JPH0150120B2 - - Google Patents
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- JPH0150120B2 JPH0150120B2 JP62179285A JP17928587A JPH0150120B2 JP H0150120 B2 JPH0150120 B2 JP H0150120B2 JP 62179285 A JP62179285 A JP 62179285A JP 17928587 A JP17928587 A JP 17928587A JP H0150120 B2 JPH0150120 B2 JP H0150120B2
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- glass
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- ceramic
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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- H10W70/01—Manufacture or treatment
- H10W70/05—Manufacture or treatment of insulating or insulated package substrates, or of interposers, or of redistribution layers
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
- H05K3/1283—After-treatment of the printed patterns, e.g. sintering or curing methods
- H05K3/1291—Firing or sintering at relative high temperatures for patterns on inorganic boards, e.g. co-firing of circuits on green ceramic sheets
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/03—Use of materials for the substrate
- H05K1/0306—Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
-
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/08—Treatments involving gases
- H05K2203/087—Using a reactive gas
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/11—Treatments characterised by their effect, e.g. heating, cooling, roughening
- H05K2203/111—Preheating, e.g. before soldering
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4611—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards
- H05K3/4626—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials
- H05K3/4629—Manufacturing multilayer circuits by laminating two or more circuit boards characterised by the insulating layers or materials laminating inorganic sheets comprising printed circuits, e.g. green ceramic sheets
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ 産業上の利用分野
この発明は内部に金属ベースの導体を有する多
層ガラス・セラミツク基板を作成する方法に関す
るものである。詳細にいえば、この発明は上記の
ガラス・セラミツクおよび金属ベースの導体の高
密度パツケージを作成する方法に関する。
