JPH02122598A - セラミック多層配線基板とその製造方法 - Google Patents

セラミック多層配線基板とその製造方法

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JPH02122598A
JPH02122598A JP27581288A JP27581288A JPH02122598A JP H02122598 A JPH02122598 A JP H02122598A JP 27581288 A JP27581288 A JP 27581288A JP 27581288 A JP27581288 A JP 27581288A JP H02122598 A JPH02122598 A JP H02122598A
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JP
Japan
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ceramic
wiring board
multilayer wiring
ceramic multilayer
atmosphere
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JP27581288A
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Kenichi Hoshi
健一 星
Shoichi Tosaka
正一 登坂
Susumu Hirooka
広岡 晋
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Taiyo Yuden Co Ltd
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Taiyo Yuden 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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、kg若しくはAg−Pdj#体を配線導体し
て使用したセラミック多層配線基板とその製造方法に関
する。
[従来の技術] 電子回路の小型化、高密度化に伴って、多層配線基板が
多く採用されている。なかでもセラミック多層配線基板
は、配線の高密度化が可能なため、広く採用されている
このセラミック多層配線基板が広く採用されるに伴い、
これに対する製造コストの低減の要望が高まり、この要
望を満たす為に、様々な開発が進められている。例えば
、低温焼結可能なセラミック材料の開発を図り、これに
より焼成費用を低下させたり、配線導体を比較的低価格
の金属を主体とするペーストで形成する事が出来るよう
にする等の対策がその代表的な例である。これにより、
配線基板として必要とされる特性を維持したまま、製造
費用の削減が試みられ、その成果として、コストダウン
ンが図られてる。
セラミック多層配線基板は、未焼成セラミックシート上
に、導電性ペーストを所定の回路パターンに従って印刷
し、これを重ね合わせて圧若し、焼成して製造される。
製造されたセラミック多層基板の模式的な構造を第1図
に示してあり、同図において、1は焼成されたセラミッ
ク基板、2セラミツク基板lの層間に形成された回路パ
ターンを形成する内部導体、4は積1nされたセラミッ
ク基板Iの表面に形成された回路パターンを形成する外
部導体、3はセラミック基板1の各層間の回路を接続す
るため、バアイアホールに充填されたホール導体である
[発明が解決しようとする課題] セラミック多層配線基板の前記導体2.3.4を形成す
るための材料となる印刷用の導電ペーストとしては、形
成された導体2.3.4の抵抗値が低い串、及び材料の
入手が比較的容易である串等の理由により、Ag若しく
はAg−Pd合金を主体とする導電ペーストが一般に用
いられている。
Agペーストを用い゛C回路パターンが印刷されたセラ
ミック多層配線基板は、大気中で850〜900°C程
度の温度で焼成されている。これは、Agの融点が約9
60°Cである事から900℃以上の温度で焼成すると
、Agがセラミック中に拡散し、これが原因でセラミッ
クの絶縁性の低下や、回路を構成している導体の抵抗値
の増大を招くためである。
しかし一方において、多層配線基板を構成するセラミッ
ク絶縁材料を、850〜900°Cという低い温度で焼
成しようとする場合は、セラミック材料の中にガラス成
分を多(含ませなければならないため、焼成後の抗折強
度が低下するという問題が生じる。
