JPH05243700A - 多層セラミック回路基板の製造方法 - Google Patents
多層セラミック回路基板の製造方法Info
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- JPH05243700A JPH05243700A JP4542592A JP4542592A JPH05243700A JP H05243700 A JPH05243700 A JP H05243700A JP 4542592 A JP4542592 A JP 4542592A JP 4542592 A JP4542592 A JP 4542592A JP H05243700 A JPH05243700 A JP H05243700A
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- glass
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- copper powder
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 銅導体を用いる多層セラミック基板の焼成時
に、銅粉末とセラミックグリーンシートとの焼結収縮開
始温度が異なるために導体が断線することを防止する。 【構成】 セラミック粉末、ガラスを主成分として、可
塑剤および溶剤を添加して作製するグリーンシートにバ
イアホールを形成し、このバイアホールに導体粉末を充
填した後、導体配線を印刷し、積層後、焼成して得る多
層セラミック回路基板製造において、導体粉末として銅
粉末に焼成中に７００℃以上の温度で溶融するガラス粉
末を５−２４vol ％の割合で混合して銅粉末の焼結開始
温度を制御する。焼成中に溶融するガラス粉末の一部を
焼成中に溶融しない高融点のガラス又はセラミック粉末
に置換してもよい。
に、銅粉末とセラミックグリーンシートとの焼結収縮開
始温度が異なるために導体が断線することを防止する。 【構成】 セラミック粉末、ガラスを主成分として、可
塑剤および溶剤を添加して作製するグリーンシートにバ
イアホールを形成し、このバイアホールに導体粉末を充
填した後、導体配線を印刷し、積層後、焼成して得る多
層セラミック回路基板製造において、導体粉末として銅
粉末に焼成中に７００℃以上の温度で溶融するガラス粉
末を５−２４vol ％の割合で混合して銅粉末の焼結開始
温度を制御する。焼成中に溶融するガラス粉末の一部を
焼成中に溶融しない高融点のガラス又はセラミック粉末
に置換してもよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多層セラミック回路基板
の製造方法に係り、より詳しく述べると、コンピュータ
などの電子機器に用いる多層セラミック基板の層間導体
路用銅粉末の焼結開始温度と、グリーンシートを構成す
るセラミック粉末の焼結開始温度を近づける方法に関す
る。
の製造方法に係り、より詳しく述べると、コンピュータ
などの電子機器に用いる多層セラミック基板の層間導体
路用銅粉末の焼結開始温度と、グリーンシートを構成す
るセラミック粉末の焼結開始温度を近づける方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最近のコンピュータの高速化に伴い、回
路基板用の導体材料にも低抵抗の材料が望まれている。
低抵抗の材料としては銅がよく用いられているが、銅は
融点が低く、高融点のセラミックスと比較して焼結開始
温度がかなり低い。そのため、基板焼成時に層間導体路
用銅粉末がグリーンシートのセラミック粉末よりも先に
焼結を開始する。その結果、層間導体路がセラミック基
板よりも先に収縮を開始し、層間導体路が断線すること
がある。そこで、銅粉末の焼結開始を遅延させセラミッ
クスの焼結開始温度に近づける必要がある。従来の方法
では、銅粉末にアルミナなどの高融点のセラミック粉末
を混合し、高融点のセラミック粉末が障壁として銅粉末
の焼結を阻害することによって銅粉末の焼結開始温度を
遅延させていた。
路基板用の導体材料にも低抵抗の材料が望まれている。
低抵抗の材料としては銅がよく用いられているが、銅は
