JPH05343851A

JPH05343851A - 多層セラミック基板の製造方法

Info

Publication number: JPH05343851A
Application number: JP14463592A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Hakotani; 靖彦箱谷; Seiichi Nakatani; 誠一中谷; Tsuneharu Katada; 恒春片田; Sei Yuhaku; 祐伯　　聖; Kazuhiro Miura; 和裕三浦; Yoshifumi Nakamura; 嘉文中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】焼成時厚み方向だけ収縮し平面方向には収縮し
ないガラス・セラミック多層基板の基板表面の電極パタ
ーンの平滑性、電気抵抗、半田塗れ性を向上し、ビア電
極の電気抵抗を低減すること。【構成】導体ペースト組成物で電極パターン２を形成し
た少なくとも有機バインダ、可塑剤を含むガラス・セラ
ミックよりなるグリーンシート１を所望枚数積層し、こ
のグリーンシート１の積層体の両面、もしくは片面の前
記電極パターンまたはビア電極３の一部に焼成工程中に
消失する有機樹脂層４を形成し、その後その積層体の両
面、もしくは片面に焼成温度では焼結しない無機組成物
よりなるグリーンシート５を積層した後、焼成処理を行
い、その後前記焼結しない無機組成物５を取り除く多層
セラミック基板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ＬＳＩ、チップ
部品などの電子部品を搭載し、それらを相互配線するた
めの多層セラミック基板の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、低温焼結ガラス・セラミック多層
基板の開発によって、使用できる導体材料に、金、銀、
銅、パラジウムまたはそれらの混合物が用いられるよう
になった。これらの金属は従来使用されたタングステ
ン、モリブデンなどに比べ導体抵抗が低く、且つ使用で
きる設備も安全で低コストに製造できるという長所を有
する。

【０００３】一方これらの金属の内、貴金属である金、
銀、パラジウムは高価でかつ価格変動が大きいことか
ら、安価で価格変動の少ないＣｕ電極材料の使用が望ま
れている。

【０００４】次に、それらの低温焼結多層基板の代表的
な製造方法の一例を述べる。低温焼結多層基板の種類に
は大きく分けて３種類の方法がある。まず第１に多層基
板の内層電極に銀を用い、低温焼結基板のグリーンシー
トを複数枚数積層し、空気中で焼成し、その後最上層に
銀、パラジウムペーストを印刷、焼成して得られるもの
である。これは内部にインピーダンスの小さい銀を用
い、最上層に半田耐熱を有する銀・パラジウムを使用す
るものである。第２は、内部の電極に前者と同様に銀を
用い、最上層に銅を用いる方法で、最上層配線に銅を用
いることで、前者の銀・パラジウムに比べ低いインピー
ダンス、半田濡れの点で有効なものである。しかし、最
上層に用いる銅は銀との共晶温度が低いため６００℃程
度の低温焼成銅ペーストを用いなければならない。その
結果、接着強度、半田濡れの点で課題が多い。最後に第
３の方法として、内層および最上層に銅電極を用いる方
法がある。導体抵抗、半田濡れ性、コストの点で最も良
いがすべて窒素などの中性雰囲気で焼成しなければ成ら
ずその作製が困難である。一般に銅電極を使用するに
は、基板上にＣｕペーストをスクリーン印刷にて配線パ
ターンを形成し、乾燥後、Ｃｕの融点以下の温度（８５
０〜９５０℃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十分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なうものである。多層化す
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、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とは困難であり、また多層化す
る場合、各ペーストを印刷後その都度焼成を繰り返し行
なう必要があり、リードタイムが長くなり設備などのコ
ストアップにつながるなどの課題を有している。そこで
特願昭５９−１４７８３３号出願において、セラミック
多層基板の作製にあたり、酸化第二銅ペーストを用い、
脱バインダ工程、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
出発原料とし多層体を作製し、脱バインダ工程は、炭素
に対して充分な酸素雰囲気でかつ内部の有機バインダを
熱分解させるに充分な温度で熱処理を行なう。次に酸化
第二銅を銅に還元する還元工程、基板の焼結を行なう焼
成工程に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
ようになった。

【０００５】セラミック多層基板は、焼成時に焼結に伴
う収縮が生じる。この焼結に伴う収縮は、使用する基板
材料、グリーンシート組成、粉体ロットなどにより異な
る。これにより多層基板の作製においていくつかの問題
が生じている。まず第１に、多層セラミック基板の作製
において前述のごとく内層配線の焼成を行なってから最
上層配線の形成を行なうため、基板材料の収縮誤差が大
きい場合、最上層配線パターンと寸法誤差のため内層電
極との接続が行えない。その結果、収縮誤差を予め許容
するように最上層電極部に必要以上の大きい面積のラン
ドを形成しなければならず、高密度の配線を必要とする
回路には使用できない。また収縮誤差にあわせて最上層
配線のためのスクリーン版をいくつか用意しておき、基
板の収縮率に応じて使用する方法が取られている。この
方法ではスクリーン版が数多く用意しなければならず不
経済である。