このような欠点を解消しようとして試みられた手段に、
導体ペーストとしてAg−Pd合金を主体とするものを
用いて、基板を積層後、これを900〜1000℃の温
度で焼成する方法がある。しかし、導体としてAg−P
d合金を用いた場合、導体にAgを用いた場合と比較し
て、回路を構成する導体の抵抗値が約3倍以上も高4な
る言う欠点があり、限られた分野にしか利用出来ない。
本発明の目的は、上記課題を解消する事ができるセラミ
ック多層配線基板とその製造方法を提供する11にある
[課題を解消する為の手段] すなわち、上記目的を達成する為の手段の要旨は、第一
に、多層に積層されたセラミックシートの表面及び層間
にAg若しくはAg合金を含む導体を有するセラミック
多層配線基板に於いて、セラミックと導体が低酸素濃度
雰囲気中で焼成されたセラミック多層配線基板である。
第二に、未焼成セラミックシート上に、Ag若しくはA
g合金を含む導電ペーストを塗布し、これらセラミック
シートをM INして焼成するセラミック多層配線基板
の製造方法に於いて、焼成雰囲気を低酸素濃度雰囲気と
するセラミック多層配線基板の製造方法である。
第三に、ベースとなる絶縁性シート上に、絶縁性セラミ
ックペーストとAg若しくはAg合金を含む導電ペース
トを交互に塗布し、得られた積層体を焼成するセラミッ
ク多層配線基板の製造方法に於いて、焼成雰囲気を低酸
素濃度雰囲気とするセラミック多層配線基板の製造方法
である。
さらに、上記低酸素は、具体的には50000ppm以
下の酸素濃度雰囲気であるセラミック多層配線基板の製
造方法である。
[作  用コ Ag若しくはAgを含む#電ペーストを、大気中より十
分酸素の濃度が低い雰囲気、より具体向には酸素濃度5
0000ppm以下の雰囲気中で焼成すると、Agの活
性が低下し、焼成時にセラミック中へのAgの拡散が極
度に抑えられる。
このため1、大気中におけるAgの融点若しくはAg合
金の固相線温度に近い温度で焼成しても、セラミック基
板の中へAgが拡散しにくい。
従って、焼成温度を900℃以上にしても導体の抵抗値
が増大せず、また絶縁性セラミックの絶縁抵抗も低下し
ない。
[実 施 例] 次に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する
(実施例1) Al2O2が45重、Fl %、S i 027’l’
35mi’u%、B 203が8重伍%、CaOが5型
組%、Mgoが3.5重徂%、Cr2O3が31ff1
%、Li2Oが0.51重1%からなるセラミック原料
粉末と、トルエン、エタノールが1対1の混合溶媒中に
、ポリビニルブチラールを溶解した佇F3 /<インダ
と、ジブチルフタレート(可M1)?fll )と、オ
レイン酸(分散剤)とをボールミルで混合し、セラミッ
ク原料のスラリを用意した。
このスラリを真空脱泡機で脱泡した後、これからドクタ
ーブレード法によって、厚さ250μmの長尺なグリー
ンシートを形成した。このグリーンシートを所定の大き
さ、例えば50mmX120mmに切断し、このシート
上に直径200μmのL!r通孔を152数形成してバ
アイアホールを形成した。
またこれとは別に、エチルセルローズをテレピネオール
溶剤で溶量1したバインダ中に、Ag粉末(比表面積1
.53♂/g)を加えて混練し、Agペーストを作った
前記バアイアホールを形成したグリーンシート上に、前
記Agペーストをスクリーン印刷し、これと同時にバア
イアホールの内部にもAgペーストを充填した。このよ
うなシートを複数枚重ねて、90°Cに保温したまま、
200kg/cm2の圧力で圧着した。
こうして作られた未焼成のセラミックJ、L412を、
まず大気中で、3°C/minの温度勾配で室温から6
00°Cまで昇l晶させ、続いて600 ’Cの温度を
30分間保持し、その後−10″C/minの温度勾配
で室温まで冷却し、脱バインタ処理を行った。
次ぎに炉内に窒素ガスを導入し、これで炉内のガスを1
a換した後、20°C/minの温度勾配で室温から9
20℃まで昇温させ、続いて920°Cの温度を10分
間保持した後、−20°C/minの温度勾配で室温ま
で冷却した。この時の炉内の酸素濃度をジルコニア式酸
素濃度計によって測定した結果toppmであった。
以上の方法で作られたセラミック多層配線基板の配線抵
抗を測定し、面積抵抗率を求めた結果は1.5mΩ/口
であった。また、線間の絶縁抵抗は全てlXl0I”Ω
以上であった。
(実施例2) 上記実施例!にt1金いて、焼成時の炉内雰囲気の窒素
ガスと空気ガスとが500:  1の割合で混合された
混合ガスに代えた事以外は、同実施例1と同様の条件で
セラミック多層配線基板を装造した。この時の炉内の酸