融点が低く、高融点のセラミックスと比較して焼結開始
温度がかなり低い。そのため、基板焼成時に層間導体路
用銅粉末がグリーンシートのセラミック粉末よりも先に
焼結を開始する。その結果、層間導体路がセラミック基
板よりも先に収縮を開始し、層間導体路が断線すること
がある。そこで、銅粉末の焼結開始を遅延させセラミッ
クスの焼結開始温度に近づける必要がある。従来の方法
では、銅粉末にアルミナなどの高融点のセラミック粉末
を混合し、高融点のセラミック粉末が障壁として銅粉末
の焼結を阻害することによって銅粉末の焼結開始温度を
遅延させていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、銅粉末
に混合される高融点のセラミック粉末は、銅粉末が焼結
すべき高温になっても障壁として存在し続けるため、銅
粉末の焼結を阻害する作用は焼成中ずっとなくならな
い。そのため、焼成後の銅粉末の焼結が不十分であり、
焼成前の銅粉末−セラミック粉末間の隙間がそのまま空
隙として残ってしまう。
に混合される高融点のセラミック粉末は、銅粉末が焼結
すべき高温になっても障壁として存在し続けるため、銅
粉末の焼結を阻害する作用は焼成中ずっとなくならな
い。そのため、焼成後の銅粉末の焼結が不十分であり、
焼成前の銅粉末−セラミック粉末間の隙間がそのまま空
隙として残ってしまう。
【０００４】そこで、本発明は、銅粉末の焼結開始温度
を遅延させ、かつ焼結後に空隙が残留するのを防止で
き、層間導体路内に空隙のない多層セラミック回路基板
の製造方法を提供することを目的とする。
を遅延させ、かつ焼結後に空隙が残留するのを防止で
き、層間導体路内に空隙のない多層セラミック回路基板
の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の層間導体路形成
方法は、上記の目的を達成解決するために、銅粉末に焼
成中に溶融するガラス粉末を１種類以上混合することに
より、焼結開始温度の制御を行ない層間導体路を形成す
る。すなわち、本発明は、セラミック粉末、ガラスを主
成分として、可塑剤および溶剤を添加して作製するグリ
ーンシートにバイアホールを形成し、このバイアホール
に導体粉末を充填した後、導体配線を印刷し、積層後、
焼成して得る多層セラミック回路基板の製造において、
導体粉末として銅粉末に焼成中に７００℃以上の温度で
溶融するガラス粉末を５−２４vol ％の割合で混合して
銅粉末の焼結開始温度を制御することを特徴とする多層
セラミック回路基板の製造方法にある。また、溶融する
ガラス粉末の一部は焼成時の最高温度においても溶融し
ない高融点のガラス粉末あるいは高融点のセラミック粉
末に置き換えてもよい。
方法は、上記の目的を達成解決するために、銅粉末に焼
成中に溶融するガラス粉末を１種類以上混合することに
より、焼結開始温度の制御を行ない層間導体路を形成す
る。すなわち、本発明は、セラミック粉末、ガラスを主
成分として、可塑剤および溶剤を添加して作製するグリ
ーンシートにバイアホールを形成し、このバイアホール
に導体粉末を充填した後、導体配線を印刷し、積層後、
焼成して得る多層セラミック回路基板の製造において、
導体粉末として銅粉末に焼成中に７００℃以上の温度で
溶融するガラス粉末を５−２４vol ％の割合で混合して
銅粉末の焼結開始温度を制御することを特徴とする多層
セラミック回路基板の製造方法にある。また、溶融する
ガラス粉末の一部は焼成時の最高温度においても溶融し
ない高融点のガラス粉末あるいは高融点のセラミック粉
末に置き換えてもよい。
【０００６】銅導体を用いる多層セラミック回路基板の
基板用グリーンシートは、銅の融点（１０８３℃）を考
慮して、セラミック粉末、ガラス粉末、バインダーで構
成し、ガラス粉末としては典型的には銅の融点以下の温
度で軟化するホウケイ酸ガラス、ソーダジルコニアガラ
ス等を用いている。このようないわゆるガラスセラミッ
クシートの焼結開始温度は一般に７００℃程度である。
基板用グリーンシートは、銅の融点（１０８３℃）を考
慮して、セラミック粉末、ガラス粉末、バインダーで構
成し、ガラス粉末としては典型的には銅の融点以下の温
度で軟化するホウケイ酸ガラス、ソーダジルコニアガラ
ス等を用いている。このようないわゆるガラスセラミッ
