JPH0680897B2 - セラミツク銅多層配線基板の製造方法 - Google Patents
セラミツク銅多層配線基板の製造方法Info
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- JPH0680897B2 JPH0680897B2 JP28849485A JP28849485A JPH0680897B2 JP H0680897 B2 JPH0680897 B2 JP H0680897B2 JP 28849485 A JP28849485 A JP 28849485A JP 28849485 A JP28849485 A JP 28849485A JP H0680897 B2 JPH0680897 B2 JP H0680897B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、IC,LSI,チップ部品などを搭載し、かつそれ
らを相互配線した回路の、高密度実装用基板として用い
ることのできるセラミック配線基板の製造方法に関する
ものである。
らを相互配線した回路の、高密度実装用基板として用い
ることのできるセラミック配線基板の製造方法に関する
ものである。
従来の技術 従来より、セラミック配線基板の導体ペースト用金属と
しては、Au,Au-Pt,Ag-Pt,Ag-Pd等の貴金属、W,Mo,Mo-Mn
等の高融点卑金属が広く用いられていた。前者の、Au,A
u-Pt,Ag-Pt,Ag-Pd等の貴金属ペーストは、空気中で焼付
けができるという反面、コストが高いという問題を抱え
ている。また、後者のW,Mo,Mo-Mn等の高融点卑金属は導
電性が低く、還元雰囲気中で焼成する必要があるため危
険である。また、ハンダ付けのために導体表面にNi等に
よるメッキ処理を施す必要があるなどの問題を有してい
る。そこで、安価で導電性が良く、ハンダ付け性の良好
なCuペーストが用いられる様になって来た。ここで、Cu
ペーストを用いたセラミック配線基板の製造方法の一例
を述べる。従来の方法は、アルミナ等の焼結基板上に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、
乾燥後、Cuの融点以下の温度で、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様に酸素分
圧を制御した窒素雰囲気中で焼成するというものであ
る。また、Cuペーストを用いたセラミック多層配線基板
の場合は、さらに絶縁ペーストとCuペーストを印刷，乾
燥，中性雰囲気中での焼成をそれぞれ所望の回数繰り返
し、多層化するというものである。
しては、Au,Au-Pt,Ag-Pt,Ag-Pd等の貴金属、W,Mo,Mo-Mn
等の高融点卑金属が広く用いられていた。前者の、Au,A
u-Pt,Ag-Pt,Ag-Pd等の貴金属ペーストは、空気中で焼付
けができるという反面、コストが高いという問題を抱え
ている。また、後者のW,Mo,Mo-Mn等の高融点卑金属は導
電性が低く、還元雰囲気中で焼成する必要があるため危
険である。また、ハンダ付けのために導体表面にNi等に
よるメッキ処理を施す必要があるなどの問題を有してい
る。そこで、安価で導電性が良く、ハンダ付け性の良好
なCuペーストが用いられる様になって来た。ここで、Cu
ペーストを用いたセラミック配線基板の製造方法の一例
を述べる。従来の方法は、アルミナ等の焼結基板上に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、
乾燥後、Cuの融点以下の温度で、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様に酸素分
圧を制御した窒素雰囲気中で焼成するというものであ
る。また、Cuペーストを用いたセラミック多層配線基板
の場合は、さらに絶縁ペーストとCuペーストを印刷，乾
燥，中性雰囲気中での焼成をそれぞれ所望の回数繰り返
し、多層化するというものである。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の様なCuペーストを用いた場合、セ
ラミック配線基板の製造方法においていくつかの大きな
問題点がある。まず第１に、焼成工程において、Cuを酸
化させず、なおかつCuペースト中の有機成分を完全に燃
焼させるような酸素分圧を炉内を制御するのが非常に困
難であるという事である。酸素分圧が少しでも高けれ
ば、Cu表面が酸化されハンダ付け性が悪くなり、逆に酸
素分圧が低く過ぎればCuメタライズの良好な接着が得ら
れないばかりか、Cuペースト中に含まれる有機成分が完