【０００６】一方、最上層配線を内層焼成と同時に行な
えば大きなランドを必要としないが、この同時焼成法に
よっても基板そのものの収縮誤差はそのまま存在するの
で、最後の部品搭載時のクリーム半田印刷において、そ
の誤差のため必要な部分に印刷できない場合が起こる。
また部品実装においても所定の部品位置とズレが生じ
る。

【０００７】第２にグリーンシート積層法による多層基
板は、グリーンシートの造膜方向によって幅方向と長手
方向によってもその収縮率が異なる。このこともセラミ
ック多層基板の作製の障害となっている。

【０００８】これらの収縮誤差をなるべく少なくするた
めには、製造工程において、基板材料およびグリーンシ
ート組成の管理はもちろん、粉体ロットの違いや積層条
件（プレス圧力、温度）を十分管理する必要がある。し
かし、一般に収縮率の誤差は±０．５％程度存在すると
言われている。

【０００９】このことは多層基板にかかわらずセラミッ
ク、およびガラス・セラミックの焼結を伴うものに共通
の課題であり、基板材料の焼結が厚み方向だけ起こり、
平面方向の収縮がゼロの基板が作製できれば上記の様な
課題が解決でき、工業上極めて有効である。

【００１０】そこで、上記課題を解決するため、従来、
ガラス・セラミック低温焼結基板材料に少なくとも有機
バインダ、可塑剤を含むグリーンシートを作製し、導体
ペースト組成物で電極パターンを形成し、前記生シート
と別の電極パターン形成済みグリーンシートとを複数枚
数積層し、しかる後、前記低温焼結ガラス・セラミック
よりなるグリーンシート積層体の両面、もしくは片面
に、前記ガラス・セラミック低温焼結基板材料の焼成温
度では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシートで
挟み込むように積層し、前記積層体を焼成し、しかる
後、焼結しない無機組成物を取り除くことにより焼成時
の収縮が平面方向で起こらないガラス・セラミック基板
の製造方法が特願平０３−２５７５５３出願で提案され
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た焼成時の収縮が平面方向で起こらないガラス・セラミ
ック基板の製造方法については、以下に示すような問題
が明らかになった。

【００１２】すなわち、ガラス・セラミックグリーンシ
ート積層体の両面、もしくは片面に焼成温度では焼結し
ない無機組成物よりなるグリーンシートを積層した後、
焼成処理を行う際に前記無機組成物の一部が前記ガラス
・セラミック積層体表面に形成した電極パターンやビア
電極上に固着することが分かった。この無機組成物が電
極パターン上に固着すると、電極表面の平滑性が悪くな
り、また電極の電気抵抗が増大するばかりではなく、電
極の半田濡れ性も悪化するため、電極上への電子部品の
実装が困難となる。無機組成物が電極のごく表面に存在
する場合には、前記電極表面の研磨等により無機組成物
を取り除いてやれば電極の半田濡れ性が改善されるが、
製造工程が増える問題があり、また、無機組成物が電極
の内部まで入り込んでいる場合には無機組成物を除去す
ることは不可能である。また、無機組成物がビア電極に
固着した場合、ビア電極の電気抵抗が著しく高くなり、
その後形成する基板の最上層電極パターンと前記ビア電
極との電気的接続が取れないことがある。

【００１３】本発明は、このような従来の課題に鑑み、
平面方向の収縮が無いガラス・セラミック基板につい
て、基板と同時焼成する最上層電極パターンの平滑性、
電気抵抗、半田塗れ性を向上させ、またビア電極の電気
抵抗が高くならないセラミック基板およびその製造方法
を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の本発明は、導体ペ
ースト組成物で電極パターンを形成した少なくとも有機
バインダ、可塑剤を含むガラス・セラミックよりなるグ
リーンシートを複数枚数積層し、このグリーンシート積
層体の両面、もしくは片面の電極パターンまたはビア電
極の一部上に焼成工程中に消失する有機樹脂層を形成
し、その後積層体の両面、もしくは片面に焼成温度では
焼結しない無機組成物よりなるグリーンシートを積層し
た後、焼成処理を行い、その後前記焼結しない無機組成
物を取り除く多層セラミック基板の製造方法である。

【００１５】また、この第１の本発明において、少なく
とも有機樹脂、有機溶剤を含む有機樹脂ペーストを塗布
後、乾燥することにより有機樹脂層を形成する多層セラ
ミック基板の製造方法である。

【００１６】また、この第１の本発明において、焼成温
度を８００℃〜１０００℃の範囲で行なう多層セラミッ
ク基板の製造方法である。

【００１７】また、この第１の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物よりなるグリーンシートが、
Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＢｅＯ，ＢＮ，
の内少なくとも１種以上を含むグリーンシートからなる
多層セラミック基板の製造方法である。