クシートの焼結開始温度は一般に７００℃程度である。
【０００７】基板用グリーンシートの組成は常法による
ことができるが、一般にセラミック粉末５０〜６０重量
部、低融点ガラス粉末２５〜３０重量％、有機バインダ
ー５〜１５重量部、可塑剤３〜１０重量部である。一
方、銅粉末に対して、本発明によれば、焼成中に７００
℃以上の温度で溶融するガラス粉末を５〜２４vol ％添
加する。溶融温度が７００℃以上のガラス粉末は入手可
能であり、例えばアルミアルミノ珪酸ガラス、ソーダジ
ルコニアガラスなどがある。
ことができるが、一般にセラミック粉末５０〜６０重量
部、低融点ガラス粉末２５〜３０重量％、有機バインダ
ー５〜１５重量部、可塑剤３〜１０重量部である。一
方、銅粉末に対して、本発明によれば、焼成中に７００
℃以上の温度で溶融するガラス粉末を５〜２４vol ％添
加する。溶融温度が７００℃以上のガラス粉末は入手可
能であり、例えばアルミアルミノ珪酸ガラス、ソーダジ
ルコニアガラスなどがある。
【０００８】しかし、銅粉末に添加され焼成中に７００
℃以上の温度で溶融するガラス粉末の一部は、焼成中に
溶融しないガラス粉末又はセラミック粉末で置換しても
よい。これらの高融点ガラス又はセラミック粉末は、銅
粉末の焼結を遅延させる働きを有しているが、添加した
ガラス粉末が７００℃以上で溶融した後も、その作用を
持続し、溶融するガラス粉末の働きを補なうことができ
る。添加する高融点のガラス又はセラミック粉末は、溶
融するガラス粉末との合計量の５０重量％以下が望まし
い。
℃以上の温度で溶融するガラス粉末の一部は、焼成中に
溶融しないガラス粉末又はセラミック粉末で置換しても
よい。これらの高融点ガラス又はセラミック粉末は、銅
粉末の焼結を遅延させる働きを有しているが、添加した
ガラス粉末が７００℃以上で溶融した後も、その作用を
持続し、溶融するガラス粉末の働きを補なうことができ
る。添加する高融点のガラス又はセラミック粉末は、溶
融するガラス粉末との合計量の５０重量％以下が望まし
い。
【０００９】シリカガラスを有機バインダ成分が完全に
飛散されるように、ガラスセラミックスの焼結完了温度
を遅延させるために用いることができる。銅粉末に対す
るガラス粉末及びセラミック粉末の添加量は、合計で５
〜２４vol ％とする。この量が５vol ％以下のときは、
銅粉末の焼結開始温度を遅延させる効果はほとんど無
い。また、何も添加していない銅粉末の焼成後の空隙率
は２４vol ％であった。ここで、２４％以上混合物を入
れることは銅の一部が混合物で置き換えられることにな
るため、確実に導体の抵抗上昇を招く。よって２４vol
％以上混合物を入れることは不適当である。以上のこと
から、混合物の割合は５〜２４vol ％が適当である。
飛散されるように、ガラスセラミックスの焼結完了温度
を遅延させるために用いることができる。銅粉末に対す
るガラス粉末及びセラミック粉末の添加量は、合計で５
〜２４vol ％とする。この量が５vol ％以下のときは、
銅粉末の焼結開始温度を遅延させる効果はほとんど無
い。また、何も添加していない銅粉末の焼成後の空隙率
は２４vol ％であった。ここで、２４％以上混合物を入
れることは銅の一部が混合物で置き換えられることにな
るため、確実に導体の抵抗上昇を招く。よって２４vol
％以上混合物を入れることは不適当である。以上のこと
から、混合物の割合は５〜２４vol ％が適当である。
【００１０】
【作用】本発明により、銅粉末の焼結開始温度の制御が
可能となる。銅粉末に焼成中に溶融するガラス粉末を混
合することにより、高温における焼結を阻害する効果を
減少させることができる。焼成中に溶融するガラス粉末
は溶融前は障壁として銅粉末の焼結を阻害し、溶融後は
障壁としての効果が減少し銅粉末の焼結は促進され、溶
融した物質が銅粉末間の残留空隙を充填する。
可能となる。銅粉末に焼成中に溶融するガラス粉末を混
合することにより、高温における焼結を阻害する効果を
減少させることができる。焼成中に溶融するガラス粉末
は溶融前は障壁として銅粉末の焼結を阻害し、溶融後は
障壁としての効果が減少し銅粉末の焼結は促進され、溶
融した物質が銅粉末間の残留空隙を充填する。
【００１１】