層ガラス・セラミツク基板を作成する方法に関す
るものである。詳細にいえば、この発明は上記の
ガラス・セラミツクおよび金属ベースの導体の高
密度パツケージを作成する方法に関する。
Ｂ 従来技術
半導体パツケージ・デバイスの分野で周知のよ
うに、多層ガラス・セラミツク回路はガラス・セ
ラミツクの電気的に絶縁された積層体と、この層
上に堆積したパターン化した導体とからなつてい
る。この分野で周知であり、かつ実施されている
ように、多層ガラス・セラミツク回路は一連の処
理工程によつて作成される。
うに、多層ガラス・セラミツク回路はガラス・セ
ラミツクの電気的に絶縁された積層体と、この層
上に堆積したパターン化した導体とからなつてい
る。この分野で周知であり、かつ実施されている
ように、多層ガラス・セラミツク回路は一連の処
理工程によつて作成される。
典型的な場合、導体が載置されたガラス・セラ
ミツク層のスタツクは、ガラス・セラミツクに混
合されたバインダ材料が燃え尽きるような温度ま
で加熱される。上記のバインダ材料の除去後、積
層されたスタツクをより高い温度で焼成し、ガラ
スが融着して、高密度となり、かつ導体の金属粒
子が焼結稠密金属となるようにする。
ミツク層のスタツクは、ガラス・セラミツクに混
合されたバインダ材料が燃え尽きるような温度ま
で加熱される。上記のバインダ材料の除去後、積
層されたスタツクをより高い温度で焼成し、ガラ
スが融着して、高密度となり、かつ導体の金属粒
子が焼結稠密金属となるようにする。
Ｃ 発明が解決しようとする問題点
しかしながら、これらの多層ガラス・セラミツ
ク／Cu基板を製造する際の厄介な問題のひとつ
は、稠密な（＞98％）ガラス・セラミツクをもた
らす焼結サイクルを発生させることである。稠密
なガラス・セラミツクにはピンのろう付けおよび
ワイヤ・ボンデイングのために、強い基板と密着
面金属パツドが必要である。さらに、セラミツク
表面上の細線パターンには、欠陥を許容レベルま
で下げるために、稠密で、空孔のない表面が必要
である。
ク／Cu基板を製造する際の厄介な問題のひとつ
は、稠密な（＞98％）ガラス・セラミツクをもた
らす焼結サイクルを発生させることである。稠密
なガラス・セラミツクにはピンのろう付けおよび
ワイヤ・ボンデイングのために、強い基板と密着
面金属パツドが必要である。さらに、セラミツク
表面上の細線パターンには、欠陥を許容レベルま
で下げるために、稠密で、空孔のない表面が必要
である。
米国特許第4504339号「内部に銅ベースの導体
を有する多層ガラス・セラミツク構造を作成する
方法」には、ポリメチル・メタクリレートのバイ
ンダ、ジブチルフタレートの可塑剤、ならびにメ
チルエチルケトン、メチルアルコールおよびブチ
ルアルコールの溶剤を含んだガラス・セラミツク
のグリーン・シートの焼成が記載されている。バ
インダの解重合および除去のための焼成温度は、
550〜650℃である。この範囲以上の加熱は避ける
よう教示されているが、これはこのような温度に
よつてガラスの成分が融着し、バインダの除去を
妨げるからである。使用されている焼結工程はチ
ツ素および水の雰囲気における熱処理を含んでお
り、バインダを除去するための温度において、水
が解離し、雰囲気中に水素の10-7〜10-8の分圧を
もたらすようになつている。次の工程において、
雰囲気の蒸気圧が変化して、チツ素を乾燥させ、
温度が１時間の間に900℃まで上げられる。この
期間中に、ガラス・セラミツクおよび金属導体は
稠密化する。ガラス・セラミツクの強度は、空孔
および残留炭素の量によつては、満足できないも
のになることもある。
を有する多層ガラス・セラミツク構造を作成する
方法」には、ポリメチル・メタクリレートのバイ
ンダ、ジブチルフタレートの可塑剤、ならびにメ
チルエチルケトン、メチルアルコールおよびブチ
ルアルコールの溶剤を含んだガラス・セラミツク
のグリーン・シートの焼成が記載されている。バ
インダの解重合および除去のための焼成温度は、
550〜650℃である。この範囲以上の加熱は避ける
よう教示されているが、これはこのような温度に
よつてガラスの成分が融着し、バインダの除去を
妨げるからである。使用されている焼結工程はチ
ツ素および水の雰囲気における熱処理を含んでお
り、バインダを除去するための温度において、水
が解離し、雰囲気中に水素の10-7〜10-8の分圧を
もたらすようになつている。次の工程において、
雰囲気の蒸気圧が変化して、チツ素を乾燥させ、
温度が１時間の間に900℃まで上げられる。この
期間中に、ガラス・セラミツクおよび金属導体は
稠密化する。ガラス・セラミツクの強度は、空孔
