JPS62198198A - Manufacture of ceramic multilayer interconnecting board - Google Patents

Manufacture of ceramic multilayer interconnecting board

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JPS62198198A
JPS62198198A JP4120586A JP4120586A JPS62198198A JP S62198198 A JPS62198198 A JP S62198198A JP 4120586 A JP4120586 A JP 4120586A JP 4120586 A JP4120586 A JP 4120586A JP S62198198 A JPS62198198 A JP S62198198A
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paste
multilayer
temperature
reduction
multilayer body
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誠一 中谷
勉 西村
聖 祐伯
徹 石田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体LSI、チップ部品などを搭載し、か
つそれらを相互配線するための、セラミック多層配線基
板の製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method of manufacturing a ceramic multilayer wiring board on which semiconductor LSIs, chip components, etc. are mounted and interconnected.

従来の技術 セラミック多層基板には、現在その多層化方法により3
つの方法に分類される。第1は厚膜印刷法でハイブリッ
ドICに代表されるものである。
Conventional technology Ceramic multilayer substrates currently have three layers depending on their multilayering method.
It is classified into two methods. The first is the thick film printing method, which is typified by hybrid ICs.

これは、焼結済のセラミック基板に導体や絶縁体の厚膜
ペーストを使用してスクリーン印刷しその都度焼成をく
り返し多層化するものである。第2はグリーンシート印
刷法で、基板材料として未焼成のセラミック粉体を有機
結合剤、可塑剤、?8剤でスラリー状にし、ドクターブ
レード法でシート状に造膜したもの(グリーンシートと
呼ぶ)を用いる方法である。このグリーンシートに導体
と絶縁体のペーストを印刷し一度で焼成を完了するもの
である。また第3はグリーンシー)1層法で、前述のグ
リーンシートに導体パターンを形成したものを所望の枚
数積層して張り合わせる方法であリグリーンシート印刷
法と同様一度の焼成で多層基板が得られるものである。
This involves screen printing a thick film paste of a conductor or insulator on a sintered ceramic substrate and repeating firing each time to create a multilayer structure. The second method is the green sheet printing method, in which unfired ceramic powder is used as the substrate material with an organic binder, plasticizer, etc. This method uses a slurry made with 8 agents and a film formed into a sheet (referred to as a green sheet) using a doctor blade method. Conductor and insulator pastes are printed on this green sheet and firing is completed in one go. The third method is the green sheet one-layer method, in which a desired number of green sheets with conductive patterns formed on them are laminated and pasted together.A multilayer board can be obtained by firing once, similar to the green sheet printing method. It is something that can be done.

一方、セラミック多層基板に使用される導体材料に注目
すると、Au、Au−P t、Ag−P t。
On the other hand, when focusing on conductive materials used in ceramic multilayer substrates, Au, Au-Pt, and Ag-Pt are used.

Ag、Ag−Pdなどの貴金属を用いるものと、W、M
o、Mo−Mnなどの高融点金属及びCu。
Those using noble metals such as Ag and Ag-Pd, and those using W, M
o, a high melting point metal such as Mo-Mn, and Cu.

Niなどの比較的低融点の卑金属に大別することができ
る。まず、始めの貴金属系ペーストでは、空気中で処理
ができ信顛性が高いことから大いに普及している。しか
し貴金属はコストが高いという問題点を抱えている。ま
たW、Mo、Mo−Mnなどの高融点金属は、1600
℃程度の高温すなわちグリーンシートの焼結温度以上で
同時焼成する必要があるため多層化に向く反面、還元雰
囲気で焼成する必要があるため、危険である。また導体
抵抗も高く、ハンダ付けのためにNiやAuのメッキ処
理を必要とするなどの問題点を有している。
It can be broadly classified into base metals with relatively low melting points such as Ni. First, noble metal pastes are widely used because they can be processed in air and have high reliability. However, precious metals have the problem of high cost. In addition, high melting point metals such as W, Mo, Mo-Mn, etc.
Since it is necessary to simultaneously fire at a high temperature of about °C, that is, at a temperature higher than the sintering temperature of the green sheet, it is suitable for multilayer formation, but on the other hand, it is dangerous because it needs to be fired in a reducing atmosphere. Further, the conductor resistance is high, and Ni or Au plating is required for soldering.

そこで低温で処理でき、安価なCuやNiなどが注目さ
れつつある。
Therefore, materials such as Cu and Ni, which can be processed at low temperatures and are inexpensive, are attracting attention.

