JPH0321108B2 - - Google Patents

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JPH0321108B2
JPH0321108B2 JP4120586A JP4120586A JPH0321108B2 JP H0321108 B2 JPH0321108 B2 JP H0321108B2 JP 4120586 A JP4120586 A JP 4120586A JP 4120586 A JP4120586 A JP 4120586A JP H0321108 B2 JPH0321108 B2 JP H0321108B2
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JP
Japan
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paste
temperature
reduction
firing
insulating
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JP4120586A
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Japanese (ja)
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Inventor
Seiichi Nakatani
Tsutomu Nishimura
Sei Juhaku
Tooru Ishida
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、半導体LSI、チツプ部品などを搭載
し、かつそれらを相互配線するための、セラミツ
ク多層配線基板の製造方法に関するものである。 従来の技術 セラミツク多層基板には、現在その多層化方法
により3つの方法に分類される。第1は厚膜印刷
法でハイブリツドICに代表されるものである。
これは、焼結済のセラミツク基板に導体や絶縁体
の厚膜ペーストを使用してスクリーン印刷しその
都度焼成をくり返し多層化するものである。第2
はグリーンシート印刷法で、基板材料として未焼
成のセラミツク粉体を有機結合剤、可塑剤、溶剤
でスラリー状にし、ドクターブレード法でシート
状に造膜したもの(グリーンシートと呼ぶ)を用
いる方法である。このグリーンシートに導体と絶
縁体のペーストを印刷し一度で焼成を完了するも
のである。また第3はグリーンシート積層法で、
前述のグリーンシートに導体パターンを形成した
ものを所望の枚数積層して張り合わせる方法であ
りグリーンシート印刷法と同様一度の焼成で多層
基板が得られるものである。 一方、セラミツク多層基板に使用される導体材
料に注目すると、Au,Au―Pt,Ag―Pt,Ag,
Ag―Pdなどの貴金属を用いるものと、W,Mo,
Mo―Mnなどの高融点金属及びCu,Niなどの比
較的低融点の卑金属に大別することができる。ま
ず、始めの貴金属系ペーストでは、空気中で処理
ができ信頼性が高いことから大いに普及してい
る。しかし貴金属はコストが高いという問題点を
抱えている。またW,Mo,Mo―Mnなどの高融
点金属は、1600℃程度の高温すなわちグリーンシ
ートの焼結温度以上で同時焼成する必要があるた
め多層化に向く反面、還元雰囲気で焼成する必要
があるため、危険である。また導体抵抗も高く、
ハンダ付けのためにNiやAuのメツキ処理を必要
とするなどの問題点を有している。そこで低温で
処理でき、安価なCuやNiなどが注目されつつあ
る。 そこで、Cuペーストを用いたセラミツク多層
配線基板の製造方法の一例をのべる。その方法
は、アルミナなどの焼結基板上にCuペーストを
スクリーン印刷して配線パターンを形成し、乾燥
の後、Cuの融点以下の温度(850〜950℃程度)
で、かつCuが酸化されず導体ペースト中の有機
成分が充分に燃焼するように酸素分圧を制御した
窒素雰囲気中で焼成を行うものである。多層する
場合は、同様の条件で絶縁層を印刷焼成して得ら
れる。しかしながら、上記のようなCuペースト
を用いた場合、いくつかの問題点を有している。
まず第1に焼成工程における雰囲気を適度な酸素
分圧下にコントロールするこが困難であること。
つまり酸素が多いとCuが酸化され、逆に少いと
ペースト中の有機バインダが分解除去されず、良
好なメタライズも得られないからである。第2の
多層化する場合、各ペーストを印刷後その都度焼
成をくり返し行う必要があり、リードタイムが長
くなり、設備などのコストアツプにつながるなど
の問題点を有している。そこで特願昭59年−
147833号においてセラミツク多層基板の作製にあ
たり、脱バインダダ工程、還元工程、焼成工程の
3段階とする方法がすでに開示されている。それ
は、酸化第二銅を導体の出発原料とし脱バインダ
工程は、炭素に対して充分な酸化雰囲気でかつ内
部の有機バインダを熱分解させる充分な温度で行
ない酸化第二銅に還元する還元工程、基板の焼結
を行なう焼成工程より成立しているものである。
これにより焼成時の雰囲気制御が容易になり緻密
な焼結体が得られるようになつた。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、以下に示すような問題点が明ら
かとなつた。それは、セラミツク多層基板の作製
において、その基板材料となるグリーンシート用
絶縁材料に使用し得る材料に限度があるためであ
る。なぜなら、酸化第二銅を出発原料とし、前記
のような還元雰囲気での熱処理工程を有する製造
方法では、絶縁材料(ガラス―セラミツク)の中
に還元される金属酸化物(PbO)を含んでいる
と、 PbO+aMe→Pb+MeaO Me:別の金属 の反応が起こり、金属化したPbを含む絶縁層は、
絶縁体としての機能が発揮できなくなる。したが
つて、導体材料にCuなどの卑金属を用いる場合、
絶縁材料としては、熱力学的に安定でCuと酸化、
還元反応を起こさない金属酸化物であるAl2O3
B2O3,BaO,SiO2,CaO,Na2O,MgO,
Ta2O5,Nb2O5などから選ばれるべきである。一
方PbO,TiO2などを含む系の低温焼結基板材料
は、使用できないとされているのである。しかし
