JPH0697659A

JPH0697659A - 低温焼成セラミックス多層基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0697659A
Application number: JP24608392A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Nakada; 好和中田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JP3216260B2

Abstract

(57)【要約】【構成】内部銅導体に銅の融点以上の融点を有するセラ
ミックス粒子、もしくは銅の融点以上の軟化点を有する
ガラス粒子、もしくは銅の融点以上の融点を有するセラ
ミックス粒子と銅の融点以上の軟化点を有するガラス粒
子との混合粒子が存在する低温焼成セラミックス多層基
板。【効果】銅の有する導通抵抗が小さいという特性を十分
に発現させることができ、また脱バインダ工程を完全に
完了させることができ、さらに酸化銅に収縮抑制剤とし
て銅の融点以上の融点を有するセラミックス粒子、もし
くは銅の融点以上の軟化点を有するガラス粒子、もしく
は銅の融点以上の融点を有するセラミックス粒子と銅の
融点以上の軟化点を有するガラス粒子との混合粒子が添
加されており、前記収縮抑制剤により酸化銅の銅への還
元、さらに銅の焼結による収縮量を抑えて、該収縮量と
セラミックス絶縁部の収縮量とを一致させることによ
り、基板に変形やクラック等の形状欠陥が発生すること
及び断線の発生を押えることができ、小型の電子部品を
高密度に実装することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低温焼成セラミックス多
層基板及びその製造方法、より詳細にはＬＳＩ、チップ
部品などを実装し、かつそれらを相互配線するための導
体材料としてＣｕを用いた低温焼成セラミックス多層基
板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩ、チップ部品などの実装基
板としては、卓越した絶縁性、熱伝導性、安定性及び機
械的強度を有するアルミナが広く使用されている。しか
し、アルミナ基板は、誘電率が高く、また高温で焼成す
る必要があることから配線導体として導通抵抗の高いＷ
やＭｏを使用しなければならず、またシリコンとの熱膨
張率の整合性が悪い等の欠点があるため、ＬＳＩやＩＣ
を搭載した場合、電気信号の処理速度の高速化、電気信
号の高周波化または信頼性の向上を図ることが困難であ
った。近年、これらの問題を解決するためにＡｕ、Ａ
ｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ等の導通抵抗の低い導体材料を使
用し、これらの金属の融点以下の温度で焼成することが
できるセラミックス材料を絶縁体として用い、導体を同
時焼成する低温焼成セラミックス多層基板が開発されて
いる。

【０００３】しかしながら、これらの導体材料のうちＡ
ｕなどの貴金属は酸化性雰囲気で焼成できるので信頼性
が高いものの資源的に乏しく、高価で価格変動も激し
く、経済的に使用することが困難である。

【０００４】一方、Ｃｕは酸化しないような非酸化性雰
囲気で焼成する必要はあるものの、安価であるうえに低
抵抗であり、かつ耐マイグレーション性に優れているの
で、内部導体層間の間隔を狭くすることができ、高密度
化、高周波化に対応することができる実装基板用の最有
力な導体材料として注目されている。しかし、非酸化性
雰囲気の焼成ではグリーンシートや導体ペースト中に含
まれる有機バインダの分解・飛散が困難となる。その結
果、有機バインダが炭化して基板内に残り、銅粉末やセ
ラミックス粉末の焼結が阻害されてしまうため、導体の
導通性、絶縁性及び耐電圧性などの基板特性を劣化させ
るという問題点を有していた。

【０００５】このような問題点を解決するために、水蒸
気を含む窒素雰囲気で脱バインダを行う方法（特開昭６
０−２５４６９７号公報及び特開平２−１４１４５８号
公報）が提案されているが、この方法では脱バインダ工
程に長時間の焼成を要するので経済的でないという問題
点を有していた。

【０００６】また、空気雰囲気下で脱バインダ工程を行
う方法（特開平２−１５５２９４号公報）も提案されて
いるが、この方法では、脱バインダ工程後の焼成物中の
カーボン残量を６００から１５００ｐｐｍもしくは６０
０から３０００ｐｐｍの範囲内に調整しなければならな
ず、脱バインダ工程の条件設定がきわめて困難である。
さらに、銅導体をセラミックスと同時焼成した場合は、
銅が少しでも酸化すれば膨張するのでセラミックス層に
クラックが入りやすく、酸化性雰囲気中での脱バインダ
処理は銅の非酸化状態を保つのがきわめて困難であると
いう問題点を有していた。