そこで、Cuペーストを用いたセラミック多層配線基板
の製造方法の一例をのべる。その方法は、アルミナなど
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、乾燥の後、Cuの融点以下の温度(
850〜950℃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充分に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うものである。多層
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。
Therefore, an example of a method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board using Cu paste will be described. The method involves screen printing Cu paste on a sintered substrate such as alumina to form a wiring pattern, and after drying, the temperature is below the melting point of Cu (
850 to 950° C.) and in a nitrogen atmosphere in which the oxygen partial pressure is controlled so that the Cu is not oxidized and the organic components in the conductor paste are sufficiently combusted. When multi-layered, the insulating layers are printed and fired under the same conditions.

しかしながら、上記のようなCuペーストを用いた場合
、い(つかの問題点を有している。まず第1に焼成工程
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
ことが困難であること。つまり酸素が多いとCuが酸化
され、逆に少いとペースト中の有機バインダが分解除去
されず、良好なメタライズも得られないからである。第
2に多層化する場合、各ペーストを印刷後その都度焼成
をくり返し行う必要があり、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問題点を有し
ている。そこで特願昭59年−147833号において
セラミック多層基板の作製にあたり、脱パインダニ程、
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脱
パインダニ程は、炭素に対して充分な酸化雰囲気でかつ
内部の有機バインダを熱分解させるに充分な温度で行な
い酸化第二銅に還元する還元工程、基板の焼結を行なう
焼成工程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。
However, when using the above-mentioned Cu paste, there are some problems. First of all, it is difficult to control the atmosphere in the firing process to an appropriate oxygen partial pressure. If there is too much oxygen, Cu will be oxidized, and if there is too little oxygen, the organic binder in the paste will not be decomposed and removed, and good metallization will not be obtained.Secondly, when creating multiple layers, after printing each paste, It is necessary to repeat firing, which increases lead time.
This has problems such as increasing the cost of equipment. Therefore, in the production of a ceramic multilayer substrate in Japanese Patent Application No. 147833 of 1983, the process of removing pine mites,
A method having three steps, a reduction step and a calcination step, has already been disclosed. It is a reduction process in which cupric oxide is used as the starting material for the conductor, and the depinemization step is carried out in an oxidizing atmosphere sufficient for carbon and at a temperature sufficient to thermally decompose the internal organic binder, reducing it to cupric oxide. This method consists of a firing process in which the substrate is sintered. This makes it easier to control the atmosphere during firing and allows a dense sintered body to be obtained.

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、以下に示すような問題点が明らかとなっ
た。それは、セラミック多層基板の作製において、その
基板材料となるグリーンシート用絶縁材料に使用し得る
材料に限度があるためである。なぜなら、酸化第二銅を
出発原料とし、前記のような還元雰囲気での熱処理工程
を有する製造方法では、絶縁材料(ガラス−セラミック
)の中に還元される金属酸化物(PbO)を含んでいる
と、 P b O+ a M e −+ P b + M e
 a 0Me:別の金属 の反応が起こり、金属化したpbを含む!!!I縁層は
、絶縁体としての機能が発揮できなくなる。したがって
、導体材料にCuなどの卑金属を用いる場合、絶縁材料
としては、熱力学的に安定でCuと酸化、還元反応を起
こさない金属酸化物であるAl2O3、Bt Os +
 Bad、S ioz 、Cab、NazO。
Problems to be Solved by the Invention However, the following problems have become apparent. This is because there is a limit to the materials that can be used as the insulating material for green sheets, which is the substrate material, in the production of ceramic multilayer substrates. This is because, in the manufacturing method that uses cupric oxide as a starting material and includes a heat treatment process in a reducing atmosphere as described above, the insulating material (glass-ceramic) contains a metal oxide (PbO) to be reduced. and P b O+ a M e −+ P b + M e
a 0Me: Another metal reaction occurs, including metallized PB! ! ! The I edge layer no longer functions as an insulator. Therefore, when using a base metal such as Cu as a conductive material, the insulating material should be Al2O3 or BtOs+, which are metal oxides that are thermodynamically stable and do not cause oxidation or reduction reactions with Cu.
Bad, Sioz, Cab, NazO.