上記のような、非PbO系の酸化物より構成された
基板材料は不充分な点が多い。例えば、前記の材
料では、絶縁抵抗が低く、誘電損失(tanδ)も悪
い傾向がある。また、軟化点も比較的高いものに
なり易いことで知られており、このような系で
は、焼結温度を低くすることが困難で、短時間焼
成も難しいなどの問題点を有している。一方、焼
結後の多層体の最上層配線は、酸化第二銅を出発
原料として用いるので、還元処理工程で、体積減
少(CuO→Cu)が起こり、そのため電極表面に
クラツクが多数発生し、緻密な電極とはいえない
ものとなつている。最も信頼性を要求される最上
層部の配線には、CuOを出発原料とするものは最
適とはいえない。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明のセラミ
ツク多層配線基板の製造方法において、絶縁材料
に信頼性が高く量産性にも富む鉛系ガラスの採用
を可能にすべく製造工程条件を構成して得られる
ものである。つまり製造工程の各工程条件を詳細
に検討し酸化鉛の非還元と酸化第二銅の還元を両
立させることを目的としたものである。 また最上層配線用導体ペーストを金属銅を主成
分としかつその形成を、多層体の還元後に行な
い、多層体の焼成と最上層導体の焼成とを窒素中
で同時に行なうものである。 作 用 本発明は、以下に示すような製造方法及び作製
工程条件で構成されるもので、電気絶縁性などの
信頼性に富みかつ低温及び短時間での焼成が可能
な鉛系ガラスを含む絶縁材料の使用を可能にした
セラミツク多層基板である。 以下に本発明の作用を説明する。 まず本発明の製造方法を説明すると、酸化第二
銅を導体材料とし、鉛系ガラスを含む低温焼結材
料を絶縁材料としてそれらを用いて多層体を形成
する工程とバインダの除去を行なう脱バインダ工
程、CuOをCuに還元する還元工程、Cuペースト
によつて最上層配線を形成する最上層Cu導体印
刷工程、そして最後に多層体と最上層配線を同時
焼成する焼成工程より成立つものである。 脱バインダ工程は、空気中などの酸化雰囲気で
基板内の有機バインダの分解、除去を絶縁用ガラ
スの軟化点以下で行なう。そして還元工程で、酸
化第二銅の還元を行うものである。このように製
造工程中に還元雰囲気での熱処理を含むため、従
来より還元雰囲気の熱処理で還元されてしまう金
属酸化物を含む絶縁材料は、用いることができな
いとされてきた。しかしながら発明者らは種々の
観点から検討を重ねた結果、還元及び焼成の各工
程条件をある値に設定すれば酸化鉛の金属鉛への
還元を防止するとともに銅への還元が可能である
ことを見出した。つまり、前記の酸化第二銅で導
体パターンを形成した未焼結多層体を、空気中で
バインダ除去を行なつた後、金属銅への還元可能
な温度を実験により求めたところ、窒素中と水素
を含む雰囲気では、約250℃で還元反応が起こつ
た。またこの温度では、多層体内に含まれたPbO
はPbに還元されなかつた。次に同様の雰囲気で
還元温度を徐々に上げていつたところ、約600℃
以上で、Cuの還元と同時にPbの還元も起こるこ
とが判つた。また250℃の還元では熱処理時間に
よつては、銅に還元されない部分が残る場合があ
り、逆に高い場合、ガラス軟化点を越え、充分銅
に還元される前に酸化第二銅のままで内層部にと
り込まれる結果になることもあるので、実用上の
有効な範囲は、300〜500℃の間である。そして充
分な還元が終了した後、最上層の配線を金属Cu
粉を主成分とするペーストで印刷する。そして、
焼成工程では、窒素などの中性雰囲気でCuペー
ストの焼付けと絶縁材料の焼成を同時に行う。こ
れにより絶縁材中のPbOは還元されず良好な絶縁
機能を発揮する。さらに絶縁材と同時焼成される
最上層Cu層も緻密で良好なメタライズ性が得ら
れる。 以下にその実施例を示す。 実施例 まず本発明にかかるセラミツク焼結基板にはア
ルミナ96%(96Al2O3)を使用した。(厚み0.8mm
)次に内層用導体ペーストは、酸化第二銅粉
(平均粒径3.0μm)に接着強度を向上させるため
のガラスフリツト(コーニング社製#70593μm平
均粒径)を5wt%加えたものを無機成分とし、有
機バインダであるエチルセルロースをターピネオ
ールに溶かしたビヒクルとともに加えて、3段ロ
ールにより適度な粘度になるよう混練したものを
用いた。 次に絶縁ペーストは、鉛系ガラスを含む第一表
に示した組成の絶縁材料を無機成分とし、導体ペ
ーストと同様にビヒクルを加えて混練したものを
使用した。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic multilayer wiring board on which semiconductor LSIs, chip parts, etc. are mounted and interconnected. BACKGROUND TECHNOLOGY Ceramic multilayer substrates are currently classified into three methods depending on the method of multilayering. The first is the thick film printing method, which is typified by hybrid ICs.
This involves screen printing a thick film paste of a conductor or insulator onto a sintered ceramic substrate and repeating firing each time to create a multilayer structure. Second
is a green sheet printing method, which uses as a substrate material unfired ceramic powder made into a slurry with an organic binder, plasticizer, and solvent, and formed into a sheet-like film (called a green sheet) using the doctor blade method. It is. Conductor and insulator pastes are printed on this green sheet and firing is completed in one go. The third method is the green sheet lamination method.