【００１８】また、この第１の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物を超音波洗浄法で取り除く多
層セラミック基板の製造方法である。

【００１９】また、この第１の本発明において、導体ペ
ーストがＡｇ，Ａｇ／Ｐｄ，Ａｇ／Ｐｔ，Ｃｕのいずれ
かを主成分とする多層セラミック基板の製造方法であ
る。

【００２０】また、この第１の本発明において、焼成処
理時にグリーンシート積層体を加圧して焼成を行なう多
層セラミック基板の製造方法である。

【００２１】第２の本発明は、導体ペースト組成物で電
極パターンを形成した少なくとも有機バインダ、可塑剤
を含むガラス・セラミックよりなるグリーンシートを複
数枚数積層し、このグリーンシート積層体の両面、もし
くは片面の電極パターンまたはビア電極の一部上に焼成
工程中に消失する有機樹脂層を形成し、その後その積層
体の両面、もしくは片面に、少なくとも焼成温度では焼
結しない無機組成物と有機バインダよりなる無機組成物
ペーストを塗布、乾燥した後、焼成処理を行い、その後
前記焼結しない無機組成物を取り除く多層セラミック基
板の製造方法である。

【００２２】また、この第２の本発明において、少なく
とも有機樹脂、有機溶剤を含む有機樹脂ペーストを塗布
後、乾燥することにより有機樹脂層を形成する多層セラ
ミック基板の製造方法である。

【００２３】また、この第２の本発明において、焼成温
度を８００℃〜１０００℃の範囲で行なう多層セラミッ
ク基板の製造方法である。

【００２４】また、この第２の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物が、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｚｒ
Ｏ₂，ＴｉＯ₂，ＢｅＯ，ＢＮ，の内少なくとも１種以上
を含む多層セラミック基板の製造方法である。

【００２５】また、この第２の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物を超音波洗浄法で取り除く多
層セラミック基板の製造方法である。

【００２６】また、この第２の本発明において、導体ペ
ーストがＡｇ，Ａｇ／Ｐｄ，Ａｇ／Ｐｔ，Ｃｕのいずれ
かを主成分とする多層セラミック基板の製造方法であ
る。

【００２７】また、この第２の本発明において、焼成処
理時にグリーンシート積層体を加圧して焼成を行なう多
層セラミック基板の製造方法である。

【００２８】第３の本発明は、酸化第２銅を主成分とす
る導体ペースト組成物で電極パターンを形成した少なく
とも有機バインダ、可塑剤を含むガラス・セラミックよ
りなるグリーンシートを複数枚数積層し、このグリーン
シート積層体表面の電極パターンまたはビア電極の一部
上に焼成工程中に消失する有機樹脂層を形成し、その後
積層体の両面、もしくは片面に、焼成温度では焼結しな
い無機組成物よりなるグリーンシートを積層した後、こ
れらを空気中で多層体内部の有機バインダ、有機樹脂層
が分解・飛散する温度で熱処理し、しかる後、水素もし
くは水素と窒素の混合ガス雰囲気中で還元熱処理を行
い、さらに、前記還元熱処理済み多層体を窒素雰囲気中
で焼結させ、しかる後、焼結しない無機組成物を取り除
くことを特徴とする多層セラミック基板の製造方法であ
る。

【００２９】また、この第３の本発明において、少なく
とも有機樹脂、有機溶剤を含む有機樹脂ペーストを塗布
後、乾燥することにより有機樹脂層を形成する多層セラ
ミック基板の製造方法である。

【００３０】また、この第３の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物を取り除いた後、さらに最上
層部にＣｕペーストで配線パターンを形成し、窒素雰囲
気中で焼成する多層セラミック基板の製造方法である。

【００３１】また、この第３の本発明において、焼成処
理を８００℃〜１０００℃の範囲で行なう多層セラミッ
ク基板の製造方法である。

【００３２】また、この第３の本発明において、焼成処
理では焼結しない無機組成物グリーンシートが、Ａｌ₂
Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＢｅＯ，ＢＮ，の内
少なくとも１種以上を含むグリーンシートからなる多層
セラミック基板の製造方法である。

【００３３】また、この第３の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物を超音波洗浄法で取り除く多
層セラミック基板の製造方法である。