MgO,Tat Os 、Nbz Osなどから選ばれ
るべきである。一方PbO,TtOzなどを含む系の低
温焼結基板材料は、使用できないとされているのである
。しかし上記のような、非PbO系の酸化物より構成さ
れた基板材料は不充分な点が多い。例えば、前記の材料
では、絶縁抵抗が低く、誘電損失(tanδ)も悪い傾
向がある。また、軟化点も比較的高いものになり易いこ
とで知られており、このような系では、焼結温度を低く
することが困難で、短時間焼成も難しいなどの問題点を
有している。一方、焼結後の多層体の最上層配線は、酸
化第二銅を出発原料として用いているので、還元処理工
程で、体積減少(CuO−*Cu)が起こり、そのため
電極表面にクランクが多数発生し、緻密な電極とはいえ
ないものとなっている。最も信頼性を要求される最上層
部の配線には、CuOを出発原料とするものは最適とは
いえない。
It should be selected from MgO, TatOs, NbzOs, etc. On the other hand, it is said that low-temperature sintered substrate materials containing PbO, TtOz, etc. cannot be used. However, substrate materials made of non-PbO-based oxides as described above have many disadvantages. For example, the above materials tend to have low insulation resistance and poor dielectric loss (tan δ). In addition, it is known that the softening point tends to be relatively high, and such systems have problems such as difficulty in lowering the sintering temperature and difficulty in short-term firing. . On the other hand, since the top layer wiring of the multilayer body after sintering uses cupric oxide as a starting material, volume reduction (CuO-*Cu) occurs during the reduction treatment process, resulting in a large number of cranks on the electrode surface. Therefore, the electrode cannot be called dense. For the wiring in the top layer where the highest reliability is required, the one using CuO as a starting material is not optimal.

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多層
配線基板の製造方法において、絶縁材料に信頼性が高く
量産性にも冨む鉛系ガラスの採用を可能にすべく製造工
程条件を構成して得られるものである。つまり製造工程
の各工程条件を詳細に検討し酸化鉛の非還元と酸化第二
銅の還元を両立させることを目的としたものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the method of manufacturing a ceramic multilayer wiring board of the present invention, it is possible to use lead-based glass as an insulating material, which is highly reliable and suitable for mass production. This can be obtained by configuring the manufacturing process conditions as desired. In other words, the purpose of this study was to examine in detail the conditions of each step in the manufacturing process and achieve both non-reduction of lead oxide and reduction of cupric oxide.

また最上層配線用導体ペーストを金属銅を主成分としか
つその形成を、多層体の還元後に行ない、多層体の焼成
と最上層導体の焼成とを窒素中で同時に行なうものであ
る。
Further, the conductor paste for the uppermost layer wiring is mainly composed of metallic copper, and is formed after the reduction of the multilayer body, and the firing of the multilayer body and the firing of the uppermost layer conductor are performed simultaneously in nitrogen.

作用 本発明は、以下に示すような製造方法及び作製工程条件
で構成されるもので、電気絶縁性などの信頼性に富みか
つ低温及び短時間での焼成が可能な鉛系ガラスを含む絶
縁材料の使用を可能にしたセラミック多層基板である。
Function The present invention consists of the manufacturing method and manufacturing process conditions as shown below, and is an insulating material containing lead-based glass that is highly reliable in terms of electrical insulation and can be fired at low temperatures and in a short time. This is a ceramic multilayer substrate that enables the use of

以下に本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

まず本発明の製造方法を説明すると、酸化第二銅を導体
材料とし、鉛系ガラスを含む低温焼結材料を絶縁材料と
してそれらを用いて多層体を形成する工程とバインダの
除去を行なう脱パインダニ程、CuOをCuに還元する
還元工程、Cuペーストによって最上層配線を形成する
最上層Cu導体印刷工程、そして最後に多層体と最上層
配線を同時焼成する焼成工程より成立つものである。
First, to explain the manufacturing method of the present invention, there is a step of forming a multilayer body using cupric oxide as a conductive material and a low-temperature sintered material containing lead-based glass as an insulating material, and a depinemation process to remove the binder. The process consists of a reduction process in which CuO is reduced to Cu, a top layer Cu conductor printing process in which the top layer wiring is formed using Cu paste, and finally a firing process in which the multilayer body and the top layer wiring are simultaneously fired.

