JPH01230294A - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電子回路の基板として利用されるセラミック
多層基板に関するものである。

（従来の技術） 窒化アルミニウムは高絶縁性、高熱伝導性、低ｖＩ電率
の材料であるため、窒化アルミニウムの回路基板は急速
に普及しつつある。この窒化アルミニウムを用いて高密
度実装が可能な多層基板を得るには、従来法のような方
法が用いられていた。

すなわち、第４図に示すように、窒化アルミニウムの焼
結体２１上に導電路となる部分を所定の径路に連続した
空隙２２としてできるよう窒化アルミニウムのペースト
２３上に印刷、積層したのち焼成し、連続した空隙２２
にメツキ処理によって銀、銅、金などの金属の導電路２
４を形成するものであった。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の方法では、窒化アルミニウムの焼結体中に連
続した空隙を設ける工程の歩留りが悪く、導電路を形成
するために独立した工程（メツキ処理）が必要であるた
め、量産性が悪い欠点があった。さらに、焼成した窒化
アルミニウムの焼結体中にメツキによって導電路を形成
するため、窒化アルミニウムの焼結体と導電路との結合
が十分でない場合が生じ、信頼性に欠けるという問題が
あった・ 本発明の目的は、従来の問題点を解消し、高信頼性の窒
化アルミニウムのセラミック多層基板を量産住良（得る
製造方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明のセラミック多層基板の製造方法は、窒化アルミ
ニウムの焼結体の上に焼成時に反応して導電体となる物
質の層と、絶縁体である物質の層を交互に複数印刷した
のち、焼成して得るものであり、また、焼成時に反応し
て導電体となる物質が窒化アルミニウムと酸化ジルコニ
ウムと有機物質の混合物であり、また、窒化アルミニウ
ムの焼結体の上に印刷する絶縁体である物質が窒化アル
ミニウムと有機物質の混合物であり、さらに、窒化アル
ミニウムと酸化ジルコニウムと有機物質の混合物の組成
がＣＡＱＮ）ｘＣＺｒ０２）ｘ−で表わしたとき、ｘ　
＝０．２〜０．９であるものである。

（作　川） Ｌ記の方法により、窒化アルミニウムと酸化ジルコニウ
ムが焼成時に反応し、高電導性および高熱伝導性を有す
る窒化ジルコニウムが生成する。

したがって、焼成前に印刷した窒化アルミニウムと窒化
ジルコニウムと有機物質の混合物の層は焼成と同時に導
電路となる。よって、量産性が向」ニする。さらに、導
電路は焼成と同時に形成されるセラミックスであるため
、基板との結合が完全で高い信頼性を有するものとなる
。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
する。

窒化アルミニウムの粉末に焼結助剤として酸化イツトリ
ウムを２重社％、結合剤としてポリビニルブチラールを
５重量％、溶媒としてイソプロピルアルコールを加えた
ペースト状の混合物（以下。

ペーストＡと略す）と−（ｚｒｏｚ）ｌ、、１３（ｕＮ
）、、、なる組成に配合した窒化アルミニウムと酸化ジ
ルコニウムの混合粉に結合剤としてポリビニルブチラー
ルを５重電％、溶媒としてイソプロピルアルコールを加
えたペースト状の混合物（以下、ペーストＢと略す）を
用意した。

第１図に示すように、　３０Ｘ３０Ｘ０．５ａｍの窒化
アルミニウムの焼結体１１上にペーストＡ１２を全面に
スクリーン印刷し、１５０℃で乾燥させた。乾燥させた
のち、その上にペーストＢ１３を第２図（ａ）に示すよ
うなパターンでスクリーン印刷し、１５０℃で乾燥させ
た。乾燥させたのち、その上にペーストＡ１４を第２図
（ｂ）に示すようなパターンでスクリーン印刷し、１５
０℃で乾燥させた。乾燥したのち、その上にペーストＢ
１５を第２図（ｃ）に示すようなパターンで印刷し、１
５０℃で乾燥させた。

乾燥後の各層の厚さは５０μｍ程度であった。この積層
体を脱脂したのち、窒素雰囲気中で１８００℃。

２時間の焼成を行った。このようにして得られた窒化ア
ルミニウムのセラミック多層基板において。

第３図に示す各点間で導通の有無を確認したところ、Ａ
−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’、Ｄ−Ｄ’では金属に等し
い導電性を示し、ペーストＢを印刷した部分は焼成後は
完全に導電性となっていることがわかった。また、第２
図（ｂ）に示すように、下から３層目のペーストＡの印
刷時に窓１６を設け、導電路Ａ−Ａ’と導電路ｃ−ｃ’
間で導通をもたせるように試みた。焼成後、Ａ−０間で
導電性の有無を確認したところ、高い導電性を示した。