【００３４】また、この第３の本発明において、焼成処
理時にグリーンシート積層体を加圧して焼成を行なう多
層セラミック基板の製造方法である。

【００３５】第４の本発明は、酸化第２銅を主成分とす
る導体ペースト組成物で電極パターンを形成した少なく
とも有機バインダ、可塑剤を含むガラス・セラミックよ
りなるグリーンシートを複数枚数積層し、このグリーン
シート積層体表面の電極パターンまたはビア電極の一部
上に焼成工程中に消失する有機樹脂層を形成し、その後
積層体の両面、もしくは片面に、少なくとも焼成温度で
は焼結しない無機組成物と有機バインダよりなる無機組
成物ペーストを塗布、乾燥した後、これらを空気中で多
層体内部の有機バインダ、有機樹脂層が分解・飛散する
温度で熱処理し、しかる後、水素もしくは水素と窒素の
混合ガス雰囲気中で還元熱処理を行い、さらに、前記還
元熱処理済み多層体を窒素雰囲気中で焼結させ、しかる
後、焼結しない無機組成物を取り除く多層セラミック基
板の製造方法である。

【００３６】また、この第４の本発明において、少なく
とも有機樹脂、有機溶剤を含む有機樹脂ペーストを塗布
後、乾燥することにより有機樹脂層を形成する多層セラ
ミック基板の製造方法である。

【００３７】また、この第４の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物を取り除いた後、さらに最上
層部にＣｕペーストで配線パターンを形成し、窒素雰囲
気中で焼成する多層セラミック基板の製造方法である。

【００３８】また、この第４の本発明において、焼成処
理を８００℃〜１０００℃の範囲で行なう多層セラミッ
ク基板の製造方法である。

【００３９】また、この第４の本発明において、焼成処
理では焼結しない無機組成物が、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，Ｚ
ｒＯ₂，ＴｉＯ₂，ＢｅＯ，ＢＮ，の内少なくとも１種以
上を含む多層セラミック基板の製造方法である。

【００４０】また、この第４の本発明において、焼成処
理で焼結しない無機組成物を超音波洗浄法で取り除く多
層セラミック基板の製造方法である。

【００４１】また、この第４の本発明において、焼成処
理時にグリーンシート積層体を加圧して焼成を行なう多
層セラミック基板の製造方法である。

【００４２】

【作用】本発明の製造法は、ガラス・セラミック低温焼
結基板材料に少なくとも有機バインダ、可塑剤を含むグ
リーンシートを作製し、導体ペースト組成物で電極パタ
ーンとビア電極を形成し、前記生シートと別の電極パタ
ーン形成済みグリーンシートとを複数枚数積層して多層
化し、前記低温焼結ガラス・セラミックよりなるグリー
ンシート積層体の両面、もしくは片面に形成された電極
パターンまたはビア電極の一部を焼成工程中に消失する
有機樹脂層により被覆し、その後、前記ガラス・セラミ
ック低温焼結基板材料の焼成温度では焼結しない無機組
成物よりなるグリーンシートを前記グリーンシート積層
体の両面、もしくは片面に積層する。このとき、焼成温
度では焼結しない無機組成物よりなるグリーンシートを
積層する代わりに、少なくとも前記ガラス・セラミック
低温焼結基板材料の焼成温度では焼結しない無機組成物
と有機バインダよりなる無機組成物ペーストを前記グリ
ーンシート積層体の両面、もしくは片面に塗布、乾燥し
ても良い。これにより、前記積層体を焼成しても、厚み
方向以外は収縮が起こらない。これは、基板の両面もし
くは片面に焼結しない材料が積層されているため、平面
方向の収縮が阻止されるためと考えられる。また、ガラ
ス・セラミック積層体に、焼成温度では焼結しない無機
組成物よりなるグリーンシートを積層または、焼成温度
では焼結しない無機組成物ペースト層を形成する際、積
層体表面の電極の一部と前記無機組成物グリーンシー
ト、または前記無機組成物ペースト層の間には有機樹脂
層が介在するため、焼成後、基板表面の電極パターンの
一部の平滑性、電気抵抗、半田塗れ性が改善する。ま
た、基板表面のビア電極上に有機樹脂層を形成した場合
には電気抵抗の低いビア電極が得られる。これは、前記
有機樹脂層が焼成工程中に消失した後も、前記有機樹脂
層があった電極パターン、またはビア電極の一部と未焼
結な無機組成物層の間には空隙があるため、焼成中の無
機組成物の電極上への付着が起こりにくいためと考えら
れる。焼成後、不必要な焼結しない材料を取り除けば、
所望の基板が得られる訳である。

【００４３】ガラス・セラミック積層体の焼成は通常８
００℃〜１０００℃の範囲で行なわれる。銅電極、銀電
極を使用する場合は９００℃で行なう。

【００４４】前記有機樹脂層の形成に用いる樹脂は、焼
成工程中に十分燃焼、消失するものを選定すればよい。

【００４５】またガラス・セラミック低温焼結基板材料
の焼成温度では焼結しない無機組成物グリーンシートの
無機成分は、Ａｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＺｒＯ₂，ＴｉＯ₂，Ｂ
ｅＯ，ＢＮ，の内少なくとも１種以上を含む。９００℃
の焼成温度で行なう低温焼結基板材料には、Ａｌ₂Ｏ₃が
最も有効である。