【０００７】さらに、弱酸化性雰囲気での熱処理で脱バ
インダ処理を行なった後、還元雰囲気下で焼成する方法
（特開平２−２５０９４号公報）が提案されているが、
この方法も樹脂バインダの酸化燃焼と銅の酸化防止との
バランスを保つための焼成雰囲気の調整はきわめて微妙
であり、両者を同時に達成することは困難であるため生
産性は低い。また積層体の積層枚数およびサイズ、さら
に導体パターンが変われば樹脂バインダの酸化燃焼と銅
の酸化防止とのバランスも変わるため焼成雰囲気も新た
に調整しなければならないという問題点を有していた。

【０００８】さらに、極微量の水蒸気及び酸素を含む窒
素雰囲気下で焼成して銅導体の多層基板を得る方法（特
開昭６３−２９２６９２号公報）が提案されているが、
この方法では焼成雰囲気の設定及び調整は容易ではなく
連続生産は困難であるという問題点を有していた。また
易分解性樹脂を使用する方法（特開平２−１６７９５号
公報）が提案されているが、この方法でも焼成雰囲気の
調整は同様に容易でないという問題点を有していた。

【０００９】上記のような問題点を解決するために、導
体配線材料に酸化銅を用い、酸化雰囲気中での焼成で内
部の有機成分を熱分解して飛散させ、その後に該酸化銅
が金属銅に還元される雰囲気下で銅とセラミックスを焼
結させて多層配線基板を得る方法（特開昭６１−２６２
９３号公報）及び、導体配線材料に酸化銅を用い、空気
中の熱処理による脱バインダ工程と、酸化第二銅を金属
銅に還元する還元工程と、さらに銅と基板材料を焼結一
体化する焼結工程とを行なうことにより、有機バインダ
の除去が完全に行える方法（特公平３−２１１０９号公
報）等が提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭６１−２６２９３号公報及び特公平３−２１１０９
号公報における方法では、導体部と低温焼成セラミック
ス絶縁部との収縮量に差がありすぎるため、基板の変形
あるいは導体配線の断線等の欠点がある。つまり、導体
部の体積収縮量は酸化銅の銅への還元の段階で約４４％
あり、さらに銅の焼結による収縮約２５％が加わるのに
対し、低温焼成セラミックス部の体積収縮量は焼結によ
る収縮のみであり、一般に約４４％であるため、両者の
体積収縮の差が大きいことにより、基板の変形あるいは
導体配線の断線が生じ易いという問題があった。

【００１１】また酸化銅の還元工程において還元ガスが
内部導体層の酸化銅を還元するために、低温焼成セラミ
ックス層は還元ガスが浸透することができるように未焼
結ポーラスでなければならない。このことから、この段
階のセラミックス層は非常に脆い状態にあり、酸化銅の
還元による体積収縮で生じる応力で基板にクラックや変
形が発生することがあるという問題もあった。

【００１２】このように酸化銅を導体原材料として使用
して作製された基板には変形やクラック等の形状欠陥、
または配線部の断線が生じることがあるので、小型の電
子部品を高密度に実装することが出来ないという問題が
あった。

【００１３】本発明は上記課題に鑑み発明されたもので
あって、銅の有する導通抵抗が小さいという特性を十分
に発現させることができ、また脱バインダ工程を完全に
完了させることができ、さらに導体部とセラミックス絶
縁部との収縮量を合わせることにより、基板に変形やク
ラック等の形状欠陥が発生すること及び断線の発生を押
えることができ、小型の電子部品を高密度に実装するこ
とができる低温焼成セラミックス多層基板及びその製造
方法を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者は低温焼成セラミックス多層基板及びその製
造方法について研究を重ねた結果、導体材料として酸化
銅粉末を用いることで空気中での脱バインダ工程を可能
とし、脱バインダを完全に行なうことができ、さらに収
縮抑制剤を前記酸化銅粉末に添加することで、後の還元
・焼成工程における導体部とセラミックス絶縁部の収縮
量を一致させセラミックス多層基板に変形やクラック等
の形状欠陥が発生すること及び断線の発生を抑えること
ができることを知見し、本発明を完成するに至った。

