WO2001069991A1

WO2001069991A1 - Procede de fabrication d'un substrat ceramique a plusieurs couches, et pate conductrice

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Publication number: WO2001069991A1
Application number: PCT/JP2001/002044
Authority: WO
Inventors: Masaaki Hayama; Kazuhiro Miura; Akira Hashimoto; Takeo Yasuho
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2001-09-20
Also published as: TW507484B; US20030019563A1; US6846375B2; EP1189495A1; EP1189495B1; EP1189495A4

Description

明細書セラミック多層基板の製造方法およびそれに用いられる導体ペースト技術分野

本発明は、半導体 L S Iなどを搭載し、力つそれらを相互配線するセラミック多層基板の製造方法およびそれに用いられる導体ペーストに関するものである。背景技術

近年、半導体 L S I、チップ部品等は小型、軽量化が進んでおり、これらを実装する配線基板も小型、軽量化が望まれている。このような要求に対して、高密度配線が得られ、なお薄膜化が可能なセラミック多層基板は、今日のエレクト口ニクス業界において重要視されている。

セラミック多層基板の製造方法は大きく分けて 2種類に分類できる。その一つはセラミック基板上に印刷法によって、絶縁層と導体層とを交互に積層する印刷法であり、他の一つは、複数のグリーンシートを積層して焼成する積層法である。ここで、印刷多層法においては、印刷に際して、糸くず等の異物の混入で配線層間にショートが発生してしまうという問題点がある。解決策として、絶縁べ一ストの印刷を繰り返して絶縁層の厚みを厚くする方法が取られているが、作業が煩雑になる上、印刷と乾燥を繰り返すと異物の混入する機会が多くなるので、解決策としては完全ではなかった。

また、別の解決策として一度の印刷で厚い膜厚を得るためにメタルマスクや低メッシュスクリーンマスクを用いる方法もあるが、印刷膜の膜厚むらが生じ易く、また高密度配線ができないという課題も有していた。

一方、積層法においては、セラミック多層基板は焼成時に焼結に伴う収縮が生じる。焼結に伴う収縮は、使用する基板材料、グリーンシート組成、粉体ロットなどにより異なる。この収縮により多層基板の作製においていくつかの問題が生じている。

まず第 1に、グリーンシート積層体の内層配線の焼成を行なってから最上層配線の形成を行なう為、基板材料の平面方向の収縮が大きいと、最上層配線パターンと内層電極との接続が行えない。その結果、収縮誤差を予め許容するように最上層電極部に必要以上の大きい面積のランドを形成しなければならず、高密度の配線を必要とする回路には使用が難しい。そのため、収縮にあわせて最上層配線用のスクリーン版を多数用意しておき、基板の収縮率に応じて使用する方法が取られることもある。この方法ではスクリーン版を数多く用意しなければならず不経済である。

最上層配線の焼成を内層と同時に行なえば大きなランドを必要としないが、この同時焼成法によっても基板そのものの収縮はそのまま存在する。この結果、セラミック多層基板へ部品を搭載する時のクリーム半田印刷において、必要な部分にクリーム半田が印刷できない場合が起こる。また部品を実装する時においても所定の部品位置とズレが生じる。

これらの収縮誤差をなるベく少なくする為には、製造工程において、基板材料およびグリーンシート組成の管理はもちろん、粉体ロットの違いや積層条件（プレス圧力、温度）を十分管理する必要がある。しかし、一般に収縮率の誤差は土 0 . 5 %程度存在すると言われている。

この収縮に伴う課題は、多層基板にかかわらずセラミック、およびガラス -セラミックの焼結を伴うものに共通の課題である。

特開平 5 _ 1 0 2 6 6 6号公報においては、低温焼結ガラス ·セラミック積層体の焼成に際して、この積層体の両面、もしくは片面に前記ガラス 'セラミック低温焼結基板材料の焼成温度では焼結しない無機粉体よりなるグリーンシー卜で挟み込む方法が開示されている。なお、以下の説明において、「焼結」は純然たる結晶の焼結だけでなく、ガラス成分の溶融に伴う固着を含むものとする。この方法では、前記積層体を焼成した後に、無機粉体を取り除く。これにより基板材料の焼結が厚み方向だけ起こり、平面方向の収縮がゼロの基板が作製でき基板の焼成収縮に伴う、上記の課題が解決できる。

ただし、前記の基板作成方法では、ガラス ·セラミックのグリーンシート以外に、無機粉体よりなるグリーンシートを必要とし、また焼成後、焼結しない無機粉体を配線基板から取り除く工程が必要となる。発明の開示

