JP2000077807A - ビアホール充填用導電性ペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビアホール乾燥導体中への有機溶媒の浸透を防
止できるとともに、ビアホール乾燥導体の形状を保持で
きるビアホール充填用導電性ペーストを提供する。 【解決手段】導電性金属と、絶縁性無機材料と、光重合
開始剤および光硬化性樹脂を含む有機バインダと、有機
溶剤とを含有するとともに、導電性金属、絶縁性無機材
料および有機バインダの合量を１００重量％とした時、
導電性金属と絶縁性無機材料の合量が７０〜９５重量
％、有機バインダの重量が５〜３０重量％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はビアホール充填用導
電性ペーストに関し、特に、通信機器や電子機器に搭載
される多層セラミック回路基板を製造する際に用いられ
るビアホール充填用導電性ペーストに関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】多層セラミック回路基板の製造方法として
は、従来、グリーンシート積層方式が主流であった。こ
れは内部配線となるパターンやビアホール導体となる導
電部材が形成された複数のセラミックグリーンシート
を、複数積層圧着して作製した積層成形体を一括焼成し
て、回路基板を得る方法である。

【０００３】この方法の場合、ビアホール導体を形成す
るための貫通孔の形成は、ＮＣパンチや金型による機械
的な打ち抜きにより行うが、ＮＣパンチによる形成の場
合は一孔ずつ形成するため工数がかかり、金型の場合は
一括形成による工数削減は可能だが金型代が高価である
といった製造コストの問題や、特に薄いシートに加工す
る際のハンドリング性の問題等があった。

【０００４】このようなグリーンシート積層方式による
問題を解決するために、本発明者等は先に、支持基板上
に光硬化可能なモノマを含有するセラミックスリップ材
をドクターブレード法等で塗布し、塗布した絶縁膜に選
択的な露光処理を施した後、現像処理してビアホール導
体を形成するための貫通孔を形成し、該貫通孔への導電
性ペーストの充填及び絶縁膜上への内部配線用導体膜の
形成という工程を必要積層数繰り返し、最後に表面配線
となる導体膜を形成し、得られた積層成形体を一括焼成
して基板を得るといういわゆるビルドアップ多層方式を
利用した多層セラミック回路基板の製造方法を提案し
た。

【０００５】この製造方法では、セラミック粉末、光硬
化可能なモノマ、有機バインダ、及び溶剤よりなるセラ
ミックスリップ材を塗布・乾燥して、図２（ａ）に示す
ように支持板１に絶縁膜２ａを形成し、この絶縁膜２ａ
を露光現像して、図２（ｂ）に示すようなビアホール用
の貫通孔３を形成し、このような貫通孔３に、図２
（ｃ）に示すように、一般的な導電性ペーストをスクリ
ーン印刷法等により充填し、加熱して溶剤を飛散させて
乾燥し、ビアホール乾燥導体４を形成し、その後、所望
により絶縁膜２ａの上面に光硬化性樹脂を含有する導電
性ペーストを塗布、乾燥し、フォトリソプロセスにより
所望形状の内部配線導体膜を形成し、この後、図２
（ｄ）に示すように、次の絶縁層となる絶縁膜２ｂを上
述したセラミックスリップ材を塗布・乾燥することによ
り形成する。

【０００６】このような光硬化可能なモノマを用いた多
層セラミック回路基板の製造方法では、所望形状の内部
配線導体膜を作製するため、導電性金属と、光硬化性樹
脂と、有機バインダと、有機溶剤とを添加した導電性ペ
ーストが用いられ、絶縁膜２ａ内にフォトリソプロセス
により一括で形成したビアホール用の貫通孔３内に充填
されるビアホール充填用導電性ペーストとしては、一般
的な導電性ペースト、即ち、導電性金属と、有機溶剤
と、２〜３重量％の有機バインダとからなる導電性ペー
ストが用いられる。