This method is a method in which a desired number of green sheets with conductor patterns formed thereon are laminated and bonded together, and a multilayer board can be obtained by firing once, similar to the green sheet printing method. On the other hand, focusing on the conductive materials used in ceramic multilayer substrates, we find Au, Au-Pt, Ag-Pt, Ag,
Those using noble metals such as Ag-Pd, W, Mo,
It can be broadly classified into high melting point metals such as Mo-Mn and relatively low melting point base metals such as Cu and Ni. First, noble metal pastes are widely used because they can be processed in air and are highly reliable. However, precious metals have the problem of high cost. In addition, high melting point metals such as W, Mo, and Mo-Mn need to be fired at the same time at a high temperature of around 1600°C, that is, above the sintering temperature of the green sheet, so while they are suitable for multilayering, they also need to be fired in a reducing atmosphere. Therefore, it is dangerous. Also, the conductor resistance is high,
It has problems such as requiring Ni or Au plating for soldering. Therefore, materials such as Cu and Ni, which can be processed at low temperatures and are inexpensive, are attracting attention. Therefore, an example of a method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board using Cu paste will be described. The method involves screen printing Cu paste on a sintered substrate such as alumina to form a wiring pattern, and after drying, the paste is heated to a temperature below the melting point of Cu (approximately 850 to 950 degrees Celsius).
The firing is carried out in a nitrogen atmosphere in which the oxygen partial pressure is controlled so that the Cu is not oxidized and the organic components in the conductor paste are sufficiently combusted. When multi-layered, the insulating layers are printed and fired under the same conditions. However, when using Cu paste as described above, there are several problems.
First of all, it is difficult to control the atmosphere during the firing process to an appropriate oxygen partial pressure.
In other words, if there is too much oxygen, Cu will be oxidized, and if there is too little oxygen, the organic binder in the paste will not be decomposed and removed, and good metallization will not be obtained. In the second case of multi-layering, it is necessary to repeat baking each time after printing each paste, resulting in problems such as a long lead time and an increase in equipment costs. Therefore, a special request was made in 1981.