全に燃焼除去されない。特にCuの融点以下の温度では、
有機バイダンは分解しないといわれている。（特開昭55
-128899号公報） また、金属Cuを用いた場合、たとえば脱バインダの工程
と、Cu焼付けの工程を分けたとしても、金属Cuが脱バイ
ンダの工程で酸化され、体積膨張を起こすため、基板か
らの剥離等の問題を生ずる。第２に、多層にする場合、
印刷，乾燥後，その都度焼成を行うのでリードタイムが
長くなるという問題を有している。そこで、特願昭59-1
47833号において、CuOペーストを用い、絶縁ペーストと
導体ペーストの印刷を繰り返し行い多層化し、炭素に対
して充分な酸化雰囲気で、かつ内部の有機成分を熱分解
させるに充分な温度で熱処理を行い、しかる後、Cuに対
して非酸化性となる雰囲気とし、印刷されるCuOが金属C
uに還元され、焼結する事を特徴とするセラミック多層
配線基板の製造方法について、すでに提案されている。
この方法により焼成時の雰囲気制御が容易になり、同時
焼成が可能となった。しかしながら、以下に示すような
問題点を新たに見い出された。第６図に示すように、絶
縁層３を導体層２上に部分的に印刷し、その上に、導体
層を下の導体層と交差するように印刷したような構造を
とる場合や、第７図の様な断面を有する場合、絶縁層部
分が平滑でないために印刷がしにくい、配線パターンの
膜厚が一定しないという問題がある。なお（１）は基板
である。さらに、第２図の場合焼成時のCuOからCuへの
還元によって体積収縮が生じた場合、同じ層の配線パタ
ーンが、絶縁層でおおわれている部分と、露出している
部分とのさかいで断線するという問題がある。
ラミック配線基板の製造方法においていくつかの大きな
問題点がある。まず第１に、焼成工程において、Cuを酸
化させず、なおかつCuペースト中の有機成分を完全に燃
焼させるような酸素分圧を炉内を制御するのが非常に困
難であるという事である。酸素分圧が少しでも高けれ
ば、Cu表面が酸化されハンダ付け性が悪くなり、逆に酸
素分圧が低く過ぎればCuメタライズの良好な接着が得ら
れないばかりか、Cuペースト中に含まれる有機成分が完
全に燃焼除去されない。特にCuの融点以下の温度では、
有機バイダンは分解しないといわれている。（特開昭55
-128899号公報） また、金属Cuを用いた場合、たとえば脱バインダの工程
と、Cu焼付けの工程を分けたとしても、金属Cuが脱バイ
ンダの工程で酸化され、体積膨張を起こすため、基板か
らの剥離等の問題を生ずる。第２に、多層にする場合、
印刷，乾燥後，その都度焼成を行うのでリードタイムが
長くなるという問題を有している。そこで、特願昭59-1
47833号において、CuOペーストを用い、絶縁ペーストと
導体ペーストの印刷を繰り返し行い多層化し、炭素に対
して充分な酸化雰囲気で、かつ内部の有機成分を熱分解
させるに充分な温度で熱処理を行い、しかる後、Cuに対
して非酸化性となる雰囲気とし、印刷されるCuOが金属C
uに還元され、焼結する事を特徴とするセラミック多層
配線基板の製造方法について、すでに提案されている。
この方法により焼成時の雰囲気制御が容易になり、同時
焼成が可能となった。しかしながら、以下に示すような
問題点を新たに見い出された。第６図に示すように、絶
縁層３を導体層２上に部分的に印刷し、その上に、導体
層を下の導体層と交差するように印刷したような構造を
とる場合や、第７図の様な断面を有する場合、絶縁層部
分が平滑でないために印刷がしにくい、配線パターンの
膜厚が一定しないという問題がある。なお（１）は基板
である。さらに、第２図の場合焼成時のCuOからCuへの
還元によって体積収縮が生じた場合、同じ層の配線パタ
ーンが、絶縁層でおおわれている部分と、露出している
部分とのさかいで断線するという問題がある。
本発明は上記欠点を除去し、高信頼性で内層導体を形成
を図ることのできる製造方法を提供することを目的とす
る。
を図ることのできる製造方法を提供することを目的とす
る。
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、本発明のセラミック銅多
層配線基板の製造方法においては、アルミナ焼結基板ま
たは、グリーンシート上に、CuOを主成分とする無機成
分に有機ビヒクルを加えた導体層用ペーストと、ガラス
もしくはガラス−セラミックに有機ビヒクルを加えた絶
縁層用ペーストにより、絶縁層が下部導体層をバイア部
分を除き基板全面にわたっておおうようにして、導体層
と絶縁層の印刷・乾燥を所望の層数繰り返した後、脱バ
インダ、CuOのCuへの還元、焼結を、所定の温度、雰囲
気で行い内層の配線パターンを形成し、その後、最上層
としてCuペーストを用い印刷・乾燥の後、窒素雰囲気中