および残留炭素の量によつては、満足できないも
のになることもある。
この特許は、この発明が焼結処理の異なる工程
における稠密化の際にチツ素および水素の混合物
を使用するのであるから、この発明とは異なつて
いる。さらに、この発明は700〜800℃という温度
範囲における数時間の乾燥工程を含んでおり、こ
れは上記の米国特許第4504339号では教示されて
いないものである。これらの付加的な工程によつ
て、基板材料中での気泡の形成が効果的に抑制さ
れ、より高密度のガラス・セラミツクがもたらさ
れると考えられる。
における稠密化の際にチツ素および水素の混合物
を使用するのであるから、この発明とは異なつて
いる。さらに、この発明は700〜800℃という温度
範囲における数時間の乾燥工程を含んでおり、こ
れは上記の米国特許第4504339号では教示されて
いないものである。これらの付加的な工程によつ
て、基板材料中での気泡の形成が効果的に抑制さ
れ、より高密度のガラス・セラミツクがもたらさ
れると考えられる。
ヘロン他（Herron et al）の米国特許第
4234367号においては、ガラス・セラミツクがま
ず、少なくとも当初は純粋なチツ素の雰囲気であ
り、その後水蒸気と水素ガスの雰囲気に変更され
る雰囲気中で、約５時間の間に徐々に800℃まで
加熱される。次いで、加熱を水素ガスに対する水
蒸気の割合が104の雰囲気において、約６時間の
間、約800℃の定常温度で保持する。その後、雰
囲気を純粋なチツ素ガスに変更し、熱を２時間の
間に約100℃上げ、次いで数時間かけて温度を下
げる。上述のように、この発明の方法は最初の加
熱工程において水蒸気を使用するものではなく、
その代りに、水素ガスおよびチツ素ガスを使用す
るものである。この特許の第３欄、第26〜34行に
は、ガラス・セラミツクの融着温度未満の温度に
おいて、湿性および乾性の化成ガスとともに中性
または還元性の雰囲気を使用することが困難であ
ると指摘されている。意外なことに、この方法は
この温度よりも下の乾性の化成ガスを使用し、酸
化銅の形成によつて生じる大幅な体積の変化の問
題を解決している。さらに、800℃以下の温度に
おいて数時間の間乾燥を行なうという第３の工程
は、米国特許第4234367号においては教示されて
いない。
4234367号においては、ガラス・セラミツクがま
ず、少なくとも当初は純粋なチツ素の雰囲気であ
り、その後水蒸気と水素ガスの雰囲気に変更され
る雰囲気中で、約５時間の間に徐々に800℃まで
加熱される。次いで、加熱を水素ガスに対する水
蒸気の割合が104の雰囲気において、約６時間の
間、約800℃の定常温度で保持する。その後、雰
囲気を純粋なチツ素ガスに変更し、熱を２時間の
間に約100℃上げ、次いで数時間かけて温度を下
げる。上述のように、この発明の方法は最初の加
熱工程において水蒸気を使用するものではなく、
その代りに、水素ガスおよびチツ素ガスを使用す
るものである。この特許の第３欄、第26〜34行に
は、ガラス・セラミツクの融着温度未満の温度に
おいて、湿性および乾性の化成ガスとともに中性
または還元性の雰囲気を使用することが困難であ
ると指摘されている。意外なことに、この方法は
この温度よりも下の乾性の化成ガスを使用し、酸
化銅の形成によつて生じる大幅な体積の変化の問
題を解決している。さらに、800℃以下の温度に
おいて数時間の間乾燥を行なうという第３の工程
は、米国特許第4234367号においては教示されて
いない。
したがつて、この発明の目的は、金属ベースの
導体を有する稠密な（有孔率が最小で、ガラス・
セラミツクが98％超の）多層ガラス・セラミツク
基板をもたらす方法を提供することである。
導体を有する稠密な（有孔率が最小で、ガラス・
セラミツクが98％超の）多層ガラス・セラミツク
基板をもたらす方法を提供することである。
この発明の他の目的は、上記の方法によつて薄
膜金属パツドをガラス・セラミツクに付着させる
ことである。
膜金属パツドをガラス・セラミツクに付着させる
ことである。
この発明のさらに他の方法は、残留炭素の酸化
がガラスの稠密化の際に生起せず、それ故、
100ppm超の残留炭素を許容できることを、上記
の方法で確実とすることである。
がガラスの稠密化の際に生起せず、それ故、
100ppm超の残留炭素を許容できることを、上記
の方法で確実とすることである。
この発明のさらにまた他の目的は、焼成サイク
ル中の炭素の酸化が、COおよびCO2の圧力がガ
ラスの稠密化の際に１気圧を超えないようにする
ことである。
ル中の炭素の酸化が、COおよびCO2の圧力がガ
ラスの稠密化の際に１気圧を超えないようにする
ことである。
Ｄ 問題点を解決するための手段