【００１５】本発明の要旨とするところの本発明に係る
低温焼成セラミックス多層基板は、内部銅導体に銅の融
点以上の融点を有するセラミックス粒子、もしくは銅の
融点以上の軟化点を有するガラス粒子、もしくは銅の融
点以上の融点を有するセラミックス粒子と銅の融点以上
の軟化点を有するガラス粒子との混合粒子が存在するこ
とを特徴としている。

【００１６】また、本発明に係る上記低温焼成セラミッ
クス多層基板の製造方法は、セラミックス原料に、有機
バインダ及び可塑剤を混合してグリーンシートを作製す
る工程と、該グリーンシートに、酸化銅からなる主成分
に銅の融点以上の融点を有するセラミックス粉末、もし
くは銅の融点以上の軟化点を有するガラス粉末、もしく
は銅の融点以上の融点を有するセラミックス粉末と銅の
融点以上の軟化点を有するガラス粉末との混合粉末を主
成分とするペーストを所望の回路パターンに印刷する工
程と、該回路パターンが印刷されたグリーンシートを積
層してグリーンシート積層体を形成する工程と、該グリ
ーンシート積層体中の有機バインダを分解・飛散させる
脱バインダ工程と、該脱バインダ工程の後、銅の融点以
下の温度の還元雰囲気中で前記酸化銅を還元すると同時
にセラミックスを焼成する還元焼成工程とを含んでいる
ことを特徴としている。

【００１７】また、本発明に係る別の低温焼成セラミッ
クス多層基板は、内部銅導体に銅の融点以上の融点を有
するセラミックス粒子、もしくは銅の融点以上の軟化点
を有するガラス粒子、もしくは銅の融点以上の融点を有
するセラミックス粒子と銅の融点以上の軟化点を有する
ガラス粒子との混合粒子及び銅の融点以下の軟化点を有
するガラス粒子が存在することを特徴としている。

【００１８】また、本発明に係る上記別の低温焼成セラ
ミックス多層基板の製造方法は、セラミックス原料に、
有機バインダ及び可塑剤を混合してグリーンシートを作
製する工程と、該グリーンシートに、酸化銅からなる主
成分に銅の融点以上の融点を有するセラミックス粉末、
もしくは銅の融点以上の軟化点を有するガラス粉末、も
しくは銅の融点以上の融点を有するセラミックス粉末と
銅の融点以上の軟化点を有するガラス粉末との混合粉末
及び銅の融点以下の軟化点を有するガラス粉末を主成分
とするペーストを所望の回路パターンで印刷する工程
と、該回路パターンが印刷されたグリーンシートを積層
してグリーンシート積層体を形成する工程と、該グリー
ンシート積層体中の有機バインダを分解・飛散させる脱
バインダ工程と、該脱バインダ工程の後、銅の融点以下
の温度の還元雰囲気中で前記酸化銅を還元すると同時に
セラミックスを焼成する還元焼成工程とを含んでいるこ
とを特徴としている。

【００１９】上記方法に使用する酸化銅としては酸化第
一銅もしくは酸化第二銅のどちらでもよく、粒径はペー
スト化が可能な０．５μｍから１０μｍ程度が望まし
い。粒径が０．５μｍ未満では、粉末がかさ高くなるた
め、ペースト中の粉末含量が低くなり、良好な導体を形
成することが困難となり、また還元銅の焼結による体積
収縮率がきわめて大きく、基板の変形がおこり易くなる
ため好ましくない。また粒径が１０μｍを超えると、印
刷性が低下するので好ましくない。

【００２０】また、本発明においては銅導体の収縮を収
縮抑制剤の作用を利用して抑えているので、多孔質状に
焼結した銅導体が形成されるが、粒界が５μｍ以上の酸
化銅粉末を用いれば、銅導体の導電ネット網のネック径
が約３μｍ以上になり、良好な導電性が得られる。粒径
が小さい酸化銅粉末を用いた場合、銅導体の導電ネット
網のネック径も小さくなり、導電性が低下する。