【０００７】このような多層セラミック回路基板の製造
方法によれば、多数のビアホール用の貫通孔を一括にか
つ安価に形成できるため製造コストは大幅に低減され、
またフォトリソプロセスを用いた積層方法を採用してい
るため、積層時の位置精度は非常に高く、高密度実装に
有利となる。さらに一層当たりの厚みが薄いシートに大
径の孔を開けてもハンドリング性の問題はなく、グリー
ンシート積層方式における問題を解決できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に
有機バインダは有機溶剤に膨潤または溶解しやすい。し
たがって、導電性金属と、絶縁性無機材料と、有機バイ
ンダよりなるビアホール乾燥導体４は有機溶剤に膨潤ま
たは溶解しやすい状態にあり、このビアホール乾燥導体
４の上にセラミックスリップ材を塗布すると、スリップ
材中の有機溶剤がビアホール乾燥導体４中に浸透し、ビ
アホール乾燥導体４が膨潤し、周囲のセラミックスリッ
プ材のセラミック粉末がビアホール乾燥導体４中に侵入
し、ビアホール導体の導通不良や変質が生じる虞があっ
た。

【０００９】また、セラミックスリップ材乾燥工程での
ビアホール乾燥導体４に作用する絶縁膜２ｂの収縮応力
により、図２（ｅ）に示すように、絶縁膜２ａ面からの
ビアホール乾燥導体４の飛び出しｘや、下層あるいは支
持基板１からの剥離ｙが起こり、絶縁膜２ｂ表面の平滑
性が損なわれるといった問題や、ビアホール乾燥導体４
を２層以上の絶縁膜に連続して形成する場合には、各絶
縁膜に形成されたビアホール乾燥導体４同士の接続が破
損するという問題があった。

【００１０】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、ビアホール乾燥導体中への有機溶剤の浸透を防止で
きるとともに、ビアホール乾燥導体の形状を保持できる
ビアホール充填用導電性ペーストを提供することを目的
とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明におけるビアホー
ル充填用導電性ペーストは、導電性金属と、絶縁性無機
材料と、光重合開始剤および光硬化性樹脂を含む有機バ
インダと、有機溶剤とを含有するとともに、前記導電性
金属、前記絶縁性無機材料および前記有機バインダの合
量を１００重量％とした時、前記導電性金属と前記絶縁
性無機材料の合量が７０〜９５重量％、前記有機バイン
ダの重量が５〜３０重量％であることを特徴とする。こ
こで、光硬化性樹脂は、アルキルアクリレート、アルキ
ルメタクリレート、およびそれらの高分子化合物のうち
少なくとも一種であることが望ましい。

【００１２】

【作用】本発明では、光硬化性樹脂を含有する絶縁膜を
露光現像してビアホール用の貫通孔を形成し、このよう
な貫通孔に、本発明のビアホール充填用導電性ペースト
をスクリーン印刷法等により充填し、加熱して溶剤を飛
散させて乾燥し、光硬化させることにより、絶縁膜の上
面に塗布されるスリップ材に含有される有機溶剤がビア
ホール乾燥導体に浸透しにくくなり、ビアホール乾燥導
体の導通不良や変質を防止できるとともに、ビアホール
乾燥導体が形成された絶縁膜上に塗布されるスリップ材
乾燥工程においても、ビアホール乾燥導体の絶縁膜面か
らの突出や、下層あるいは支持基板からの剥離を防止で
き、積層絶縁膜表面の平滑性を向上し、ビアホール乾燥
導体同士の接続を確実に行うことができる。

【００１３】即ち、本発明のビアホール充填用導電性ペ
ーストは、光硬化前においては粘度が小さいため、ビア
ホール用の貫通孔に充分に充填でき、しかも有機溶剤を
飛散させて乾燥した後に、光硬化性樹脂を重合させて硬
化させるため、有機溶剤が侵入しにくい組織とすること
ができる。