銅の導体を有する高密度多層ガラス・セラミツ
ク回路を形成する方法を、以下で開示する。
ク回路を形成する方法を、以下で開示する。
この方法において、焼尽工程はチツ素ガスと分
圧がきわめて低い酸素との雰囲気中で、25℃から
約700〜800℃まで徐々に上げられるガラス・セラ
ミツク温度によつて行なわれる。
圧がきわめて低い酸素との雰囲気中で、25℃から
約700〜800℃まで徐々に上げられるガラス・セラ
ミツク温度によつて行なわれる。
バインダ材料中の残留炭素の焼尽が次いで、湿
性のチツ素ガスと水素の存在のもとに、水素ガス
に対する水蒸気の割合を104として、温度を約700
℃から800℃に数時間維持することによつて行な
われる。
性のチツ素ガスと水素の存在のもとに、水素ガス
に対する水蒸気の割合を104として、温度を約700
℃から800℃に数時間維持することによつて行な
われる。
次いで、乾性の化成ガス（水素／チツ素が1/10
の割合）の存在のもとに、数時間、温度を約700
ないし800℃（好ましいのは、700ないし785℃）
に維持し、セラミツク材料から水を除去する。
の割合）の存在のもとに、数時間、温度を約700
ないし800℃（好ましいのは、700ないし785℃）
に維持し、セラミツク材料から水を除去する。
続いて、乾性の化成ガスの環境を維持しなが
ら、温度を２時間の間に920℃ないし960℃に上
げ、上記セラミツク材料の稠密化と上記セラミツ
ク材料の結晶化を行なう。この乾性の化成ガスの
環境は、残留炭素の酸化を防ぎ、セラミツク材料
中に気泡を発生させ、空孔をもたらすことになる
二酸化炭素または一酸化炭素の発生を防止する。
ら、温度を２時間の間に920℃ないし960℃に上
げ、上記セラミツク材料の稠密化と上記セラミツ
ク材料の結晶化を行なう。この乾性の化成ガスの
環境は、残留炭素の酸化を防ぎ、セラミツク材料
中に気泡を発生させ、空孔をもたらすことになる
二酸化炭素または一酸化炭素の発生を防止する。
結晶後の工程において、雰囲気を水素、チツ素
および水、またはこれらの一部の混合物に変更
し、金属を酸化し、ガラス・セラミツクへのボン
デイングを行なうことができる。
および水、またはこれらの一部の混合物に変更
し、金属を酸化し、ガラス・セラミツクへのボン
デイングを行なうことができる。
予備焼尽工程において、化成ガス（水素ガスお
よびチツ素ガス）の雰囲気中で、ガラス・セラミ
ツク温度を25℃から約700〜800℃（好ましいのは
785℃）まで、約３℃／分の速度で上げることに
よつて、バインダを処理する。バインダ材料中の
残留炭素の焼尽は、湿性のチツ素ガスと化成ガス
（水素10％、チツ素90％）の存在のもとに、水素
ガスに対する水蒸気の割合を104として、温度を
約700℃から800℃（好ましいのは770〜785℃）に
数時間維持することによつて行なわれる。
よびチツ素ガス）の雰囲気中で、ガラス・セラミ
ツク温度を25℃から約700〜800℃（好ましいのは
785℃）まで、約３℃／分の速度で上げることに
よつて、バインダを処理する。バインダ材料中の
残留炭素の焼尽は、湿性のチツ素ガスと化成ガス
（水素10％、チツ素90％）の存在のもとに、水素
ガスに対する水蒸気の割合を104として、温度を
約700℃から800℃（好ましいのは770〜785℃）に
数時間維持することによつて行なわれる。
Ｅ 実施例
この発明によれば、高密度多層ガラス・セラミ
ツク回路を形成する方法が教示される。この教示
の過程で、銅（Cu）の内部金属組織およびニツ
ケル（Ni）合金などのさまざまな表面金属組織
に適合した焼結工程を説明する。さらに、開示さ
れる雰囲気および温度のサイクルは、残留炭素の
酸化を少なくし、これによつてガラス構造を稠密
化するようになされている。焼尽後に残る残留炭
素が、一酸化炭素および二酸化炭素のガスを生
じ、融着するガラス中に気泡を形成し、かつガラ
スの密度を下げるものであると仮定する。
ツク回路を形成する方法が教示される。この教示
の過程で、銅（Cu）の内部金属組織およびニツ
ケル（Ni）合金などのさまざまな表面金属組織
に適合した焼結工程を説明する。さらに、開示さ
れる雰囲気および温度のサイクルは、残留炭素の
酸化を少なくし、これによつてガラス構造を稠密
化するようになされている。焼尽後に残る残留炭
素が、一酸化炭素および二酸化炭素のガスを生
じ、融着するガラス中に気泡を形成し、かつガラ
スの密度を下げるものであると仮定する。
この発明による方法において、当分野の技術者
には、導体が堆積されたグリーン・シートのガラ
ス・セラミツクの多層構造が、当分野で公知の法
によつて形成されるものであることが、容易に理