また。

Ａ−Ｄ、Ｂ−Ｃ，Ｂ−Ｄ間では導電性は全くなく。

各導電路間に存在する窒化アルミニウムの層は絶縁層と
して有効に働いていることがわかった。この導電路を構
成する物質をＸ線回折で分析したところ、酸化ジルコニ
ウムおよびアルミニウムの酸窒化物（ＡＩＩＯＮ）の複
合体であることがわかった。この導電路を構成する物質
は焼成と同時に生成しており、窒化アルミニウム層との
結合性も強く、完全に一体化していた。また、この導電
路を構成する物質はセラミックスであるため、耐久性高
く、耐酸化性においても空気中５００℃、２時間の熱処
理を行っても変化は認められなかった。

なお、本実施例においては、ペーストＡ、Ｂを得るため
の結合剤としてポリビニルブチラールを用いたが、他の
樹脂を用いてもよく、また、溶媒にイソプロピルアルコ
ールを用いたが、他の溶媒を用いてもよい。

また、窒化アルミニウムの焼結助剤として酸化イツトリ
ウムを添加したが、他の有効な焼結助剤を加えても、ま
た加えなくても本発明が有効であることには変わりない
。

一方、窒化アルミニウムの成形体の上に各層を印刷して
多層基板を得る方法も考えられるが、焼成後の精度の点
で窒化アルミニウムの焼結体上に各層を印刷する方が有
利である。

さらに、導電路を構成する物質が生成する窒“化アルミ
ニウムと酸化ジルコニウムの起こす反応は、モル比でＡ
ＱＮ：ＺｒＯ，＝３　：　１で起こる。したがって、　
Ａｌ２Ｎ：Ｚｒ０２＝３　：　１組成で配合した混合物
を導電路に用いるのが最も有効であるが。

１ｔＱＮ）ｘ（ｚｒｏ２）ｉ−ｘで表わしたときに、ｘ
＝０．２〜０．９の組成の混合物で導電性を有するのに
十分な窒化ジルコニウムが生成する。例えば、ｘ＝０．
９では窒化ジルコニウムの生成量は２０重量％である。

しかし、ｘ　＝０．９５では窒化ジルコニウムの生成量
が十分でなく、導電性が得られない。

（発明の効果） 本発明によれば、窒化アルミニウムの焼結体の−１−に
、窒化アルミニウムと酸化ジルコニウムと有機物質の混
合物の層と、窒化アルミニウムと有機物質の混合物の層
を交互に複数印刷したのち、焼成することにより、印刷
層中に空隙を設ける必要がなく、しかも導電路の形成と
絶縁層の焼成が同時に行われるため、址産性が著しく向
上する。

また、形成される導電路はセラミックスであり、導電路
と絶縁層である窒化アルミニウムの焼結が同時に行われ
るため１両者の結合力は非常に堅固なものとなる。また
、セラミックスの導電路により、耐久性、耐候性が大き
く、高信頼性の窒化アルミニウムのセラミック多層基板
が得られ、その実用上の効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における窒化アルミニウムの
セラミック多層基板の断面図、第２図は同窒化アルミニ
ウムのセラミック多層基板における各層の印刷パターン
、第３図は同窒化アルミニウムのセラミック多層基板の
導電路の配置図、第４図は従来の方法による窒化アルミ
ニウムのセラミック多層基板の断面図である。 １１・・・窒化アルミニウムの焼結体、　１２．１４・
・・ペーストＡの層、　１３．１５・・・ペーストＢの
層。 特許出願人　松下電器産業株式会社 第１図 １１・・・史」しア形ミニウム（虎路俸１２．１４・・
・ペーストＡｎ９ １３．１５・・・ペーストＢｑ令 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）窒化アルミニウムの焼結体の上に焼成時に反応し
   て導電体となる物質の層と絶縁体である物質の層を交互
   に複数印刷したのち、焼成して得ることを特徴とするセ
   ラミック多層基板の製造方法。
2. （２）焼成時に反応して導電体となる物質が窒化アルミ
   ニウムと酸化ジルコニウムと有機物質の混合物であるこ
   とを特徴とする請求項（１）記載のセラミック多層基板
   の製造方法。
3. （３）窒化アルミニウムの焼結体の上に印刷する絶縁体
   である物質が、前記窒化アルミニウムと有機物質の混合
   物であることを特徴とする請求項（１）記載のセラミッ
   ク多層基板の製造方法。
4. （４）窒化アルミニウムと酸化ジルコニウムと有機物質
   の混合物の組成が（ＡｌＮ）＿ｘ（ＺｒＯ＿２）＿１＿
   −＿ｘで表わしたとき、ｘ＝０．２〜０．９であること
   を特徴とする請求項（１）記載のセラミック多層基板の
   製造方法。