No. 147833 has already disclosed a method in which a ceramic multilayer substrate is produced in three steps: a binder removal step, a reduction step, and a firing step. It uses cupric oxide as the starting material for the conductor, and the binder removal process is carried out in an oxidizing atmosphere sufficient for carbon and at a temperature sufficient to thermally decompose the internal organic binder, and is reduced to cupric oxide. It consists of a firing process in which the substrate is sintered.
This makes it easier to control the atmosphere during firing and allows a dense sintered body to be obtained. Problems to be Solved by the Invention However, the following problems have become apparent. This is because there are limits to the materials that can be used as the insulating material for the green sheet, which is the substrate material, in the production of ceramic multilayer substrates. This is because, in the production method that uses cupric oxide as a starting material and includes a heat treatment process in a reducing atmosphere as described above, the insulating material (glass-ceramic) contains a metal oxide (PbO) that is reduced. PbO + aMe → Pb + MeaO Me: Another metal reaction occurs, and the insulating layer containing metallized Pb becomes
It becomes unable to function as an insulator. Therefore, when using base metals such as Cu as conductor materials,
As an insulating material, it is thermodynamically stable and oxidized with Cu.
Al 2 O 3 is a metal oxide that does not undergo a reduction reaction,
B 2 O 3 , BaO, SiO 2 , CaO, Na 2 O, MgO,
It should be selected from Ta 2 O 5 , Nb 2 O 5 , etc. On the other hand, low-temperature sintered substrate materials containing PbO, TiO 2 , etc. are considered unusable. However, substrate materials made of non-PbO-based oxides as described above have many disadvantages. For example, the above materials tend to have low insulation resistance and poor dielectric loss (tan δ). In addition, it is known that the softening point tends to be relatively high, and such systems have problems such as difficulty in lowering the sintering temperature and difficulty in short-term firing. . On the other hand, since cupric oxide is used as a starting material for the top layer wiring of the multilayer body after sintering, a reduction in volume (CuO → Cu) occurs during the reduction process, which causes many cracks to occur on the electrode surface. It cannot be said that it is a dense electrode. CuO as a starting material is not optimal for the top layer wiring, which requires the highest reliability. Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the method of manufacturing a ceramic multilayer wiring board of the present invention, it is possible to use lead-based glass, which is highly reliable and easy to mass-produce, as an insulating material. This can be obtained by configuring the manufacturing process conditions as possible. In other words, the purpose of this study was to examine in detail the conditions of each step in the manufacturing process and achieve both non-reduction of lead oxide and reduction of cupric oxide. Further, the conductor paste for the uppermost layer wiring is mainly composed of metallic copper, and is formed after the reduction of the multilayer body, and the firing of the multilayer body and the firing of the uppermost layer conductor are performed simultaneously in nitrogen. Effect The present invention consists of the manufacturing method and manufacturing process conditions as shown below. This is a ceramic multilayer substrate that enables the use of materials such as The operation of the present invention will be explained below. First, to explain the manufacturing method of the present invention, there is a process of forming a multilayer body using cupric oxide as a conductive material and a low-temperature sintered material containing lead-based glass as an insulating material, and a process of removing the binder. The process consists of a reduction process in which CuO is reduced to Cu, a top layer Cu conductor printing process in which the top layer wiring is formed using Cu paste, and finally a firing process in which the multilayer body and the top layer wiring are simultaneously fired. In the binder removal step, the organic binder within the substrate is decomposed and removed in an oxidizing atmosphere such as air at a temperature below the softening point of the insulating glass. Then, in the reduction step, cupric oxide is reduced. As described above, since heat treatment in a reducing atmosphere is included in the manufacturing process, it has conventionally been said that insulating materials containing metal oxides that are reduced by heat treatment in a reducing atmosphere cannot be used. However, as a result of repeated studies from various viewpoints, the inventors found that by setting the conditions for each process of reduction and firing to certain values, it is possible to prevent lead oxide from being reduced to metallic lead and to reduce it to copper. I found out. In other words, after removing the binder from the unsintered multilayer body in which a conductive pattern was formed using cupric oxide, we determined through experiments the temperature at which it could be reduced to metallic copper in the air. In an atmosphere containing hydrogen, the reduction reaction occurred at approximately 250°C. Also, at this temperature, the PbO contained in the multilayer body
was not reduced to Pb. Next, when the reduction temperature was gradually raised in the same atmosphere, it reached approximately 600℃.