【実施例】実施例１ アルミナ２３０ｇ、ホウケイ酸ガラス２３０ｇ、シリカ
ガラス２３０ｇに溶剤（アセトン１００ｇ＋メチルエチ
ルケトン３００ｇ）、可塑剤、バインダを加えて混練し
た。スラリーを脱泡処理後ドクターブレード法で成形し
て厚さ３００μｍのグリーンシートとした。このグリー
ンシートを積層後、焼成して得られるセラミック基板の
焼結開始温度は７００℃である。
ガラス２３０ｇに溶剤（アセトン１００ｇ＋メチルエチ
ルケトン３００ｇ）、可塑剤、バインダを加えて混練し
た。スラリーを脱泡処理後ドクターブレード法で成形し
て厚さ３００μｍのグリーンシートとした。このグリー
ンシートを積層後、焼成して得られるセラミック基板の
焼結開始温度は７００℃である。
【００１２】このグリーンシートにバイアホールを形成
後、このバアイホールに導体用粉末を充填した。このと
きの粉末には、銅粉末９０vol ％、アルミノ珪酸ガラス
（溶融温度９１０℃）１０vol ％なる組成の混合粉末を
用いた。その後銅ペーストで配線パターンをスクリーン
印刷した。プレスにより積層体とした後、窒素中１００
０℃で２時間焼成して多層基板とした。これで銅粉末と
セラミック粉末の焼結開始温度を近づけることができ、
焼成時に層間導体路が断線せず層間導体路内に空隙の無
い多層セラミック回路基板の作成が可能となった。
後、このバアイホールに導体用粉末を充填した。このと
きの粉末には、銅粉末９０vol ％、アルミノ珪酸ガラス
（溶融温度９１０℃）１０vol ％なる組成の混合粉末を
用いた。その後銅ペーストで配線パターンをスクリーン
印刷した。プレスにより積層体とした後、窒素中１００
０℃で２時間焼成して多層基板とした。これで銅粉末と
セラミック粉末の焼結開始温度を近づけることができ、
焼成時に層間導体路が断線せず層間導体路内に空隙の無
い多層セラミック回路基板の作成が可能となった。
【００１３】実施例２ アルミナ２３０ｇ、ホウケイ酸ガラス２３０ｇ、シリカ
ガラス２３０ｇに溶剤（アセトン１００ｇ＋メチルエチ
ルケトン３００ｇ）、可塑剤、バインダを加えて混練す
る。スラリーを脱泡処理後ドクターブレード法で成形し
て厚さ３００μｍのグリーンシートとした。このグリー
ンシートにバイアホールを形成後、このバイアホールに
導体粉末を充填した。このときの粉末には、表１に示す
組成のものを用いた。シリカガラスの溶融温度は１５３
０℃である。
ガラス２３０ｇに溶剤（アセトン１００ｇ＋メチルエチ
ルケトン３００ｇ）、可塑剤、バインダを加えて混練す
る。スラリーを脱泡処理後ドクターブレード法で成形し
て厚さ３００μｍのグリーンシートとした。このグリー
ンシートにバイアホールを形成後、このバイアホールに
導体粉末を充填した。このときの粉末には、表１に示す
組成のものを用いた。シリカガラスの溶融温度は１５３
０℃である。
【００１４】 表１：試料の組成（単位：vol ％）試料 銅粉末 アルミノ珪酸ガラス シリカガラス １ ８３．８ ７．２ ９．０ ２ ８１．２ ７．１ １１．７ ３ ８３．３ １０．８ ５．９ ４ ８０．７ １０．６ ８．７ ５ ８０．３ １３．９ ５．８ その後銅ペーストで配線パターンをスクリーン印刷し
た。プレスにより積層体とした後、窒素中１０００℃２
時間焼成して多層基板とした。
た。プレスにより積層体とした後、窒素中１０００℃２
時間焼成して多層基板とした。
【００１５】図１−２に、この焼成における純銅の収縮
（鎖線）、グリーンシート自体の収縮（実線）、及び上
記試料の収縮（破線）を示す。純銅に表１の如くガラス
粉末を加えた試料の収縮挙動は、グリーンシート（セラ
ミック基板）の収縮挙動に近似することが認められる。
こうして、銅粉末とセラミック粉末の焼結開始温度を近
づけることができ、焼成時に層間導体路が断線せず層間
導体路内に空隙の無い多層セラミック回路基板の作成が
可能となった。
（鎖線）、グリーンシート自体の収縮（実線）、及び上
記試料の収縮（破線）を示す。純銅に表１の如くガラス
粉末を加えた試料の収縮挙動は、グリーンシート（セラ
ミック基板）の収縮挙動に近似することが認められる。
こうして、銅粉末とセラミック粉末の焼結開始温度を近
づけることができ、焼成時に層間導体路が断線せず層間
導体路内に空隙の無い多層セラミック回路基板の作成が
可能となった。
