JPH05139849A - セラミツク多層基板の製造方法 - Google Patents

セラミツク多層基板の製造方法

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JPH05139849A
JPH05139849A JP3300122A JP30012291A JPH05139849A JP H05139849 A JPH05139849 A JP H05139849A JP 3300122 A JP3300122 A JP 3300122A JP 30012291 A JP30012291 A JP 30012291A JP H05139849 A JPH05139849 A JP H05139849A
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JP
Japan
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substrate
ceramic
conductor
plate
ceramic multilayer
Prior art date
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Pending
Application number
JP3300122A
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English (en)
Inventor
Kazuhiro Miura
和裕 三浦
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はセラミック多層基板焼成時に敷き板
と蓋として使用するセラミック板を提供することを目的
とする。 【構成】 セラミック多層基板焼成時の敷板と基板上に
覆いをする為の蓋として使用する、板全面積の5.0〜
30.0%の孔を開けたことを特徴とするセラミック
板。 【効果】 本発明は上記構成により、焼成時における熱
伝導が均一になり、基板の平滑性を保ちつつ高速での焼
成を行うことが出来、なおかつCu導体付近のO2雰囲
気を損なうことが無く、導体と基板との反応、導体内部
の焼結反応を促進し、高い接着強度、シート抵抗の低下
をもたらす事が出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチップ部品等を載せ、か
つそれらを相互配線するセラミック多層基板の製造方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】セラミック多層基板の導体組成物は一般
に、導電性金属、無機酸化物、ガラス粉末が有機媒体中
に分散されているペースト状組成物である。その原料と
して用いる導電性金属としては金、銀、パラジウム、白
金またはそれらの混合物または合金などが使用されてい
るがこれら貴金属は高価でありまた価格変動が大きい。
【0003】このことから、導電性金属としては安価な
卑金属が使用されてきている。この中でも、Cuが比抵
抗も小さく、半田濡れ性も優れているため、セラミック
多層基板の導体材料に使用されてきている。このような
金属Cu導体材料としては、銅粉末、酸化亜鉛粉末、ホ
ウ酸鉛ガラス粉末、ホウ珪酸塩ガラス粉末、亜酸化銅粉
末、及び有機媒体からなる組成物が開示され、各種エー
ジング試験における接着強度の劣化を改善することが示
されている(特開平1-192780号公報)。
【0004】そして近年、低温焼結セラミック多層基板
用の導体材料にCuを使用するときに、この配線材料の
出発原料として、CuOを使用する事が報告されている
(中谷他、「銅多層セラミック基板」、ナショナルテク
ニカルレポート、Vol.35、No.3、 P86〜94、1989)。
【0005】しかしここでは、チップ部品などを載せる
多層基板の最上層には、内層電極と基板を焼成した後C
uペーストを印刷し再び焼成を行う方法が開示されてい
る。回路基板に、より高集積、高速への対応が求められ
ている現在、焼成時の基板の収縮を考えると、セラミッ
ク多層基板最上層にもCuOペーストで印刷を行い、基
板、内層と共に同時焼成する事が望まれる。しかし現在
同時焼成用として最上層にCuOペーストを使用する
と、導体と基板の接着強度が弱い、シート抵抗が高いな
ど部品を実装する上での解決すべき課題が多い。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】現在CuOペーストを
出発原料とした内層、最上層同時焼成の低温焼結セラミ
ック多層基板の製作工程としては、CuOペーストをグ