From the above, it was found that Pb reduction occurs at the same time as Cu reduction. In addition, when reducing at 250°C, depending on the heat treatment time, some parts may remain that are not reduced to copper; conversely, if the temperature is high, the glass softening point may be exceeded and cupric oxide may remain before being sufficiently reduced to copper. Since it may result in being incorporated into the inner layer, the practically effective range is between 300 and 500°C. After sufficient reduction has been completed, the top layer wiring is made of metal Cu.
Print with a paste whose main ingredient is powder. and,
In the firing process, the Cu paste and the insulating material are fired simultaneously in a neutral atmosphere such as nitrogen. As a result, PbO in the insulating material is not reduced and exhibits a good insulating function. Furthermore, the top Cu layer, which is co-fired with the insulating material, is dense and provides good metallization. Examples are shown below. Examples First, 96% alumina (96Al 2 O 3 ) was used for the ceramic sintered substrate according to the present invention. (thickness 0.8mm
t ) Next, the conductor paste for the inner layer is made by adding 5wt% of glass frit (manufactured by Corning, #70593μm average particle size) to cupric oxide powder (average particle size 3.0μm) to improve adhesive strength. Then, ethyl cellulose, which is an organic binder, was added together with a vehicle dissolved in terpineol, and the mixture was kneaded using three-stage rolls to obtain an appropriate viscosity. Next, the insulating paste used was one in which the insulating material having the composition shown in Table 1 including lead-based glass was used as an inorganic component, and a vehicle was added and kneaded in the same manner as the conductive paste.

【表】 なお絶縁材料の作製方法は、あらかじめ第1表
のガラス組成となるように高温で溶解させ、水中
に落下急冷させて後、湿式で平均粒径2μm程度に
まで粉砕する。そしてさらにセラミツク材料とし
て平均粒径0.8μmのアルミナ粉を混合して無機粉
体とするものである。 以上のようにして作製した内層用導体ペースト
と、絶縁ペーストを用いて多層体を作製する。そ
れは、前記アルミナ基板上に内層用導体ペースト
を用いて、スクリーン印刷で配線パターンを形成
し乾燥の後、絶縁ペーストをさらにその上部にス
クリーン印刷する。この工程を所定の回数くり返
し実施して多層体を作製する。この時最上層配線
は印刷せず、必要接続部を窓空け(バイアホー
ル)した絶縁層を上部に形成する。このようにし
て得られた多層体の断面図を第1図に示す。図に
おいて1はCuO層、2は絶縁層、3はアルミナ基
板である。 次にこの未焼結多層体のバインダ除去を行な
う。本実施例に使用した絶縁ガラスの軟化点はそ
れぞれ、626℃,619℃,630℃であり、軟化点以
下での脱バインダで実施することが必要である。
また本実施例に使用した導体及び絶縁体のペース
トに含まれる有機バインダはエチルセルロースで
あるので空気中での分解除去を行なうには、約
550℃以上の温度が望まれる。したがつて600℃で
の脱バインダを行なつた。そのプロフアイルを第
3図に示す。 なお、軟化点以上の温度での脱バインダは、内
部の酸化第二銅がそのまま絶縁材料で密閉される
おそれがあるため、後の還元工程でもCuに還元
できなくなる。また、バインダであるエチルセル
ロースの分解、除去は熱分析の結果に基づいて実
施したもので、バインダ除去後のカーボン量分析
の結果からも充分な除去が行なわれていることを
確認した。次に還元工程のプロフアイルを第4図
に示す。120mmφの管状炉内に前記の脱バインダ
済の積層体を挿入し、窒素ガスを0.7l/分、水素
ガスを0.7l/分の流量cm2流入させた。還元温度
は、200℃,300℃,400℃,500℃,600℃,700℃
の各温度で1時間保持し、冷却の後取出した。銅
への還元は、200℃以外はほぼ起こつており、300
℃では若干内部に酸化第二銅の存在を示す。黒色
を呈した部分があり、還元が充分実施できたとは
云えない。また、600℃以上の還元温度では、絶
縁層が灰色を呈しており、PbOが還元されたこと
を示している。以上の結果から還元工程は、300
℃〜500℃の間が適しており、厳密には400℃〜
500℃が最適である。 次に前記の還元済多層体の最上層部に金属銅ペ
ースト(Dupon社#9153)で配線パターンをスク
リーン印刷し乾燥(120℃―10分間)した。最後
の焼成工程は純窒素中でメツシユベルト炉で連続
的に実施した。(BTUエンジニアリング社製200
mm幅ベルト炉)また内部の残存O2をO2濃度計に
より計測したところ1〜2ppmのO2量であつた。
温度プロフアイル例を第5図に示す。前記の還元
済多層体の焼結と前記最上層Cuメタライズが同
時に形成されることになる。 以上のようにして得られた多層配線基板の構成
を第2図に評価結果を第2表に示す。4は本実施
例によつて作製されたCuメタライズ層である。
