JPH01239994A - 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〕 この発明は９例えば計算機、ハイブリッドＩＣ等に使用
する。銅導体を内部に配線したセラミック多層基板の製
造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来計算機、ハイブリッドＩＣに用いる基板としては、
多くの場合９２〜９６チのアルミナ基板が使われてきた
。このようなアルミナ基板は１６００Ｃのような高温で
焼成されなければならず、このため多層配線基板とする
には配線用導体としてタングステン、モリブデン等の高
融点金属が使われてきた。しかし、最近では配線用導体
としてもつと低抵抗の材料を要求されるようになり。

銀または全系等の導体を配線材料として使用できるよう
に低温で焼成できる基板の開発がなされるようになって
きた。

次に低温焼成基板の製造方法について説明する。

まず、アルミナ粉末とガラス粉末を配合し、トルエンと
エタノールの共沸点付近の液体に結合剤としてポリビニ
ールブチラール樹脂、可塑剤としてジブチルフタレート
、解膠剤としてソルビタントリオレート等を溶解し、そ
の液で配合粉末をよく混合してスラリーとし、ドクター
ブレードを通して、ポリエチレンテレフタレートシート
の上に粉末のスラリーを流し出す。しがる後このスラリ
ーをよく乾燥した後、セラミック粉末のグリーンシ−ト
とポリエチレンテレフタレートを分離する。

セラミック粉末のグリーンシートは切断され、スルホー
ルがあけられ、その中に銀または金糸のペーストが埋め
られ、さらに銀または金糸ペーストで配線が印刷された
後、多層に積層され、熱圧着して接着された後、大気中
で１０００　Ｃ以下で焼成される。

なお、この技術分野に属する従来技術としては。

他に特開昭６１−８３６６８号公報の　「セラミックグ
リーンシート」がある。− 〔発明が解決しようとする課題〕 多層配線の基板を銀糸または金糸の導体を配線材料とし
て製造する場合には以上のようにして行なわれていた。

しかし、銀糸導体はマイグレーションが問題であり、金
糸導体は高価であるため。

銀、金と同様に低抵抗の銅系導体を配線材料とすること
が望まれていた。この場合の課題は、銀や金のような貴
金属と異なシ、大気中で焼成すると銅が酸化することが
ある。このため、焼成雰囲気は中性または還元性でなけ
ればならず、基板材料がこのような雰囲気で還元されな
いと同時に、グリーンシートを作成する場合に使用する
溶剤、結合剤、可塑剤１分散剤がこのような雰囲気で基
板の焼結前に飛散することが必要である。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、銅を配線材料として使用できるセラミック多層
基板の製造方法を得ることを目的とする。

し課題を解決するための手段〕 この発明のセラミック多層基板の製造方法は。

耐火性粉末および焼結助剤に、スリラーを製造するとき
に添加される結合剤をメタクリル系樹脂とし、可塑剤を
７タル酸ジブチルとし、このスラリーをドクターブレー
ド法によりグリーンシートを作成する工程、このグリー
ンシートに銅系導体を印刷配線する工程、これを多層に
積層する工程。

および微量の酸素を含む湿潤窒素雰囲気中で焼成する工
程を施すものである。

〔作用〕

この発明における結合剤は水分を含む窒素雰囲気中で、
セラミックスの焼結が始まる７００　ｃ以前には完全に
分解し、飛散するの÷、セラミックス中に炭化水素およ
び炭素が残留することがなくしかも配線材料の銅が酸化
されることもなく多層配線セラミック基板を焼結するこ
とができる。

〔実施例〕

この発明に係わるメタクリル酸系の樹脂としては、例え
ばメタクリル酸メチルポリマーおよびメタクリル酸イン
ブチルポリマーが用いられ、さらにメタクリル酸ノルマ
ルブチルも用いられる。即ち、シート成形時に使用する
溶剤に溶解する樹脂の主なものに、スチレン系、アクリ
ル系、ビニール系等がある。しかし、芳香族炭化水素を
含むものは、酸素のない雰囲気で残留カーボンが残りや
すいため、バインダーとしては脂肪族炭化水素からなる
有機物を選択することにした。脂肪族炭化水素のバイン
ダーはアクリル系とビニール系があるが、ビニール系で
、セラミックのシート成形に使用される代表的なものは
ポリビニールブチラール樹脂（ＰＶＢ　）である。第１
図に窒素中で加熱した場合の重量減少を示すが、ポリビ
ニルブチラール樹脂（ト））、トリオレイン（日は、５
００Ｃ以上で数チ残った残留物は８００Ｃを越えても除
去されない。これは、この発明の目的のように、鋼を導
体とする。大気中で焼成できない導体との同時焼成セラ
ミック基板には向かないのである。し力）シ。

可塑剤として使われるフタル酸ジブチルはポリマーでな
いためにＮ２中で３００Ｃ付近で完全知飛散してお！り
、（Ｄ）フタル酸ジブチルはこの発明の］］的に使用す
ることができる。そこで、メタクリル酸系の種々のポリ
マーを、過酸化ベンゾイルを反応開始剤として８０Ｃで
合成し、それらのポリマーを加熱してその減量を調べた
。その結果第２図に示したようにメタクリル酸メチルポ
リマー（Ｂｌ）。

メタクリル酸インブチポリマー（Ｂ２）　、　　メタク
リル酸ノルマルブチルポリマー（Ｃ１）等がＮ２中で加
熱した場合の飛散性が特に高かった。そこで。

これらのポリマーの粉末を用いて、可塑剤をフタル酸ジ
ブチルを用いて、セラミック粉末と共にしてシート成形
を行ない、シート成形性、　Ｎ２　中焼成によるバイン
ダーの飛散性、同じ雰囲気中における配線銅導体の酸化
による導電性の低下等を調べた。