脱パインダニ程は、空気中などの酸化雰囲気で基板内の
有機バインダの分解、除去を絶縁用ガラスの軟化点以下
で行なう。そして還元工程で、酸化第二銅の還元を行な
うものである。このように製造工程中に還元雰囲気での
熱処理を含むため、従来より還元雰囲気の熱処理で還元
されてしまう金属酸化物を含む絶縁材料は、用いること
ができないとされてきた。しかしながら発明者らは種々
の観点から検討を重ねた結果、還元及び焼成の各工程条
件をある値に設定すれば酸化鉛の金属鉛への還元を防止
するとともに銅への還元が可能であることを見出した。
In the depinemation process, the organic binder in the substrate is decomposed and removed in an oxidizing atmosphere such as air at a temperature below the softening point of the insulating glass. Then, in the reduction step, cupric oxide is reduced. As described above, since heat treatment in a reducing atmosphere is included in the manufacturing process, it has conventionally been said that insulating materials containing metal oxides that are reduced by heat treatment in a reducing atmosphere cannot be used. However, as a result of repeated studies from various viewpoints, the inventors found that by setting the conditions for each process of reduction and firing to certain values, it is possible to prevent lead oxide from being reduced to metallic lead and to reduce it to copper. I found out.

つまり、前記の酸化第二銅で導体パターンを形成した未
焼結多層体を、空気中でバインダ除去を行なった後、金
属銅への還元可能な温度を実験により求めたところ、窒
素中と水素を含む雰囲気では、約250℃で還元反応が
起こった。またこの温度では、多層体内に含まれたPb
Oはpbに還元されなかった。次に同様の雰囲気で還元
温度を徐々に上げていったところ、約600℃以上で、
Cuの還元と同時にPbの還元も起こることが判った。
In other words, after removing the binder from the unsintered multilayered body in which a conductor pattern was formed using cupric oxide, we conducted an experiment to determine the temperature at which it could be reduced to metallic copper. The reduction reaction occurred at about 250°C in an atmosphere containing . Also, at this temperature, the Pb contained in the multilayer body
O was not reduced to pb. Next, when the reduction temperature was gradually raised in the same atmosphere, it reached approximately 600℃ or higher.
It was found that Pb reduction occurred simultaneously with Cu reduction.

また250℃の還元では熱処理時間によっては、銅に還
元されない部分が残る場合があり、逆に高い場合、ガラ
ス軟化点を越え、充分鋼に還元される前に酸化第二銅の
ままで内層部にとり込まれる結果になることもあるので
、実用上の有効な範囲は、300〜500℃の間である
In addition, when reducing at 250°C, depending on the heat treatment time, some parts may remain that are not reduced to copper. Conversely, if the temperature is high, the glass softening point is exceeded and the inner layer remains as cupric oxide before being sufficiently reduced to steel. Therefore, the practical effective range is between 300 and 500°C.

そして充分な還元が終了した後、最上層の配線を金属C
u粉を主成分とするペーストで印刷する。
After sufficient reduction is completed, the top layer wiring is made of metal C.
Print with a paste whose main ingredient is U powder.

そして、焼成工程では、窒素などの中性雰囲気でCuペ
ーストの焼付けと絶縁材料の焼成を同時に行なう。これ
により絶縁材中のPbOは還元されず良好な絶縁機能を
発揮する。さらに絶縁材と同時焼成される最上層Cu層
も緻密で良好なメタライズ性が得られる。
In the firing process, the Cu paste and the insulating material are fired simultaneously in a neutral atmosphere such as nitrogen. As a result, PbO in the insulating material is not reduced and exhibits a good insulating function. Furthermore, the uppermost Cu layer, which is co-fired with the insulating material, is also dense and provides good metallization properties.

以下にその実施例を示す。Examples are shown below.

実施例 まず本発明にかかるセラミック焼結基板にはアルミナ9
6%(96A 1 z 03 )を使用した。(厚み0
.8鶴1)次に内層用導体ペーストは、酸化第二銅粉(
平均粒径3.0μm)に接着強度を向上させるためのガ
ラスフリット(コーニング社製# 70593μm平均
粒径)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
度になるよう混練したものを用いた。
Example First, alumina 9 was used as a ceramic sintered substrate according to the present invention.
6% (96A 1 z 03 ) was used. (thickness 0
.. 8. 1) Next, the conductor paste for the inner layer is cupric oxide powder (
The inorganic component is 5 wt% of glass frit (manufactured by Corning, #70593μm average particle size) to improve adhesive strength, and the organic binder ethylcellulose is dissolved in terpineol. In addition, the material was kneaded using three-stage rolls to obtain an appropriate viscosity.