解されよう。かかるグリーン・シート基板を製造
する好ましい方法は、米国特許第4234367号、特
に第６〜７欄の工程１〜７の方法である。
には、導体が堆積されたグリーン・シートのガラ
ス・セラミツクの多層構造が、当分野で公知の法
によつて形成されるものであることが、容易に理
解されよう。かかるグリーン・シート基板を製造
する好ましい方法は、米国特許第4234367号、特
に第６〜７欄の工程１〜７の方法である。
第１図はこの発明の複合した処理順序を示した
ものである。この図面において、グリーン・シー
トはまず、予備焼尽工程において、チツ素を含ん
でおり、酸素の分圧がきわめて低い雰囲気中で加
熱される。ガラス・セラミツクの温度は25℃から
約700〜800℃（好ましいのは785℃）まで、約３
℃／分の速度で徐々に上げられる。次いで、バイ
ンダ材料中の残留炭素の焼尽が、湿性のチツ素ガ
スと化成ガス（水素10％、チツ素90％）の存在の
もとに、水素ガスに対する水蒸気の割合を104と
して、温度を約700℃から785℃の範囲に数時間維
持することによつて行なわれる。
ものである。この図面において、グリーン・シー
トはまず、予備焼尽工程において、チツ素を含ん
でおり、酸素の分圧がきわめて低い雰囲気中で加
熱される。ガラス・セラミツクの温度は25℃から
約700〜800℃（好ましいのは785℃）まで、約３
℃／分の速度で徐々に上げられる。次いで、バイ
ンダ材料中の残留炭素の焼尽が、湿性のチツ素ガ
スと化成ガス（水素10％、チツ素90％）の存在の
もとに、水素ガスに対する水蒸気の割合を104と
して、温度を約700℃から785℃の範囲に数時間維
持することによつて行なわれる。
700℃ないし785℃に４〜48時間置いたのち、湿
性チツ素／化成ガスの雰囲気を乾性化成ガス（水
素／チツ素が1/10の割合）に切り換え、温度を約
700〜800℃の範囲に数時間維持する。
性チツ素／化成ガスの雰囲気を乾性化成ガス（水
素／チツ素が1/10の割合）に切り換え、温度を約
700〜800℃の範囲に数時間維持する。
この時点で、乾性の化成ガスの雰囲気を維持し
たまま、熱を約２時間の間、２〜10℃／分の速度
で、ガラスの稠密化および結晶化温度（約920℃
〜980℃）まで上昇させる。この乾性の化成ガス
は残留炭素の酸化を防ぎ、セラミツク材料中に気
泡を発生させ、空孔をもたらすことになる二酸化
炭素または一酸化炭素の発生を防止する。温度を
次いで、約５〜10℃／分の速度で周囲温度まで下
げる。
たまま、熱を約２時間の間、２〜10℃／分の速度
で、ガラスの稠密化および結晶化温度（約920℃
〜980℃）まで上昇させる。この乾性の化成ガス
は残留炭素の酸化を防ぎ、セラミツク材料中に気
泡を発生させ、空孔をもたらすことになる二酸化
炭素または一酸化炭素の発生を防止する。温度を
次いで、約５〜10℃／分の速度で周囲温度まで下
げる。
第２図は、第１図とほぼ同じであるが、稠密化
および結晶化サイクル中に使用される乾性の化成
ガスを約１時間の間維持し、その時点で雰囲気を
切り換え、容積比が102.4の湿性の化成ガス（H2
Ｏ／Ｈ２）の酸化性の雰囲気を導入する点が異なつ
ている処理方法を示すものである。積層体は次い
で、約１時間の間結晶化温度に保持され、その後
温度は第１図に関して述べたようにして、下げら
れる。このことは表面の金属パツドから酸化ニツ
ケル・フイルムを形成し、ガラス・セラミツクに
ボンデイングすることを可能とするものである。
焼結雰囲気の最後の変更が冷却中の低い温度にお
いて行なわれ、高い温度で行なわれた被着ボンデ
イングに影響をおよぼさずに、Ni表面を還元す
る。しかしながら、希望する場合には、この最後
の処理を酸化物フイルムの化学的除去に代えるこ
ともできる。
および結晶化サイクル中に使用される乾性の化成
ガスを約１時間の間維持し、その時点で雰囲気を
切り換え、容積比が102.4の湿性の化成ガス（H2
Ｏ／Ｈ２）の酸化性の雰囲気を導入する点が異なつ
ている処理方法を示すものである。積層体は次い
で、約１時間の間結晶化温度に保持され、その後
温度は第１図に関して述べたようにして、下げら
れる。このことは表面の金属パツドから酸化ニツ
ケル・フイルムを形成し、ガラス・セラミツクに
ボンデイングすることを可能とするものである。
焼結雰囲気の最後の変更が冷却中の低い温度にお
いて行なわれ、高い温度で行なわれた被着ボンデ
イングに影響をおよぼさずに、Ni表面を還元す
る。しかしながら、希望する場合には、この最後
の処理を酸化物フイルムの化学的除去に代えるこ
ともできる。
この発明に対する認識と理解を深めるため、上
記の反応の熱力学および動力学を以下で説明す