で焼成するというものである。
層配線基板の製造方法においては、アルミナ焼結基板ま
たは、グリーンシート上に、CuOを主成分とする無機成
分に有機ビヒクルを加えた導体層用ペーストと、ガラス
もしくはガラス−セラミックに有機ビヒクルを加えた絶
縁層用ペーストにより、絶縁層が下部導体層をバイア部
分を除き基板全面にわたっておおうようにして、導体層
と絶縁層の印刷・乾燥を所望の層数繰り返した後、脱バ
インダ、CuOのCuへの還元、焼結を、所定の温度、雰囲
気で行い内層の配線パターンを形成し、その後、最上層
としてCuペーストを用い印刷・乾燥の後、窒素雰囲気中
で焼成するというものである。
作用 本発明は上記した様に、絶縁層が下部導体層を、バイア
部分を除き基板全面にわたっておおうように印刷される
ため、次に絶縁層上に導体層を形成する際に基板の印刷
される面が平滑なため、印刷が非常にしやすく、又形成
される配線パターンの膜厚が安定する。さらに、下部層
の配線パターンが部分的におおわれないため、絶縁層で
おおわれた部分と、おおわれていない部分での配線パタ
ーンの切断が生じない。
部分を除き基板全面にわたっておおうように印刷される
ため、次に絶縁層上に導体層を形成する際に基板の印刷
される面が平滑なため、印刷が非常にしやすく、又形成
される配線パターンの膜厚が安定する。さらに、下部層
の配線パターンが部分的におおわれないため、絶縁層で
おおわれた部分と、おおわれていない部分での配線パタ
ーンの切断が生じない。
さらに、本発明においては、脱バインダ工程を酸化雰囲
気で行うため、絶縁層中に含まれる有機バインダの分解
除去を完全に行う事ができ、極めて緻密で絶縁特性のす
ぐれたセラミック銅多層配線基板を作製することができ
る。
気で行うため、絶縁層中に含まれる有機バインダの分解
除去を完全に行う事ができ、極めて緻密で絶縁特性のす
ぐれたセラミック銅多層配線基板を作製することができ
る。
実施例 以下に本発明の実施例について説明する。
実施例1:まず内層用CuOペーストは、市販の特級CuO（平
均粒径約３μｍ）にコーニング社製＃7059ガラス（平均
粒径約２μｍ）を5wt％加えたものに、有機バインダで
あるエチルセルロースをテレピン油に溶かした有機ビヒ
クルを加えたものを三段ロールにより適度な粘度に混練
して作製した。一方絶縁ペーストは、ホウケイ酸ガラス
にアルミナを、重力比で１対１に混合した無機成分に、
CuOペーストと同様の有機ビヒクルを加えた三段ロール
で適度な粘度に混練して作製した。次に、96％アルミナ
焼結基板上に、250メッシュのスクリーンでCuOペースト
を印刷し、乾燥（120℃で10分間）させ、導体層を形成
した。その後、絶縁ペーストを200メッシュのスクリー
ンを用い、さきに印刷・乾燥させた導体層を、バイア部
分を除き基板全面にわたっておおうように印刷し、乾燥
（120℃で10分間）させ、絶縁を形成した。そして、さ
らにCuOペーストと絶縁ペーストの印刷・乾燥を繰り返
し、第１図に示す様な断面を有する未焼結セラミック配
線基板を作製した。図中（１）は基板、（２）は導体
層、（３）は絶縁層である。この様にして作製した未焼
結セラミック配線基板を第３図に示す温度プロファイル
で、空気中で脱バインダし、その後、第４図に示す温度
プロファイルで、N2＋H2中（H2／N2＝20/80:流量2l/mi
n）で還元し、最後に第５図に示す温度プロファイル
で、N2中で焼成した。この様にして作製したセラミック
銅多層基板の上に、Du Pont社製＃9153Cuペーストを325
メッシュのスクリーンで印刷し、配線パターンを形成
し、乾燥（110℃で10分）後、N2中で900℃（ピーク温度
で10分間キープ）で焼成した。焼成後の断面図を第２図
に示す。この様にして作製したセラミック銅多層配線基
板は、導通テストの結果、内層部での断線がまったく無
く、また、最上層の膜厚測定によっても、非常に均一な
膜厚を有していた。
均粒径約３μｍ）にコーニング社製＃7059ガラス（平均
粒径約２μｍ）を5wt％加えたものに、有機バインダで
あるエチルセルロースをテレピン油に溶かした有機ビヒ
クルを加えたものを三段ロールにより適度な粘度に混練
して作製した。一方絶縁ペーストは、ホウケイ酸ガラス
にアルミナを、重力比で１対１に混合した無機成分に、
CuOペーストと同様の有機ビヒクルを加えた三段ロール
で適度な粘度に混練して作製した。次に、96％アルミナ
焼結基板上に、250メッシュのスクリーンでCuOペースト
を印刷し、乾燥（120℃で10分間）させ、導体層を形成
した。その後、絶縁ペーストを200メッシュのスクリー
ンを用い、さきに印刷・乾燥させた導体層を、バイア部
