JPS63257108A

JPS63257108A - メタライズ組成物

Info

Publication number: JPS63257108A
Application number: JP9022787A
Authority: JP
Inventors: 祐伯　▲聖▼; 誠一中谷; 勉西村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-04-13
Filing date: 1987-04-13
Publication date: 1988-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0797448B2

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。

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メタライズ組成物に関するものであ
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、＾ｕ−Ｐ
Ｌ、　Ａｇ−ＰＬ、へｇ−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−＋　Ｍｏ、　Ｍｏ−Ｍｎ等の高融点金属
１６００℃程度、すなわちグリーンシートの焼結温度（
約１５００℃）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（、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、ハンダ付は性の良好なＣ
ｕ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ｉＪ＆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Ｃ
ｕ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、導体陰−スト中の有機成分が十分に燃焼する
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。まず第一に、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、Ｃ
ｕ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、完全に燃焼し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５５−１２８
８９９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が酸化され、ＣｕＯとな
り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。第二に、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（なる、さらには
設備などのコストアップにつながるという問題を存して
いる。そこで、特願昭５９−１４７８３３号において、
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、印刷された酸化銅が金属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。それは、ＣｕＯペーストの場合
、焼成工程でＣｕＯからＣｕへの還元が起こり、そのた
め°収縮が生じる。

特に多層構造にした場合、上層の導体印刷は、下部絶縁
層のバイアホールを介して内層導体との接続を保ち、配
線パターンを形成するものであるため、焼成時の内部導
体ペーストの収縮は、その上層導体パターンのひび割れ
、およびバイアホール部分の陥没の原因となり、ひいて
は、導体パターンの断線、接着強度の低下につながると
いうものである。

問題点を解決するための手段上記の問題点を解決するために、本発明のメタライズ組
成物は、Ｃｕｂ、Ｃｕ、　Ｃｕ２Ｏの３成分から成る無
機成分にビヒクルを加え、混練して調整したものである
。

作用本発明は、上記した様な無機成分で構成されているので
、脱バインダ時（空気中）での導体層の体積膨張が小さ
く　　（Ｃｕ、　ＣｕｚＯのみでは体積膨張が大）、ま
た、焼成時（還元雰囲気）での４体層の体積収縮も小さ
い（ＣｕＯのみでは体積収縮が大）。

