JPS62149194A - セラミツク銅多層基板の製造方法 - Google Patents
セラミツク銅多層基板の製造方法Info
- Publication number
- JPS62149194A JPS62149194A JP28995585A JP28995585A JPS62149194A JP S62149194 A JPS62149194 A JP S62149194A JP 28995585 A JP28995585 A JP 28995585A JP 28995585 A JP28995585 A JP 28995585A JP S62149194 A JPS62149194 A JP S62149194A
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- ceramic
- firing
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ＩＣ，ＬＳｌ、チップ部品などを塔載し、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銅多層配線基板の製造
方法に関するものである。
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銅多層配線基板の製造
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ｖＡ基板の導体ペースト用金属
としては、Ａｕ、Ａｕ−ＰＬ、Ａｇ−ＰＬ。
としては、Ａｕ、Ａｕ−ＰＬ、Ａｇ−ＰＬ。
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、ＡＩ
Ｊ−ＰＬ、Ａｇ−ＰＬ、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等の高融点金属は１６００℃程度、すなわちグ
リーンシートの焼結温度（約１５００’ｃ）以上の高温
で同時焼成するため多層化しやすいが、一方、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Ｎ１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、ハンダ付は性の良好な
Ｃｕ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、配線パターンを形成し、乾燥
後、Ｃｕの融点よりも低い温度で、かつＣｕが酸化され
ず、導体ペースト中の打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ペーストの印
刷、乾燥、中性雰囲気中での焼成をそれぞれ所望の回数
繰返し、多層化するというものである。
融点卑金属が広く用いられていた。前者の、Ａｕ、ＡＩ
Ｊ−ＰＬ、Ａｇ−ＰＬ、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等の高融点金属は１６００℃程度、すなわちグ
リーンシートの焼結温度（約１５００’ｃ）以上の高温
で同時焼成するため多層化しやすいが、一方、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Ｎ１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、ハンダ付は性の良好な
Ｃｕ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、配線パターンを形成し、乾燥
後、Ｃｕの融点よりも低い温度で、かつＣｕが酸化され
ず、導体ペースト中の打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ペーストの印
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ペースト中のを機成分を完
全に燃焼させる様な酸素分圧に炉内を制御するという事
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、ハンダ付は性が悪く
なり、導電性の低下につながり、逆に酸素分圧が低（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打機成分の使用に困難が
生じる。つまり、ペーストのビヒクルに用いられる有機
バインダ等が完全に燃焼除去されないという事である。
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ペースト中のを機成分を完
全に燃焼させる様な酸素分圧に炉内を制御するという事
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、ハンダ付は性が悪く
なり、導電性の低下につながり、逆に酸素分圧が低（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打機成分の使用に困難が
生じる。つまり、ペーストのビヒクルに用いられる有機
バインダ等が完全に燃焼除去されないという事である。
特にＣｕの融点以下の温度では、有機バインダは分解し
ないといわれている。（文献名 例えば、特開昭５５−
１２８８！１１９号公報） また、金属Ｃｕを用いた場合、たとえ脱バインダの工程
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、その都度焼成を行なうのでリードタ
イムが長くなるという問題を有している。そこで、特願
５９−１４７８３３において、酸化銅ペーストを用い、
絶縁ペーストと導体ペーストの印刷を繰り返し行ない多
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ない
、しかる後、Ｃｕに対して非酸化性となる雰囲気とし、
印刷された酸化鋼が金属Ｃｕ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
、すでに開示されている。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、以下に示す様な問題点が新たに見い出された。
ないといわれている。（文献名 例えば、特開昭５５−
１２８８！１１９号公報） また、金属Ｃｕを用いた場合、たとえ脱バインダの工程
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、その都度焼成を行なうのでリードタ
イムが長くなるという問題を有している。そこで、特願