【００４６】また、導体ペーストは、Ａｇ，Ａｇ／Ｐ
ｄ，Ａｇ／Ｐｔ，Ｃｕのいずれかを主成分とするものが
望ましい。

【００４７】このようにして、本発明は、焼成時に厚み
方向だけに収縮し、平面方向には収縮しないガラス・セ
ラミック基板において、基板と同時焼成する最上層電極
パターンの平滑性、電気抵抗および半田塗れ性の改善、
また最上層パターンを後焼成する際のビア電極の電気抵
抗を改善するものである。

【００４８】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明の一実施例のグリーン
シート積層体の断面を示す図である。

【００４９】（実施例１）まず多層セラミック基板作製
方法を説明する。

【００５０】基板材料のガラス・セラミックには、ホウ
珪酸鉛ガラス粉末にセラミック材料としてのアルミナ粉
末を重量比で５０対５０とした組成物（日本電気硝子社
製ＭＬＳ−１９）を用いた。このガラス・セラミック粉
を無機成分とし、有機バインダとしてポリビニルブチラ
ール、可塑剤としてヂ−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（３０
対７０重量比）を混合しスラリーとした。

【００５１】このスラリーをドクターブレード法で有機
フィルム上に厚み約２００μｍのシート成形した。この
時、造膜から乾燥、打ち抜き、さらには必要に応じてビ
アホール加工を行う各工程を連続的に行うシステムを使
用した。ビアホールの孔径は２００μｍであった。この
ようにして成形したグリーンシートに銀ペーストを用い
て導体パターンの形成およびビアホール埋め印刷をスク
リーン印刷法によって行った。導体ペーストは、Ａｇ粉
末（平均粒径１μｍ）に接着強度を得るためのガラスフ
リット（日本電気硝子社製ＧＡ−９ガラス粉末、平均
粒径２．５μｍ）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に混合したものを用いた。な
おビア埋め用のＡｇペーストは更に無機成分として前記
ガラス・セラミック粉末を１５重量％加えたものを使用
して行なった。電極上に有機樹脂層を形成するための有
機樹脂ペーストの作製は、有機樹脂ポリビニルブチラー
ル（積水化学社製Ｓ−ＬＥＣＢＬＳ）をトルエンとイ
ソプロピルアルコールの混合液（３０対７０重量比）に
適度な粘度になるよう溶解させた。前記ビアホールへの
導体充填および導体パターンの形成を行ったグリーンシ
ートの内、積層する際に最上層、最下層となるグリーン
シートに形成されたビア電極の上に前記有機樹脂ペース
トをスクリーン印刷法により印刷し、乾燥した。ビア電
極上への有機樹脂ペーストの印刷面積は約５００μｍ
Φ、乾燥後の有機樹脂層の厚みは約１００μｍであっ
た。

【００５２】次に焼結の起こらないグリーンシートの作
製は無機成分としてアルミナ（住友化学工業社製ＡＬ
Ｍ−４１平均粒径１．９μｍ）粉末のみを用い前記ガ
ラス・セラミック基板用グリーンシートと同様のグリー
ンシート組成で、同様の方法でグリーンシートを作製し
た。アルミナグリーンシートの厚みは約３００μｍであ
る。

【００５３】前記導体形成済みグリーンシートおよび前
記導体、有機樹脂層形成済みグリーンシートを所定の枚
数積み重ね、さらにその両面に前記アルミナグリーンシ
ートを重ね合わせる。この状態で熱圧着して積層体を形
成した。熱圧着条件は、温度が８０℃、圧力は２００Ｋ
ｇ／ｃｍ2であった。図１にその構成の断面を示す。前
記基板材料によるグリーンシート層１が複数層形成さ
れ、その間に内層電極層２が形成され、ビア電極３によ
って、有機樹脂層４に接続され、その上にアルミナによ
るグリーンシート層５が形成されている。

【００５４】次に前記積層体をアルミナ９６％基板上に
乗せ焼成する。条件はベルト炉によって空気中の９００
℃で１時間焼成で行なった（９００℃の保持時間は約１
２分である）。このとき、基板の反りと厚み方向の焼結
収縮を助けるためアルミナ焼結基板を乗せて加圧するよ
うにして焼成を行なった。

【００５５】焼成後の積層体の表面には未焼結のアルミ
ナ層が存在するため、水中で歯ブラシで擦りアルミナ層
を除去した。

【００５６】この焼成後の基板は反りも無く、基板の収
縮率は０．１％以下で、平面方向の収縮が起こっておら
ず、また基板表面にあるビア電極にはアルミナ粉体の固
着は認められなかった。さらにこの多層基板に銀・パラ
ジウムペーストによって最上層パターンをスクリーン印
刷し、乾燥の後焼成を前記と同様の方法で行なった。基
板表面のビア電極の電気抵抗が低いため、最上層パター
ンとの導通も良好であった。

