JP2001247371A - 多層セラミック基板の製造方法 - Google Patents
多層セラミック基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｃｕ2 Ｏを含むペーストを用いて銅を主成分
とする配線導体が形成された多層セラミック基板を製造
するとき、ペーストとセラミックとの収縮カーブの差に
よってクラックや反りが生じないようにする。 【解決手段】 焼成工程において、焼成炉内の温度をＸ
［℃］、セラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃
をＴ［℃］としたとき、焼成炉内の雰囲気の酸素分圧Ｙ
［ｍｍＨｇ］を、２００℃から７００℃までの昇温過程
で、Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、７００℃からＴ℃までの
昇温過程で、２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×
ｅ0.005X、Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程で、Ｙ≦
２×１０-1 0 ×ｅ0.015X、１０００℃から２００℃まで
の降温過程で、Ｙ≦１０-6となるように制御し、ペース
トとセラミックとの収縮カーブを近似させる。
とする配線導体が形成された多層セラミック基板を製造
するとき、ペーストとセラミックとの収縮カーブの差に
よってクラックや反りが生じないようにする。 【解決手段】 焼成工程において、焼成炉内の温度をＸ
［℃］、セラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃
をＴ［℃］としたとき、焼成炉内の雰囲気の酸素分圧Ｙ
［ｍｍＨｇ］を、２００℃から７００℃までの昇温過程
で、Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、７００℃からＴ℃までの
昇温過程で、２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×
ｅ0.005X、Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程で、Ｙ≦
２×１０-1 0 ×ｅ0.015X、１０００℃から２００℃まで
の降温過程で、Ｙ≦１０-6となるように制御し、ペース
トとセラミックとの収縮カーブを近似させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、多層セラミック
基板の製造方法に関するもので、特に、銅を主成分とす
る配線導体を有する多層セラミック基板の製造方法にお
ける焼成工程の改良に関するものである。
基板の製造方法に関するもので、特に、銅を主成分とす
る配線導体を有する多層セラミック基板の製造方法にお
ける焼成工程の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】多層セラミック基板は、半導体チップ部
品やその他のチップ部品等を搭載し、これらの電子部品
を相互に配線するために用いられている。そのため、多
層セラミック基板は、複数の積層されたセラミック層を
備えるとともに、上述した相互配線を可能にするための
配線導体を備えている。
品やその他のチップ部品等を搭載し、これらの電子部品
を相互に配線するために用いられている。そのため、多
層セラミック基板は、複数の積層されたセラミック層を
備えるとともに、上述した相互配線を可能にするための
配線導体を備えている。
【０００３】配線導体としては、セラミック層間の特定
の界面および／または多層セラミック基板の外表面に形
成される導体膜や、セラミック層を貫通するように形成
されるビアホール導体等がある。
の界面および／または多層セラミック基板の外表面に形
成される導体膜や、セラミック層を貫通するように形成
されるビアホール導体等がある。
【０００４】このような配線導体は、通常、導電成分と
しての金属粉末ならびにバインダおよび溶剤からなる有
機ビヒクルを含むペーストを、所望のパターンをもって
印刷し、セラミックの焼成と同時に焼成されることによ
って形成される。
しての金属粉末ならびにバインダおよび溶剤からなる有
機ビヒクルを含むペーストを、所望のパターンをもって
印刷し、セラミックの焼成と同時に焼成されることによ
って形成される。
【０００５】上述した配線導体を構成する金属として、
低抵抗かつ高信頼性の点で、銅を主成分とするものが有
利に用いられている。しかしながら、このような銅を主
成分とする配線導体が形成された多層セラミック基板を
製造するにあたっては、銅の酸化を防止するため、多層
セラミック基板となるべき生の積層体を還元性雰囲気中
で焼成することが必要である。そのため、特に、脱バイ
ンダおよび脱カーボンのための工程に要する時間が長く
なってしまうという問題がある。
低抵抗かつ高信頼性の点で、銅を主成分とするものが有
利に用いられている。しかしながら、このような銅を主
成分とする配線導体が形成された多層セラミック基板を
製造するにあたっては、銅の酸化を防止するため、多層
セラミック基板となるべき生の積層体を還元性雰囲気中
で焼成することが必要である。そのため、特に、脱バイ
ンダおよび脱カーボンのための工程に要する時間が長く
なってしまうという問題がある。
【０００６】この問題を改善するため、配線導体を形成
するために用いられるペーストにおいて、金属銅ではな
く、ＣｕＯまたはＣｕ2 Ｏからなる粉末を含有させたも
のを用いることが提案されている。
するために用いられるペーストにおいて、金属銅ではな
く、ＣｕＯまたはＣｕ2 Ｏからなる粉末を含有させたも
のを用いることが提案されている。
【０００７】たとえば、ＣｕＯ粉末を含有するペースト
が用いられる場合には、酸化性雰囲気中で脱バインダお
よび脱カーボン工程が実施され、次いで、水素またはア
ンモニア分解ガス中でＣｕＯをＣｕに還元し、さらに、
非酸化性ガス中でセラミックとＣｕとを一体に焼結する
工程が実施される。
が用いられる場合には、酸化性雰囲気中で脱バインダお
よび脱カーボン工程が実施され、次いで、水素またはア
ンモニア分解ガス中でＣｕＯをＣｕに還元し、さらに、
非酸化性ガス中でセラミックとＣｕとを一体に焼結する
工程が実施される。
【０００８】上述した方法は、還元性雰囲気中では、セ
ラミックグリーンシートや配線導体のためのペーストに
含まれるバインダが熱分解されにくい点に着目し、たと
えば空気中のような酸化性雰囲気中で脱バインダおよび
脱カーボン工程を実施するようにしたものであるが、そ
の後に実施される還元工程において、ＣｕＯからＣｕへ
還元されるとき、体積収縮が生じ、この体積収縮が、比
較的低温の段階、すなわちセラミックグリーンシートに
含まれるセラミックが未だ脆い状態で生じるため、セラ
ミック層側に悪影響を及ぼし、得られた多層セラミック
基板においてクラックや反りが発生しやすいという問題
に遭遇することがある。また、３段階の焼成工程が必要
であり、焼成工程の能率化を図る上で障害となってい