この発明に係わる耐火性粉末としては２例えばアルミナ
、ムライト、マグネシア、フォルステライト、ステアタ
イト、コージライト、ジルコニアおよびジルコンの内部
なくとも一種が用いられる。

この発明に係わる焼結助剤としては２例えばガラスが用
いられる。

以下、この発明の一実施例をイソ−ブチルメタクリレー
トのポリマーを結合剤とする場合について説明する。

先ず耐火性の粉末としてアルミナ粉末を用い。

焼結助剤としてガラスを用い２重量比にして５０：５０
にして混合し、１００ｇ用意した。この混合粉末にイン
ブチルメタクリレートポリマーの粉末１５ｇ、フタル酸
ジ−ｎ−ブチルを８ｇ、トリオレイン１．５ｇを添加し
たトルエン８０ｃｃ　　を混合してスラリーを作成し、
ドクタブレード法によってスラリーをポリエチレンテレ
フタレート膜上に流し出し、乾燥してセラミック粉末の
グリーンシートを作成した。このシートに直径１００μ
ｍ　のスルホールをあけ、その中に銅ペーストをうめる
、さらに銅ペーストで配線回路を印刷する。このように
して配線回路を印刷したグリーンシートを多層にして３
５Ｃに加熱したホットプレートの間で５０ｋｇ／ＣｒＩ
Ｌ２の圧力を加えて圧着して積層した。

これを雰囲気の制御できる炉の中に入れて、１５０’ｌ
ｎＮＨｇ水蒸気で飽和した１０ｐｐｍの酸素を含む窒素
ガスを通し、ＳＯＣ／時間の割合で５００Ｃで５時間保
持した後９００Ｃまで加熱し、９００１：’で３時間焼
結した後冷却した。このようにして作成した多層配線セ
ラミック基板は内部まで白色であシ、残留炭素がなく、
内部まで脱バインダー化ができたことを意味した。なお
、この時の銅の配線抵抗は約３ｍΩ／口であシ、導電率
はカタログ通シで特に問題はなかった。

上記の実施例において大事なことは、結合剤であるイン
ブチルメタクリレート（ｉ−ＨＭＡ）ポリマーと可塑剤
であるフタル酸デイプチル（ＤＢＰ）の量比である。も
し、ＤＢＰが入っていないと。

シートはひび割れを起す。また、もし、ＤＢＰが多層と
シートがやわらかすぎて、切れやすくなる〇この点につ
いて詳細に調べたところ、第３図中の（Ａ）に示したよ
うに、粉末１００に対して、ｉ−ＢＭＡのポリマーが１
２〜２５のｔ量比、好ましくは１３〜２０の重量比、Ｄ
ＢＰが３〜１２の重量比の領域にある場合に良好なシー
トが得られる。ｉ　−ＨＭＡがこの・領域よシ多い場合
シートはできるが、焼成収縮が大きく、焼成基板は変形
しやすい。

図中、斜線によシ好ましい領域を示す。

結合剤として、メタクリル酸メチル（ＨＭＡ）のポリマ
ーを用いる場合には、良好なシートが得られる領域が少
し異なる。すなわち、第３図中の（Ｂ）に示すように、
ＭＭＡのポリマーの場合は、粉末１００　に対して、Ｍ
ＭＡポリマーが６〜２０゜好ましくは１０〜１５．ＤＢ
Ｐが３〜１２の重量比の領域にある場合に良好なシート
が得られた。

図中、斜線はよシ好ましい領域を示す。

上記実施例において、インブチルメタクリレートの代シ
に、メタクリル酸ノルマルブチルを用いたところ、可塑
剤との比を種々変えてみても、シートがやわらかく、非
常に良好なシートを得ることができなかった。しかし、
室温が低い場合には使用できるものと思われる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば耐火性粉末に１０００
ｔ：ｌ’　　以下で焼成させる焼結助剤および結合剤と
してメタクリル酸系樹脂、可塑剤としてフタル酸ジブチ
ール等を適当な溶剤を用いてシートを作成し、銅系導体
を印刷し特別に調製したガス雰囲気で焼成したため、銅
導体が酸化されることなく基板できた。その結果、低温
で焼成できかつ低抵抗の導体を得ることができ安価で高
性能であるセラミック多層基板を得ることができ２例え
ば導体と基板とを同時焼成できる厚膜ハイブリッドＩＣ
が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係わる可塑剤と従来を比較する窒素
中でフタル酸ジブチルおよびボリビニールブチラールを
加熱した場合の温度と減量との関係を示す特性図、第２
図は窒素中でこの発明に係わる結合剤のメタクリル酸メ
チルポリマー、メタクリル酸イソブチールボリマー、メ
タクリル酸ノルマルブチルポリマーを加熱した場合の温
度と減量の関係金示す特性図、第３図はこの発明の実施
例において、良好なシートが得られる結合剤と可塑剤の
関係を示す特性図である。 図において、　（Ｄ）はフタル酸ジプチルの特性。 （Ａ１）はポリメタクリル酸樹脂の特性、　　（Ｂ１）
はポリメタクリル酸メチルの特性、　　（ＣＩ）はポリ
メタクリル酸ノルマルブチルの特性である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 耐火性の粉末とそれを１０００℃以下で焼結するための
   焼結助剤を配合する工程，溶剤にメタクリル酸系の樹脂
   およびフタル酸ジブチルを溶解，混合しスラリーを作成
   する工程，このスラリーをドクターブレード法によりグ
   リーンシートを作成する工程，このグリーンシートに銅
   導体を印刷配線する工程，これを多層に積層する工程，
   および微量の酸素を含む湿潤窒素雰囲気中で焼成する工
   程を施すセラミツク多層基板の製造方法。