JP3467873B2 - 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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Description
製造方法に関する。
を構成する各種電子部品を実装するためにセラミック基
板が汎用されている。最近では、実装密度をさらに高め
るために、その表面に導電性材料を含むペーストで回路
パターンを形成したセラミックグリーンシートを複数枚
積層し、この積層物を焼成して一体化した多層セラミッ
ク基板が実用化されている。そして、この多層のセラミ
ック基板間の電気的接続は、一般的には、以下に示す方
式でバイアホールを形成して行なっている。
リルまたはパンチでバイアホールをあけ、その中に導電
ペーストを充填させる。さらに、グリーンシート表面に
スクリーン印刷などにより導電ペーストで回路を形成す
る。その後、このグリーンシートを複数枚積層し圧着さ
せ、適当な基板サイズにカットして焼成する。このと
き、グリーンシート上およびバイアホール内の導電ペー
ストもグリーンシートと同時に焼結させて、多層セラミ
ック基板内の回路導通を図っている。
としては、比抵抗が小さくマイグレーションが起こりに
くく、しかも安価なCuがよく用いられ、そのCu粉末
をエチルセルロース樹脂などを樹脂分とする有機ビヒク
ル中に混合分散させたペーストが用いられている。
セラミック基板の製造においては、セラミックグリーン
シートとCuペーストとが同時に焼成される。ところ
が、この焼成時のセラミックグリーンシートとCuペー
ストとの焼成収縮挙動に差がある。即ち、Cuの焼結に
よる収縮がセラミックのそれよりも低温で先に起こる。
このため、焼結後に、多層セラミック層と層間導体との
間にデラミネーションが発生したり、バイアホール内部
にクラックが発生したりして、多層セラミック基板の信
頼性を低下させるという問題点を有していた。
層と層間導体との間のデラミネーションや、バイアホー
ル内部のクラックの発生を防止することができる多層セ
ラミック基板の製造方法を提供することにある。
め、 本発明の多層セラミック基板の製造方法は、セラミ
ック材料粉末を準備する工程と、セラミック材料粉末に
バインダおよび溶剤を加えてスラリーを得る工程と、ス
ラリーをシート状に成形して、セラミックグリーンシー
トを作製する工程と、セラミックグリーンシートにバイ
アホールを開ける工程と、Cu粉末99.5〜90wt
%と、Ni粉末0.5〜10wt%とからなる導電性粉
末に有機ビヒクルを添加し、ガラスフリットを添加せず
に導電ペーストを得る工程と、セラミックグリーンシー
トのバイアホールに導電ペーストを充填し、導電ペース
トを用いてセラミックグリーンシート上に回路を形成す
る工程と、セラミックグリーンシートを複数枚積層して
圧着した後焼成する工程と、を備えることを特徴とす
る。
粉末の平均粒径は0.5〜5μmであることが好まし
い。
方法は、セラミック材料粉末を準備する工程と、セラミ
ック材料粉末にバインダおよび溶剤を加えてスラリーを
得る工程と、スラリーをシート状に成形して、セラミッ
クグリーンシートを作製する工程と、セラミックグリー
ンシートにバイアホールを開ける工程と、Cu粉末9
9.5〜95wt%と、Pd粉末0.5〜5wt%とか
らなる導電性粉末に有機ビヒクルを添加し、ガラスフリ
ットを添加せずに導電性ペーストを得る工程と、セラミ
ックグリーンシートのバイアホールに導電ペーストを充
填し、導電ペーストを用いてセラミックグリーンシート
上に回路を形成する工程と、セラミックグリーンシート
を複数枚積層して圧着した後焼成する工程と、を備える
ことを特徴とする。
粉末の平均粒径は0.5〜5μmで あることが好まし
い。
る導電ペーストを用いれば、Cuに添加された高融点金
属であるNiまたはPdによってCuの焼結が妨げら
れ、Cuの焼成収縮開始温度が高温側にずれる。このた
め、Cuの焼成収縮挙動がセラミックグリーンシートの
それに近づく。
内とすることによって、スクリーン印刷に最適の導電ペ
ーストとなる。
法について、その実施例を説明する。まず、セラミック
材料としてBaO−Al2O3−SiO2系からなるガラ
ス複合材料を準備し、その粉末にポリビニールブチラー
ルなどの有機バインダおよびトルエンなどの有機溶剤を
加え混練してスラリーを得た。得られたスラリーをドク
ターブレード法によりシート状に成形して、セラミック
グリーンシートを作製した。このセラミックグリーンシ
ートにバイアホールをパンチであけた。
た。即ち、導電性粉末として、平均粒径0.5μm、1
μm、3μmおよび5μmのCu粉末と、平均粒径0.
