JPH0794867A - セラミック多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 酸化雰囲気中で脱バインダーが出来、非酸化
雰囲気中で短時間に焼成出来るセラミック多層配線基板
の製造方法を提供すること。 【構成】 銅導体として銀−銅傾斜粉末を用いてペース
トを調製し、その導体ペーストをグリーンシートに印刷
して積層した積層体を、大気中で脱バインダーを行った
後、非酸化雰囲気中で焼成することとしたセラミック多
層配線基板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック多層配線基
板に関し、特に銅導体を用いた低温焼成のセラミック多
層配線基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器は、小型軽量化、高機能
化、高信頼性化がますます要求されるようになり、これ
に応じて半導体や各種の部品を実装する基板にも従来以
上の特性が求められるようになってきている。そのよう
な状況の中で、その一つとして低温焼成セラミック基板
が注目されている。

【０００３】この低温焼成セラミック基板は、融点の低
い銅や、銀、金などの導電抵抗の低い導体が使用できる
のみならず、低誘電率、低熱膨張率などの特徴を兼ね備
えているので、新しい有望な基板としてみなされてお
り、そのため、種々の低温焼成セラミック基板が開発さ
れ、近年次第に利用されつつある。

【０００４】上記低温焼成セラミック基板に用いる導体
のうち、銅の場合には、導電抵抗が低い、また、マイグ
レーションが起こりにくい、さらに、はんだ付け性・耐
はんだ食われ性に優れている、さらに、また、材料が安
価であるなど多くの有利な点が多い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この銅導体
は、非酸化雰囲気中で脱バインダーや焼成を行う必要が
あるなど、銅導体を用いた基板の製造にはいくつかの問
題があった。例えば、この他にも非酸化雰囲気中で脱バ
インダー及び焼成を行うためには長時間を必要とするこ
とや、焼成に要する窒素ガス等の不活性ガスを多量に必
要とすることなどの問題がある。また、非酸化雰囲気に
代えて酸化雰囲気中で脱バインダーを行うとすると、導
体中の銅が酸化するので、その酸化により、導体の体積
が膨張して導体や基板にクラックが入る。これに対して
酸化銅を使うことも提案されているが、この場合には、
焼成後に逆に酸化銅の還元により導体の体積が収縮して
導体や基板にへこみを生ずるなどの問題があった。。

【０００６】本発明は、上述した従来の銅導体を用いた
セラミック多層配線基板の製造において有する課題に鑑
みなされたものであって、その目的は、銅導体を用いて
も、酸化雰囲気中で脱バインダーを行うことが出来、さ
らに、非酸化雰囲気中での焼成を短時間にすることが出
来るセラミック多層配線基板の製造方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため研究した結果、銅導体として銀−銅傾斜粉
末を用いてペーストを調製し、その導体ペーストをグリ
ーンシートに印刷して積層した積層体を、大気中で脱バ
インダーを行った後、非酸化雰囲気中で焼成すれば、目
的を達成できるとの知見を得て本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】ここで言う銀−銅傾斜組成粉末とは、銀の
濃度が粉末全体の平均で８ｗｔ％以下で、粒子の表面で
は銀の濃度が高く、内部に行くにつれて銀の濃度が低く
なる粉末を言う。

【０００９】上記銀−銅傾斜組成粉末を導体ペーストに
用いると、脱バインダー時の銅の酸化が、大気中にも関
わらず、銅粉末に表面の濃度が高く傾斜的に含まれてい
る銀によって抑えられ、酸化の度合いは少なく、発生す
る酸化銅の量は少ない。そのため、銅の体積が膨張して
導体や基板にクラックを生じるということはない。

【００１０】また、脱バインダー時に発生した酸化銅
は、その量が少ないため、焼成時に生じる還元による体
積収縮も少なく、さらに、酸化銅の還元も容易に短時間
で行われるので、へこみが無く凹凸の少ない良好な基板
を短い時間で製造出来る。

【００１１】さらに、上記銀−銅傾斜組成粉末中の銀の
濃度が８ｗｔ％以下と少ないため、銅導体の持っている
優れた特性、即ち、マイグレーションを起こしにくいこ
とや、はんだ付け性・耐はんだ食われ性に優れているこ
となどを少しも損なうことのない基板を得ることが出来
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、
本発明を詳細に説明する。