本発明は、未焼成のグリーンシートに導体ペーストを印刷して配線層を形成する工程と、セラミック基板の片面または両面に、前記配線層が形成された未焼成グリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、前記積層体を、焼成するェ程とを有する低温焼成セラミック多層基板の製造方法であり、これにより基板材料の焼結が厚み方向だけ起こり、平面方向の収縮がゼロの基板が作製でき、かつ焼結済みのセラミック基板をそのまま配線基板の一部として使用でき、無機粉体の除去などの工程を省くことができる。

また、本発明は、グリーンシートの焼結と電極（導体）材料の焼結のマツチングを取るために、前記焼成工程において、前記グリーンシート中のバインダ樹脂の燃焼後に、前記グリーンシート中のガラスセラミックの焼結を開始させ、ガラスセラミックの焼結開始と同時または、開始後に前記導体ペースト中の導体粒子の焼結を開始させることを特徴とする。すなわち、グリーンシートの焼結と電極 (導体）材料の焼結のマッチングがとれていなければ、例えば、焼成時に、基板の焼結開始よりも導体材料の焼結の方が早くなり、焼成後に電極周辺の基板にクラックが発生してしまう。そのため上述した平面方向の収縮を抑えた多層配線基板を使用する際には、その基板に適応した上述したような導体ペーストが必要となる。

以上の本発明の製造方法により、パターン変形の無い精度の良い配線基板ができ、電極周辺のガラスセラミック部のクラックが発生する事がなく、かつ電極が緻密な膜構造の配線が得られる。

また、本発明においては、グリーンシートとセラミック基板との積層に先立つて、セラミツク基板の少なくとも 1面に第 2の配線層を形成する工程を更に有することを特徴とする。これにより、従来の印刷積層法によるセラミック多層層基板の最大の問題点である配線層間のショ一トの発生をなくすことができるとともに、基板の反りがなく寸法精度の高いセラミック多層基板が得られる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態 1によるセラミック積層基板の製造工程を示す模式断面図、図 2は本発明の実施の形態 9によるセラミック積層基板の断面図、図 3 は本発明の実施の形態 1 0によるセラミック積層基板の断面図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の製造工程においては、まず、少なくともセラミック粉末、ガラスを主成分とし、可塑剤及び溶剤を添加して作製する未焼成のグリーンシートに、導体ペーストを用いて配線を印刷する。

次いで、印刷された未焼成グリーンシートを既に焼成済みのセラミック基板の片面または両面に積層する。積層に際しては、接着剤を使用する場合と、ダリ一ンシート中の樹脂成分を使用する場合の 2つの方法がある。積層するグリーンシ一トの層数は少なくとも 1層とし、必要に応じて、多数のグリーンシートを積層することにより、高積層の積層体が製造できる。積層に際して、 7 0 以上の温度で加熱圧着することにより、未焼成グリーンシートをセラミック基板にむら無く均一に積層する事が出来る。また、接着層の主成分に熱可塑性樹脂を使用すれば、セラミツク基板に対する接着性が良好になり、積層層の剥離などのない良好なする多層配線基板が得られる。

その後、積層体を、焼成することにより、容易に高積層のセラミック多層基板が製造できる。

焼成に際しては、接着層、または樹脂の燃焼中あるいは燃焼後に、グリーンシ —ト中のガラスセラミックの焼結を開始させる。さらに、ガラスセラミックの焼結開始と同時もしくは、開始後に導体ペースト中の導体粒子の焼結を開始させる。上記の方法により、接着層の軟化や焼成、除去過程に左右される事無くガラスセラミック材料と導体粒子が焼結を行うことができる。この結果、パターン変形の無い精度の良い配線基板ができる。

またガラスセラミックの焼結開始と同時もしくは、開始後に導体ペースト中の導体粒子の焼結を開始させる為、電極周辺のガラスセラミック部のクラックが発生する事がなく、力、つ電極が緻密な膜構造の配線を有した多層配線基板が得られる。

また、本発明に使用する導体ペーストは、軟化点の異なる数種類のガラスフリットを含む事を特徴とする。本発明の導体ペーストの使用により、導体ペーストの焼成時に、セラミック基板に接着する機能と、グリーンシートの焼結にマッチングした焼結挙動をとる機能とを共に有することが可能となる。

さらに、本発明に用いられるグリーンシートはガラスセラミック粒子の焼結が、 6 0 0〜7 0 0 の間に開始する事を特徴とする。このグリーンシートの組成により、接着層や導体ペースト中の有機バインダが除去された後にガラスセラミツクの焼結が始まる。このようにして、焼結を阻害する要因が除かれるために、 9 0 0でという低温焼成温度においても良好な焼結状態を得ることができる。以下に本発明の具体的な実施の形態について説明する。

(実施の形態 1 )