リーンシート上に印刷し、必要枚数重ねて熱プレス機に
より80℃、100kg/ケ2の条件でプレスする積層工
程、CuOペーストやグリーンシート中の有機バインダ
を除去するための脱バインダ工程、印刷したCuOをC
uにするための還元工程、そしてセラミック多層基板と
Cu導体を焼結する焼成工程がある。
【0007】低温焼成多層基板はベルト型焼成炉におい
てN2中で900℃焼成を1hrで行っている。しかし焼
成を高速で行うため、セラミック多層基板の焼成炉内で
の熱伝導が均一でなければ、セラミック多層基板の前後
での結晶化のずれが生じ基板の変型が起こってしまう。
【0008】この為、熱伝導を均一にする目的で図1の
様に基板上部にアルミナの板で覆いをしてベルト型焼成
炉に投入している。図1において、11はセラミック多
層基板12に覆いをするための蓋、14はセラミック多
層基板12を載せるための敷き板であり、ブロック13
にて蓋11を支えている。
【0009】しかしこの方法では、セラミック多層基板
12の平滑性は保てるが、基板及び導体ペースト中の有
機バインダが完全に除去できず、その上カーボンの形で
残留してしまい、焼成中の導体付近でカーボンがO2
消費してO2量が低下するために還元雰囲気となり、C
uのメタライズが阻害されCu導体の接着強度が低下
し、シート抵抗の値も悪い。
【0010】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、焼成を高速で行いつつCu導体の接着強度、シート
抵抗などの性能の向上を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のセラミック多層基板の製造方法は焼成時の
敷き板と蓋に使用するセラミック板に孔を開けたものを
使用する。孔の総面積は使用するセラミック板の全表面
積の5.0〜30.0%とする。
【0012】
【作用】本発明は上記構成により、焼成時におけるセラ
ミック多層基板への熱伝導が均一になり、多層基板の平
滑性を保ちつつ高速での焼成を行うことが出来る。
【0013】また焼成時にCuのメタライズにはある程
度の量のN2中の微量のO2が不可欠であるが、この時に
カーボンが残留しているとCuのメタライズを促進する
前にO2がCと反応してO2量を低下させCuのメタライ
ズを阻害しCu導体の性能を低下させる。
【0014】これが上記構成の様に敷き板及び蓋に孔が
あるとにより、焼成時のセラミック多層基板付近の微量
のO2の循環が良好となりCが完全に除去され、その結
果O2がCuのメタライズを十分に促進させ、Cu導体
の接着強度、シート抵抗などの性能を向上する事が出来
る。
【0015】
【実施例】以下本発明の実施例について述べる。
【0016】導体ペーストは、CuO粉末(平均粒径
2.5μm)にガラスフリット(日本電気硝子社製 L
S−0803ガラス粉末、平均粒径2.5μm)を3w
t%加えて無機成分とし、有機バインダのエチルセルロ
ースをターピネオールに溶かしたものをビヒクルとして
混合したものを使用した。
【0017】グリーンシートの無機成分には、ホウ珪酸
鉛ガラス粉末にAl23粉末を混合した組成物(日本電
気硝子社製 MLS−19)を用いた。この無機成分
に、有機バインダにポリビニルブチラール、可塑剤にヂ
−n−ブチルフタレート、溶剤としてトルエンとイソプ
ロピルアルコールの混合液とを混合し、フィルム上にド
クターブレード法で造膜したものをグリーンシートとし
て使用した。
【0018】上記グリーンシートを5枚数重ねて熱プレ
ス機により80℃、100kgの条件でプレスし、この表
面にスクリーン印刷機により上記CuOインキを印刷し
た。そして箱型炉において空気中にて500℃、2時間
保持して、有機脱バインダ除去を行い、還元炉において
2100%中にて400℃、5時間保持しCuOの還
元を行った。
【0019】そしてベルト炉において、それぞれ覆いと
するセラミック板の全面積に対する孔の開けた面積比を
変えた試料を使用しN2中、900℃、1時間の焼成を
行いセラミック多層基板を作製した。この時のO2濃度
は約3ppm程度であった。
【0020】セラミック板には無機成分にはAl23
ホウ珪酸鉛ガラスを混合した粉体を使用し、上記グリー
ンシートと同様の組成で作成したグリーンシートを5枚
数重ねて熱プレス機により90℃、200kg/ケ2の条件
で積層し、焼成後板の全面積に対する孔の開けた面積比
が所定のものとなるようにパンチャーで孔を開け、箱型
炉において空気中にて500℃、2時間保持、続けて9
00℃、1時間保持して作製したものを使用した。この
結果を(表1)に示す。
【0021】
【表1】
【0022】このときの性能評価方法は以下の通りであ