【００１３】（実施例１） （１）導体ペーストの調製 銅導体として銀−銅傾斜組成粉末を用いた。銀−銅傾斜
組成粉末としては、旭化成工業（株）社製の粒径が１〜
１０μｍのものを用いた（品番：ＡＭＧ−１０５）。該
粉末の銀の濃度は平均すると５ｗｔ％である。この粉末
にガラスなどの添加剤と有機ビヒクルを加え、混合後三
本ロールミルにて混練し、導体ペーストを調製した。

【００１４】（２）グリーンシートの作製 ６０ｗｔ％のアルミノケイ酸ガラスと、４０ｗｔ％のア
ルミナとを溶剤を加えて混合し、それに有機バインダー
であるアクリル樹脂を加えてスラリーとした後、ドクタ
ーブレード法にて厚さ１８５μｍのグリーンシートを作
製した。

【００１５】（３）セラミック多層配線基板の製造 作製したグリーンシートに、ＮＣパンチング装置により
ヴィアホール用の貫通孔を開け、その孔に調整した導体
ペーストを印刷により充填し、さらにその上にスクリー
ン印刷により配線を形成した。このグリーンシートを６
枚重ねて積層した後、熱圧着した。これを大気中で３５
０℃にて脱バインダーを行った後、微量の水素を含む窒
素中で９５０℃（ｉｎ−ｏｕｔ、２ｈｒ）にて焼成して
セラミック多層配線基板を得た。

【００１６】（４）評価 ＳＥＭによる基板内部の断面観察により、基板の欠陥を
チェックした。また４端子法にて基板内部に形成された
配線導体の導電抵抗をチェックした。

【００１７】（比較例１）なお、比較のため、導体ペー
ストに用いる銅導体として、三井金属鉱業（株）社製の
粒径が約１μｍの銅粉末を用意して、実施例と同じく導
体ペーストを調製した。このペーストを用いて実施例と
同じくセラミック多層配線基板を作製した。得られた基
板に対して、同じく実施例と同様に評価を行った。

【００１８】（比較例２）さらに、比較のため、導体ペ
ーストに用いる銅導体として、関東化学（株）社の特級
試薬を粉砕した酸化銅粉末を用意して、実施例と同じく
導体ペーストを調製した。このペーストを用いて実施例
と同じくセラミック多層配線基板を作製した。得られた
基板に対して、同じく実施例と同様に評価を行った。

【００１９】実施例では、得られた基板の外観は、クラ
ックもへこみも無く、さらに基板内部の断面観察の結
果、ヴィアホール及び配線導体の部分にクラックやボイ
ドも無く、欠陥は見られなかった。また、配線導体の導
電抵抗もほぼ３ｍΩ／□と低い抵抗を示した。

【００２０】これに比べ、比較例１では、脱バインダー
時に導体周辺部でクラックが発生し、焼成後もこのクラ
ックが残り、不良な基板しか得られなかった。

【００２１】さらに比較例２では、脱バインダー時には
クラックは発生しなかったが、焼成した基板には、へこ
みが見られ、さらに、内部の断面観察で導体周辺部にボ
イドが観察された。

【００２２】

【発明の効果】以上の通り、本発明にかかる銅導体に銀
−銅傾斜粉末を用いてペーストを調製し、その導体ペー
ストを使ってセラミック多層配線基板を製造すれば、大
気中で脱バインダーを行っても、導体の酸化が少ないた
め、脱バインダー時の欠陥が生じず、また、それを非酸
化雰囲気中で焼成しても、酸化した酸化銅が少ないた
め、焼成時の欠陥も生じない基板を短時間で得ることが
出来るセラミック多層配線基板の製造方法を提供するこ
とが出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅導体を用いたセラミック多層配線基板
   の製造方法において、該導体に銀−銅傾斜組成粉末を用
   いてペーストを調製し、その導体ペーストをグリーンシ
   ートに印刷して積層した積層体を、大気中で脱バインダ
   ーを行った後、非酸化雰囲気中で焼成することを特徴と
   するセラミック多層配線基板の製造方法。