分を除き基板全面にわたっておおうように印刷し、乾燥
（120℃で10分間）させ、絶縁を形成した。そして、さ
らにCuOペーストと絶縁ペーストの印刷・乾燥を繰り返
し、第１図に示す様な断面を有する未焼結セラミック配
線基板を作製した。図中（１）は基板、（２）は導体
層、（３）は絶縁層である。この様にして作製した未焼
結セラミック配線基板を第３図に示す温度プロファイル
で、空気中で脱バインダし、その後、第４図に示す温度
プロファイルで、N2＋H2中（H2／N2＝20/80:流量2l/mi
n）で還元し、最後に第５図に示す温度プロファイル
で、N2中で焼成した。この様にして作製したセラミック
銅多層基板の上に、Du Pont社製＃9153Cuペーストを325
メッシュのスクリーンで印刷し、配線パターンを形成
し、乾燥（110℃で10分）後、N2中で900℃（ピーク温度
で10分間キープ）で焼成した。焼成後の断面図を第２図
に示す。この様にして作製したセラミック銅多層配線基
板は、導通テストの結果、内層部での断線がまったく無
く、また、最上層の膜厚測定によっても、非常に均一な
膜厚を有していた。
実施例2:実施例１に示したと同様の実験を96％アルミナ
焼結基板のかわりにグリーンシートを用いて行った。グ
リーンシートは、ホウケイ酸ガラスとアルミナを重力比
で１対１になるように混合した無機成分に、有機バイン
ダであるポリビニルブチラールをトルエンに溶かした有
機溶剤に、可塑剤であるヂープチルフタレートを加え、
ボールミルで混合し、これを脱泡後ドクターブレード法
で造膜，乾燥し、約1mm厚となるようにした、そしてそ
の後所定のサイズに切断し加工したものである。
焼結基板のかわりにグリーンシートを用いて行った。グ
リーンシートは、ホウケイ酸ガラスとアルミナを重力比
で１対１になるように混合した無機成分に、有機バイン
ダであるポリビニルブチラールをトルエンに溶かした有
機溶剤に、可塑剤であるヂープチルフタレートを加え、
ボールミルで混合し、これを脱泡後ドクターブレード法
で造膜，乾燥し、約1mm厚となるようにした、そしてそ
の後所定のサイズに切断し加工したものである。
なお、グリーンシートは、内層焼成段階で体積収縮をお
こすため、最上層印刷のスクリーンは、焼成による体積
収縮をあらかじめみこして作製されているのは言うまで
もない。この様にして作製したセラミック銅多層基板
も、実施例１と同様、導通テストの結果、内層部での断
線がまったく無く、また、最上層の配線パターンの膜厚
測定においても、非常に均一な膜厚を有していた。
こすため、最上層印刷のスクリーンは、焼成による体積
収縮をあらかじめみこして作製されているのは言うまで
もない。この様にして作製したセラミック銅多層基板
も、実施例１と同様、導通テストの結果、内層部での断
線がまったく無く、また、最上層の配線パターンの膜厚
測定においても、非常に均一な膜厚を有していた。
さらに、グリーンシートの場合、有機成分を多量に含ん
でいるが、本発明のように、空気中で脱バインダする事
により、グリーンシート中の有機成分が完全に分解除去
され、非常に緻密で強い基板が得られた。
でいるが、本発明のように、空気中で脱バインダする事
により、グリーンシート中の有機成分が完全に分解除去
され、非常に緻密で強い基板が得られた。
なお、今回の実施例では、導体層が３層の場合を示した
が、他の層数の場合においても同様に、良好な結果が得
られた。
が、他の層数の場合においても同様に、良好な結果が得
られた。
発明の効果 以上述べた様に、本発明の製造方法によって、各導体層
の印刷がしやすくなり、また膜厚も均一なものが得ら
れ、さらに、内層導体の切断の心配がないセラミック銅
多層配線基板の作製が可能となった。さらに、銅多層基
板という事で、Cuの持っている導体抵抗の低さ、ハンダ
付け性の良さ、耐マイグレーション性の良さ、低コスト
を充分に生かせるものであり、工業上極めて効果的であ
る。
の印刷がしやすくなり、また膜厚も均一なものが得ら
れ、さらに、内層導体の切断の心配がないセラミック銅
多層配線基板の作製が可能となった。さらに、銅多層基
板という事で、Cuの持っている導体抵抗の低さ、ハンダ
付け性の良さ、耐マイグレーション性の良さ、低コスト
を充分に生かせるものであり、工業上極めて効果的であ
る。
第１図は、本発明のセラミック線銅多層配線基板の製造
方法によって作製した未焼結セラミック配線基板の断面
図、第２図は本発明の製造方法によって作製したセラミ
ック銅多層配線基板の断面図、第３図は、脱バインダ工
程の温度プロファイルの一例を示す特性図、第４図は還
元工程の温度プロファイルの一例を示す特性図、第５図
は焼成工程の温度プロファイルの一例を示す特性図、第