以下に、本発明の第 1の実施の形態のセラミック多層基板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図 1 ( a ) は本発明の第 1の実施の形態のセラミック多層基板の製造方法における、スクリーン版を使用した導体ペーストをグリーンシート上に印刷する工程の模式図を示している。図 1 ( b ) はセラミック基板上に熱可塑性樹脂の接着層を形成する模式図を示している。図 1 ( c ) はグリーンシートをセラミック基板に積層する工程の模式図を示している。図 1 ( d ) は焼成後の多層基板の模式図を示している。

以下に多層基板の形成方法を説明する。

先ず、未焼成のガラスセラミックグリーンシート 1上にスクリーン版 2とスキージ 3を用いて導体べ一スト 4を印刷し、導体パターン 5を形成する。この時使用したグリーンシート中のガラスセラミックは 6 0 0 °Cで焼結が開始するものである。導体ペーストは、導体として、粒子径 4. 0 mの銀白金合金を使用し、ガラスフリットは、軟化点 6 2 5 、 7 8 5 のものを添加している。ペースト中には複数の樹脂成分を含有し、これら樹脂成分は 2 0 0〜3 8 0 の温度範囲で焼成、除去されるものである。

次にセラミック基板 6上にセラミックスキージ 7を用いて熱可塑性樹脂の接着層 8を形成する。前記接着層は 4 5 0 °Cで完全に除去される熱可塑性樹脂を使用している。

次に導体パターン 5が形成されたグリーンシート 1と接着層 8が形成されたセラミック基板 6を積層し、熱圧着して積層体 9を形成した。熱圧着温度は 1 3 0 で行った。

次に積層体をピーク温度 9 0 O t、 1 0分、投入から取り出しまで 1時間の焼成プロファイルで焼成し、セラミック多層基板 1 0を得た。

本実施の形態によれば、接着層やバインダ樹脂の燃焼後に、まず前記グリーンシート中のガラスセラミックが焼結を開始し、前記導体ペーストの導体粒子が焼結する。このために、接着層の軟化や除去に左右される事無くガラスセラミック基材と導体粒子が焼結を行う事ができる。この結果、パターン変形の無い精度の良い配線基板が得られた。またガラスセラミックの焼結開始のタイミングに導体粒子の焼結するように設計しているため、電極周辺の基板にクラックが発生することがなく、かつ緻密な膜構造の導体からなる配線が得られた。

なお、本実施の形態では、セラミックスキージを用いて接着層を形成しているが、これに限定されるものではなく、ディップやスプレーや印刷等によっても形成できる。 (実施の形態 2 )

以下に、本発明の導体ペーストについて説明する。ここでのパターン形成のェ程、焼成の工程は、実施の形態 1と同じである。

本実施形態において使用したグリーンシート中のガラスセラミックは 6 5 0 X に焼結が開始するものである。また導体ペーストは、導体として粒子径 3 . 2 pi mの金を使用し、ガラスフリットは、軟化温度 4 8 0 °Cおよび、 8 6 O のものを混合添加している。そして、ペースト中の樹脂が除去される温度幅を表 1に示す。すなわち、本実施形態においては表 1に示す様に、樹脂の組み合わせを変えた複数のペーストを使用している。

それぞれのペーストについて導体の断面を多層基板の断面観察により比較すると、ペースト A、 Bは導体の焼結は進んでいたが、焼成後パターンの変形が発生していた。

ペースト F、 Gは焼結状態が悪く、高密度配線の電極パターンとしては適さないものであった。この中でペース卜 C、 D、 Eが焼成後のパターン変形を起こさず、緻密な電極状態であり、特にべ一スト Dの 2 0 0での温度幅をもつペーストが、最も電極表面状態が良かった。

以上の結果より、焼成時に導体ペーストに含まれる複数の樹脂成分が 1 4 0〜 2 5 0での温度の幅で燃焼して除去されるものが良いことが判った。ペースト中にある複数の樹脂成分が広い温度範囲で時間をかけて除去されることにより、導体粒子の焼結のタイミングを遅くする事ができ、バインダ樹脂や接着層に影響されずに変形のない高精度のパターンを形成されるものと推定される。

(実施の形態 3 )

以下に、本発明の他の導体ペーストについて説明する。ここでのパターン形成の工程、焼成の工程は、実施の形態 1と同じである。

時使用したグリーンシート中のガラスセラミックは 6 1 5 :に焼結が開始するものである。また導体ペーストは、導体として粒子径 2 . 0 mの銀パラジウムを使用している。低軟化点のガラスフリツトとしては、軟化点 5 1 0 のものを添加し、高軟化点のガラスフリットの軟ィ匕温度を表 2に示す様に、組み合わせを変えて複数のペーストを作製している。ペースト中の複数の樹脂成分は 2 2 0〜 3 6 O :の温度範囲で除去されるものである。