5μm、1μm、5μmのNi粉末、およびPd粉末を
準備した。次に、これら導電性粉末に、エチルセルロー
ス系樹脂およびアルキッド樹脂からなる有機バインダと
テルピネオール系などの溶剤からなる有機ビヒクルを添
加し、三本ロールで混練して表1に示す導電性粉末を有
する導電ペーストを得た。なお、この場合、導電性粉末
(CuおよびNi)100重量部に対して、有機ビヒク
ル10〜100重量部を添加した。
アホールにこの導電ペーストを充填し乾燥させた後、同
じペーストを用いてセラミックグリーンシート上にスク
リーン印刷により回路を形成した。そして、これらセラ
ミックグリーンシートを複数枚積層して圧着した後、所
定寸法に切断した。その後、N2雰囲気中、900〜1
000℃で1〜2時間焼成して多層セラミック基板を得
た。
学顕微鏡により観察し、層間導体部分のデラミネーショ
ンの有無、およびバイアホール部分のクラックの有無を
調べた。その結果を表1に示す。なお、表1において、
バイアホールの確認結果で「(基板割れ)」とは、バイ
アホール内の導電体の膨脹により、セラミック基板側に
割れが発生していたものである。また、表1において、
*印を付したものは本発明の範囲外のものであり、その
他は、本発明の範囲内のものである。
%、Ni粉末を0.5〜10wt%含む導電ペーストを
セラミック多層基板の導電性材料として用いることによ
り、試料番号4〜7に示すように、層間導体部分にデラ
ミネーションやバイアホール部分にクラックのないセラ
ミック多層基板が得られた。なお、Cu粉末の含有量が
90wt%未満、即ちNi粉末含有量が10wt%を超
える場合には、試料番号8に示すように、バイアホール
内の導電体の膨脹によりセラミック基板側に割れが発生
した。
Pd粉末を0.5〜5wt%含む導電ペーストをセラミ
ック多層基板の導電性材料として用いることにより、試
料番号9、10に示すように、層間導体部分にデラミネ
ーションやバイアホール部分にクラックのないセラミッ
ク多層基板が得られた。なお、Cu粉末の含有量が95
wt%未満、即ちPd粉末含有量が5wt%を超える場
合には、試料番号11に示すように、バイアホール内の
導電体の膨脹によりセラミック基板側に割れが発生し
た。
を超える、即ちNi,またはPd粉末の含有量が0.5
wt%未満の場合には、これら高融点金属粉末の添加に
より焼結を妨げて、Cu粉末の焼成収縮開始温度を高温
側にずらす効果がほとんど得られない。
均粒径を、0.5〜5μmとすることにより、スクリー
ン印刷用として最適な導電ペーストを得ることができ
る。即ち、導電性粉末の平均粒径が0.5μm未満の場
合には、導電ペーストのチクソトロピック性が増大し流
動性が低下して、バイアホール内への導電ペーストの充
填性がよくない。一方、導電性粉末の平均粒径が5μm
を超える場合は、導電性成分のミクロ的な分散が悪く、
焼結時の反応が不均一となる。
トの有機ビヒクルとして、エチルセルロース系樹脂およ
びアルキッド樹脂からなる有機バインダとテルピネオー
ル系などの溶剤からなるものを用いているが、本発明は
これのみに限定されるものではない。即ち、通常厚膜ペ
ーストに用いられている有機ビヒクルの中から、セラミ
ックグリーンシートのバインダとの組み合わせで選定し
て用いることができる。
多層セラミック基板の製造方法における導電ペースト
は、Cuペーストに高融点金属であるNi、またはPd
を添加して、Cuの焼結開始温度を高温側にずらしたも
のである。このため、この導電ペーストを多層セラミッ
ク基板の導電性材料として用いることにより、Cuの焼
成収縮挙動をセラミックグリーンシートの焼成収縮挙動
に近づけることができる。したがって、焼結時の焼成収
縮挙動の違いによるクラックやデラミネーションの発生
を防止することができる。
とすることによって、スクリーン印刷に最適な導電ペー
ストを得ることができる。
イアホールおよびデラミネーションのない層間導電体を
有する多層セラミック基板を得ることができる。
と有機ビヒクルとを混合したものであり、予め合金化し
た金属粉末を用いることがないので、容易に安価な多層
セラミック基板を得ることができる。
Claims (4)
- 【請求項1】 セラミック材料粉末を準備する工程と、 前記セラミック材料粉末にバインダおよび溶剤を加えて
スラリーを得る工程と、 前記スラリーをシート状に成形して、セラミックグリー
ンシートを作製する工程と、 前記セラミックグリーンシートにバイアホールを開ける
工程と、 Cu粉末99.5〜90wt%と、Ni粉末0.5〜1
0wt%とからなる導電性粉末に有機ビヒクルを添加
し、ガラスフリットを添加せずに導電ペーストを得る工
程と、 前記セラミックグリーンシートの前記バイアホールに前
記導電ペーストを充填し、前記導電ペーストを用いてセ
ラミックグリーンシート上に回路を形成する工程と、 前記セラミックグリーンシートを複数枚積層して圧着し
た後焼成する工程と、 を備え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】 前記導電ペースト中のCu粉末およびN
i粉末の平均粒径は0.5〜5μmであることを特徴と
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】 セラミック材料粉末を準備する工程と、 前記セラミック材料粉末にバインダおよび溶剤を加えて
スラリーを得る工程と、 前記スラリーをシート状に成形して、セラミックグリー
ンシートを作製する工程と、 前記セラミックグリーンシートにバイアホールを開ける
工程と、 Cu粉末99.5〜95wt%と、Pd粉末0.5〜5
wt%とからなる導電性粉末に有機ビヒクルを添加し、
ガラスフリットを添加せずに導電ペーストを得る工程
と、 前記セラミックグリーンシートの前記バイアホールに前
記導電ペーストを充填し、前記導電ペーストを用いてセ
ラミックグリーンシート上に回路を形成する工程と、 前記セラミックグリーンシートを複数枚積層して圧着し
た後焼成する工程と、 を備え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4】 前記導電ペースト中のCu粉末およびP
d粉末の平均粒径は0.5〜5μmであることを特徴と
する、請求項3に記載の多層セラミック基板の製造方
法。
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1995
- 1995-12-01 KR KR1019950046127A patent/KR100227412B1/ko not_active IP Right Cessation
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