[Table] The method for producing the insulating material is to first melt it at a high temperature so that it has the glass composition shown in Table 1, then drop it into water to rapidly cool it, and then crush it in a wet process to an average particle size of about 2 μm. Furthermore, as a ceramic material, alumina powder with an average particle size of 0.8 μm is mixed to form an inorganic powder. A multilayer body is produced using the inner layer conductive paste produced as described above and the insulating paste. In this method, a wiring pattern is formed on the alumina substrate by screen printing using a conductive paste for the inner layer, and after drying, an insulating paste is further screen printed on top of the wiring pattern. This step is repeated a predetermined number of times to produce a multilayer body. At this time, the uppermost layer wiring is not printed, and an insulating layer with via holes for necessary connections is formed on top. A cross-sectional view of the multilayer body thus obtained is shown in FIG. In the figure, 1 is a CuO layer, 2 is an insulating layer, and 3 is an alumina substrate. Next, the binder from this unsintered multilayer body is removed. The softening points of the insulating glasses used in this example are 626°C, 619°C, and 630°C, respectively, and it is necessary to remove the binder at a temperature below the softening point.
Furthermore, since the organic binder contained in the conductor and insulator paste used in this example is ethyl cellulose, it takes approximately
A temperature of 550℃ or higher is desired. Therefore, the binder was removed at 600°C. Its profile is shown in Figure 3. Note that if the binder is removed at a temperature above the softening point, there is a risk that the cupric oxide inside will be sealed with the insulating material, so that it will not be possible to reduce it to Cu in the subsequent reduction step. Furthermore, the decomposition and removal of ethyl cellulose, which is a binder, was carried out based on the results of thermal analysis, and it was confirmed from the results of carbon content analysis after binder removal that sufficient removal was carried out. Next, the profile of the reduction process is shown in FIG. The binder-removed laminate was inserted into a 120 mmφ tubular furnace, and nitrogen gas and hydrogen gas were introduced at a flow rate of 0.7 l/min and a flow rate of cm 2 into the furnace, respectively. Reduction temperature is 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃, 700℃
It was held at each temperature for 1 hour, and then taken out after cooling. Reduction to copper almost always occurs at temperatures other than 200℃, and at 300℃.
At ℃, there is a slight presence of cupric oxide inside. There were some parts that appeared black, and it cannot be said that the reduction was carried out sufficiently. Furthermore, at a reduction temperature of 600°C or higher, the insulating layer turned gray, indicating that PbO was reduced. From the above results, the reduction process is 300
Suitable temperature is between ℃~500℃, more specifically 400℃~
500℃ is optimal. Next, a wiring pattern was screen printed on the top layer of the reduced multilayer body using metallic copper paste (Dupon #9153) and dried (120° C. for 10 minutes). The final calcination step was carried out continuously in pure nitrogen in a mesh belt furnace. (200 manufactured by BTU Engineering Co., Ltd.
mm width belt furnace) The residual O 2 inside the furnace was measured using an O 2 densitometer, and the amount of O 2 was 1 to 2 ppm.
An example temperature profile is shown in FIG. The sintering of the reduced multilayer body and the top layer Cu metallization are formed simultaneously. The structure of the multilayer wiring board obtained as described above is shown in FIG. 2, and the evaluation results are shown in Table 2. 4 is a Cu metallized layer produced according to this example.