５９−１４７８３３において、酸化銅ペーストを用い、
絶縁ペーストと導体ペーストの印刷を繰り返し行ない多
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ない
、しかる後、Ｃｕに対して非酸化性となる雰囲気とし、
印刷された酸化鋼が金属Ｃｕ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
、すでに開示されている。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、以下に示す様な問題点が新たに見い出された。
ＣｕＯを導体層材料とした場合、１元工程において、Ｃ
ｕＯが金属Ｃｕとなり、体積収縮をおこす。配線パター
ンを形成する際においては、この体積収縮は別に問題と
ならないが、アルミナ焼結基板の両面に、スルーホール
を介して配線する場合、この体積収縮により、スルーホ
ール部での断線を生じるという問題があり、両面に多層
配線する事が出来ず、塔載する部品点数が多い場合など
、そのために、よりいっそうの基板の小型化、高密度化
がはばまれる事となる。
ｕＯが金属Ｃｕとなり、体積収縮をおこす。配線パター
ンを形成する際においては、この体積収縮は別に問題と
ならないが、アルミナ焼結基板の両面に、スルーホール
を介して配線する場合、この体積収縮により、スルーホ
ール部での断線を生じるという問題があり、両面に多層
配線する事が出来ず、塔載する部品点数が多い場合など
、そのために、よりいっそうの基板の小型化、高密度化
がはばまれる事となる。
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
層基板の製造方法においては、ＣｕＯを主成分とする導
体ペーストとガラス、またはガラス−セラミックからな
る絶縁ペーストを、スルーホールを有するアルミナ焼結
基板の両面に所望の層数国別、乾燥した後、脱バインダ
、ＣｕＯのＣｕへの還元、焼結を、所定の温度、雰囲気
で行ない内層の配線パターンを形成し、その後さらに両
面の最上層として、Ｃｕペーストを用い、配線パターン
を形成すると同時にスルーホールを介して、はじめて両
面間の接続を得る様に印刷し、その後窒素雰囲気中で焼
成するというものである。
層基板の製造方法においては、ＣｕＯを主成分とする導
体ペーストとガラス、またはガラス−セラミックからな
る絶縁ペーストを、スルーホールを有するアルミナ焼結
基板の両面に所望の層数国別、乾燥した後、脱バインダ
、ＣｕＯのＣｕへの還元、焼結を、所定の温度、雰囲気
で行ない内層の配線パターンを形成し、その後さらに両
面の最上層として、Ｃｕペーストを用い、配線パターン
を形成すると同時にスルーホールを介して、はじめて両
面間の接続を得る様に印刷し、そ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、脱バインダ工程において内層導
体層および絶縁層中に含まれる有機バインダの分解除去
を完全に行なう事ができ、極めて緻密な絶縁層が得られ
るとともに、焼成後においても体積収縮の少ないＣｕペ
ーストを用いて両面の接続を行なうため、スルーホール
部での断線の心配がない。この事より、信頼性の亮い両
面の銅多層配線基板を得る事ができ、搭載する部品数が
多いＷ板をより小型化、高密度化する事が可能となる。
体層および絶縁層中に含まれる有機バインダの分解除去
を完全に行なう事ができ、極めて緻密な絶縁層が得られ
るとともに、焼成後においても体積収縮の少ないＣｕペ
ーストを用いて両面の接続を行なうため、スルーホール
部での断線の心配がない。この事より、信頼性の亮い両
面の銅多層配線基板を得る事ができ、搭載する部品数が
多いＷ板をより小型化、高密度化する事が可能となる。
実施例
以下に本発明の実施例について説明する。
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
ダー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、重量比で１対Ｉ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三段
ロールで適度な粘度に混練して作製した。次に、スルー
ホールを有する９６％アルミナ焼結基板上に、２５０メ
ツシユのスクリーンでＣｕＯペーストを印刷し、乾燥（
１２０℃で１０分間）さ・Ｕ、導体層を形成した。その
後、絶縁ペーストを２００メノンユのスクリーンで印刷
、乾燥（１２０°Ｃで１０分間）させ、絶縁層を形成し
た。上記の様な導体層の形成と絶縁層の形成を両面に繰
り返し行ない、第１図に示す様な断面を有する未焼結セ
ラ匙ツク配綿恭板を作製した。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＋ｌ−Ｉ２中（Ｈ２／Ｎ２＝２０
／８０・流量２１／ｍｉｎ、）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。焼成後
、導体層の厚みは約１０μｍであり、絶縁層の厚みは約
３０〜４０μｍであった。この様にして作製したセラミ
ック銅多層基板の両面に、ＤｕＰｏｎｔ社製＃９１５３
Ｃｕペーストを３２５メツシユのスクリーンで印刷し、
配線パターンを形成すると同時に、スルーホールを介し
て両面間の接続を行なった。乾燥後（１１０℃で１０分
）窒素中で９００℃（ピーク温度で１０分間キープ）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
は第２図に示す様な断面を有している。第２図より明ら
かな様に、両面の接続は、９６％アルミナ焼結基板の両
面に形成した内層導体間で行なうものではない。すなわ
ち、内層導体による配線パターンならびに絶縁層はスル
ーホール部分を避けて形成するものとする。そして、上
層の印刷時にスルーホール部分を介して両面間が接続さ
れるものとする。以上の様にして作製したセラミック銅
多層基板は、焼成においても体積収縮の小さいＣｕペー
ストを用いて両面間の接続を行なっているため、はとん
どスルーホール部分での断線は見られなかった。
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
ダー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、重量比で１対Ｉ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三段
ロールで適度な粘度に混練して作製した。次に、スルー
ホールを有する９６％アルミナ焼結基板上に、２５０メ