表 2において、それぞれのペーストを比較すると、ペースト H、 Iは焼成後電極の周囲のガラスセラミック部に電極収縮によるクラックが発生していた。ベースト Nは導体の焼結状態が悪く、高密度の電極パターンとしては適さないものであった。この中でペースト】〜 Mが焼成後、ガラスセラミック部のクラックの発生が無く、緻密な電極状態であり、特にペースト Kの 7 9 0 の軟化温度のガラスフリットを使用したペーストが、最も電極の状態が良かった。

以上の結果より、導体ペーストに含まれる高軟化点ガラスの軟化点を 7 6 0〜 8 7 0 °Cとする事で、ペースト中の導体の焼結を制御することができ、ガラスセラミックグリーンシートと同時焼成してもクラックの発生のないセラミック多層基板を作製できることが解る。

(実施の形態 4 )

以下に、本発明のさらに他の導体ペーストについて説明する。ここでのパターン形成の工程、焼成の工程は、実施の形態 1と同じである。

この時使用したグリーンシート中のガラスセラミックは 6 8 0 に焼結が開始するものである。また導体べ一ストは、粒子径 1 . 5 // mの銀を使用し、高軟化点のガラスフリツトは、軟化点 7 6 0 のものを添加し、低軟化点側のガラスフリッ卜の軟化温度を表 3に示す様に、組み合わせを変えて複数のペーストを作製している。ペースト中の複数の樹脂成^ ·は 2 2 0〜4 4 0 の温度範囲で除去されるものである。

表 3において、それぞれのペーストを比較すると、ペースト〇、 Pは焼成後電極周囲のガラスセラミック部にクラックが発生していた。ペースト U、 Vはアルミナ基板と電極間に剥離が発生していた。この中でペースト Q〜Tは焼成後のガラスセラミック部にクラックが発生しなく、アルミナ基板との密着状態も良好であった。特にペースト Sの 6 0 O t:の軟化温度のガラスフリットを使用したぺ一ストが、最も電極状態が良かった。

以上の結果より、導体ペーストに含まれるガラスフリツトが 4 5 0〜6 5 0 の温度で軟化する事で、アルミナ基板との良好な密着の効果をもたらすことができることがわかる。かつ、導体粒子の焼結を必要以上に早めることがない為、ガラスセラミック部にクラックの発生することが無く、良好なセラミック多層基板を作製する事が出来る事がわかる。

(実施の形態 5)

以下に本発明の第 5の実施の形態を説明する。

本実施形態の導体ペーストは、粒子径 6. 0 mの銀を使用し、ガラスフリツトは、粒子径 5. 5μιη、軟化温度 625°Cのものを使用している。そして、表 1 に示す様に、ガラスフリットの添加量を変えたものを作製して、比較を行っている。配合割合を表 4に示す。

ここでのパターン形成の工程、焼成の工程は、実施の形態 1と同じである。この時の各ペーストを基板の断面観察により比較した。ペースト Aは導体の焼結は進んでいたが、ガラスセラミックス層のクラックが発生していた。ペースト G、 Hは焼結状態が悪く、高密度配線の電極パターンとしては適さないものであつた。この中でペースト B〜Fが焼成後のガラスセラミックス層のクラックが発生せず、緻密な電極状態であり、特にペースト Cのガラスフリット添加量が 3重量％のペーストが、最も電極状態が良かった。

以上のことより、導体成分が 92. 0〜98. 5重量％、ガラス成分が 1. 5 〜8. 0重量％からなる導体ペーストが、電極周辺のガラスセラミック層のクラックが発生する事がなく、かつ電極が緻密な膜構造の配線とする事が出来る事が' わかる。

(実施の形態 6)

以下に、本実施の形態の導体ペーストについて説明する。

ここでのパターン形成の工程、焼成の工程は、実施の形態 5と同じである。使用した導体ペーストは、粒子径 8. 0 mの金を使用し、ガラスフリットは、粒子径 6. 2 mのものを 4. 0重量％添加している。そして、使用したガラスフリットの軟化温度を表 5に示す。表 5に示す様に、軟化温度を変えて複数のぺ —ストを作製している。

この時のそれぞれのペーストを多層基板の断面観察により比較すると、ペースト Iは導体の焼結は進んでいたが、ガラスセラミックス層のクラックが発生していた。ペースト〇、 Pにおいても、ガラスセラミックス層のクラックが発生していた。この中でペースト J〜Nがガラスセラミックス層のクラックもなく、緻密な電極状態であり、特にペースト Kの軟化温度 4 6 5 のガラスフリットを添加したペーストが、最も電極状態が良かった。