る。
記の反応の熱力学および動力学を以下で説明す
る。
第３図は、H2O/H2のさまざま割合および温度
に対するO2の等価分圧を示したものである。第
４図は、さまざまな分圧のO2および温度におけ
るCuおよびCu酸化物の凝縮相の安定性を示した
ものである。これら２本の曲線を重ね合せ、Cu
を酸化してCu2OにするH2O/H2の割合を、さま
ざまな温度に対して決定することもできる。たと
えば、785℃（1058〓）において、104に等しいH
２Ｏ／Ｈ２の割合の雰囲気を、Cuを酸化させること
なく使用することができる。すなわち、実際に
は、炭素を焼尽するのに使用される雰囲気は、
N2（82℃の露点の）と化成ガス（N2中に10％の
H2）を混合することによつて構成されている。
Ｈ２Ｏ／Ｈ２の割合が104.7未満の雰囲気を使用できる
ことは明らかである。785℃という温度を選択し
たのは、これが数時間保持しておけば、ガラス粒
子の稠密化が顕著なものとする温度だからである
が、この温度はガラス・セラミツクの構成によつ
て変更できるものである。
に対するO2の等価分圧を示したものである。第
４図は、さまざまな分圧のO2および温度におけ
るCuおよびCu酸化物の凝縮相の安定性を示した
ものである。これら２本の曲線を重ね合せ、Cu
を酸化してCu2OにするH2O/H2の割合を、さま
ざまな温度に対して決定することもできる。たと
えば、785℃（1058〓）において、104に等しいH
２Ｏ／Ｈ２の割合の雰囲気を、Cuを酸化させること
なく使用することができる。すなわち、実際に
は、炭素を焼尽するのに使用される雰囲気は、
N2（82℃の露点の）と化成ガス（N2中に10％の
H2）を混合することによつて構成されている。
Ｈ２Ｏ／Ｈ２の割合が104.7未満の雰囲気を使用できる
ことは明らかである。785℃という温度を選択し
たのは、これが数時間保持しておけば、ガラス粒
子の稠密化が顕著なものとする温度だからである
が、この温度はガラス・セラミツクの構成によつ
て変更できるものである。
酸化によつてほとんどの炭素を除去したのち、
残留炭素がさらに酸化されることのないような雰
囲気において、稠密化を行なう必要がある。第５
図は、炭素の酸化に対する熱化学のグラフであ
る。1100〓（823℃）の温度、ならびに大気圧の
10-10の酸素分圧（すなわち、H2O/H2が約104の
場合の酸素の等価分圧）において、CO2の平衡分
圧が大気圧の約107であることが判明した。この
ことはガラスに埋設され、かつ大気圧の10-10の
分圧に等しい化学ポテンシヤルを有する酸素に露
出された炭素粒子が、CO2の分圧が大気圧の107
になるまで、酸化するということを意味する。こ
のような反応および形成される気泡が、ガラス・
セラミツクの密度を下げる大きな原因であること
は明らかである。
残留炭素がさらに酸化されることのないような雰
囲気において、稠密化を行なう必要がある。第５
図は、炭素の酸化に対する熱化学のグラフであ
る。1100〓（823℃）の温度、ならびに大気圧の
10-10の酸素分圧（すなわち、H2O/H2が約104の
場合の酸素の等価分圧）において、CO2の平衡分
圧が大気圧の約107であることが判明した。この
ことはガラスに埋設され、かつ大気圧の10-10の
分圧に等しい化学ポテンシヤルを有する酸素に露
出された炭素粒子が、CO2の分圧が大気圧の107
になるまで、酸化するということを意味する。こ
のような反応および形成される気泡が、ガラス・
セラミツクの密度を下げる大きな原因であること
は明らかである。
残留炭素が確実に大気圧の10-20未満の酸素分
圧に露出されるようにすることによつて、炭素の
酸化を抑制することができる。この時点で、CO
の平衡分圧は１気圧（すなわち、大気圧において
デバイス中に気泡を発生させるに必要な圧力）未
満となる。第３図より、Ｔ＝1100〓、log PO2＝
−20において、H2O/H2は10-1未満である。
圧に露出されるようにすることによつて、炭素の
酸化を抑制することができる。この時点で、CO
の平衡分圧は１気圧（すなわち、大気圧において
デバイス中に気泡を発生させるに必要な圧力）未
満となる。第３図より、Ｔ＝1100〓、log PO2＝
−20において、H2O/H2は10-1未満である。
開示した焼結サイクルにおいて、上述の状態は
(1)システムからH2Oを除去し、かつ(2)雰囲気中
のH2の含有量を増加させることによつて確保さ
れる。システムから、したがつて雰囲気からの
H2Oの除去は、温度が700℃まで下げられ、乾燥
した化成ガス（H2／N2＝0.1）がシステム中に流
される乾燥サイクルによつて行なわれる。後者の