【００１４】また、ビアホール乾燥導体が硬化されるた
め、ビアホール乾燥導体上面のスリップ材を乾燥させる
工程においても、その収縮によりビアホール乾燥導体に
変形等が生じることがなく、ビアホール乾燥導体が絶縁
膜から突出したり、支持基板から剥離したり、各絶縁膜
に形成されたビアホール乾燥導体の接続部が断線したり
することを防止でき、積層体の平滑性を向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のビアホール充填用導電性
ペーストは、導電性金属と、絶縁性無機材料と、光重合
開始剤および光硬化性樹脂を含む有機バインダと、有機
溶剤とを含有するものである。

【００１６】導電性金属としては、基板材料がガラス−
セラミックスからなる低温焼成材料（８００〜１１００
℃程度の焼成）の場合は、金、銀、銅系あるいはその合
金材料が用いられ、基板材料がアルミナの場合はタング
ステンやモリブデン等の金属が用いられる。導電性金属
の平均粒径としては、ペースト作製時の分散性や焼結性
という点から５〜１０μｍが望ましい。

【００１７】絶縁性無機材料としては、硼珪酸ガラス粉
末、硼珪酸アルカリ土類金属系ガラス、石英ガラス等が
あり、少量で導電性金属との分散性を向上するという点
から平均粒径０．５〜１０μｍであることが望ましい。
この絶縁性無機材料は、導電性金属の焼結収縮挙動をコ
ントロールする役割を有する。絶縁性無機材料は、導電
性金属の０．１〜１重量％が望ましい。

【００１８】また、光重合開始剤としては、２−メチル
−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モンフォ
リノプロパノン−１（チバガイギー社製イルガキュア９
０７）やジエチルチオキサントン等がある。これは、光
を吸収して、光硬化反応を引き起こす役割を有する。

【００１９】さらに、光硬化性樹脂はモノマまたはポリ
マどちらでも良い。光硬化性樹脂としては、５００℃以
下の温度で熱分解可能なアルキルアクリレートまたはア
ルキルメタクリレート、及びその高分子化合物がある。

【００２０】光硬化性のモノマとしては、低温短時間で
焼失させることが可能で、紫外線照射により重合が起こ
る、エチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられ、
具体的にはテトラエチレングリコールジアクリレート等
のポリエチレングリコールジアクリレートやトリメチロ
ールプロパントリアクリレート及びそれらに対応するメ
タクリレート等が挙げられる。また光硬化性のポリマと
しては、上記モノマの高分子量化合物（分子量５０００
〜５００００）が挙げられる。

【００２１】また、有機バインダ中には、光硬化性を有
しないポリアルキルアクリレートやメタクリレート、例
えばポリメチルメタクリレートやポリ( イソ) ブチルメ
タクリレート等を含有しても良い。

【００２２】有機溶剤としては、ブチルカルビトールア
セテート、α−ターピネオール等があり、導電性ペース
トの粘度をスクリーン印刷に適した粘度に調整する役割
を有する。

【００２３】そして、導電性金属および絶縁性無機材料
の合計重量と有機バインダの重量の比率が、これらの合
量を１００重量％とした時、導電性金属および絶縁性無
機材料の合計重量が７０〜９５重量％、有機バインダの
重量が５〜３０重量％であることが重要である。

【００２４】これは、有機バインダの重量が５重量％よ
り少ない場合には充分な光硬化性が得られず、有機溶剤
の浸透やビアホール乾燥導体の変形が生じる虞があるか
らであり、３０重量％を越えると有機バインダが焼成時
に充分に分解せず、導電性金属の焼結性に悪影響を与え
るからである。上記のような理由から、導電性金属およ
び絶縁性無機材料の合計重量は８０〜９５重量％、有機
バインダの重量が５〜２０重量％が望ましく、特には、
導電性金属および絶縁性無機材料の合計重量が８０〜９
０重量％、有機バインダの重量が１０〜２０重量％が望
ましい。