【００２１】上記収縮抑制剤としては銅の融点以上の融
点を有するセラミックス粉末、もしくは銅の融点以上の
軟化点を有するガラス粉末が用いられており、前記銅の
融点以上の融点を有するセラミックス粉末としては、空
気中での脱バインダ工程及び還元雰囲気下での還元・焼
成工程においても化学的に安定であることが必要である
ことから、アルミナ、ジルコニア、マグネシアまたはシ
リカ等の酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等の窒
化物、もしくはこれらの混合物が使用可能であるが、コ
ストの点からアルミナが好ましい。また銅の融点以上の
軟化点を有するガラスとしては、脱バインダ工程及び還
元雰囲気化での還元・焼成工程において化学的に安定で
ある必要があり、例えばＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ
系ガラスが使用できる。収縮抑制剤の粒径の上限はペー
ストにして印刷可能な１０μｍ以下であればよく、前記
粒径の下限の制限は特にない。収縮抑制剤による収縮抑
制効果は、粒径が小さいほど均一に分散するために大き
く、収縮抑制剤の最適な粒径は１μｍ以下、好ましくは
０．１μｍ以下である。収縮抑制剤の添加量は酸化銅１
００重量部に対して１０重量部未満である。収縮抑制剤
の添加量が酸化銅１００重量部に対して、１０重量部以
上であると、焼成後の銅導体配線の導電性が低下するの
で好ましくない。なお、粒径の小さい収縮抑制剤ほど収
縮抑制効果が高いため、添加量を低減させることができ
る。また、好ましい収縮抑制剤の粒径と添加量の組み合
わせは、粒径が０．５μｍ以下の収縮抑制剤の場合、酸
化銅１００重量部に対し、９重量部以下である。

【００２２】また銅導体とセラミックス絶縁層との接着
性向上のために酸化銅ペーストに銅の融点以下の軟化点
を有するガラス粉末を添加しても良い。これら接着剤は
焼成時に反応して、銅導体部とセラミックス絶縁層とを
接着させる。前記ガラス粉末としては公知のものが使用
可能であり、鉛ホウケイ酸系ガラスが上記軟化点の条件
を満足するので好ましい。前記ガラス粉末の添加量は酸
化銅１００重量部に対し、５重量部未満が望ましい。５
重量部以上になると銅の導通抵抗が大きくなるので好ま
しくない。

【００２３】酸化銅のペースト化には、溶剤及び可塑剤
に樹脂を溶解させたビヒクル中に酸化銅粉末と収縮抑制
剤または酸化銅粉末、収縮抑制剤及び銅の軟化点以下の
ガラス粉末を３本ロールミルにより混練すればよい。樹
脂としてはエチルセルロースもしくはアクリル樹脂、溶
剤としてはテルピネオール、可塑剤としてはジブチルフ
タレートが使用可能である。

【００２４】本発明に使用可能な低温焼成セラミックス
は銅の融点以下で焼成できる必要があり、ガラスと無機
フィラーとを混合したガラス複合セラミックス、結晶化
ガラス系セラミックス、非ガラス系セラミックス等が挙
げられる。例えばホウケイ酸系ガラスにアルミナ、ムラ
イト、フォルステライト等の無機フィラーを複合化した
セラミックスが望ましい。

【００２５】該セラミックス原料のスラリー化は、セラ
ミックス原料を溶剤中で湿式微粉砕混合したのち、有機
バインダ、分散剤、可塑剤等を適宜配合した後、混合す
ることにより行う。

【００２６】溶剤としてはアルコール、トルエン、アセ
トン、メチルエチルケトン、トリクロロエチレンまたは
これらの混合物などの有機溶剤や水などが使用可能であ
る。有機バインダとしてはメタクリル酸エステル重合
体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合
体、α−メチルスチレン重合体、テトラフルオロエチレ
ン重合体等の易熱分解性の有機バインダが使用可能であ
る。しかし、有機バインダとして広く使用されているポ
リビニルブチラール、酢酸ビニルなどは脱バインダに高
温を要するので好ましくない。分散剤としてはオクタデ
シルアミン、グリセリルモノオレート、ソルビタンモノ
オレエートなどが用いられる。可塑剤としてはジオクチ
ルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢ
Ｐ）、ポリエチレングリコール、グリセリンなどが使用
可能である。