【００５７】（実施例２）基板材料のガラス・セラミッ
クグリーンシートおよび導体ペーストは実施例１と同様
の物を用いた。厚み２００μｍのグリーンシートに孔径
１５０μｍのビアホールを形成した後、Ａｇペーストを
用いて導体パターンの形成およびビアホール埋め印刷を
スクリーン印刷法によって行った。

【００５８】電極上に有機樹脂層を形成するための有機
樹脂ペーストの作製は、エポキシ樹脂（油化シェルエポ
キシ社製エピコート５１７）をターピネオールに適度
な粘度になるよう溶解させた。次に焼結の起こらない無
機組成物ペーストの作製は無機成分として酸化マグネシ
ウム（関東化学社製平均粒径１μｍ）粉末のみを用い
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に混合した。

【００５９】前記導体形成済みグリーンシートを所定の
枚数積み重ね、この状態で熱圧着して積層体を形成し
た。熱圧着条件は、実施例１と同様であった。次に、前
記積層体の表裏面に現れたビア電極の上に前記有機樹脂
ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、乾燥した。
ビア電極１つへの有機樹脂ペーストの印刷面積は約３０
０μｍΦ、乾燥後の有機樹脂層の厚みは約５０μｍであ
った。有機樹脂層が形成された前記積層体を前記酸化マ
グネシウム・ペースト中に垂直に浸責後引き上げ酸化マ
グネシウム層の厚みが均一になるよう乾燥させた。積層
体の全面に形成された酸化マグネシウム層は、乾燥後の
厚みが約１５０μｍであった。

【００６０】次に前記積層体をアルミナ９６％基板上に
乗せ焼成する。条件はベルト炉によって空気中の９００
℃で１時間焼成で行なった（９００℃の保持時間は約１
２分である）。このとき基板の反りと厚み方向の焼結収
縮を助けるためアルミナ焼結基板を乗せて加圧するよう
にして焼成を行なった。

【００６１】焼成後の積層体の表面には未焼結の酸化マ
グネシウム層が存在するため、酢酸ブチル溶剤中で超音
波洗浄を行なったところ酸化マグネシウム層がきれいに
取り除くことができた。

【００６２】この焼成後の基板は反りも無く、基板の収
縮率は０．１％以下で、平面方向の収縮が起こっておら
ず、また基板表面にあるビア電極には酸化マグネシウム
粉体の固着は認められなかった。さらにこの多層基板に
銀・パラジウムペーストによって最上層パターンをスク
リーン印刷し、乾燥の後焼成を前記と同様の方法で行な
った。基板表面のビア電極の電気抵抗が低いため、最上
層パターンとの導通も良好であった。

【００６３】（実施例３）基板材料のガラス・セラミッ
クグリーンシートは実施例１と同様の組成の物を用い
た。厚み２００μｍのグリーンシートにビアホールを形
成した後、ＣｕＯペーストを用いて導体パターンの形成
およびビアホール埋め印刷をスクリーン印刷法によって
行った。実施例１および実施例２では、最上層パターン
の形成を基板焼成後に行なったが、本実施例において
は、最上層パターンもグリーンシート上に印刷した。導
体ペーストは、ＣｕＯ粉末（平均粒径３μｍ）に接着強
度を得るためのガラスフリット（日本電気硝子社製ＬＳ
−０８０３ガラス粉末平均粒径２．５μｍ）を３ｗｔ％
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に混
合したものを用いた。なおビア埋め用のＣｕＯペースト
は更に無機成分として前記ガラス・セラミック粉末を１
５重量％加えたものを使用して行なった。

【００６４】電極上に有機樹脂層を形成するための有機
樹脂ペーストの作製は、有機樹脂エチルセルロース（日
新化成（株）製）をターピネオールに適度な粘度になる
よう溶解させた。前記ビアホールへの導体充填および導
体パターンの形成を行ったグリーンシートの内、積層す
る際に最上層、最下層となるグリーンシートに形成され
た電極パターンの一部上に前記有機樹脂ペーストをスク
リーン印刷法により印刷し、乾燥した。有機樹脂層は基
板焼成後、電子部品実装の際に電極の良好な平滑性、半
田塗れ性が必要な部分だけに形成すればよい。乾燥後の
有機樹脂層の厚みは約１００μｍであった。

【００６５】次に焼結の起こらないグリーンシートの作
製は無機成分として酸化ベリリウム（関東化学社製平
均粒径１μｍ）粉末のみを用い前記ガラス・セラミック
基板用グリーンシートと同様のグリーンシート組成で、
同様の方法でグリーンシートを作製した。前記酸化ベリ
リウムグリーンシートは約３００μｍである。