【表】 以上のように実用上充分な結果が得られた。ま
た作製条件の面で、焼成時間が約1hrと短い上、
同時焼成が可能であることから、量産性に富む製
造方法といえる。 なお評価方法のうち、接着強度の測定は、前述
のようにして作製したセラミツク多層基板上に2
mm角のCu電極パターンを形成しており、その上
にリード線(0.8mmφ)を垂直に半田付けし、引
張り試験機を用いてその破壊強度を測定したもの
である。 発明の効果 以上のべたように、本発明の製造方法によつて
極めて信頼性の高い鉛系ガラスを絶縁材料にし使
用できるセラミツク銅多層基板が得られるもので
ある。つまり鉛系ガラスは一般に絶縁抵抗が高
く、誘電性にもすぐれているといわれており、ま
た軟化点を低くすることも可能なので、短時間焼
成、低温焼成が容易となり、極めて量産に適した
絶縁材料といえる。また本発明のように最上層記
線の形成を、還元工程後に行うことで、絶縁材料
の焼結と同時に焼成が行なえることになり、メタ
ライズ性の面(接着強度、半田付け性、表面の緻
密さ)でも優れたCu配線が得られるものである。 さらに本発明の製造方法によつて得られる銅メ
タライズは、Cuの持つ導体抵抗の低さ、ハンダ
付け性の良さ、耐マイグレーシヨン性の良さ、低
コストの利点を充分に発揮できるものであり、工
業上極めて効果的な発明である。
[Table] As described above, practically sufficient results were obtained. In addition, in terms of manufacturing conditions, the firing time is short at about 1 hr, and
Since simultaneous firing is possible, it can be said that this manufacturing method is highly suitable for mass production. Among the evaluation methods, the adhesive strength was measured by placing two
A mm square Cu electrode pattern was formed, a lead wire (0.8 mmφ) was vertically soldered onto it, and its breaking strength was measured using a tensile tester. Effects of the Invention As described above, by the manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a ceramic-copper multilayer substrate that can be used with extremely reliable lead-based glass as an insulating material. In other words, lead-based glass generally has high insulation resistance and is said to have excellent dielectric properties, and it is also possible to lower the softening point, making it easy to bake in short times and at low temperatures, making it an extremely suitable insulation for mass production. It can be said to be a material. In addition, by forming the uppermost layer marking line after the reduction process as in the present invention, it is possible to perform the firing at the same time as the sintering of the insulating material, which improves metallization properties (adhesive strength, solderability, surface Cu wiring with excellent density can also be obtained. Furthermore, the copper metallization obtained by the manufacturing method of the present invention can fully exhibit the advantages of Cu, such as low conductor resistance, good solderability, good migration resistance, and low cost. This invention is extremely effective industrially.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の印刷、乾燥後のセラミツク
多層基板の断面図、第2図は最上層配線を形成
し、焼成後のセラミツク多層配線基板の完成断面
図、第3図、第4図、第5図はそれぞれ、脱バイ
ンダ工程、還元工程、焼成工程の温度度プロフア
イルを示す概略図である。 1…CuO層、2…絶縁層、3…アルミナ基板、
4…Cuメタライズ層。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a ceramic multilayer wiring board after printing and drying according to the present invention, FIG. 2 is a completed cross-sectional view of the ceramic multilayer wiring board after forming the uppermost layer wiring and firing, and FIGS. 3 and 4. , and FIG. 5 are schematic diagrams showing the temperature profiles of the binder removal process, the reduction process, and the firing process, respectively. 1...CuO layer, 2...insulating layer, 3...alumina substrate,
4...Cu metallized layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 焼結済のセラミツク基板に酸化第二銅を主成
分とするペースト組成物でパターン印刷し、さら
に酸化鉛を含むガラス・セラミツクス組成物より
なる絶縁ペーストでパターン印刷し、前記酸化第
二銅ペーストと前記絶縁ペーストを前記焼結済セ
ラミツク基板の片面もしくは両面に所望の回数印
刷をくり返して多層化する工程と、前記多層体を
空気中で多層体内部の有機成分が分解、飛散する
に充分な温度で熱分解を行う工程と、しかる後、
水素と窒素の混合が又雰囲気中で300℃から500℃
の間の温度で還元熱処理を行う工程と、前記還元
済多層体の最上層部に金属銅ペーストの印刷によ
つて最上層配線を形成する工程と、純窒素雰囲気
中で焼結させる工程とを含むことを特徴とするセ
ラミツク多層配線基板の製造方法。
1 A pattern is printed on a sintered ceramic substrate with a paste composition mainly composed of cupric oxide, and a pattern is further printed with an insulating paste made of a glass ceramic composition containing lead oxide, and the cupric oxide paste is and a step of repeating printing the insulating paste on one or both sides of the sintered ceramic substrate a desired number of times to form a multilayer; a step of pyrolysis at a temperature, and then
The mixture of hydrogen and nitrogen is also heated at 300℃ to 500℃ in the atmosphere.
a step of performing a reduction heat treatment at a temperature between A method of manufacturing a ceramic multilayer wiring board, comprising:
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