すなわち、本発明は、脱バイダ時や焼成時での導体層の
膨張・収縮を押さえ、導体層の剥離や亀裂が起らない組
成にしたものである。

実施例　　　　　。

以下本発明の一実施例のメタライズ組成物について説明
する。

まず本発明にかかるセラミック基板材料には、アルミナ
９６％の焼結基板を用いた。そして、メタライズ組成物
としては、第１表に示す組成の無機組成物とビヒクルと
を混練してペースト化したものを用いた。ペーストの作
製条件は、有機バインダであるエチルセルロースをテレ
ピン油で溶かしたビヒクルと上記無機粉体とを三段ロー
ルにて混練しペーストとした。この様にして調整したペ
ーストを用いてセラミック配線基板を作製し、シート抵
抗、接着強度、焼成時の収縮によるバイアホール部での
亀裂について評価した。以下にセラミック配線基板の製
造方法を伸べる。まず、アルミナ焼結基板上に、絶縁ペ
ーストを２００メツシユのスクリーンで約３０μｍの厚
みとなる様に印刷し、１２０℃で１０分間乾燥した。な
お、ここで用いた絶縁ペーストは、無機成分として、ホ
ウケイ酸ガラス粉体（コーニング社製＃７０５９）と酸
化アルミニュウム粉体を重量比で１対１となる様に混合
したものを用い、さらにこの混合粉体に導体ペーストに
用いたのと同一のビヒクルを加え適当な粘度に混練した
ものである。絶縁ペースト乾燥後、前記の導体ペースト
を２５０メツシユのスクリーンを用い約２０μｍの厚み
となる様に印刷し、同様に乾燥させた。なお導体層は乾
燥後１０μｍ以上の厚みを有していた。次にこの乾燥済
基板を、空気中で約７００℃の温度で脱バインダを行な
った。この時のバインダ除去温度や雰囲気の設定につい
ては、あらかじめ有機バインダの空気中での熱分析を行
ない、バインダの除去が完全に行なわれるかどうかを確
認して設定されるものである。従って、バインダの種類
によっては、多少分解温度が異なるので、おのずと脱バ
インダ時の温度ブロフ讐イルも異なってくるのは当然で
ある。次にこの脱バインダ済基板を焼成する。その焼成
条件は、昇・降温スピードが３００℃／時間で、１００
０℃で１時間保持し、雰囲気としてはＮｚ＋Ｈｚ　（Ｉ
Ｉ□／Ｌ　＝　２０／８０　：流量２β／ｍ１ｎ）で行
なった。この様にして作製したセラミック配線基板を用
いて、シート抵抗および接着強度を測定した。なお、シ
ート抵抗は、線巾０．５ｍｍで長さ４００龍の第１図の
パターン５でシート抵抗を測定した。また接着強度は２
ｍ１角の第１図のパターン６に線巾０．８鶴のリード線
を凸仮に垂直にハンダ付けし、引張り試験機でその破壊
強度を測定した。なお、ハンダは、６２％Ｓｎ、　３６
％Ｐｂ、　　２％Ａｇのものを使用した。第２図は前記
第１図の断面図である。

次に第３図の様な断面の配線基板を作製した。

まず、アルミナ焼結済基板１に、前記セラミック基板の
作製に用いた絶縁ペーストと導体ペーストを交互に印刷
し、乾燥させて、内部にバイアホール部４を設けた配線
基板を作製した。この様にして作製した基板を脱バイン
ダ、焼成後、バイアホール部の亀裂を評価した。なお、
脱バインダ条件、焼成条件は前記の配線基板の作製条件
と同じ条件で行なった。なお、バイアホール部°４の亀
裂の評価方法は、第４図に示す様なパターンを基板上に
１００ケ所設け、亀裂が見られる上層パターンの数を示
すものである。

以上の様にして求めた結果を同じく第１表に示した。

第１表第１表より明らかな様に、無機成分がＣｕ０１００％で
は、焼成時での導体層の収縮が大きいために、導体層の
断線やバイアホール部での亀裂が多くみられ、また、接
着強度も低い。ところがＣｕＯが８０〜９５重量％、残
りがＣｕとＣｕ、０から成る無機成分のものは、導体層
の断線やバイアホールの亀裂が少なくなり、接着強度が
高いことが認められた。また、ＣｕＯの含有量が前記含
有量の範囲よりも少なくても多くても導体層の断線や剥
離が起ることがわかった。

発明の効果本発明は、高性能なセラミック配線基板の製造を可能に
する導体材料を提供するものであり、まず、焼成時の雰
囲気制御が容易である。多層基板の製造において、同時
焼成が可能である。シート抵抗、接着強度などの点ズ優
れている。などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は接着強度およびシート抵抗測定用セラミック基
板の正面図、第２図は第１図のセラミック基板の断面図
、第３図はバイアホール部の亀裂を評価するためのセラ
ミック基板の断面図、第４図は、第３図のセラミック基
板の正面図である。ｌ・・・・・・アルミナ焼結済基板、２・・・・・・絶
縁層、３・・・・・・Ｃｕメタライズ層、３ａ・・・・
・・下部導体層、３ｂ・・・・・・バイアホール部導体
層、３ｃ・・団・最上部導体層、４・・・・・・バイア
ホール、５・・・・・・シート抵抗測定用パターン、６
・旧・・接着強度測定用パターン。代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はが１名城

Claims

【特許請求の範囲】

　ＣｕＯが８０〜９５重量％、Ｃｕが２〜１０重量％、
Ｃｕ＿２Ｏが３〜１５重量％から成る無機成分とビヒク
ルとより構成されていることを特徴とするメタライズ組
成物。