次に絶縁ペーストは、鉛系ガラスを含む第−表に示した
組成の絶縁材料を無機成分とし、導体ペーストと同様に
ビヒクルを加えて混練したものを使用した。
Next, the insulating paste used was one in which an insulating material having the composition shown in Table 1 containing lead-based glass was used as an inorganic component, and a vehicle was added and kneaded in the same manner as the conductive paste.

なお絶縁材料の作製方法は、あらかじめ第1表のガラス
組成となるように高温で溶解させ、水中に落下急冷させ
て後、湿式で平均粒径2μm程度にまで粉砕する。そし
てさらにセラミック材料として平均粒径0.8μmのア
ルミナ粉を混合して無機粉体とするものである。
The insulating material is manufactured by first melting it at a high temperature so that it has the glass composition shown in Table 1, then dropping it into water to rapidly cool it, and then grinding it wet to an average particle size of about 2 μm. Further, alumina powder having an average particle size of 0.8 μm is mixed as a ceramic material to obtain an inorganic powder.

以上のようにして作製した内層用導体ペーストと、絶縁
ペーストを用いて多層体を作製する。それは、前記アル
ミナ基板上に内層用導体ペーストを用いて、スクリーン
印刷で配線パターンを形成し乾燥の後、絶縁ペーストを
さらにその上部にスクリーン印刷する。この工程を所定
の回数くり返し実施して多層体を作製する。、二の時最
上層配線は印刷せず、必要接続部を窓空け(バイアホー
ル)した絶縁層を上部に形成する。このようにして得ら
れた多層体の断面図を第1図に示す。図において1はC
uO層、2は絶縁層、3はアルミナ基板である。
A multilayer body is produced using the inner layer conductor paste produced as described above and the insulating paste. In this method, a wiring pattern is formed on the alumina substrate by screen printing using a conductive paste for the inner layer, and after drying, an insulating paste is further screen printed on top of the wiring pattern. This step is repeated a predetermined number of times to produce a multilayer body. In case of , 2, the top layer wiring is not printed, and an insulating layer with via holes for necessary connections is formed on top. A cross-sectional view of the multilayer body thus obtained is shown in FIG. In the figure, 1 is C
2 is an insulating layer, and 3 is an alumina substrate.

次にこの未焼結多層体のバインダ除去を行なう。Next, the binder from this unsintered multilayer body is removed.

本実施例に使用した絶縁ガラスの軟化点はそれぞれ、6
26℃、619℃、630℃であり、軟化点以下での脱
バインダで実施することが必要である。また本実施例に
使用した導体及びwA縁体のペーストに含まれる存機バ
インダはエチルセルロースであるので空気中での分解除
去を行なうには、約550℃以上の温度が望まれる。し
たがって600℃での脱バインダを行なった。そのプロ
ファイルを第3図に示す。
The softening point of each insulating glass used in this example was 6.
These temperatures are 26°C, 619°C, and 630°C, and it is necessary to remove the binder at a temperature below the softening point. Further, since the residual binder contained in the conductor and wA edge paste used in this example is ethyl cellulose, a temperature of about 550° C. or higher is desired for decomposition and removal in air. Therefore, the binder was removed at 600°C. The profile is shown in FIG.

なお、軟化点以上の温度での脱バインダは、内部の酸化
第二銅がそのまま絶縁材料で密閉されるおそれがあるた
め、後の還元工程でもCuに還元できなくなる。また、
バインダであるエチルセルロースの分解、除去は熱分析
の結果に基づいて実施したもので、バインダ除去後のカ
ーボン量分析の結果からも充分な除去が行なわれている
ことを確認した。次に還元工程のプロファイルを第4図
に示す。1201■φの管状炉内に前記の脱バインダ済
の積層体を挿入し、窒素ガスを0.71/分、水素ガス
を0.7 / /分の流量で流入させた。還元温度は、
200℃、300℃、400℃、500℃、600℃。
Note that if the binder is removed at a temperature higher than the softening point, there is a risk that the cupric oxide inside will be sealed with the insulating material, so that it will not be possible to reduce it to Cu even in the subsequent reduction step. Also,
The decomposition and removal of ethyl cellulose, which is a binder, was carried out based on the results of thermal analysis, and it was also confirmed from the results of carbon content analysis after binder removal that sufficient removal was carried out. Next, the profile of the reduction process is shown in FIG. The binder-removed laminate was inserted into a 1201 mm diameter tube furnace, and nitrogen gas was introduced at a flow rate of 0.71/min and hydrogen gas was introduced at a flow rate of 0.7/min. The reduction temperature is
200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃.