【００６６】前記導体形成済みグリーンシートおよび前
記導体、有機樹脂層形成済みグリーンシートを所定の枚
数積み重ね、さらにその両面に前記酸化ベリリウム・グ
リーンシートを重ね合わせる。この状態で熱圧着して積
層体を形成した。熱圧着条件は、温度が８０℃、圧力は
２００Ｋｇ／ｃｍ2であった。

【００６７】次に、焼成の工程を説明する。まず最初
は、脱バインダ工程である。発明に使用したグリーンシ
ート、ＣｕＯペーストの有機バインダは、ポリビニルブ
チラール及びエチルセルロースであり、また電極パター
ン上に形成した有機樹脂層もエチルセルロースである。
したがって空気中での分解温度は、５００℃以上あれば
良いので、６００℃の温度で前記積層体の脱脂処理を行
なった。その後前記積層体を水素ガス１００％雰囲気中
で２００℃ー５時間で還元した。この時のＣｕ層をＸ線
回折により分析したところ１００％Ｃｕであることを確
認した。

【００６８】次に焼成工程は、純窒素中９００℃である
メッシュベルト炉で焼成した。以上の様にして作製した
積層体の表面の酸化ベリリウム層を実施例１と同様歯ブ
ラシを用いて取り除き収縮率を評価したところを基板の
収縮率は０．０５％以下であり、また反りも無かった。
基板の両面に形成された銅電極パターンの表面を観察す
ると、有機樹脂層を形成しなかった部分には酸化ベリリ
ウムが固着していたが、有機樹脂層で被覆した部分には
異物の付着は認められなかった。また、有機樹脂層で被
覆した電極部分は平滑性、半田塗れ性も良好であった。

【００６９】本実施例では、最上層パターンとしてＣｕ
Ｏペーストをグリーンシート上に印刷し、同時焼成して
Ｃｕの最上層パターンを得たが、これは実施例１で示し
たように、ビア電極上に有機樹脂層を形成し基板焼成
後、Ｃｕペーストを印刷、焼成してＣｕの最上層パター
ンの形成を行なってもよいことは云うまでもない。

【００７０】（実施例４）基板材料のガラス・セラミッ
クグリーンシートは実施例１と同様の物を用いた。ま
た、導体ペーストは実施例３と同様のものを用いた。厚
み２００μｍのグリーンシートに孔径２００μｍのビア
ホールを形成した後、ＣｕＯペーストを用いて導体パタ
ーンの形成およびビアホール埋め印刷をスクリーン印刷
法によって行った。実施例１および２では、最上層パタ
ーンの形成を基板焼成後に行なったが、本実施例におい
ては、最上層パターンもグリーンシート上に印刷した。

【００７１】電極上に有機樹脂層を形成するための有機
樹脂ペーストの作製は、アクリル樹脂（ＤｕＰｏｎｔ社
製エルバサイト２００８）をターピネオールに適度な
粘度になるよう溶解させた。次に、焼結の起こらない無
機組成物ペーストの作製は無機成分として酸化ジルコニ
ウム（関東化学社製平均粒径１μｍ）粉末のみを用い
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に混合した。

【００７２】前記導体形成済みグリーンシートを所定の
枚数積み重ね、この状態で熱圧着して積層体を形成し
た。熱圧着条件は、実施例３と同様であった。次に、前
記積層体の表裏面に形成された最上層電極の上に前記有
機樹脂ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、乾燥
した。有機樹脂層は基板焼成後、電子部品実装の際に電
極の良好な平滑性、半田塗れ性が必要な部分だけに形成
すればよい。乾燥後の有機樹脂層の厚みは約４０μｍで
あった。さらに、前記積層体の両面にスクリーン印刷法
により前記酸化ジルコニウム・ペーストの印刷を行っ
た。積層体の全面に形成された酸化ジルコニウム層は、
乾燥後の厚みが１００μｍになるまで印刷、乾燥を繰り
返した。

【００７３】得られた積層体は、実施例３で示したのと
同様の方法で焼成した。本実施例で用いたグリーンシー
ト、ＣｕＯペーストの有機バインダは、ポリビニルブチ
ラール及びエチルセルロースであり、また電極パターン
上に形成した有機樹脂層はアクリル樹脂である。したが
って空気中での分解温度は、５００℃以上あれば良いの
で、６００℃の温度で前記積層体の脱脂処理を行なっ
た。その後の還元工程、焼成工程の条件も実施例３と同
様であった。

【００７４】以上の様にして作製した積層体の表面の酸
化ジルコニウム層を実施例２と同様超音波洗浄にて取り
除き収縮率を評価したところを基板の収縮率は０．０５
％以下であり、また反りも無かった。基板の両面に形成
された銅電極パターンの表面を観察すると、有機樹脂層
を形成しなかった部分には酸化ジルコニウムが固着して
いたが、有機樹脂層で被覆した部分には異物の付着は認
められなかった。また、有機樹脂層で被覆した電極部分
は平滑性、半田塗れ性も良好であった。