【００１６】実施例３ アルミナ２３０ｇ、ホウケイ酸ガラス２３０ｇ、シリカ
ガラス２３０ｇに溶剤（アセトン１００ｇ＋メチルエチ
ルケトン３００ｇ）、可塑剤、バインダを加えて混練し
た。スラリーを脱泡処理後ドクターブレード法で成形し
て厚さ３００μｍのグリーンシートとした。
ガラス２３０ｇに溶剤（アセトン１００ｇ＋メチルエチ
ルケトン３００ｇ）、可塑剤、バインダを加えて混練し
た。スラリーを脱泡処理後ドクターブレード法で成形し
て厚さ３００μｍのグリーンシートとした。
【００１７】このグリーンシートにバイアホールを形成
後、このバイアホールに導体用粉末を充填した。このと
きの粉末には、銅粉末８５vol ％、アルミノ珪酸ガラス
９vol ％、アルミナ６vol ％なる組成の混合粉末を用い
た。その後銅ペーストで配線パターンをスクリーン印刷
した。プレスにより積層体とした後、窒素中焼成して多
層基板とした。
後、このバイアホールに導体用粉末を充填した。このと
きの粉末には、銅粉末８５vol ％、アルミノ珪酸ガラス
９vol ％、アルミナ６vol ％なる組成の混合粉末を用い
た。その後銅ペーストで配線パターンをスクリーン印刷
した。プレスにより積層体とした後、窒素中焼成して多
層基板とした。
【００１８】これで銅粉末とセラミック粉末の焼結開始
温度を近づけることができ、焼成時に層間導体路が断線
せず層間導体路内に空隙の無い多層セラミック回路基板
の作成が可能となった。比較例 実施例１と同様にして、但し、アルミノ珪酸ガラスに代
えてアルミナを添加した場合、焼成して得られた銅導体
の相対密度は最高７９％にすぎなかった。これに対し
て、本発明の実施例では最高９４％に達した。
温度を近づけることができ、焼成時に層間導体路が断線
せず層間導体路内に空隙の無い多層セラミック回路基板
の作成が可能となった。比較例 実施例１と同様にして、但し、アルミノ珪酸ガラスに代
えてアルミナを添加した場合、焼成して得られた銅導体
の相対密度は最高７９％にすぎなかった。これに対し
て、本発明の実施例では最高９４％に達した。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば銅
粉末に焼成時に溶融するガラス粉末を１種類以上混合す
ることにより、焼結開始温度を制御でき、溶融したガラ
スによって残留空隙を充填することが可能となる。焼成
中に溶融するガラス粉末の一部を焼成中に溶融しない高
融点のガラス粉末または高融点のセラミック粉末に置き
換えても、同様の効果が得られる。したがって、多層セ
ラミック回路基板の信頼性向上に寄与するところが大き
い。
粉末に焼成時に溶融するガラス粉末を１種類以上混合す
ることにより、焼結開始温度を制御でき、溶融したガラ
スによって残留空隙を充填することが可能となる。焼成
中に溶融するガラス粉末の一部を焼成中に溶融しない高
融点のガラス粉末または高融点のセラミック粉末に置き
換えても、同様の効果が得られる。したがって、多層セ
ラミック回路基板の信頼性向上に寄与するところが大き
い。
【図１】実施例の試料の焼成時の収縮挙動を示す図であ
る。
る。
【図２】実施例の試料の焼成時の収縮挙動を示す図であ
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミック粉末、ガラスを主成分とし
て、可塑剤および溶剤を添加して作製するグリーンシー
トにバイアホールを形成し、このバイアホールに導体粉
末を充填した後、導体配線を印刷し、積層後、焼成して
得る多層セラミック回路基板の製造において、導体粉末
として銅粉末に焼成中に７００℃以上の温度で溶融する
ガラス粉末を５−２４vol ％の割合で混合して銅粉末の
焼結開始温度を制御することを特徴とする多層セラミッ
ク回路基板の製造方法。 - 【請求項２】 銅粉末中の焼成中に溶融する前記ガラス
粉末の一部を焼成時の最高温度においても溶融しないガ
ラス粉末に置き換える請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 銅粉末中の前記ガラス粉末の一部を焼成
時の最高温度においても溶融しないセラミック粉末に置