【００２７】上記方法により得られたスラリーからドク
ターブレード法などの公知の方法によって均一な厚みの
グリーンシートを形成し、ハンドリング可能な状態まで
乾燥させる。このグリーンシートをカッターあるいは打
ち抜き型によって所望の形状に加工し、必要に応じてさ
らに打ち抜き型等により所望の位置にスルーホールを形
成する。その後、加工されたグリーンシート上に前記酸
化銅ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成
し、前記配線パターン形成ずみのグリーンシートを所定
枚数重ね、プレスして積層体を作成する。

【００２８】該積層体の熱処理は空気中における脱バイ
ンダ工程と還元雰囲気下における還元焼成工程の２工程
あるが、いずれも連続生産性の高いベルト炉で行なうこ
とができる。

【００２９】積層済グリーンシートの脱バインダ工程は
空気中において５５０℃から低温焼成セラミックスの焼
結開始温度以下に加熱することが望ましい。加熱温度が
５５０℃未満では脱バインダが不十分となり、逆に前記
焼結開始温度を超えると前記低温焼成セラミックスが焼
結収縮を開始して緻密化し、後の還元ガスによる内部酸
化銅の還元が困難となり、また空気中においては銅の融
点以下の温度では酸化銅の焼結収縮はほとんどないた
め、前記低温焼成セラミックスのみが焼結収縮し、多層
体が変形するので好ましくない。

【００３０】脱バインダ工程後の還元焼成工程は３％以
下の水素を含む窒素ガス雰囲気中で８００℃〜１０５０
℃に加熱することで行なうことが望ましい。水素濃度が
３％を超えると爆発の危険があり安全上問題がある。ま
た温度８００℃未満の還元ではセラミックスが焼結しな
い場合があり、１０５０℃を超えると銅が溶融流動化
し、配線パターンが崩れてしまうので好ましくない。ま
た、還元工程を４００℃程度で処理した後、中性雰囲気
下で焼成工程を行なっても構わない。

【００３１】

【作用】請求項１記載の低温焼成セラミックス多層基板
にあっては、導体材料の出発材料として酸化銅を用いる
ことで脱バインダ工程を空気中で行うことが可能とな
り、樹脂バインダを完全に除去できるので良好な導体特
性および基板特性が得られる。また、前記酸化銅に収縮
抑制剤として銅の融点以上の融点を有するセラミックス
粒子、もしくは銅の融点以上の軟化点を有するガラス粒
子、もしくは銅の融点以上の融点を有するセラミックス
粒子と銅の融点以上の軟化点を有するガラス粒子との混
合粒子が添加されており、前記収縮抑制剤により酸化銅
から銅への還元による収縮量、及び銅の焼結による収縮
量を抑えて、該収縮量とセラミックス絶縁部の収縮量と
を一致させることにより、基板に変形やクラック等の形
状欠陥が発生すること及び断線の発生を抑えることが可
能となり、小型の電子部品を高密度に実装することが可
能となる。

【００３２】また前記収縮抑制剤を前記銅の融点以上を
有するものとしたのは、もし銅の融点未満のものにすれ
ば、低温焼成セラミックスの焼成時の焼成温度が銅の融
点以下の温度であるので、前記低温焼成セラミックスを
焼成する際に、前記収縮抑制剤としてのセラミックス粉
末またはガラス粉末がそれぞれ、溶融、軟化して流動化
し、酸化銅の還元による収縮及び還元銅の焼結による収
縮と同時に流動することとなり、導体部の収縮を抑制す
ることができないためである。

【００３３】請求項２記載の低温焼成セラミックス多層
基板の製造方法によれば、請求項１記載の低温焼成セラ
ミックス多層基板を確実にかつ容易に得ることが可能で
ある。