【００７５】本実施例では、最上層パターンとしてＣｕ
Ｏペーストをグリーンシート上に印刷し、同時焼成して
Ｃｕの最上層パターンを得たが、これは実施例２で示し
たように、ビア電極上に有機樹脂層を形成し基板焼成
後、Ｃｕペーストを印刷、焼成してＣｕの最上層パター
ンの形成を行なってもよいことは云うまでもない。

【００７６】なお本実施例において、未焼結材料として
Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＢｅＯおよびＺｒＯ₂を用いたが、
その他ＴｉＯ₂，ＢＮを用いても同様の効果が得られ
た。

【００７７】

【発明の効果】本発明は前記のような工程を行なうこと
によって、焼成時において厚み方向だけ収縮し、平面方
向には収縮しない多層ガラス・セラミック基板におい
て、基板表面の電極パターンの平滑性、電気抵抗、半田
塗れ性を向上させ、またビア電極の電気抵抗を低減した
セラミック基板が得られる。

【００７８】これにより基板と同時焼成して形成した最
上層電極上への電子部品の実装が容易になり、部品実装
の信頼性も向上する。

【００７９】また、最上層電極パターンを基板焼成後に
形成する場合においては、ビア電極の電気抵抗が低いた
め、最上層電極パターンとの電気的接続の信頼性が向上
するという長所を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の多層セラミック基板の製造
方法で製造されるグリーンシート積層体の断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ガラス・セラミックグリーンシート層２・・・内部電極層３・・・ビア電極４・・・有機樹脂層５・・・アルミナグリーンシート層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者祐伯聖大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者三浦和裕大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者中村嘉文大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体ペースト組成物で電極パターンを形成
した少なくとも有機バインダ、可塑剤を含むガラス・セ
ラミックよりなるグリーンシートを複数枚数積層し、こ
のグリーンシートの積層体の両面、もしくは片面の前記
電極パターンまたはビア電極の一部に焼成工程中に消失
する有機樹脂層を形成し、その後その積層体の両面、も
しくは片面に焼成温度では焼結しない無機組成物よりな
るグリーンシートを積層した後、焼成処理を行い、その
後前記焼結しない無機組成物を取り除くことを特徴とす
る多層セラミック基板の製造方法。
【請求項２】導体ペースト組成物で電極パターンを形成
した少なくとも有機バインダ、可塑剤を含むガラス・セ
ラミックよりなるグリーンシートを複数枚数積層し、こ
のグリーンシートの積層体の両面、もしくは片面の前記
電極パターンまたはビア電極の一部に焼成工程中に消失
する有機樹脂層を形成し、その後その積層体の両面、も
しくは片面に、少なくとも焼成温度では焼結しない無機
組成物と有機バインダよりなる無機組成物ペーストを塗
布、乾燥した後、焼成処理を行い、その後前記焼結しな
い無機組成物を取り除くことを特徴とする多層セラミッ
ク基板の製造方法。
【請求項３】酸化第２銅を主成分とする導体ペースト組
成物で電極パターンを形成した少なくとも有機バイン
ダ、可塑剤を含むガラス・セラミックよりなるグリーン
シートを複数枚数積層し、このグリーンシート積層体表
面の電極パターンまたはビア電極の一部上に焼成工程中
に消失する有機樹脂層を形成し、その後積層体の両面、
もしくは片面に、焼成温度では焼結しない無機組成物よ
りなるグリーンシートを積層した後、これらを空気中で
多層体内部の有機バインダ、有機樹脂層が分解・飛散す
る温度で熱処理し、しかる後、水素もしくは水素と窒素
の混合ガス雰囲気中で還元熱処理を行い、さらに、前記
還元熱処理済み多層体を窒素雰囲気中で焼結させ、しか
る後、焼結しない無機組成物を取り除くことを特徴とす
る多層セラミック基板の製造方法。
【請求項４】酸化第２銅を主成分とする導体ペースト組
成物で電極パターンを形成した少なくとも有機バイン
ダ、可塑剤を含むガラス・セラミックよりなるグリーン
シートを複数枚数積層し、このグリーンシート積層体表
面の電極パターンまたはビア電極の一部上に焼成工程中
に消失する有機樹脂層を形成し、その後積層体の両面、
もしくは片面に、少なくとも焼成温度では焼結しない無
機組成物と有機バインダよりなる無機組成物ペーストを
塗布、乾燥した後、これらを空気中で多層体内部の有機
バインダ、有機樹脂層が分解・飛散する温度で熱処理
し、しかる後、水素もしくは水素と窒素の混合ガス雰囲
気中で還元熱処理を行い、さらに、前記還元熱処理済み
多層体を窒素雰囲気中で焼結させ、しかる後、焼結しな
い無機組成物を取り除くことを特徴とする多層セラミッ
ク基板の製造方法。