【００２５】上記導電性金属と、絶縁性無機材料と、光
重合開始剤および光硬化性樹脂を含む有機バインダと、
有機溶剤とを所定量添加混合し、本発明のビアホール充
填用導電性ペーストが得られる。

【００２６】尚、有機バインダはあらかじめ有機溶剤に
溶解して有機ビヒクルとしたものを無機成分と混合して
もよい。

【００２７】本発明のビアホール充填用導電性ペースト
は、光硬化性樹脂を含有する絶縁膜を露光現像してビア
ホール用の貫通孔を形成し、このような貫通孔に、本発
明のビアホール充填用導電性ペーストをスクリーン印刷
法等により充填し、加熱して溶剤を飛散させて乾燥し、
光硬化させる工程を繰り返して形成される多層セラミッ
ク回路基板に用いられる。尚、ビアホール充填用導電性
ペーストについては、光源としてコンベア式のＵＶ炉等
を用いて加熱しながら露光を行うと、短時間で効率よく
硬化させることができる。

【００２８】

【実施例】導電性金属として平均粒径が５μｍの銀粉
末、絶縁性無機材料として平均粒径が２μｍの石英ガラ
ス粉末、光重合開始剤として、２−メチル−１−〔４−
（メチルチオ）フェニル〕−２−モンフォリノプロパノ
ン−１（チバガイギー社製イルガキュ９０７）とジエチ
ルチオキサントンからなる混合物、光硬化性樹脂として
トリメチロールプロパントリアクリレートおよびその高
分子体、有機バインダのその他の成分としてメチルメタ
クリレート、有機溶剤としてブチルカルビトールアセテ
ートを用意し、絶縁性無機材料を導電性金属の０．５重
量％とし、絶縁性無機材料と導電性金属の合計重量を、
全量中９０重量％とし、光重合開始剤、光硬化性樹脂お
よびメチルメタクリレートからなる有機バインダを１０
重量％、有機溶剤を１０重量％の混合物を、セラミック
製３本ロールミルにより混練して本発明のビアホール充
填用導電性ペーストを作製した。

【００２９】さらに、絶縁性無機材料と導電性金属の合
計重量、有機バインダ量、有機溶剤量を、表１に示すよ
うに変化させて、ビアホール充填用導電性ペーストを作
製した。

【００３０】上記ビアホール充填用導電性ペーストを用
いて、以下のようにして回路基板を作製した。

【００３１】絶縁層を形成するためのセラミックスリッ
プ材を、絶縁材料として平均粒径が３μｍであるアルミ
ナ粉末５０重量％と、平均粒径が３μｍの硼珪酸鉛ガラ
ス粉末５０重量％とを混合したものを用い、光硬化性モ
ノマとしてエチレン性不飽和結合を有するポリエチレン
グリコールジメタクリレート、有機バインダとしてビア
ホール形成のための現像処理においてアルカリ水溶液に
可溶な一定量のカルボキシル基を含むポリイソブチルメ
タクリレートを用い、光重合開始剤としてイルガキュア
９０７とジエチルチオキサントン、有機溶剤としてジエ
チルグリコールモノブチルエーテルアセテートを用い、
これらを混合しボールミルで混練して作製した。

【００３２】上記セラミックスリップ材を、図１に示す
ように、支持基板５上にドクターブレード法により塗布
・乾燥して８０μｍの厚みをもつ絶縁膜６ａを形成し
た。この絶縁膜６ａに露光処理・現像処理を施して所定
の位置にビアホール導体を形成するための貫通孔７ａを
形成した。

【００３３】具体的には、貫通孔７ａを形成する領域が
遮光されるフォトターゲットを用いて、貫通孔７ａを形
成する以外の領域に超高圧水銀灯にて１００ｍＪ/ ｃｍ
² の露光を行ってその領域を硬化させ、露光されなかっ
た未硬化領域をトリエタノールアミン水溶液の弱アルカ
リ水溶液を用いたスプレー現像にて溶解除去して貫通孔
７ａを形成した。