以上の結果より、導体ペースト中に使用されているガラスフリットの軟化温度を 4 0 0〜6 5 0での範囲とすることで、低い温度でガラスが軟化し、導体とァルミナ基板の間に入り、密着させる為、導体の焼結収縮をアルミナとの摩擦で抑制し、結果として電極の収縮によるクラックをなくすることができるのがわかる。

(実施の形態 7 )

以下に、本実施の形態の導体ペーストについて説明する。

ここでのパターン形成の工程、焼成の工程は、実施の形態 5と同じ形成方法を行っている。

使用した導体ペーストは、粒子径 8 . 5 mの銀パラジウムを使用し、ガラスフリットは、軟化温度 5 7 5 °Cのものを 7 . 0重量％添加している。ガラスフリットの粒子径を表 6に示す。表に示す様に、粒子径を変えて複数のペーストを作製している。

この時のそれぞれのペーストを比較すると、ペースト Q、 Rは焼成後電極の周囲のガラスセラミック層に電極収縮によるクラックが発生していた。ペースト W、 Xにおいてもガラスセラミックス層にクラックが発生していた。この中でペースト S〜Vが焼成後、ガラスセラミック層のクラックの発生が無く、緻密な電極状態であり、特にペースト Uにある粒子径 7 mのペーストが、最も電極の状態が良かった。

以上の結果より、ガラスフリットの粒径を 5. 0〜8. 0 mにすることで、軟化温度の低いガラスを使用しても導体粒子の焼結収縮を助長することなく焼成することができ、電極の収縮によるクラックをなくすることができることがわかる。

(実施の形態 8)

以下に、本発明の導体ペーストについて説明する。

使用した導体ペーストは、銀 Z白金合金を使用し、ガラスフリットは、軟化温度 400でで粒子径 8. 0 /mのものを 4. 0重量％添加している。そして、ぺ一スト中に添加している導体粒子の粒子径を表 7に示す。表に示す様に、粒子径を変えて複数のペーストを作製している。

この時のそれぞれのペーストを比較すると、ペースト Υ、 Ζは焼成後電極周囲のガラスセラミック層にクラックが発生していた。ペースト AF、 AGは焼結状態が悪く、高密度配線の電極パターンとしては適さないものであった。この中でペースト AA〜AEが焼成後のガラスセラミック層にクラックが発生しなく、電極も緻密な状態も良好であった。特にべ一スト ACにある粒子径 8. Ο ΓΙΙのべ一ストが、最も電極状態が良かった。

以上の結果より、導体粒子の粒径が 6. 0-10. 0 mにする事で、導体べ一ストの焼成時に、導体粒子の焼結収縮を抑えて、電極の収縮によるガラスセラミックス層のクラックをなくすることができることがわかる。なお、以上の説明では具体的な数値を上げて説明したが、導体ペーストが下記組成であれば良好な結果が得られる。

(1)導体成分が 92. 0〜98. 5重量％、ガラス成分が 1. 5〜8. 0重量％。

(2) ガラスフリットの少なくとも 1種類の軟化温度 400 (450) 〜65 0 の範囲であり、少なくとも他の 1種類の軟化温度が 760〜87 O :の範囲であり、ガラスフリットの粒径が 5. 0〜8. 0 ^m。

(3) 導体ペースト中の導体粒子の粒径が 1. 0-10. 0 ]11。

(4) 導体ペーストに含まれる複数の樹脂成分が 140〜25 O の温度の幅で燃焼、除去され、また導体ペーストに含まれる複数の樹脂成分が 200〜45 の温度範囲で燃焼、除去される

このように、導体粒子の粒径を 1. 0〜： L 0. 0 mにすることで導体粒子の焼結を必要以上に早めることなく前記グリーンシート中のガラスセラミックの焼結するタイミングにマッチングさせる事ができる。

また、本実施の形態では、導体成分として銀、銀パラジウム、銀/白金、金を使用しているが、銅、銀、銀パラジウム、銀白金、金のうちの少なくとも 1種類を含むペース卜であれば同様の結果を得られるものである。

さらに、接着層や樹脂層に除去温度範囲が、 450 までに除去されるを使用するならば同様に精度の良い電極パターン作製が可能である。

すなわち、 450°Cまでに除去される接着層や樹脂層を使用することで、ダリ —ンシートと導体ペーストの焼結の時には樹脂成分はなくなつており、グリーンシートと導体ペーストがセラミツク基板へ良好に接着することが出来る。