700℃の各温度で1時間保持し、冷却の後取出した。Each temperature was maintained at 700° C. for 1 hour, and then taken out after cooling.

銅への還元は、200℃以外はほぼ起こっており、30
0℃では若干内部に酸化第二銅の存在を示す。黒色を呈
した部分があり、還元が充分実施できたとは云えない。
Reduction to copper almost occurs at temperatures other than 200°C, and at 30°C.
At 0°C, there is some presence of cupric oxide inside. There were some parts that appeared black, and it cannot be said that the reduction was carried out sufficiently.

また、600℃以上の還元温度では、絶縁層が灰色を呈
しており、pboが還元されたことを示している。以上
の結果から還元工程は、300℃〜500℃の間が適し
ており、厳密には400℃〜500℃が最適である。
Further, at a reduction temperature of 600° C. or higher, the insulating layer turned gray, indicating that pbo was reduced. From the above results, a temperature between 300°C and 500°C is suitable for the reduction step, and strictly speaking, a temperature between 400°C and 500°C is optimal.

次に前記の還元済多層体の最上層部に金属銅ペースト(
Dupon社#9153)で配線パターンをスクリーン
印刷し乾燥(120℃−10分間)した。
Next, the metallic copper paste (
A wiring pattern was screen printed using Dupon Co., Ltd. (#9153) and dried (120° C. for 10 minutes).

最後の焼成工程は純窒素中でメツシュベルト炉で連続的
に実施した。(BTUエンジニアリング社製200mm
幅ベルト炉)また内部の残存Otを02濃度計により計
測したところ1〜2 pp+wの0□量であった。温度
プロファイル例を第5図に示す。
The final calcination step was carried out continuously in a Metschwerd furnace in pure nitrogen. (200mm manufactured by BTU Engineering Co., Ltd.
(width belt furnace) The residual Ot inside was measured using a 02 densitometer and was found to be 0□ amount of 1 to 2 pp+w. An example of the temperature profile is shown in FIG.

前記の還元済多層体の焼結と前記最上NCuメタライズ
が同時に形成されることになる。
The sintering of the reduced multilayer body and the top NCu metallization will be formed simultaneously.

以上のようにして得られた多層配線基板の構成を第2図
に評価結果を第2表に示す。4は本実施例によって作製
されたCuメタライズ層である。
The structure of the multilayer wiring board obtained as described above is shown in FIG. 2, and the evaluation results are shown in Table 2. 4 is a Cu metallized layer produced according to this example.

第2表  セラミック多層基板の諸特性以上のように実
用上充分な結果が得られた。また作製条件の面で、焼成
時間が約1hrと短い上、同時焼成が可能であることか
ら、量産性に冨む製造方法といえる。
Table 2 Various properties of ceramic multilayer substrate As shown above, practically sufficient results were obtained. In addition, in terms of manufacturing conditions, the firing time is short, about 1 hr, and simultaneous firing is possible, so it can be said that the manufacturing method is highly suitable for mass production.

なお評価方法のうち、接着強度の測定は、前述のように
して作製したセラミック多層基板上に2關角のCu1を
極パターンを形成しており、その上にリード線(0,8
mmφ)を垂直に半田付けし、引張り試験機を用いてそ
の破壊強度を測定したものである。
Among the evaluation methods, the adhesive strength was measured by forming a polar pattern of two square Cu1 on the ceramic multilayer substrate produced as described above, and placing lead wires (0,8
mmφ) were vertically soldered and their breaking strength was measured using a tensile tester.