る。 接着強度:5枚数重ねたグリーンシート上に焼成後の寸
法が2mm×2mm導体膜12ヶ所のパターンを印刷を行い
焼成した。その後パターン上にクリーム半田をメタルマ
スクを通して印刷し、その半田上に金メッキしたリン青
銅ピンを付けリフロー炉を通す。この後試料を強度試験
機で接着したピンの垂直方向から力を加え、基板よりピ
ンが剥がれるときの強度を測定している。リフローに使
用した炉はベルト伝熱式リフロー炉で、リフロー炉の設
定条件は、プリヒート温度120℃、リフロー温度は2
段階で第1段階が200℃、第2段階が270℃の所を
2分間で通した。
【0023】シート抵抗:5枚数重ねたグリーンシート
上に焼成後の寸法がライン幅0.5mm、ライン全長11
5mmのラインを印刷を行い焼成した。このパターンの抵
抗を測定しシート抵抗を算出した。この値から導体膜厚
15μm時の値に換算した。
【0024】(表1)にも示されるようにシート抵抗が
低く、接着強度が2kg/mm以上の値を持つ試料は蓋をし
ていない試料1から孔の割合が5%の試料9までであ
る。また焼成を行ったセラミック多層基板が変形してい
ない試料は孔が30%の試料6から完全に孔の無い蓋の
試料12である。このことからセラミック多層基板の焼
成時の変形が無く、Cu導体の接着強度が高くシート抵
抗の低いものは孔の割合が面積比で5.0〜30.0%
のものである。
【0025】なお実施例ではセラミック板を蓋として使
用する場合を示しているが、印刷面が下に向いている場
合は敷板として使用し、印刷面が両面の時は蓋と敷き板
の両方に使用する事により同様の効果を得る事が出来
る。
【0026】またセラミック板の無機成分にはAl23
を使用しているが、その他BeO、MgO、TiO、Z
rO2を使用しても同様の結果を得る事が出来る。
【0027】
【発明の効果】本発明のセラミック多層基板焼成時に、
敷き板と蓋に使用するセラミック板は、孔を板面積全体
の5.0〜30.0%開けることにより、多層基板への
熱伝導が均一になり、基板の平滑性を保ちつつ高速での
焼成を行うことが出来、なおかつCu導体付近の雰囲気
を損なうことが無く、導体と基板との反応を促進させ、
導体内部の焼結性の向上をもたらし、高い接着強度を生
じ、シート抵抗を低下する事が出来る、工業上極めて効
果的なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】焼成時におけるセラミック多層基板とセラミッ
ク板による蓋、敷き板の位置関係を示す図
【符号の説明】
11 蓋 12 セラミック多層基板 13 ブロック 14 敷き板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック多層基板焼成時に多層基板を
    のせる敷き板に、孔を開けたセラミック板を使用して焼
    成する、もしくは前記敷き板に載せた多層基板上に覆い
    をする為の蓋として、孔を開けたセラミック板を使用し
    て焼成するセラミック多層基板の製造方法。
  2. 【請求項2】 セラミック板の全面積の5.0〜30.
    0%に孔を開けたものを使用す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. 【請求項3】 セラミック板がAl23、BeO、Mg
    O、TiO2、ZrO2の内少なくとも1種以上を含むも
    のを使用することを特徴とする請求項2記載のセラミッ
    ク多層基板の製造方法。
JP3300122A 1991-11-15 1991-11-15 セラミツク多層基板の製造方法 Pending JPH05139849A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1994017972A1 (en) * 1993-02-02 1994-08-18 Ngk Insulators, Ltd. Planking for firing and method of firing ceramic products by using the same
JP2005331185A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Mino Ceramic Co Ltd セッターに用いるセラミックス製のカバー
JP2013091592A (ja) * 2011-10-26 2013-05-16 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd セラミック基板の焼成装置及びこれを用いたセラミック基板の焼成方法

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