また、グリーンシートをセラミック基板上に積層する際に、実施の形態では 1 30°Cで行っているが 70で以上の温度で加熱圧着するならば同様に実施可能である。 7 O :以下であると、緻密な積層を行うことができず、焼成時に剥離が生じてしまう。そして本実施の形態では、グリーンシート中のガラスセラミ.ック粒子の焼結が、 6 0 0 ：、 6 1 5 ：、 6 5 0 T：、 6 8 0でのものについて説明しているが焼結が 6 0 0〜7 0 0 の間に開始するならば、同様に高精度のセラミック多層基板の製造が可能である。

(実施の形態 9 )

以下に本実施の形態のセラミック積層基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。図 2は本実施の形態のセラミック積層基板の断面図である。

まず、グリーンシ一卜 2 3上に銀ペーストで予め配線層 2 2をスクリーン印刷し、乾燥する。続いてアルミナ基板 2 1と未焼成グリーンシート 2 3を重ね、温度 5 0〜： L 5 O ：、温度 5〜5 0 k g Z c m²で熱圧着し、セラミック基板 2 1 とグリーンシート 2 3を貼り合わせた。

なお、グリーンシート 2 3は、ホウケィ酸ガラス粉末とアルミナ粉からなる低温焼成ガラスセラミック成分を有機バインダと共に混練してスラリーを作り、前記スラリーをドク夕一ブレード法等によつて塗布することによつて得た。本実施形態に使用したグリーンシートは、焼成後の膜厚が 1 になるものを使用した。また、貼り合わせに際して、アルミナ基板 2 1の表面に熱可塑性または熱硬化性樹脂を塗布したのちグリーンシート 2 3熱圧着すると、より完全な貼り合わせ状態が得られた。

次に貼り合わせた未焼成グリーンシート 2 3上に銀ペーストで配線層 2 4を形成し、その後 8 5 0〜1 0 0 0 で焼成することによりセラミック積層基板が得られる。

本実施の形態で得られた基板の配線層間の絶縁抵抗を測定したところ、ショートの発生はなく、かつ配線層間の絶縁抵抗値は 1 0 ^{1 3} Ω以上と非常に高い値を得た。配線層間の厚みが 1 O ^ mの場合、従来の厚膜印刷法によるセラミック多層基板ではショートの発生率は 8 0 %と高かったが、本発明によればショートの発生はなく、信頼性の高いセラミツク積層基板が得られた。

本実施の形態においては、グリーンシートを一層だけ圧着したが、銀ペーストで配線層を施したグリーンシートを所望の枚数積層して多層化した場合においても、同様の結果が得られる。

(実施の形態 1 0 )

以下に本実施の形態のセラミック積層基板の製造方法について図面を参照しながら説明する。図 3は本実施の形態のセラミック積層基板の断面図である。予め、焼結アルミナ基板 3 1の表裏面間の電気的接続を取りたい部分に、 C O ₂レーザーを用いて貫通穴を形成する。貫通穴を形成した後、銀パラジュ一ムペーストを貫通穴に充填し焼成を行って、スルーホール 3 6を形成する。

次に、グリーンシート 3 3の、必要な部分にパンチヤーにより貫通穴をあけ、ビア穴を形成する。続いてビア穴に銀 Zパラジュ一ムぺ一ストを充填 ·乾燥してビア 3 5を形成する。さらに、ビア 3 5を形成したグリーンシート 3 3に銀べ一ストで配線層 3 2をスクリーン印刷し、乾燥する。

続いてアルミナ基板 3 1とグリーンシート 3 3を重ね、 5 0 〜 1 5 0 °C、 5 〜5 0 k g Z c rr^の圧力範囲で熱圧着し、セラミック焼成基板 3 1とグリーンシート 1 3を貼り合わせた。

なお、グリーンシート 3 3は、実施の形態 9と同様にして製作した。貼り合わせに際しての熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の効果も実施の形態 9と同様である。次に貼り合わせが完了したグリーンシート 3 3上に銀ペース卜で配線層 3 4を形成し、その後 8 5 0〜1 0 0 0でで焼成することによりセラミック積層基板が得られる。

続いて、基板 1 1のグリーンシート積層を行った反対面に導電性ペーストを用レ、スクリーン印刷法で、スルーホール 1 6と接続するように、裏面配線層 3 7 を形成 ·焼成することで両面積層配線基板が得られた。

本実施の形態で得られた基板の配線層間の絶縁抵抗値も 1 0 ^{1 3} Ω以上と非常に高く、信頼性の高い両面配線基板が得られた。

上記実施の形態においては、グリーンシートを一層だけ圧着したが、銀ペーストでビア及び配線層を施したグリーンシ一トを所望の枚数積層して多層化すれば、セラミック多層配線基板が得られる。また、上記実施の形態において裏面配線層 1 7の形成にスクリーン印刷法を用いたが、凹版転写工法を用いても同様な結果が得られ、さらに精細なパターンが形成できる。