る。
ラミックグリーンシートや配線導体のためのペーストに
含まれるバインダが熱分解されにくい点に着目し、たと
えば空気中のような酸化性雰囲気中で脱バインダおよび
脱カーボン工程を実施するようにしたものであるが、そ
の後に実施される還元工程において、ＣｕＯからＣｕへ
還元されるとき、体積収縮が生じ、この体積収縮が、比
較的低温の段階、すなわちセラミックグリーンシートに
含まれるセラミックが未だ脆い状態で生じるため、セラ
ミック層側に悪影響を及ぼし、得られた多層セラミック
基板においてクラックや反りが発生しやすいという問題
に遭遇することがある。また、３段階の焼成工程が必要
であり、焼成工程の能率化を図る上で障害となってい
る。
【０００９】他方、Ｃｕ2 Ｏ粉末を含有するペーストを
用いる多層セラミック基板の製造方法は、たとえば、特
開平５−２９１７５４号公報または特開平６−６０３８
号公報に記載されている。Ｃｕ2 Ｏは、上述したＣｕＯ
に比べると、Ｃｕへの還元が起こりやすく、また、還元
収縮が小さいため、上述した公報では、セラミックグリ
ーンシートとの整合性が良好であると記載している。
用いる多層セラミック基板の製造方法は、たとえば、特
開平５−２９１７５４号公報または特開平６−６０３８
号公報に記載されている。Ｃｕ2 Ｏは、上述したＣｕＯ
に比べると、Ｃｕへの還元が起こりやすく、また、還元
収縮が小さいため、上述した公報では、セラミックグリ
ーンシートとの整合性が良好であると記載している。
【００１０】しかしながら、上述した公報に記載の方法
では、空気中での脱バインダおよび脱カーボン工程と、
還元性雰囲気中での焼結工程との２段階の焼成工程が必
要である。しかも、脱バインダおよび脱カーボン工程
は、空気中において、３５０〜４５０℃あるいは３５０
〜６５０℃の温度領域で行なうと記載されているが、こ
れらの温度領域では、Ｃｕ2 Ｏとして存在するよりはＣ
ｕＯとして存在する方が安定であるため、体積変化を伴
って、Ｃｕ2 ＯからＣｕＯへの酸化が進み、その結果、
Ｃｕ2 Ｏを用いた効果が十分に発揮されないことになっ
てしまう。
では、空気中での脱バインダおよび脱カーボン工程と、
還元性雰囲気中での焼結工程との２段階の焼成工程が必
要である。しかも、脱バインダおよび脱カーボン工程
は、空気中において、３５０〜４５０℃あるいは３５０
〜６５０℃の温度領域で行なうと記載されているが、こ
れらの温度領域では、Ｃｕ2 Ｏとして存在するよりはＣ
ｕＯとして存在する方が安定であるため、体積変化を伴
って、Ｃｕ2 ＯからＣｕＯへの酸化が進み、その結果、
Ｃｕ2 Ｏを用いた効果が十分に発揮されないことになっ
てしまう。
【００１１】また、Ｃｕ2 Ｏ粉末を含有するペーストを
用いた多層セラミック基板の製造方法として、特開平１
０−９５６８６号公報に記載されたものもある。この公
報に記載された方法では、Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 雰囲気中で一括
焼成を実施しているが、Ｃｕ 2 ＯがＣｕへ還元されるこ
とによって収縮する温度が、セラミック焼結開始温度よ
りも低温側であるため、Ｃｕ2 ＯからＣｕへの還元によ
る収縮が、セラミック材料の焼結の開始よりも前に始ま
ることになる。そのため、Ｃｕ2 Ｏ粉末を含むペースト
に、難焼結材料であるＡｌ2 Ｏ3 やＮｉ等を添加するこ
とによって、このペーストの焼結開始温度をより高温側
にずらせて、セラミックグリーンシートとの整合性を図
るようにしている。
用いた多層セラミック基板の製造方法として、特開平１
０−９５６８６号公報に記載されたものもある。この公
報に記載された方法では、Ｈ2 Ｏ＋Ｎ2 雰囲気中で一括
焼成を実施しているが、Ｃｕ 2 ＯがＣｕへ還元されるこ
とによって収縮する温度が、セラミック焼結開始温度よ
りも低温側であるため、Ｃｕ2 ＯからＣｕへの還元によ
る収縮が、セラミック材料の焼結の開始よりも前に始ま
ることになる。そのため、Ｃｕ2 Ｏ粉末を含むペースト
に、難焼結材料であるＡｌ2 Ｏ3 やＮｉ等を添加するこ
とによって、このペーストの焼結開始温度をより高温側
にずらせて、セラミックグリーンシートとの整合性を図
るようにしている。
【００１２】しかしながら、この従来技術では、配線導
体となるペーストにＡｌ2 Ｏ3 やＮｉ等を添加している
ことから、得られた配線導体の抵抗率を上げる結果とな
り、好ましくない。
体となるペーストにＡｌ2 Ｏ3 やＮｉ等を添加している
ことから、得られた配線導体の抵抗率を上げる結果とな
り、好ましくない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、上述したような問題を解決し得る、多層セラミッ
ク基板の製造方法を提供しようとすることである。
的は、上述したような問題を解決し得る、多層セラミッ
ク基板の製造方法を提供しようとすることである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は、１０００℃
以下の低温で焼結可能なセラミック材料を含むセラミッ
クグリーンシートを用意する工程と、銅を主成分とする
配線導体を形成するため、セラミックグリーンシートに
関連して、Ｃｕ2 Ｏを含むペーストを付与する工程と、
複数のセラミックグリーンシートを積層することによっ
て、生の積層体を作製する工程と、この生の積層体を焼
成炉内で焼成する工程とを備える、多層セラミック基板
の製造方法に向けられる。
以下の低温で焼結可能なセラミック材料を含むセラミッ
クグリーンシートを用意する工程と、銅を主成分とする
配線導体を形成するため、セラミックグリーンシートに
関連して、Ｃｕ2 Ｏを含むペーストを付与する工程と、
複数のセラミックグリーンシートを積層することによっ
て、生の積層体を作製する工程と、この生の積層体を焼
成炉内で焼成する工程とを備える、多層セラミック基板
の製造方法に向けられる。
【００１５】この発明では、上述した技術的課題を解決
するため、簡単に言えば、生の積層体を焼成する工程に
おいて、基本的に還元性雰囲気を適用しながら、特に昇
温過程での温度領域に応じて、焼成炉内の雰囲気の酸素
分圧を制御することによって、Ｃｕ2 Ｏを含むペースト
の収縮カーブを、セラミックグリーンシートの収縮カー
ブに近似させようとすることを特徴としている。
するため、簡単に言えば、生の積層体を焼成する工程に
おいて、基本的に還元性雰囲気を適用しながら、特に昇
温過程での温度領域に応じて、焼成炉内の雰囲気の酸素
分圧を制御することによって、Ｃｕ2 Ｏを含むペースト
の収縮カーブを、セラミックグリーンシートの収縮カー
ブに近似させようとすることを特徴としている。
【００１６】より詳細には、焼成する工程において、焼
成炉内の温度をＸ［℃］、セラミックグリーンシートに
含まれるセラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃
をＴ［℃］としたとき、焼成炉内の雰囲気の酸素分圧Ｙ
［ｍｍＨｇ］を、（１）２００℃から７００℃までの昇
温過程では、Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、（２）７００℃