ツシユのスクリーンでＣｕＯペーストを印刷し、乾燥（
１２０℃で１０分間）さ・Ｕ、導体層を形成した。その
後、絶縁ペーストを２００メノンユのスクリーンで印刷
、乾燥（１２０°Ｃで１０分間）させ、絶縁層を形成し
た。上記の様な導体層の形成と絶縁層の形成を両面に繰
り返し行ない、第１図に示す様な断面を有する未焼結セ
ラ匙ツク配綿恭板を作製した。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＋ｌ−Ｉ２中（Ｈ２／Ｎ２＝２０
／８０・流量２１／ｍｉｎ、）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。焼成後
、導体層の厚みは約１０μｍであり、絶縁層の厚みは約
３０〜４０μｍであった。この様にして作製したセラミ
ック銅多層基板の両面に、ＤｕＰｏｎｔ社製＃９１５３
Ｃｕペーストを３２５メツシユのスクリーンで印刷し、
配線パターンを形成すると同時に、スルーホールを介し
て両面間の接続を行なった。乾燥後（１１０℃で１０分
）窒素中で９００℃（ピーク温度で１０分間キープ）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
は第２図に示す様な断面を有している。第２図より明ら
かな様に、両面の接続は、９６％アルミナ焼結基板の両
面に形成した内層導体間で行なうものではない。すなわ
ち、内層導体による配線パターンならびに絶縁層はスル
ーホール部分を避けて形成するものとする。そして、上
層の印刷時にスルーホール部分を介して両面間が接続さ
れるものとする。以上の様にして作製したセラミック銅
多層基板は、焼成においても体積収縮の小さいＣｕペー
ストを用いて両面間の接続を行なっているため、はとん
どスルーホール部分での断線は見られなかった。
発明の効果
以上述べた様に、本発明の製造方法によって、絶縁層が
極めて緻密で、かつスルーホール部分での断線がほとん
ど生しないセラミック銅多層基４反の作製が可能となり
、塔載部品数の多い場合においても、より基板を小型化
、高密度化する事が出来る。
極めて緻密で、かつスルーホール部分での断線がほとん
ど生しないセラミック銅多層基４反の作製が可能となり
、塔載部品数の多い場合においても、より基板を小型化
、高密度化する事が出来る。
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、ハンダ付は性の良さ、耐マイグレーシヨン
性の良さ、低コストを充分に生かせるものであり、工業
上極めて効果的な発明である。
抵抗の低さ、ハンダ付は性の良さ、耐マイグレーシヨン
性の良さ、低コストを充分に生かせるものであり、工業
上極めて効果的な発明である。
第１図は、印刷法によって作製した未焼結セラミック配
″！ＩＡ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洞多層基板の断面図、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１多ゴ。 １・・・・・・９６％アルミナ焼結基板、２・・・・・
・導体層、３・・・・・・ｉ色縁ｉ、４・・・・・・ス
ルーホール代理人の氏名 弁７士 中尾敏男 はか１名
第１図 第２図 第３図 第４図 符８７（分フ ム 第 、 図 ＪＦ ｇ′
ｉ （づら・〕存 間 吟）
″！ＩＡ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洞多層基板の断面図、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１多ゴ。 １・・・・・・９６％アルミナ焼結基板、２・・・・・
・導体層、３・・・・・・ｉ色縁ｉ、４・・・・・・ス
ルーホール代理人の氏名 弁７士 中尾敏男 はか１名
第１図 第２図 第３図 第４図 符８７（分フ ム 第 、 図 ＪＦ ｇ′
ｉ （づら・〕存 間 吟）
Claims (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、または、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を、ス
ルーホールを有するアルミナ焼結基板の両面に所望の層
数、印刷・乾燥を繰り返し、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の両面に、
Ｃｕペーストを用い、配線パターンを形成すると同時に
、スルーホールを介してはじめて両面間の接続を得る様
に印刷する工程と、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基板の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28995585A JPH0680898B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | セラミツク銅多層基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28995585A JPH0680898B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | セラミツク銅多層基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62149194A true JPS62149194A (ja) | 1987-07-03 |
| JPH0680898B2 JPH0680898B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=17749896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28995585A Expired - Lifetime JPH0680898B2 (ja) | 1985-12-23 | 1985-12-23 | セラミツク銅多層基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680898B2 (ja) |
-
1985
- 1985-12-23 JP JP28995585A patent/JPH0680898B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0680898B2 (ja) | 1994-10-12 |
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