更に、本実施形態ではグリーンシート焼成後に、裏面配線印刷を行なったが、グリーンシート焼成に先立って、裏面配線を行ない、表裏同時に焼成しても良い。また、グリーンシートの積層に先立って、基板の少なくとも片面に配線印刷を行い、その後グリーンシートを積層してそれらを同時に焼成しても良い。

本実施形態の特徴は以下の通りである。

( 1 ) グリーンシート積層法におけるベースのグリーンシートのかわりに焼結済みのセラミツク基板をベースにするため、基板の反りがなく寸法精度の高い基板が得られる。

( 2 )膜厚むらやボア一がない、所望の積層数のセラミック積層基板が得られる。

( 3 ) 積層された上下配線層間の電気的導通を任意の場所で取ることができ、パターン設計の自由度が得られ、小型化、高性能な多層基板が製造できる。

( 4 ) グリーンシートを焼成済みセラミック基板にむら無く均一に積層することができる。

( 5 ) 比較的低い温度でグリーンシートの焼結が終了するので、予め基板に設けられた電極等、他の構成材料への影響を少なくすることができる。また、上記構造を持つことで、最外層電極に内層電極とは違う特性の電極材料を用いることができる。このため、耐マイグレーション性の付加、その他の設計の自由度を広げることができる。

( 6 ) スルーホールによりセラミツク基板の表裏間の電気的導通を任意の場所で取ることができ、パターン設計の自由度が得られ、小型 ·高性能な多層基板が製造できる。また、抵抗値が低い電気的導通が得られ、電気的特性に優れたセラミック多層基板が製造できる。産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば低温セラミック多層基板の焼成に際して、樹脂成分の燃焼後に、まずガラスセラミックの焼結を開始させ、引き続き導体ペースト中の導体粒子を焼結させる為に、パターン変形の無い精度の良い配線基板ができる。またガラスセラミックの焼結開始と同時もしくは、開始後に導体ペースト中の導体粒子の焼結を開始させる為、電極周辺のガラスセラミック部のクラックが発生する事がなく、かつ電極が緻密な膜構造の低温セラミック多層基板が製造できる。

表 1

表 3

ガラス粒子径単位： rn

表 7

導電粒子径単位：

Claims

請求の範囲

1 .未焼成のグリーンシートに導体ペーストを印刷して配線層を形成する工程と、セラミック基板の片面または両面に、前記配線層が形成された未焼成グリーンシ一トを積層して積層体を形成する工程と、前記積層体を、焼成する工程とを有するセラミック多層基板の製造方法。

2 . 前記焼成工程において、前記グリーンシト中のバインダ樹脂の燃焼後に、前記グリーンシート中のガラスセラミックの焼結を開始させ、ガラスセラミックの焼結開始と同時または、開始後に前記導体ペースト中の導体粒子の焼結を開始させることを特徴とする請求項第 1項記載のセラミック多層基板の製造方法。

3 . 少なくとも前記セラミック基板と前記グリーンシートとの積層が接着層を介して行われ、前記接着層の主成分が熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

4 . 前記積層工程において、 7 0 以上の温度で加熱圧着することを特徴とする請求請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

5 . 前記導体ペースト中の導体成分が 9 2 . 0〜9 8 . 5重量％、無機バインダ成分が 1 . 5〜8 . 0重量％であることを特徴とする請求請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

6 . 前記導体ペーストは、軟化点の異なる複数の種類のガラスフリットを含むことを特徴とする請求請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

7 . 前記導体ペースト中のガラスフリットの少なくとも 1種類の軟化温度が 7 6 0〜8 7 0 °Cの範囲である事を特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

8 . 前記導体ペースト中のガラスフリットの少なくとも 1種類の軟化温度が 4 5 0〜6 5 O t:の範囲であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

9. 前記導体ペースト中に使用されているガラスフリットの粒径が 5. 0〜8. 0 inであることを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

10. 前記導体ペース卜の樹脂成分が 140〜 250 :の幅を持つ温度範囲で燃焼されて除去されることを特徴とする請求請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

1 1. 前記導体ペーストの樹脂成分が 200〜450でで燃焼されて除去されることを特徴とする請求請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

12. 前記接着層が、 45 O までに除去されることを特徴とする請求項 2記載のセラミック多層基板の製造方法。

13. 前記導体ペーストが 1. 0〜4. 0 Aimの粒径の導体粒子を含むことを特徵とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

14. 前記導体ペースト中が 6. 0〜： L 0. 0 mの粒径の導体粒子を含むことを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

15. 前記導体ペーストが導体成分として銅、銀、銀パラジウム、銀白金、金のうちの少なくとも 1種類を含むことを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