温度は乾燥中のガラスの稠密化を少なくするよう
なものが選ばれる。
(1)システムからH2Oを除去し、かつ(2)雰囲気中
のH2の含有量を増加させることによつて確保さ
れる。システムから、したがつて雰囲気からの
H2Oの除去は、温度が700℃まで下げられ、乾燥
した化成ガス（H2／N2＝0.1）がシステム中に流
される乾燥サイクルによつて行なわれる。後者の
温度は乾燥中のガラスの稠密化を少なくするよう
なものが選ばれる。
十分な乾燥ののち、炭素をさらに酸化させず
に、同一の雰囲気において温度を920〜960℃に上
げることによつて、稠密化と結晶化を行なう。炉
からH2Oを除去するのに必要な時間は、各炉の
構成、特に酸化還元を行なうことのできる多孔質
材料および金属面の存在によつて左右される。付
加的な注意事項のひとつはPtまたはCuなどの触
媒上でH2と反応させることによつて、ガス混合
体中から自由酸素を除去することである。
に、同一の雰囲気において温度を920〜960℃に上
げることによつて、稠密化と結晶化を行なう。炉
からH2Oを除去するのに必要な時間は、各炉の
構成、特に酸化還元を行なうことのできる多孔質
材料および金属面の存在によつて左右される。付
加的な注意事項のひとつはPtまたはCuなどの触
媒上でH2と反応させることによつて、ガス混合
体中から自由酸素を除去することである。
第２図に示し、かつ上述した他の改変形におい
て、稠密化および結晶化サイクルをさらに変更
し、表面金属パツドの付着を確実とすることがで
きる。
て、稠密化および結晶化サイクルをさらに変更
し、表面金属パツドの付着を確実とすることがで
きる。
Ｆ 発明の効果
この発明の方法によれば稠密で表面に空孔のな
い高密度の多層ガラス・セラミツク基板が形成で
きる。
い高密度の多層ガラス・セラミツク基板が形成で
きる。
第１図は、この発明のさまざまな工程および温
度サイクルを示すグラフである。第２図は、温度
サイクルを変更し、ニツケル（Ni）の金属表面
パツドの付着性を改善した、この発明の異なる工
程および温度サイクルを示すグラフである。第３
図は、H2O/H2のさまざまな割合に対するO2の等
価分圧と温度のグラフである。第４図は、O2の
さまざまな分圧における銅および酸化銅の凝縮相
の安定領域と温度とのグラフである。第５図は、
酸素のさまざまな分圧において炭素が存在する場
合の、1100〓におけるCOおよびCO2の平衡分圧
を示すグラフである。
度サイクルを示すグラフである。第２図は、温度
サイクルを変更し、ニツケル（Ni）の金属表面
パツドの付着性を改善した、この発明の異なる工
程および温度サイクルを示すグラフである。第３
図は、H2O/H2のさまざまな割合に対するO2の等
価分圧と温度のグラフである。第４図は、O2の
さまざまな分圧における銅および酸化銅の凝縮相
の安定領域と温度とのグラフである。第５図は、
酸素のさまざまな分圧において炭素が存在する場
合の、1100〓におけるCOおよびCO2の平衡分圧
を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属導体パターンが表面上に設けられるバイ
ンダ材料を含んだガラス・セラミツクのグリー
ン・シートを積層し、この積層体を焼成して、金
属導体を有する高密度多層ガラス・セラミツク構
造体を製造する方法において、 (a) 窒素ガス及び水素ガスを含む雰囲気中で、前
記積層体を、含有するガラスの軟化温度とアニ
ール温度との間の焼尽温度までしだいに加熱す
る予備加熱の工程と、 (b) 前記(a)の工程の雰囲気を、湿つた窒素ガスと
化成ガスの雰囲気に置き換えて、前記積層体を
前記焼尽温度中にしばらく維持する工程と、 (c) 次に加熱温度を前記焼尽温度のすぐ下の乾燥
温度に下げて、前記(b)の工程の雰囲気を窒素と
水素を含む乾いた化成ガスの雰囲気に置き換
え、前記積層体を前記乾燥温度にしばらく維持
する工程と、 (d) 次に前記積層体を、含有するガラスの稠密化
または結晶化の温度まで加熱し、この温度にし
ばらく維持する工程と、 を含むことを特徴とする前記方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US92997586A | 1986-11-12 | 1986-11-12 | |
| US929975 | 1986-11-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63128791A JPS63128791A (ja) | 1988-06-01 |
| JPH0150120B2 true JPH0150120B2 (ja) | 1989-10-27 |