からＴ℃までの昇温過程では、２×１０-10 ×ｅ0.015X
≦Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、（３）Ｔ℃から１０００℃
までの昇温過程では、Ｙ≦２×１０-10 ×ｅ0.015Xとな
るように制御することを特徴としている。
成炉内の温度をＸ［℃］、セラミックグリーンシートに
含まれるセラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃
をＴ［℃］としたとき、焼成炉内の雰囲気の酸素分圧Ｙ
［ｍｍＨｇ］を、（１）２００℃から７００℃までの昇
温過程では、Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、（２）７００℃
からＴ℃までの昇温過程では、２×１０-10 ×ｅ0.015X
≦Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、（３）Ｔ℃から１０００℃
までの昇温過程では、Ｙ≦２×１０-10 ×ｅ0.015Xとな
るように制御することを特徴としている。
【００１７】この発明において、好ましくは、焼成する
工程での焼成炉内の雰囲気の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］
を、１０００℃から２００℃までの降温過程で、Ｙ≦１
０-6となるように制御することが行なわれる。
工程での焼成炉内の雰囲気の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］
を、１０００℃から２００℃までの降温過程で、Ｙ≦１
０-6となるように制御することが行なわれる。
【００１８】この発明において、セラミックグリーンシ
ートに含まれるセラミック材料が１０００℃以下の低温
で焼結可能とするため、このようなセラミック材料は、
ガラスとセラミックとの混合物を含んでいたり、焼成す
る工程において、ガラスを生成する組成を有していたり
すればよい。
ートに含まれるセラミック材料が１０００℃以下の低温
で焼結可能とするため、このようなセラミック材料は、
ガラスとセラミックとの混合物を含んでいたり、焼成す
る工程において、ガラスを生成する組成を有していたり
すればよい。
【００１９】また、多層セラミック基板に形成される配
線導体は、たとえば、セラミックグリーンシートの主面
に沿って形成される導体膜である。この導体膜は、多層
セラミック基板の内部において複数のセラミックグリー
ンシート間の界面に沿って形成されたり、多層セラミッ
ク基板の表面上に形成されたりすることができる。ま
た、配線導体は、セラミックグリーンシートを貫通する
ように形成されるビアホール導体をさらに備えていても
よい。
線導体は、たとえば、セラミックグリーンシートの主面
に沿って形成される導体膜である。この導体膜は、多層
セラミック基板の内部において複数のセラミックグリー
ンシート間の界面に沿って形成されたり、多層セラミッ
ク基板の表面上に形成されたりすることができる。ま
た、配線導体は、セラミックグリーンシートを貫通する
ように形成されるビアホール導体をさらに備えていても
よい。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる多層セラミック基板の製造方法において作製される
生の積層体１を図解的に示す断面図である。
よる多層セラミック基板の製造方法において作製される
生の積層体１を図解的に示す断面図である。
【００２１】図１に示すような生の積層体１を作製する
ため、複数のセラミックグリーンシート２が用意され
る。セラミックグリーンシート２は、１０００℃以下の
低温で焼結可能なセラミック材料を含んでいる。このよ
うなセラミックグリーンシート２は、たとえば、次のよ
うにして作製されることができる。
ため、複数のセラミックグリーンシート２が用意され
る。セラミックグリーンシート２は、１０００℃以下の
低温で焼結可能なセラミック材料を含んでいる。このよ
うなセラミックグリーンシート２は、たとえば、次のよ
うにして作製されることができる。
【００２２】たとえば、酸化バリウム、酸化ケイ素、ア
ルミナ、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素を混合すると
ともに、この混合物に対して、ポリビニルブチラールか
らなるバインダと、ジ−ｎ−ブチルフタレートからなる
可塑剤と、トルエンおよびイソプロピレンアルコールか
らなる溶剤とをさらに混合して、スラリーを作製する。
次いで、このスラリーをドクターブレード法によってシ
ート状に成形し、乾燥させることによって、セラミック
グリーンシート２を得ることができる。
ルミナ、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素を混合すると
ともに、この混合物に対して、ポリビニルブチラールか
らなるバインダと、ジ−ｎ−ブチルフタレートからなる
可塑剤と、トルエンおよびイソプロピレンアルコールか
らなる溶剤とをさらに混合して、スラリーを作製する。
次いで、このスラリーをドクターブレード法によってシ
ート状に成形し、乾燥させることによって、セラミック
グリーンシート２を得ることができる。
【００２３】上述したセラミックグリーンシート２に含
まれるセラミック材料は、焼成工程において、ガラスを
生成する組成を有しているが、これに代えて、たとえば
アルミナのようなセラミックと焼結助剤として作用する
ガラスとを混合したものを用いてもよい。
まれるセラミック材料は、焼成工程において、ガラスを
生成する組成を有しているが、これに代えて、たとえば
アルミナのようなセラミックと焼結助剤として作用する
ガラスとを混合したものを用いてもよい。
【００２４】いずれにしても、セラミックグリーンシー
ト２に含まれるセラミック材料としては、Ｃｕ等の金属
を１０００℃以下の温度で同時に焼成でき、還元性雰囲
気中での焼成でも、セラミック組成が還元されないもの
であれば、どのような組成のものを用いてもよい。
ト２に含まれるセラミック材料としては、Ｃｕ等の金属
を１０００℃以下の温度で同時に焼成でき、還元性雰囲
気中での焼成でも、セラミック組成が還元されないもの
であれば、どのような組成のものを用いてもよい。
【００２５】また、セラミックグリーンシート２に含ま
れるバインダ、可塑剤および溶剤についても、前述した
ものは一例に過ぎず、これら例示されたもの以外のもの
を用いてもよい。
れるバインダ、可塑剤および溶剤についても、前述した
ものは一例に過ぎず、これら例示されたもの以外のもの
を用いてもよい。
【００２６】次に、銅を主成分とする配線導体を形成す
るため、セラミックグリーンシート２に関連して、Ｃｕ
2 Ｏを含むペーストが付与される。このＣｕ2 Ｏを含む
ペーストは、たとえば、次のようにして作製されること
ができる。
るため、セラミックグリーンシート２に関連して、Ｃｕ
2 Ｏを含むペーストが付与される。このＣｕ2 Ｏを含む
ペーストは、たとえば、次のようにして作製されること