６図は従来例に示した方法で作製したセラミック銅多層
基板の一部分を示す斜視図、第７図も同じく、従来例に
示したセラミック銅多層基板の断面図である。 １……基板、２……導体層、３……絶縁層。
方法によって作製した未焼結セラミック配線基板の断面
図、第２図は本発明の製造方法によって作製したセラミ
ック銅多層配線基板の断面図、第３図は、脱バインダ工
程の温度プロファイルの一例を示す特性図、第４図は還
元工程の温度プロファイルの一例を示す特性図、第５図
は焼成工程の温度プロファイルの一例を示す特性図、第
６図は従来例に示した方法で作製したセラミック銅多層
基板の一部分を示す斜視図、第７図も同じく、従来例に
示したセラミック銅多層基板の断面図である。 １……基板、２……導体層、３……絶縁層。
Claims (2)
- 【請求項１】CuOを主成分とする無機成分に有機ビヒク
ルを加えた導体層用ペーストと、ガラスもしくはガラス
−セラミックに有機ビヒクルを加えた絶縁層用ペースト
により、アルミナ焼結基板上に、絶縁層が下部導体層
を、バイア部分を除き基板全面にわたっておおうように
して、導体層と絶縁層の印刷・乾燥を所望の回数繰り返
し、配線を形成する工程と、該未焼結体を、炭素に対し
て充分な酸化性雰囲気で、かつ内部の有機成分を熱分解
させるに充分な温度で脱バインダする工程と、さらにこ
れを還元雰囲気中で熱処理する工程と、その後、窒素雰
囲気中で焼成し、焼結させる工程と、この様にして得た
セラミック銅配線基板上に、Cuペーストを用い、配線パ
ターンを形成する工程と、その後、窒素雰囲気中で焼成
する工程からなる事を特徴とするセラミック銅多層配線
基板の製造方法。 - 【請求項２】グリーンシート印刷法により未焼結体を形
成する、特許請求の範囲第１項記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28849485A JPH0680897B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | セラミツク銅多層配線基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28849485A JPH0680897B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | セラミツク銅多層配線基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62145896A JPS62145896A (ja) | 1987-06-29 |
| JPH0680897B2 true JPH0680897B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=17730939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28849485A Expired - Lifetime JPH0680897B2 (ja) | 1985-12-20 | 1985-12-20 | セラミツク銅多層配線基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680897B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0728128B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1995-03-29 | 松下電器産業株式会社 | セラミック多層配線基板とその製造方法 |
| JPH0734504B2 (ja) * | 1988-06-22 | 1995-04-12 | 松下電器産業株式会社 | 厚膜セラミック多層基板の製造方法 |
| JPH02156596A (ja) * | 1988-12-08 | 1990-06-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 厚膜多層基板の製造方法 |
| JP2531023B2 (ja) * | 1990-01-08 | 1996-09-04 | 株式会社村田製作所 | 導電性ペ―スト |
-
1985
- 1985-12-20 JP JP28849485A patent/JPH0680897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62145896A (ja) | 1987-06-29 |
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