発明の効果 以上のべたように、本発明の製造方法によって極めて信
頼性の高い鉛系ガラスを絶縁材料にし使用できるセラミ
ック銅多層基板が得られるものである。つまり鉛系ガラ
スは一般に絶縁抵抗が高く、誘電性にもすぐれていると
いわれており、また軟化点を低くすることも可能なので
、短時間焼成、低温焼成が容易となり、極めて量産に適
した絶縁材料といえる。また本発明のように最上層配線
の形成を、還元工程後に行うことで、絶縁材料の焼結と
同時に焼成が行なえることになり、メタライズ性の面(
接着強度、半田付は性、表面の緻密さ)でも優れたCu
配線が得られるものである。
Effects of the Invention As described above, the manufacturing method of the present invention provides an extremely reliable ceramic-copper multilayer substrate in which lead-based glass can be used as an insulating material. In other words, lead-based glass generally has high insulation resistance and is said to have excellent dielectric properties, and it is also possible to lower the softening point, making it easy to bake in short times and at low temperatures, making it an extremely suitable insulation for mass production. It can be said to be a material. Furthermore, by forming the top layer wiring after the reduction process as in the present invention, it is possible to perform the firing at the same time as the sintering of the insulating material, which improves metallization properties (
Cu has excellent adhesive strength, solderability, and surface density.
Wiring is what you get.

さらに本発明の製造方法によって得られる銅メタライズ
は、Cuの持つ導体抵抗の低さ、ハンダ付は性の良さ、
耐マイグレーション性の良さ、低コストの利点を充分に
発揮できるものであり、工業上極めて効果的な発明であ
る。
Furthermore, the copper metallization obtained by the manufacturing method of the present invention has Cu's low conductor resistance, good soldering properties,
This is an industrially extremely effective invention that can fully demonstrate the advantages of good migration resistance and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の印刷、乾燥後のセラミック多層基板
の断面図、第2図は最上層配線を形成し、焼成後のセラ
ミック多層配線基板の完成断面図、第3図、第4図、第
5図はそれぞれ、脱パインダニ程、還元工程、焼成工程
の温度プロファイルを示す概略図である。 1・・・・・・CuO層、2・・・・・・絶縁層、3・
・・・・・アルミナ基板、4・・・・・・Cuメタライ
ズ層代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名/ =
−CttO層 /       Z 等 2 図           4−−−c脆メタラ
イズ層第3図 月兇バインダニオ毀 6t)    120    /θθ   29峙 間
 を分ン 第4図 6θ 12θ 1110  脚 時間C分ジ
Fig. 1 is a sectional view of a ceramic multilayer board after printing and drying according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the completed ceramic multilayer wiring board after forming the uppermost layer wiring and firing, Figs. , and FIG. 5 are schematic diagrams showing the temperature profiles of the depine mite step, the reduction step, and the firing step, respectively. 1... CuO layer, 2... Insulating layer, 3...
...Alumina substrate, 4...Cu metallized layer Name of agent Patent attorney Toshio Nakao Haka1 person / =
-CttO layer / Z etc. 2 Fig. 4--c Brittle metallized layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  焼結済のセラミック基板に酸化第二銅を主成分とする
ペースト組成物でパターン印刷し、さらに酸化鉛を含む
ガラス・セラミックス組成物よりなる絶縁ペーストでパ
ターン印刷し、前記酸化第二銅ペーストと前記絶縁ペー
ストを前記焼結済セラミック基板の片面もしくは両面に
所望の回数印刷をくり返して多層化する工程と、前記多
層体を空気中で多層体内部の有機成分が分解、飛散する
に充分な温度で熱分解を行う工程と、しかる後、水素と
窒素の混合が又雰囲気中で300℃から500℃の間の
温度で還元熱処理を行う工程と、前記還元済多層体の最
上層部に金属銅ペーストの印刷によって最上層配線を形
成する工程と、純窒素雰囲気中で焼結させる工程とを含
むことを特徴とするセラミック多層配線基板の製造方法
A pattern is printed on a sintered ceramic substrate with a paste composition mainly composed of cupric oxide, and a pattern is further printed with an insulating paste made of a glass-ceramic composition containing lead oxide. A process of repeating printing the insulating paste on one or both sides of the sintered ceramic substrate a desired number of times to form a multilayer, and exposing the multilayer body to a temperature sufficient to cause the organic components inside the multilayer body to decompose and scatter in the air. Thereafter, a step of performing a reduction heat treatment at a temperature between 300° C. and 500° C. in an atmosphere containing a mixture of hydrogen and nitrogen, and adding metallic copper to the top layer of the reduced multilayer body. A method for manufacturing a ceramic multilayer wiring board, comprising the steps of forming a top layer wiring by printing paste and sintering it in a pure nitrogen atmosphere.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5261950A (en) * 1991-06-26 1993-11-16 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Composition for metalizing ceramics

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