【００３４】請求項３記載の低温焼成セラミックス多層
基板にあっては、請求項１記載の銅導体に、さらに銅の
融点以下の軟化点を有するガラス粒子が存在するので、
請求項１記載のものと同様の作用を有しており、さらに
前記ガラス粒子が焼成時に反応して、銅導体部とセラミ
ックス絶縁層との接着性を向上させることが可能とな
る。

【００３５】請求項４記載の低温焼成セラミックス多層
基板の製造方法によれば、請求項３記載の低温焼成セラ
ミックス多層基板を確実にかつ容易に得ることが可能で
ある。

【００３６】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係る低温焼成セラ
ミックス多層基板及びその製造方法の実施例及び比較例
を説明する。まず、アルミナ粉末とホウケイ酸系ガラス
粉末をそれぞれ５０重量％調合し、粉砕混合してセラミ
ックス原料とする。このセラミックス原料６９％とメタ
クリル酸エステル樹脂９％、ＤＯＰ３％、トルエン９
％、イソプロピルアルコール１０％にオクタデシルアミ
ン系分散剤を極微量加え、ボールミルで混合してセラミ
ックススラリーを作った。このスラリーを真空脱泡機で
脱泡した後、ドクターブレード法により、前記セラミッ
クススラリーから厚み２５０μｍのグリーンシートを作
製した。このグリーンシートを所定の大きさに切断した
後、必要な箇所に直径２００μｍのスルーホールを形成
した。

【００３７】次に、表１に示す酸化銅粉末及び表２に示
す収縮抑制剤としてのアルミナ粉末（融点２０５５℃）
及び、ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラス（軟化点１３
００℃、粒径３μｍ）及び接着用のガラス粉末としてホ
ウケイ酸ガラス（軟化点５００℃、粒径５μｍ）を表３
に示す組成で配合し、混合した。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表３の１】

【００４１】

【表３の２】

【００４２】

【表３の３】

【００４３】

【表３の４】

【００４４】次に、前記混合物をエチルセルロール５
％、テルピネオール５５％、ジブチルフタレート４０％
とからなるビヒクルに分散させ、３本ロールミルで混練
してペースト化した。この酸化銅を主成分とするペース
トを前記加工剤グリーンシート上にスクリーン印刷によ
り塗布して配線パターンを形成した。また、前記グリー
ンシートへの酸化銅ペーストの印刷面積率はシートの約
６０％に設定した。

【００４５】なお、この印刷工程において、前記スルー
ホールの内部にも酸化銅ペーストが充てんされる。その
後、配線パターン形成済みグリーンシートを所望枚重ね
合わせて圧力３０ＭＰａ、温度１００℃で積層し一体化
させた。図１は配線パターン圧着後のグリーンシート積
層体を示しており、１１はグリーンシート、１２は内部
導体ペースト、１３は表層導体ペーストをそれぞれ表わ
している。

【００４６】次に、この未焼結グリーンシートの積層体
のバインダ除去を行う。空気中でピーク温度６００℃、
ピーク保持時間９０分を含む３時間の加熱プロファイル
で加熱した。

【００４７】次に積層体中の酸化銅の金属銅への還元と
該還元銅とセラミックスとの一体化焼成を含む熱処理を
行う。前記脱バインダ済のグリーンシート積層体を１〜
４％水素と窒素との混合ガス中でピーク温度９００℃、
ピーク温度保持時間３０分を含む１．５時間の加熱プロ
ファイルで焼成を行ない、内部銅導体を有する低温焼成
セラミックス基板を作製した。

【００４８】なお、最上層の銅導体回路はこの焼成済基
板上に銅導体ペーストを所定パターンに印刷し、窒素雰
囲気下でピーク温度９００℃、ピーク温度保持時間１０
分を含む６０分間の加熱プロファイルで焼き付けて、最
終的な回路基板を得た。

【００４９】次に前記低温焼成セラミックス多層基板を
用いて以下の実験を行ない、その結果を併せて表３に示
した。

【００５０】表面荒さ計にて測定した基板の表裏の各２
つずつの対角線方向の凹凸の最高値と最低値（すなわち
最も高い山と最も低い谷）の差の平均値を基板の変形量
として表わしている。さらに、同表には内部銅配線の導
通抵抗をシート抵抗値で表わした。