ができる。
【００２７】Ｃｕ2 Ｏ粉末に対して、バインダおよび溶
剤を混合してなる有機ビヒクルを所定量加え、攪拌かつ
混練することによって、ペーストを得ることができる。
この場合、Ｃｕ2 Ｏ粉末の平均粒径や粒子形状について
は、特に限定されるものではないが、平均粒径が０．５
〜１０μｍであり、粗大粉や極端な凝集粉がないものが
好ましい。また、粒度分布において中心粒径の異なった
山をもつ、あるいは扁平粉等の違った形状をもつ２種類
以上の粉末を配合してもよい。
剤を混合してなる有機ビヒクルを所定量加え、攪拌かつ
混練することによって、ペーストを得ることができる。
この場合、Ｃｕ2 Ｏ粉末の平均粒径や粒子形状について
は、特に限定されるものではないが、平均粒径が０．５
〜１０μｍであり、粗大粉や極端な凝集粉がないものが
好ましい。また、粒度分布において中心粒径の異なった
山をもつ、あるいは扁平粉等の違った形状をもつ２種類
以上の粉末を配合してもよい。
【００２８】また、バインダとしては、たとえば、エチ
ルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、
メタクリル樹脂等を用いることができ、溶剤としては、
たとえば、テレピネオール、ブチルカルビトール、ブチ
ルカルビトールアセテート、アルコール類等を用いるこ
とができる。また、必要に応じて、ペースト中に、分散
剤、可塑剤、活性剤等を添加してもよい。
ルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、
メタクリル樹脂等を用いることができ、溶剤としては、
たとえば、テレピネオール、ブチルカルビトール、ブチ
ルカルビトールアセテート、アルコール類等を用いるこ
とができる。また、必要に応じて、ペースト中に、分散
剤、可塑剤、活性剤等を添加してもよい。
【００２９】また、ペーストの粘度は、印刷性を考慮
し、たとえば、５０〜３００Ｐａ・ｓに選ばれる。
し、たとえば、５０〜３００Ｐａ・ｓに選ばれる。
【００３０】また、ペースト中に、セラミックとの界面
での接着強度を高めるため、ガラスフリットを添加して
もよい。ガラスフリットとしては、ホウケイ酸ガラスか
らなるものなど、既存のガラスフリットを用いることが
でき、軟化点が５００〜９００℃であって、添加量を５
体積％以下にすることが好ましい。
での接着強度を高めるため、ガラスフリットを添加して
もよい。ガラスフリットとしては、ホウケイ酸ガラスか
らなるものなど、既存のガラスフリットを用いることが
でき、軟化点が５００〜９００℃であって、添加量を５
体積％以下にすることが好ましい。
【００３１】セラミックグリーンシート２に関連して形
成される配線導体としては、図１に示すように、セラミ
ックグリーンシート２の主面に沿って形成される導体膜
３および４と、セラミックグリーンシート２を貫通する
ように形成されるビアホール導体５とがある。また、導
体膜３および４としては、セラミックグリーンシート２
間の界面に沿って形成される内部導体膜３と、積層体１
の表面上に形成される表面導体膜４とがある。
成される配線導体としては、図１に示すように、セラミ
ックグリーンシート２の主面に沿って形成される導体膜
３および４と、セラミックグリーンシート２を貫通する
ように形成されるビアホール導体５とがある。また、導
体膜３および４としては、セラミックグリーンシート２
間の界面に沿って形成される内部導体膜３と、積層体１
の表面上に形成される表面導体膜４とがある。
【００３２】上述したビアホール導体５が形成されるセ
ラミックグリーンシート２にあっては、穿孔機によって
貫通孔が設けられる。
ラミックグリーンシート２にあっては、穿孔機によって
貫通孔が設けられる。
【００３３】そして、各セラミックグリーンシート２上
に、スクリーン印刷法によって、前述したＣｕ2 Ｏを含
むペーストが印刷され、それによって導体膜３および４
ならびにビアホール導体５が形成される。
に、スクリーン印刷法によって、前述したＣｕ2 Ｏを含
むペーストが印刷され、それによって導体膜３および４
ならびにビアホール導体５が形成される。
【００３４】なお、導体膜３および４とビアホール導体
５とは、上述のように、同時に形成されてもよいが、導
体膜３および４とビアホール導体５とで必要な特性が異
なる場合には、それぞれについて、粉末の粒径や含有
量、有機ビヒクル、粘度等の適正化を図りながら、別の
工程で付与するようにしてもよい。
５とは、上述のように、同時に形成されてもよいが、導
体膜３および４とビアホール導体５とで必要な特性が異
なる場合には、それぞれについて、粉末の粒径や含有
量、有機ビヒクル、粘度等の適正化を図りながら、別の
工程で付与するようにしてもよい。
【００３５】上述のようにして導体膜３および４ならび
にビアホール導体５を形成するためのＣｕ2 Ｏを含むペ
ーストが付与された複数のセラミックグリーンシート２
は、次いで、積層され、積層方向にプレスすることによ
って、図１に示すような生の積層体１が得られる。
にビアホール導体５を形成するためのＣｕ2 Ｏを含むペ
ーストが付与された複数のセラミックグリーンシート２
は、次いで、積層され、積層方向にプレスすることによ
って、図１に示すような生の積層体１が得られる。
【００３６】この生の積層体１は、次いで、焼成炉内で
焼成され、目的とする多層セラミック基板が得られる。
焼成され、目的とする多層セラミック基板が得られる。
【００３７】上述した焼成工程において、焼成炉内の雰
囲気の酸素分圧を、焼成炉内の温度に応じて、次のよう
に制御することによって、ペースト中のＣｕ2 Ｏの還元
が生じる時点を、セラミック材料の焼結が始まる時点に
合わせ、それによって、ペーストの収縮カーブをセラミ
ックグリーンシート２の収縮カーブに近似させることが
行なわれる。
囲気の酸素分圧を、焼成炉内の温度に応じて、次のよう
に制御することによって、ペースト中のＣｕ2 Ｏの還元
が生じる時点を、セラミック材料の焼結が始まる時点に
合わせ、それによって、ペーストの収縮カーブをセラミ
ックグリーンシート２の収縮カーブに近似させることが
行なわれる。
【００３８】すなわち、焼成炉内の温度をＸ［℃］、セ
ラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃をＴ［℃］
としたとき、焼成炉内の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］は、
（１）２００℃から７００℃までの昇温過程では、Ｙ≦
０．２８×ｅ0.005X、（２）７００℃からＴ℃までの昇
温過程では、２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×
ｅ0.005X、（３）Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程で
は、Ｙ≦２×１０-10 ×ｅ0.015Xとなるように制御され
る。
ラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃をＴ［℃］
としたとき、焼成炉内の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］は、
（１）２００℃から７００℃までの昇温過程では、Ｙ≦
０．２８×ｅ0.005X、（２）７００℃からＴ℃までの昇
温過程では、２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×
ｅ0.005X、（３）Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程で
は、Ｙ≦２×１０-10 ×ｅ0.015Xとなるように制御され
る。
【００３９】そして、好ましくは、降温過程において
も、酸素分圧が制御される。すなわち、１０００℃から
２００℃までの降温過程において、焼成炉内の酸素分圧
Ｙ［ｍｍＨｇ］が、Ｙ≦１０-6となるように制御され
る。
も、酸素分圧が制御される。すなわち、１０００℃から
２００℃までの降温過程において、焼成炉内の酸素分圧
Ｙ［ｍｍＨｇ］が、Ｙ≦１０-6となるように制御され
る。
【００４０】上述したような酸素分圧Ｙの制御は、たと
えば、窒素雰囲気中に空気を適量混合することによって
行なうことができる。また、必要に応じて、Ｈ2 Ｏ、Ｈ
2 、アンモニア分解ガス等を雰囲気制御のために用いて
もよい。
えば、窒素雰囲気中に空気を適量混合することによって
行なうことができる。また、必要に応じて、Ｈ2 Ｏ、Ｈ
2 、アンモニア分解ガス等を雰囲気制御のために用いて
もよい。
【００４１】図２は、ＣｕＯ、Ｃｕ2 ＯおよびＣｕの各
々が安定して存在し得る焼成炉内の温度Ｘおよび酸素分
圧Ｙの関係を示している。
々が安定して存在し得る焼成炉内の温度Ｘおよび酸素分
圧Ｙの関係を示している。
【００４２】図２において、ＣｕＯとＣｕ2 Ｏとの安定
境界線を近似すれば、Ｙ＝０．２８×ｅ0.005Xで表わさ
れ、Ｃｕ2 ＯとＣｕとの安定境界線を近似すれば、Ｙ＝
２×１０-10 ×ｅ0.015Xで表わされる。
境界線を近似すれば、Ｙ＝０．２８×ｅ0.005Xで表わさ
れ、Ｃｕ2 ＯとＣｕとの安定境界線を近似すれば、Ｙ＝
２×１０-10 ×ｅ0.015Xで表わされる。
【００４３】したがって、前述したＴ、すなわちセラミ
ック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃をＴ［℃］が９
００℃であるとすれば、昇温過程における各温度領域で
の酸素分圧Ｙは、図２において、斜線を施した領域内に
入るように設定されることになる。
ック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃をＴ［℃］が９
００℃であるとすれば、昇温過程における各温度領域で
の酸素分圧Ｙは、図２において、斜線を施した領域内に
入るように設定されることになる。
【００４４】すなわち、２００℃から７００℃までの昇
温過程では、Ｙ≦０．２８×ｅ0.00 5Xとなるように、酸
素分圧Ｙが制御され、それによって、Ｃｕ2 Ｏが、たと
えばＣｕＯへ酸化されることなく、Ｃｕ2 Ｏとして安定
に存在するようにされる。
温過程では、Ｙ≦０．２８×ｅ0.00 5Xとなるように、酸
素分圧Ｙが制御され、それによって、Ｃｕ2 Ｏが、たと
えばＣｕＯへ酸化されることなく、Ｃｕ2 Ｏとして安定
に存在するようにされる。
【００４５】次に、７００℃から９００℃までの昇温過
程では、２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×ｅ
0.005Xとなるように、酸素分圧Ｙが制御され、それによ
って、Ｃｕ2 Ｏが、ＣｕＯへ酸化されたりＣｕへ還元さ
れたりすることなく、Ｃｕ2 Ｏとして安定に存在するよ
うにされる。
程では、２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×ｅ
0.005Xとなるように、酸素分圧Ｙが制御され、それによ
って、Ｃｕ2 Ｏが、ＣｕＯへ酸化されたりＣｕへ還元さ
れたりすることなく、Ｃｕ2 Ｏとして安定に存在するよ
うにされる。
【００４６】次に、９００℃から１０００℃までの昇温
過程では、Ｙ≦２×１０-10 ×ｅ0. 015Xとなるように、
酸素分圧Ｙが制御され、それによって、Ｃｕ2 ＯがＣｕ
へ還元されるように強制される。
過程では、Ｙ≦２×１０-10 ×ｅ0. 015Xとなるように、
酸素分圧Ｙが制御され、それによって、Ｃｕ2 ＯがＣｕ
へ還元されるように強制される。
【００４７】このとき、上述の還元に伴い、ペーストに
おいて、たとえば４０％以上の収縮率をもって体積収縮
が生じるが、９００℃±５０℃の温度で、セラミックグ
リーンシート２に含まれるセラミック材料の焼結が開始
している、あるいは開始しようとしているので、図３に
示すように、「Ｃｕ2 Ｏペースト」で示したＣｕ2 Ｏを
含むペーストの収縮カーブを、「セラミック」で表示し
たセラミックグリーンシート２の収縮カーブに近似させ
ることができる。
おいて、たとえば４０％以上の収縮率をもって体積収縮
が生じるが、９００℃±５０℃の温度で、セラミックグ
リーンシート２に含まれるセラミック材料の焼結が開始
している、あるいは開始しようとしているので、図３に
示すように、「Ｃｕ2 Ｏペースト」で示したＣｕ2 Ｏを
含むペーストの収縮カーブを、「セラミック」で表示し
たセラミックグリーンシート２の収縮カーブに近似させ
ることができる。
【００４８】なお、図３において、Ｃｕを含むペースト
についての収縮カーブが「Ｃｕペースト」で表示されて
いる。このように、Ｃｕペーストを用いた場合には、セ
ラミックと収縮カーブを合わせることは到底不可能であ
る。
についての収縮カーブが「Ｃｕペースト」で表示されて
いる。このように、Ｃｕペーストを用いた場合には、セ
ラミックと収縮カーブを合わせることは到底不可能であ
る。
【００４９】前述のように、焼成炉内の雰囲気の酸素分
圧Ｙを制御することによって、ペーストの収縮カーブを
セラミックグリーンシート２の収縮カーブに近似させる
ことができ、それによって、クラックや反りが生じにく
い状態で、所望の多層セラミック基板を得ることができ
る。
圧Ｙを制御することによって、ペーストの収縮カーブを
セラミックグリーンシート２の収縮カーブに近似させる
ことができ、それによって、クラックや反りが生じにく
い状態で、所望の多層セラミック基板を得ることができ
る。
【００５０】次に、１０００℃から２００℃までの降温
過程では、Ｙ≦１０-6となるように、酸素分圧Ｙが制御
される。これによって、導体膜３および４ならびにビア
ホール導体５のための導電性成分として前述したような
Ｃｕ2 Ｏからの還元によってに生成されたＣｕが、降温
過程において、Ｃｕ2 ＯあるいはＣｕＯへ酸化されてし
まうことが防止される。
過程では、Ｙ≦１０-6となるように、酸素分圧Ｙが制御
される。これによって、導体膜３および４ならびにビア
ホール導体５のための導電性成分として前述したような
Ｃｕ2 Ｏからの還元によってに生成されたＣｕが、降温
過程において、Ｃｕ2 ＯあるいはＣｕＯへ酸化されてし
まうことが防止される。
【００５１】以上説明した焼成工程における各温度領域