【００３４】この貫通孔７ａに、上記ビアホール充填用
導電性ペーストをそれぞれスクリーン印刷法により充填
し、１００℃で加熱し、乾燥してビアホール乾燥導体９
ａを形成した。このビアホール乾燥導体９ａに超高圧水
銀灯等のＵＶ光源を用いて露光量１〜５Ｊ/ ｃｍ² の紫
外線を照射し、ビアホール乾燥導体９ａを硬化させた。

【００３５】次に、上記したセラミックスリップ材を塗
布・乾燥して絶縁膜６ｂを形成した後、絶縁膜６ｂ表面
を観察した。その結果を表１に記載した。

【００３６】この後、絶縁膜６ｂの露光・現像処理によ
るビアホール導体用貫通孔７ｂの形成、ビアホール充填
用導電性ペーストの貫通孔７ｂへの充填・乾燥・紫外線
硬化処理し、ビアホール乾燥導体９ｂを作製した。さら
に、上記と同様にして絶縁膜６ｃ、ビアホール導体用貫
通孔７ｃ、ビアホール乾燥導体９ｃを作製し、積層成形
体１０を作製し、これを支持基板５から外した。

【００３７】次に、積層成形体１０の断面における、ビ
アホール乾燥導体９ａ〜９ｃの連続性について観察し
た。この結果を表１に記載した。

【００３８】

【表１】

【００３９】この表１より、試料Ｎo.６、７では、絶縁
膜６ｂの塗布・乾燥後にビアホール充填用導電性ペース
トが突出しており、絶縁膜６ｂに突出が見られ、積層成
形体としても大きな凹凸が確認された。また、ビアホー
ル乾燥導体９ａ〜９ｃの連続性について観察すると、断
線現象も確認された。

【００４０】この後、上記積層成形体を５００℃で脱バ
インダを行った後、９００℃で１時間焼成を行った。こ
の焼成体についてビアホール導体の焼成状態を観察した
ところ、本発明のビアホール充填用導電性ペーストは緻
密な焼結状態で導通の問題はなかったが、試料Ｎo.１で
はビアホール導体にボイドが多く、ところどころ断線箇
所がみられ、導通不良が数カ所確認された。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、光硬化性樹脂を含有す
る絶縁膜を露光現像してビアホール用の貫通孔を形成
し、このような貫通孔に、ビアホール充填用導電性ペー
ストをスクリーン印刷法等により充填し、加熱して溶剤
を飛散させて乾燥し、光硬化させることにより、絶縁膜
の上面に塗布されるスリップ材に含有される有機溶剤が
ビアホール乾燥導体に浸透しにくくなり、ビアホール導
体の導通不良や変質を防止できるとともに、ビアホール
乾燥導体が形成された絶縁膜上に塗布されるスリップ材
乾燥工程においても、ビアホール乾燥導体の絶縁膜面か
らの突出や、下層あるいは支持基板からの剥離を防止で
き、積層絶縁膜の平滑性を向上し、ビアホール導体の断
線を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビルドアップ多層方式により作製された積層成
形体を示す断面図である。

【図２】従来のビアホール充填用導電性ペーストを用い
たビルドアップ多層方式を説明するための工程図であ
る。

【符号の説明】

５・・・支持基板 ６ａ〜６ｃ・・・絶縁膜 ７ａ〜７ｃ・・・貫通孔 ９ａ〜９ｃ・・・ビアホール乾燥導体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性金属と、絶縁性無機材料と、光重合
   開始剤および光硬化性樹脂を含む有機バインダと、有機
   溶剤とを含有するとともに、前記導電性金属、前記絶縁
   性無機材料および前記有機バインダの合量を１００重量
   ％とした時、前記導電性金属と前記絶縁性無機材料の合
   量が７０〜９５重量％、前記有機バインダの重量が５〜
   ３０重量％であることを特徴とするビアホール充填用導
   電性ペースト。