【００５１】実施例Ｎｏ．１〜３５は酸化銅に収縮抑制
剤としてアルミナ粒子を、実施例Ｎｏ．７１、７２は酸
化銅に収縮抑制剤としてＳｉＯ₂ −ＣａＯ−ＭｇＯ系ガ
ラス粉末を、実施例７３、７４は酸化銅に収縮抑制剤と
して前記アルミナ粉末及び前記ガラス粉末の混合粉末を
それぞれ添加した導体ペーストを用いたものであり、基
板の変形は４μｍ以下と非常に小さく、またシート抵抗
値も優れている。

【００５２】さらに、実施例Ｎｏ．３６〜７０は酸化銅
に収縮抑制剤としてアルミナ粒子及び接着用のＳｉＯ₂
−Ｂ₂ Ｏ₃ 系ガラスを、Ｎｏ．７６、７７は酸化銅に収
縮抑制剤としてＳｉＯ₂ −ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラス粉末
及び接着用のＳｉＯ₂ −Ｂ₂Ｏ₃ 系ガラスを、Ｎｏ．７
５は酸化銅に収縮抑制剤として前記アルミナ粉末及び前
記ガラス粉末及び接着用の前記ガラス粒子をそれぞれ添
加した導体ペーストを用いたものであり、シート抵抗の
値も優れており、また、基板の変形は実施例Ｎｏ．１〜
３５、７１及び７２に比べ、さらに小さくなっていると
いえる。

【００５３】また比較例１〜２は酸化銅ペーストに収縮
抑制剤及び接着用ガラス粒子を含んでおらず、基板の変
形は実施例のものと比べると非常に大きく、またシート
抵抗も劣っている。さらに、比較例３〜６酸化銅ペース
トに接着用ガラス粒子を含んでいるので、基板の変形は
比較例１〜２と比べ小さくなっているが、実施例のもの
と比べると非常に大きいことがわかる。さらに比較例
２、３のものは断線していた。

【００５４】また、すべての実施例１〜７７は脱バイン
ダ工程後の多層体の炭素量は５０ｐｐｍ以下と十分に低
く、銅及び低温焼成セラミックスの焼結性や基板特性に
悪影響を及ぼさない量である。

【００５５】上記したように、実施例１〜３５、７１〜
７４のものは銅の有する導通抵抗が小さいという特性を
十分に発現させることができ、また脱バインダ工程を完
全に完了させることができ、さらに前記酸化銅に収縮抑
制剤として銅の融点以上の融点を有するセラミッックス
としてアルミナもしくは銅の融点以上の軟化点を有する
ガラスとしてＳｉＯ₂ −ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラスもしく
は前記アルミナとＳｉＯ₂ −ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラスの
混合粉末が添加され、ペースト化されており、前記収縮
抑制剤により酸化銅の銅への還元及び銅の焼結による収
縮量を抑えて、該収縮量とセラミックス絶縁部の収縮量
とを一致させることにより、基板に変形やクラック等の
形状欠陥が発生すること及び断線の発生を抑えることが
でき、小型の電子部品を高密度に実装することができ
る。

【００５６】また、実施例３６〜７０、７５〜７７のも
のは前記ペーストに接着用の銅の融点以下の軟化点を有
するガラス粉末としてホウケイ酸ガラスが添加されてお
り、前記ガラス粒子が焼成時に反応して、銅導体部とセ
ラミックス絶縁層との接着性を向上させることができ、
基板の変形などを抑える効果をさらに高くすることがで
きる。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係る請求項１記載の低温焼成セラミックス多層基板
にあっては、導体材料の出発材料として酸化銅を用いる
ことで脱バインダ工程を空気中で行うことが可能とな
り、樹脂バインダを完全に除去できるので良好な導体特
性および基板特性を得ることができる。また、前記酸化
銅に収縮抑制剤として銅の融点以上の融点を有するセラ
ミックス粒子、もしくは銅の融点以上の軟化点を有する
ガラス粒子、もしくは銅の融点以上の融点を有するセラ
ミックス粒子と銅の融点以上の軟化点を有するガラス粒
子との混合粒子が添加されており、前記収縮抑制剤によ
り酸化銅の銅への還元及び銅の焼結による収縮量を抑え
て、該収縮量とセラミックス絶縁部の収縮量とを一致さ
せることにより、基板に変形やクラック等の形状欠陥が
発生すること及び断線の発生を抑えることができ、小型
の電子部品を高密度に実装することができる。