き換える請求項１又は２記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4542592A JPH05243700A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 多層セラミック回路基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4542592A JPH05243700A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 多層セラミック回路基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243700A true JPH05243700A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12718927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4542592A Withdrawn JPH05243700A (ja) | 1992-03-03 | 1992-03-03 | 多層セラミック回路基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05243700A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004228410A (ja) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Kyocera Corp | 配線基板 |
| US7291789B2 (en) | 2002-07-17 | 2007-11-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Copper paste and wiring board using the same |
| JP2008034551A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Kyocera Corp | 配線基板 |
| US7745734B2 (en) | 2005-05-12 | 2010-06-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic multilayer substrate |
| JP2012015173A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Kyocera Corp | ガラスセラミック配線基板およびフェライト内蔵ガラスセラミック配線基板 |
-
1992
- 1992-03-03 JP JP4542592A patent/JPH05243700A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7291789B2 (en) | 2002-07-17 | 2007-11-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Copper paste and wiring board using the same |
| JP2004228410A (ja) * | 2003-01-24 | 2004-08-12 | Kyocera Corp | 配線基板 |
| US7745734B2 (en) | 2005-05-12 | 2010-06-29 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic multilayer substrate |
| JP2008034551A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Kyocera Corp | 配線基板 |
| JP2012015173A (ja) * | 2010-06-29 | 2012-01-19 | Kyocera Corp | ガラスセラミック配線基板およびフェライト内蔵ガラスセラミック配線基板 |
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