での酸素分圧の好ましい条件を確認するため、以下のよ
うな実験を実施した。
での酸素分圧の好ましい条件を確認するため、以下のよ
うな実験を実施した。
【００５２】酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸
化カルシウムおよび酸化ホウ素の各粉末を混合したセラ
ミック材料に対して、バインダとしてのポリビニルブチ
ラールと、可塑剤としてのジ−ｎ−ブチルフタレート
と、溶剤としてのトルエンおよびイソプロピレンアルコ
ールとを添加し混合することによって、スラリーを作製
し、このスラリーをドクターブレード法によってキャリ
アフィルム上でシート状に成形し、乾燥させることによ
って、セラミックグリーンシートを作製した。
化カルシウムおよび酸化ホウ素の各粉末を混合したセラ
ミック材料に対して、バインダとしてのポリビニルブチ
ラールと、可塑剤としてのジ−ｎ−ブチルフタレート
と、溶剤としてのトルエンおよびイソプロピレンアルコ
ールとを添加し混合することによって、スラリーを作製
し、このスラリーをドクターブレード法によってキャリ
アフィルム上でシート状に成形し、乾燥させることによ
って、セラミックグリーンシートを作製した。
【００５３】他方、Ｃｕ2 Ｏ粉末に対して、バインダと
してのエチルセルロースおよび溶剤としてのテレピネオ
ールを含む有機ビヒクルを所定量加え、攪拌擂潰機およ
び３本ロールによって、攪拌かつ混練して、Ｃｕ2 Ｏを
含むペーストを作製した。
してのエチルセルロースおよび溶剤としてのテレピネオ
ールを含む有機ビヒクルを所定量加え、攪拌擂潰機およ
び３本ロールによって、攪拌かつ混練して、Ｃｕ2 Ｏを
含むペーストを作製した。
【００５４】次に、穿孔機によって所定のセラミックグ
リーンシートに貫通孔を形成し、次いで、各セラミック
グリーンシート上に、スクリーン印刷法によって、上述
のペーストを印刷し、内部導体膜および表面導体膜なら
びにビアホール導体となるべき配線導体を形成した。
リーンシートに貫通孔を形成し、次いで、各セラミック
グリーンシート上に、スクリーン印刷法によって、上述
のペーストを印刷し、内部導体膜および表面導体膜なら
びにビアホール導体となるべき配線導体を形成した。
【００５５】次に、上述の複数のセラミックグリーンシ
ートを積層し、温度８０℃、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ2
の条件で、積層方向にプレスし、生の積層体を得た。
ートを積層し、温度８０℃、圧力２００ｋｇｆ／ｃｍ2
の条件で、積層方向にプレスし、生の積層体を得た。
【００５６】次に、この生の積層体を、表１に示すよう
な種々の酸素分圧条件にて焼成し、試料となる多層セラ
ミック基板を得た。そして、この多層セラミック基板に
ついて、クラックおよび反りの発生の有無を評価すると
ともに、導体膜の状態を評価した。これらの結果が、表
１に示されている。
な種々の酸素分圧条件にて焼成し、試料となる多層セラ
ミック基板を得た。そして、この多層セラミック基板に
ついて、クラックおよび反りの発生の有無を評価すると
ともに、導体膜の状態を評価した。これらの結果が、表
１に示されている。
【００５７】なお、この実験で用いたセラミック材料
は、焼結開始温度が９００℃のものであった。また、酸
素分圧を制御するため、窒素雰囲気中に空気を混合する
ことを行なった。
は、焼結開始温度が９００℃のものであった。また、酸
素分圧を制御するため、窒素雰囲気中に空気を混合する
ことを行なった。
【００５８】
【表１】
【００５９】焼成工程における酸素分圧は、表１に示す
ように、昇温過程では３つの温度領域に分けてそれぞれ
設定され、かつ降温過程においても所定の値に設定され
た。たとえば、試料１について言えば、酸素分圧は、２
５〜７００℃の昇温過程では、１０ｍｍＨｇに設定さ
れ、７００〜９００℃の昇温過程では、１０ｍｍＨｇに
設定され、９００〜１０００℃の昇温過程では、１０-4
ｍｍＨｇに設定され、１０００〜２５℃の降温過程で
は、１０-6ｍｍＨｇに設定された。
ように、昇温過程では３つの温度領域に分けてそれぞれ
設定され、かつ降温過程においても所定の値に設定され
た。たとえば、試料１について言えば、酸素分圧は、２
５〜７００℃の昇温過程では、１０ｍｍＨｇに設定さ
れ、７００〜９００℃の昇温過程では、１０ｍｍＨｇに
設定され、９００〜１０００℃の昇温過程では、１０-4
ｍｍＨｇに設定され、１０００〜２５℃の降温過程で
は、１０-6ｍｍＨｇに設定された。
【００６０】また、表１の「クラック」および「反り」
の各欄において、「○」はこれらクラックまたは反りが
生じなかったことを示し、「×」はこれらクラックまた
は反りが生じたことを示している。また、「導体膜状
態」の欄において、特に「表面」および「内部」の表示
のないのものについては、表面導体膜および内部導体膜
の双方について「Ｃｕ」または「Ｃｕ2 Ｏ」が生成して
いることを示し、「表面Ｃｕ」および「内部Ｃｕ2 Ｏ」
と記載したものについては、表面導体膜においてＣｕが
生成し、内部導体膜においてＣｕ2 Ｏが生成したことを
示している。
の各欄において、「○」はこれらクラックまたは反りが
生じなかったことを示し、「×」はこれらクラックまた
は反りが生じたことを示している。また、「導体膜状
態」の欄において、特に「表面」および「内部」の表示
のないのものについては、表面導体膜および内部導体膜
の双方について「Ｃｕ」または「Ｃｕ2 Ｏ」が生成して
いることを示し、「表面Ｃｕ」および「内部Ｃｕ2 Ｏ」
と記載したものについては、表面導体膜においてＣｕが
生成し、内部導体膜においてＣｕ2 Ｏが生成したことを
示している。
【００６１】表１に示した試料の内、試料３〜５、９お
よび１１が、この発明の範囲内にあるものであり、昇温
過程での酸素分圧については、図２において斜線を施し
た領域内に入っているものである。これら試料３〜５、
９および１１によれば、クラックや反りがなく、導体膜
についても、表面導体膜および内部導体膜の双方におい
てＣｕが生成された、多層セラミック基板を得ることが
できた。
よび１１が、この発明の範囲内にあるものであり、昇温
過程での酸素分圧については、図２において斜線を施し
た領域内に入っているものである。これら試料３〜５、
９および１１によれば、クラックや反りがなく、導体膜
についても、表面導体膜および内部導体膜の双方におい
てＣｕが生成された、多層セラミック基板を得ることが
できた。
【００６２】これに対して、試料１および２では、２５
〜７００℃の昇温過程における酸素分圧が高すぎたた
め、Ｃｕ2 Ｏは体積変化を伴ってＣｕＯへと酸化され、
得られた多層セラミック基板においてクラックを発生し
た。
〜７００℃の昇温過程における酸素分圧が高すぎたた
め、Ｃｕ2 Ｏは体積変化を伴ってＣｕＯへと酸化され、
得られた多層セラミック基板においてクラックを発生し
た。
【００６３】また、試料６においては、７００〜９００
℃の昇温過程において、酸素分圧が低すぎたため、セラ
ミックの焼結が開始する前にＣｕ2 ＯからＣｕへの収縮
を伴う還元が生じ、得られた多層セラミック基板におい
て反りが生じた。