16.前記グリーンシート中のガラスセラミック粒子の焼結が、 600〜700°C の間に開始することを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

17. 前記積層に先立って、前記セラミック基板の少なくとも 1面に第 2の配線層を形成する工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のセラミック多層基板の製造方法。

18. 前記配線層を形成した未焼成グリーンシートを複数枚積層して多層化することを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載のセラミック多層基板の製造方法。

1 9 . 前記未焼成グリーンシートが少なくとも一つ以上のビアホールを有し、前記複数枚の未焼成グリーンシートに形成された配線間の電気的導通をとることを特徴とする請求の範囲第 1 8項記載のセラミック多層基板の製造方法。

2 0 . 少なくとも前記セラミック基板と前記グリーンシートとの積層が接着層を介して行われ、前記接着層の主成分が熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載のセラミック多層基板の製造方法。

2 1 . 前記セラミック基板は少なくとも一つのスルーホールを有することを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載のセラミック多層基板の製造方法。

2 2 . 前記スルーホール内部は導体で充填されていることを特徴とする請求の範囲第 2 1項記載のセラミック多層基板の製造方法。

2 3 . 前記配線の形成をフィルム凹版転写工法で行うことを特徴とする請求の範囲第 1項記載のセラミック多層基板の製造方法。

2 4 . 低温焼結セラミック基板の製造方法に用いられる導体ペース卜であって、軟化点の異なる複数の種類のガラスフリットを含むことを特徴とする導体ペース

2 5 . 前記導体ペーストが 9 2 . 0〜9 8 . 5重量％の導体成分と、 1 . 5〜8 . 0重量％のガラスフリットを含むことを特徴とする請求の範囲第 2 4項記載の導体ペースト。

2 6 . 前記ガラスフリットの粒径が 5 . 0〜8 . 0 mのものを含むことを特徵とする請求の範囲第 2 5項記載の導体ペースト。

2 7 . 前記導体ペーストの樹脂成分が 1 4 0〜 2 5 0 の幅の温度範囲で燃焼されて除去されることを特徵とする請求の範囲第 2 4項記載の導体ペースト。

2 8 . 前記導体ペース卜に含まれる樹脂成分が 2 0 0〜4 5 0 °Cで燃焼されて除去されることを特徴とする請求の範囲第 2 4項記載の導体ペースト。

29. 前記導体ペースト中に含まれる少なくとも 1種類のガラスフリットの軟ィ匕温度が 760〜870での範囲である事を特徴とする請求の範囲第 24項記載の導体ペースト。

30. 前記導体ペースト中に含まれる少なくとも 1種類のガラスフリッ卜の軟ィ匕温度が 450〜65 Ot:の範囲である事を特徴とする請求の範囲第 24項記載の導体ペースト。

31. 前記導体ペース卜が 1. 0〜10. 0 xmの粒径の導体粒子を含むこと請求の範囲第 24項記載の導体ペースト。

32. 前記導体ペーストが導体成分として銅、銀、銀パラジウム、銀白金、金のうちの少なくとも 1種類を含むことを特徴とする請求の範囲第 24項記載の導体ペース卜。

補正書の請求の範囲

[ 1 9 9 9年 2月 2 3曰（2 3 . 0 2 . 9 9 ) 国際事務局受理：新しい請求の範囲 2 8が加えられた；他の請求の範囲は変更なし。（ 1頁） ]

1 . (補正後)未焼成のグリーンシートに導体べ一ストを印刷して配線層を形成する工程と、焼成済のセラミック基板の片面または両面に、前記配線層が形成された未焼成グリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、前記積層体を、焼成する工程とを有し、少なくとも前記セラミック基板と前記グリーンシートとの積層が接着層を介して行われ、前記接着層の主成分が熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。

2 . 前記焼成工程において、前記グリーンシート中のバインダ樹脂の燃焼後に、前記グリーンシート中のガラスセラミックの焼結を開始させ、ガラスセラミックの焼結開始と同時または、開始後に前記導体ペースト中の導体粒子の焼結を開始させることを特徴とする請求項第 1項記載のセラミック多層基板の製造方法。

3 . (削除）

4. 前記積層工程において、 7 0 以上の温度で加熱圧着することを特徴とする請求請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

7 . 前記導体べ一スト中のガラスフリッ卜の少なくとも 1種類の軟化温度が 7 6 0〜8 7 0 の範囲である事を特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック多層基板の製造方法。

8 . 前記導体ペースト中のガラスフリットの少なくとも 1種類の軟化温度が 4 5 0〜6 5 0 の範囲であることを特徴とする請求の範囲第 2項記載のセラミック

補正された用 I 条約第 19