Family
ID=25458774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62179285A Granted JPS63128791A (ja) | 1986-11-12 | 1987-07-20 | 金属導体を有する高密度多層ガラス・セラミツク構造体の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0267602A3 (ja) |
| JP (1) | JPS63128791A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4971738A (en) * | 1988-07-18 | 1990-11-20 | International Business Machines Corporation | Enhanced removal of carbon from ceramic substrate laminates |
| FR2643364B1 (fr) * | 1989-02-22 | 1993-08-13 | Air Liquide | Procede d'elaboration de composants multicouches ceramique-metal et appareil pour sa mise en oeuvre |
| GB2229572A (en) * | 1989-03-14 | 1990-09-26 | Oxley Dev Co Ltd | Ceramic multilayer structure |
| US5682018A (en) * | 1991-10-18 | 1997-10-28 | International Business Machines Corporation | Interface regions between metal and ceramic in a metal/ceramic substrate |
| US5716713A (en) * | 1994-12-16 | 1998-02-10 | Ceramic Packaging, Inc. | Stacked planar transformer |
| JP4533129B2 (ja) * | 2004-12-28 | 2010-09-01 | 日本特殊陶業株式会社 | 配線基板の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4234367A (en) * | 1979-03-23 | 1980-11-18 | International Business Machines Corporation | Method of making multilayered glass-ceramic structures having an internal distribution of copper-based conductors |
| JPS59995A (ja) * | 1982-06-16 | 1984-01-06 | 富士通株式会社 | 銅導体多層構造体の製造方法 |
| US4474731A (en) * | 1983-03-28 | 1984-10-02 | International Business Machines Corporation | Process for the removal of carbon residues during sintering of ceramics |
| US4671928A (en) * | 1984-04-26 | 1987-06-09 | International Business Machines Corporation | Method of controlling the sintering of metal particles |
-
1987
- 1987-07-20 JP JP62179285A patent/JPS63128791A/ja active Granted
- 1987-11-11 EP EP87116673A patent/EP0267602A3/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0267602A3 (en) | 1990-08-01 |
| JPS63128791A (ja) | 1988-06-01 |
| EP0267602A2 (en) | 1988-05-18 |
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