℃の昇温過程において、酸素分圧が低すぎたため、セラ
ミックの焼結が開始する前にＣｕ2 ＯからＣｕへの収縮
を伴う還元が生じ、得られた多層セラミック基板におい
て反りが生じた。
【００６４】また、試料７および８では、９００〜１０
００℃の昇温過程において、酸素分圧が高すぎたため、
Ｃｕ2 ＯからＣｕへの還元が生じず、したがって、セラ
ミックの焼結が進行しているのも関わらず、ペーストに
おける収縮が生じず、得られた多層セラミック基板にお
いてクラックおよび反りが発生した。
００℃の昇温過程において、酸素分圧が高すぎたため、
Ｃｕ2 ＯからＣｕへの還元が生じず、したがって、セラ
ミックの焼結が進行しているのも関わらず、ペーストに
おける収縮が生じず、得られた多層セラミック基板にお
いてクラックおよび反りが発生した。
【００６５】なお、試料７と試料８とを比較すると、試
料７では、表面導体膜および内部導体膜の双方において
Ｃｕ2 Ｏであったのに対し、試料８では、表面導体膜が
Ｃｕであり、内部導体膜がＣｕ2 Ｏであった。これは、
試料８では、１０００〜２５℃の降温過程において、酸
素分圧を１０-6ｍｍＨｇというように、より低く設定し
たので、焼成炉内の雰囲気によりさらされやすい表面導
体膜において、Ｃｕ2Ｏが還元され、Ｃｕを生成したも
のと考えられる。これに対して、試料７では、１０００
〜２５℃の降温過程において、酸素分圧を１０-3ｍｍＨ
ｇというように、より高く設定したので、表面導体膜お
よび内部導体膜のいずれにおいても、Ｃｕ2 Ｏが還元さ
れることがなく、Ｃｕ2 Ｏのまま残存したものと考えら
れる。
料７では、表面導体膜および内部導体膜の双方において
Ｃｕ2 Ｏであったのに対し、試料８では、表面導体膜が
Ｃｕであり、内部導体膜がＣｕ2 Ｏであった。これは、
試料８では、１０００〜２５℃の降温過程において、酸
素分圧を１０-6ｍｍＨｇというように、より低く設定し
たので、焼成炉内の雰囲気によりさらされやすい表面導
体膜において、Ｃｕ2Ｏが還元され、Ｃｕを生成したも
のと考えられる。これに対して、試料７では、１０００
〜２５℃の降温過程において、酸素分圧を１０-3ｍｍＨ
ｇというように、より高く設定したので、表面導体膜お
よび内部導体膜のいずれにおいても、Ｃｕ2 Ｏが還元さ
れることがなく、Ｃｕ2 Ｏのまま残存したものと考えら
れる。
【００６６】上述のことから、昇温過程の最終段階で、
導体膜にＣｕを生成していたにもかかわらず、１０００
〜２５℃の降温過程において、酸素分圧を高くすれば、
ＣｕがＣｕ2 ＯまたはＣｕＯに酸化される可能性がある
ため、酸素分圧を低くすることが好ましいことがわか
る。そして、このような酸化を確実に防止するために
は、試料８のように、むしろ還元を生じさせる酸素分圧
である１０-6またはそれ以下にすることが好ましい。
導体膜にＣｕを生成していたにもかかわらず、１０００
〜２５℃の降温過程において、酸素分圧を高くすれば、
ＣｕがＣｕ2 ＯまたはＣｕＯに酸化される可能性がある
ため、酸素分圧を低くすることが好ましいことがわか
る。そして、このような酸化を確実に防止するために
は、試料８のように、むしろ還元を生じさせる酸素分圧
である１０-6またはそれ以下にすることが好ましい。
【００６７】また、試料８からわかるように、降温過程
において焼成炉内の雰囲気の影響を受けやすいのは、表
面導体膜である。したがって、このような表面導体膜を
焼結後の積層体上に形成する場合には、焼結された積層
体を得るための焼成時の降温過程での酸素分圧の制御は
特に必要でないこともある。
において焼成炉内の雰囲気の影響を受けやすいのは、表
面導体膜である。したがって、このような表面導体膜を
焼結後の積層体上に形成する場合には、焼結された積層
体を得るための焼成時の降温過程での酸素分圧の制御は
特に必要でないこともある。
【００６８】また、試料１０においては、７００から１
０００℃までの昇温過程での酸素分圧の切り替えを、セ
ラミックの焼結開始温度である９００℃より１００℃低
い８００℃で行なったため、少なくとも８００℃から８
５０℃の温度領域における酸素分圧が低くなりすぎてい
る。そのため、試料６の場合と同様、得られた多層セラ
ミック基板において反りが発生した。
０００℃までの昇温過程での酸素分圧の切り替えを、セ
ラミックの焼結開始温度である９００℃より１００℃低
い８００℃で行なったため、少なくとも８００℃から８
５０℃の温度領域における酸素分圧が低くなりすぎてい
る。そのため、試料６の場合と同様、得られた多層セラ
ミック基板において反りが発生した。
【００６９】また、試料１２においては、７００から１
０００℃までの昇温過程での酸素分圧の切り替えを、セ
ラミックの焼結開始温度である９００℃より７０℃高い
９７０℃で行なっている。そのため、少なくとも９５０
℃から９７０℃までの温度領域では、酸素分圧が高くな
りすぎている。そのため、試料７および８の場合と同
様、得られた多層セラミック基板においてクラックおよ
び反りが発生した。
０００℃までの昇温過程での酸素分圧の切り替えを、セ
ラミックの焼結開始温度である９００℃より７０℃高い
９７０℃で行なっている。そのため、少なくとも９５０
℃から９７０℃までの温度領域では、酸素分圧が高くな
りすぎている。そのため、試料７および８の場合と同
様、得られた多層セラミック基板においてクラックおよ
び反りが発生した。
【００７０】また、試料１２においては、試料８の場合
と同様、表面導体膜においてはＣｕを生成したが、内部
導体膜においてはＣｕ2 Ｏが残存した。
と同様、表面導体膜においてはＣｕを生成したが、内部
導体膜においてはＣｕ2 Ｏが残存した。
【００７１】このように、表１に示す結果は、図２に示
した各温度領域における好ましい酸素分圧の範囲を裏付
けるものである。
した各温度領域における好ましい酸素分圧の範囲を裏付
けるものである。
【００７２】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、銅を
主成分とする配線導体を形成するため、Ｃｕ2 Ｏを含む
ペーストを用い、このペーストをセラミックグリーンシ
ートとともに焼成するにあたって、焼成炉内の温度をＸ
［℃］、セラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃
をＴ［℃］としたとき、特に昇温過程において、焼成炉
内の雰囲気の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］を、（１）２００
℃から７００℃までの昇温過程では、Ｙ≦０．２８×ｅ
0.005X、（２）７００℃からＴ℃までの昇温過程では、
２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、
（３）Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程では、Ｙ≦２
×１０-10 ×ｅ0.015Xとなるように、温度領域に応じて
制御し、それによって、ペーストの収縮カーブをセラミ
ックグリーンシートの収縮カーブに近似させるようにし
ているので、得られた多層セラミック基板においてクラ