【００５８】請求項２記載の低温焼成セラミックス多層
基板の製造方法によれば、請求項１記載の低温焼成セラ
ミックス多層基板を確実にかつ容易に得ることができ
る。

【００５９】請求項３記載の低温焼成セラミックス多層
基板にあっては、請求項１記載の銅導体に、さらに銅の
融点以下の軟化点を有するガラス粒子が存在するので、
上記請求項１記載のものと同様の効果を有しており、さ
らに前記ガラス粒子が焼成時に反応して、銅導体部とセ
ラミックス絶縁層との接着性を向上させることができ
る。

【００６０】請求項４記載の低温焼成セラミックス多層
基板の製造方法によれば、請求項３記載の低温焼成セラ
ミックス多層基板を確実にかつ容易に得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】低温焼成セラミックス多層基板の中間工程品の
一例を示す断面図である。

【符合の説明】

１１グリーンシート１２内部導体ペースト１３表層導体ペースト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部銅導体に銅の融点以上の融点を有す
るセラミックス粒子、もしくは銅の融点以上の軟化点を
有するガラス粒子、もしくは銅の融点以上の融点を有す
るセラミックス粒子と銅の融点以上の軟化点を有するガ
ラス粒子との混合粒子が存在することを特徴とする低温
焼成セラミックス多層基板。
【請求項２】セラミックス原料に、有機バインダ及び
可塑剤を混合してグリーンシートを作製する工程と、該グリーンシートに、酸化銅からなる主成分に銅の融点
以上の融点を有するセラミックス粉末、もしくは銅の融
点以上の軟化点を有するガラス粉末、もしくは銅の融点
以上の融点を有するセラミックス粉末と銅の融点以上の
軟化点を有するガラス粉末との混合粉末を主成分とする
ペーストを所望の回路パターンに印刷する工程と、該回路パターンが印刷されたグリーンシートを積層して
グリーンシート積層体を形成する工程と、該グリーンシート積層体中の有機バインダを分解・飛散
させる脱バインダ工程と、該脱バインダ工程の後、銅の融点以下の温度の還元雰囲
気中で前記酸化銅を還元すると同時にセラミックスを焼
成する還元焼成工程とを含んでいることを特徴とする請
求項１記載の低温焼成セラミックス多層基板の製造方
法。
【請求項３】内部銅導体に銅の融点以上の融点を有す
るセラミックス粒子、もしくは銅の融点以上の軟化点を
有するガラス粒子、もしくは銅の融点以上の融点を有す
るセラミックス粒子と銅の融点以上の軟化点を有するガ
ラス粒子との混合粒子及び銅の融点以下の軟化点を有す
るガラス粒子が存在することを特徴とする低温焼成セラ
ミックス多層基板。
【請求項４】セラミックス原料に、有機バインダ及び
可塑剤を混合してグリーンシートを作製する工程と、該グリーンシートに、酸化銅からなる主成分に銅の融点
以上の融点を有するセラミックス粉末、もしくは銅の融
点以上の軟化点を有するガラス粉末、もしくは銅の融点
以上の融点を有するセラミックス粉末と銅の融点以上の
軟化点を有するガラス粉末との混合粉末及び銅の融点以
下の軟化点を有するガラス粉末を主成分とするペースト
を所望の回路パターンで印刷する工程と、該回路パターンが印刷されたグリーンシートを積層して
グリーンシート積層体を形成する工程と、該グリーンシート積層体中の有機バインダを分解・飛散
させる脱バインダ工程と、該脱バインダ工程の後、銅の融点以下の温度の還元雰囲
気中で前記酸化銅を還元すると同時にセラミックスを焼
成する還元焼成工程とを含んでいることを特徴とする請
求項３記載の低温焼成セラミックス多層基板の製造方
法。