilm überzogen ist.

2. Ein Leitermaterial nach Anspruch 1, bei dem der Anteil der genannten Kupferoxidpulverpartikel in der Mischung innerhalb des Bereiches zwischen 1% und 50% des Gewichtes der genannten Kupferpulverpartikel liegt.

3. Ein Leitermaterial nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das genannte organische Titan Isosulfonyltridecylbenzoltitanat ist.

4. Ein Verfahren zum Herstellen eines Leitermaterials nach Anspruch 1, mit den Schritten:

Verkneten einer Mischung aus Kupferpulverpartikeln und Kupferoxidpulverpartikeln mit einem Lösungsmittel, das organisches Titan enthält;

Trocknen und Verfestigen der genannten vermischten Pulverpartikel, um verfestigte vermischte Pulverpartikel herzustellen;

Spalten der genannten verfestigten vermischten Pulverpartikel, um gespaltene vermischte Pulverpartikel herzustellen;

Klassieren der genannten gespaltenen vermischten Pulverpartikel, um klassierte vermischte Pulverpartikel mit vorbestimmter Korngröße herzustellen; und

Kugelformen der genannten klassierten vermischten Pulverpartikel.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Gewicht der genannten Kupferoxidpulverpartikel in der Mischung innerhalb des Bereiches zwischen 1% und 50% des Gewichtes der genannten Kupferpulverpartikel liegt.

6. Ein Verfahren nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei dem das genannte Lösungsmittel Methylethylketon ist und das genannte organische Titan in einer Menge von etwa 0,5 Gewichts-% der Kupfer- und Kupferoxidpulverpartikel enthält, die darin gelöst sind.

7. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem das genannte organische Titan Isosulfonyltridecylbenzoltitanat ist.

8. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem der genannte Schritt des Klassierens der genannten gespaltenen vermischten Pulverpartikel unter Verwendung eines Siebs mit einer 100er Körnung ausgeführt wird.

9. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem der genannte Schritt des Kugelformens der genannten klassierten vermischten Pulverpartikel durch ein Hochgeschwindigkeitsgasströmungskollisionsverfahren ausgeführt wird.

10. Die Verwendung eines Leitermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3, oder das nach einem der Ansprüche 4 bis 9 hergestellt wurde, um Durchgangslöcher in rohen Blättern zu füllen und darin beim Brennen der rohen Blätter Durchkontakte zu bilden.

11. Ein Verfahren zum Herstellen von Durchkontakten in Durchgangslöchern eines rohen Blattes, das das Füllen der Durchgangslöcher mit kugelförmigem klassierten vermischten Pulverpartikeln umfaßt, die durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9 hergestellt wurden, durch Saugen der genannten Partikel in die Durchgangslöcher, wobei das Saugen durch ein poröses Blatt angewendet wird, das in Saugrichtung gesehen hinter den Durchgangslöchern angeordnet ist.

12. Ein Verfahren nach Anspruch 11 , bei dem das genannte poröse Blatt aus Tetrafluorethylenharz besteht.

13. Ein Mehrlagenkeramiksubstrat für Halbleiterelemente, die mit hoher Dichte gepackt sind, welches Mehrlagenkeramiksubstrat umfaßt:

eine Vielzahl von Keramiksubstraten, die durch Brennen von gestapelten rohen Blättern mit Durchgangslöchern darin gebildet sind;

Schaltungsmuster, die auf den genannten Keramiksubstraten vorgesehen sind; und

eine Vielzahl von Durchkontakten in den genannten Durchgangslöchern, zum Verbinden der genannten Schaltungsmuster, die in den genannten Löchern durch Brennen von Leitermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, oder das nach einem der Ansprüche 4 bis 9 hergestellt wurde, gebildet sind.