ックや反りが発生しにくくすることができる。
主成分とする配線導体を形成するため、Ｃｕ2 Ｏを含む
ペーストを用い、このペーストをセラミックグリーンシ
ートとともに焼成するにあたって、焼成炉内の温度をＸ
［℃］、セラミック材料の焼結開始温度［℃］±５０℃
をＴ［℃］としたとき、特に昇温過程において、焼成炉
内の雰囲気の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］を、（１）２００
℃から７００℃までの昇温過程では、Ｙ≦０．２８×ｅ
0.005X、（２）７００℃からＴ℃までの昇温過程では、
２×１０-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、
（３）Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程では、Ｙ≦２
×１０-10 ×ｅ0.015Xとなるように、温度領域に応じて
制御し、それによって、ペーストの収縮カーブをセラミ
ックグリーンシートの収縮カーブに近似させるようにし
ているので、得られた多層セラミック基板においてクラ
ックや反りが発生しにくくすることができる。
【００７３】したがって、このＣｕ2 Ｏを含むペースト
によって形成される配線導体とセラミックとの界面での
整合性が良好であるため、配線導体が表面導体膜である
場合には、このような表面導体膜の半田付け強度を高く
維持することができ、また、配線導体が内部導体膜であ
る場合には、この内部導体膜による多層セラミック基板
のデラミネーションを生じにくくすることができる。
によって形成される配線導体とセラミックとの界面での
整合性が良好であるため、配線導体が表面導体膜である
場合には、このような表面導体膜の半田付け強度を高く
維持することができ、また、配線導体が内部導体膜であ
る場合には、この内部導体膜による多層セラミック基板
のデラミネーションを生じにくくすることができる。
【００７４】また、配線導体を形成するためのペースト
に含まれるＣｕ2 Ｏは、焼成工程を経たとき、Ｃｕに還
元され、また、このようなペーストに難焼結材料を添加
してセラミックとの収縮挙動の整合を図る必要がないの
で、低抵抗であり、半田付け性やめっき性に優れた配線
導体を得ることができる。
に含まれるＣｕ2 Ｏは、焼成工程を経たとき、Ｃｕに還
元され、また、このようなペーストに難焼結材料を添加
してセラミックとの収縮挙動の整合を図る必要がないの
で、低抵抗であり、半田付け性やめっき性に優れた配線
導体を得ることができる。
【００７５】この発明において、焼成炉内の雰囲気の酸
素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］を、１０００℃から２００℃まで
の降温過程においても、Ｙ≦１０-6となるように制御す
るようにすれば、昇温過程の最終段階で、導体膜にＣｕ
を生成していたにもかかわらず、降温過程において、Ｃ
ｕがＣｕ2 ＯまたはＣｕＯに酸化されることを確実に防
止することができる。したがって、このような降温過程
での酸素分圧の制御は、特に、焼成されるべき生の積層
体が表面導体膜を形成している場合に、顕著な効果を発
揮する。
素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］を、１０００℃から２００℃まで
の降温過程においても、Ｙ≦１０-6となるように制御す
るようにすれば、昇温過程の最終段階で、導体膜にＣｕ
を生成していたにもかかわらず、降温過程において、Ｃ
ｕがＣｕ2 ＯまたはＣｕＯに酸化されることを確実に防
止することができる。したがって、このような降温過程
での酸素分圧の制御は、特に、焼成されるべき生の積層
体が表面導体膜を形成している場合に、顕著な効果を発
揮する。
【図１】この発明の一実施形態による多層セラミック基
板の製造方法において作製される生の積層体１を図解的
に示す断面図である。
板の製造方法において作製される生の積層体１を図解的
に示す断面図である。
【図２】ＣｕＯ、Ｃｕ2 ＯおよびＣｕの各々が安定して
存在し得る温度Ｘおよび酸素分圧Ｙの関係を示す図であ
る。
存在し得る温度Ｘおよび酸素分圧Ｙの関係を示す図であ
る。
【図３】焼成工程における、セラミック、この発明に係
るＣｕ2 Ｏペースト、およびＣｕペーストの各収縮カー
ブを対比して示す図である。
るＣｕ2 Ｏペースト、およびＣｕペーストの各収縮カー
ブを対比して示す図である。
１ 生の積層体 ２ セラミックグリーンシート ３ 内部導体膜 ４ 表面導体膜 ５ ビアホール導体
Claims (6)
- 【請求項１】 １０００℃以下の低温で焼結可能なセラ
ミック材料を含むセラミックグリーンシートを用意する
工程と、 銅を主成分とする配線導体を形成するため、前記セラミ
ックグリーンシートに関連して、Ｃｕ2 Ｏを含むペース
トを付与する工程と、 複数の前記セラミックグリーンシートを積層することに
よって、生の積層体を作製する工程と、 前記生の積層体を焼成炉内で焼成する工程とを備え、 前記焼成する工程において、前記焼成炉内の温度をＸ
［℃］、前記セラミック材料の焼結開始温度［℃］±５
０℃をＴ［℃］としたとき、前記焼成炉内の雰囲気の酸
素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］を、 （１）２００℃から７００℃までの昇温過程では、Ｙ≦
０．２８×ｅ0.005X、 （２）７００℃からＴ℃までの昇温過程では、２×１０
-10 ×ｅ0.015X≦Ｙ≦０．２８×ｅ0.005X、 （３）Ｔ℃から１０００℃までの昇温過程では、Ｙ≦２
×１０-10 ×ｅ0.015Xとなるように制御することを特徴
とする、多層セラミック基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記焼成する工程において、前記焼成炉
内の雰囲気の酸素分圧Ｙ［ｍｍＨｇ］を、１０００℃か
ら２００℃までの降温過程で、Ｙ≦１０-6となるように
制御する、請求項１に記載の多層セラミック基板の製造
方法。 - 【請求項３】 前記セラミックグリーンシートに含まれ
るセラミック材料は、ガラスとセラミックとの混合物を
含む、請求項１または２に記載の多層セラミック基板の
製造方法。 - 【請求項４】 前記セラミックグリーンシートに含まれ
るセラミック材料は、前記焼成する工程において、ガラ
スを生成する組成を有する、請求項１または２に記載の
多層セラミック基板の製造方法。 - 【請求項５】 前記配線導体は、前記セラミックグリー
ンシートの主面に沿って形成される導体膜を備える、請
求項１ないし４のいずれかに記載の多層セラミック基板
の製造方法。 - 【請求項６】 前記配線導体は、前記セラミックグリー
ンシートを貫通するように形成されるビアホール導体を
さらに備える、請求項５に記載の多層セラミック基板の
製造方法。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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