素濃度は420ppmであった。
これによってX!ADiされたセラミック多層配線基板
の配線の面積抵抗率を求めた結果は1. 6mΩ/口で
あった。また、線間の絶縁抵抗は全て1xto+8Ω以
上であった。
(実施例3) 上記実施例1において、焼成時の炉内゛雰囲気を、窒素
ガスと空気ガスとが20: 1の割合で混合された混合
ガスに代えた事以外は、同実施例1と同様の条件でセラ
ミック多層配線ノ1(板を製造した。この時の炉内の酸
素濃度は10,000ppmであった。
これによって製造されたセラミック多層配線基板の配線
の面積抵抗率を求めた結果は2.0mΩ/口であった。
また、線間の絶8抵抗は全てlXl0I”Ω以上であっ
た。
(実施例4) 上記実施例1と同様の方法で、焼成時の炉内雰囲気を窒
素ガスと空気とを3.2:  Iの;Q11合で混合さ
れた混合ガスに代え、それ以外は同実施例1と同様にし
てセラミック多層配線1.rr板を製作した。この時の
焼成時の炉内酸素濃度は50000pp−であった。
これによって製造されたセラミック多層配線基板の配線
の面積抵抗率を求めた結果は3.0m07口であった。
また、線間の絶縁抵抗は全て!×lOΩ1以上であった
(比較例1) 上記実施例Iにおいて、焼成時の炉内?f囲気を大気中
としたXII以外は、上記実施例1と同様の条件でセラ
ミック多jr1配線基板を製造した。
この時の炉内の酸素濃度は21%であった。
これによって製造されたセラミック多層配線基板の配線
の面積抵抗率を求めた結果は4.2mΩ/口であった。
また、線間の絶縁抵抗については、一部がlX1090
以下であった。
(実施例5) 上記実施例1に於いて、セラミック基板を形成するセラ
ミック原料粉末のxl【成を、Al2O3が48重量%
、S i 02 カ34 mf?t%、B 203が7
重量%、CaOが4重M%、M g Oh’ 3゜5重
M%、Cr2Chが爪凱%、Li>Oが0゜5重量%に
代えた事と、焼成温度を950°Cとした小以外は、同
実施例1と同様にしてセラミック多層配線基板を製作し
た。
これによって製造されたセラミック多層配線基板の配線
の面積抵抗率を求めた結果は1,8mΩ/口であった。
また、線間の絶縁抵抗は、全てlXl0I@Ω以−ヒで
あった。
(比較例2) 上記実施例5に於いて、焼成時の炉内雰囲気を大気中と
した事以外は、同実施例5と同Llの条件でセラミック
多層配線基板を製作した。この結果、セラミック基板の
層間に形成された内部配線は全て断線していた。
(実施例6) 上記実施例Iに於いて、セラミック基板を形成するセラ
ミック原料粉末の組成を、Al2O3が52重n1%、
S + 02が32ffl毒%、B2O3が6型組%、
CaOが3重狙%、MgOが3゜5重量%、Cr2O5
が3重狙%、Li2Oが05重量%に代エタlG +!
−1A g 7’l’ 92 n’i j71 %、P
dが8重狙%からなる導電粒子を主体する導電ペースト
を用いた串と、焼成温度を980℃とした事以外は、同
実施例1と同様にしてセラミック多層配線ノ、U 4f
2を製作した。
これによって製造されたセラミック多層配線基板の配線
の面積抵抗率を求めたれ11′果は5.1mΩ/口であ
った。また、線間の絶縁抵抗は、全てlXl0I”Ω以
上であった。
(比較例3) 上記実施例6に於いて、焼成時の炉内雰囲気を大気中と
した事以外は、同実施例6七同様の条件でセラミック多
層配線基板を製作した。この結果、セラミック基板のj
※間に形成された内部配線は全て断線していた。
(実施例7) 上記実施例1に於いて、セラミツクツ、(板を形成する
セラミック原料粉末のm成を、Al2O3が40重型組
、S i 02が36重重打%、B 203が1lff
lff)%、CaOが6 !If=t%、MgOが3゜
5重量%、Cr2O3が3 Eli ff1%、Li2
Oが0゜5重M%に代えた事と、焼成温度を890°C
とした事以外は、上記実施例1と同様にしてセラミック
多層配線基板を製作した。
これによって製造されたセラミック多層配線基板の配線
の面riIt抵抗率を求めた結果は1.6mΩ/口であ
った。また、線間の絶縁抵抗は、全てlX1019Ω以
上であった。
[発明の効果] 以上説明した通り、本発明によれば、Ag若しくはAg
合金を導体としたセラミック多層配線基板を、従来より
高い温度で焼成する事が可能になる。これによって、焼
成温度を低くするために、セラミック基板の中のガラス
成分を増加させて、その抗折強度が低下するという)弊
害がない。しかも、導体のセラミック基板への拡散も抑
えられるため、配線基板の絶縁性を高く、導体の抵抗値
を低く維持する事ができ、高信頼性ををするセラミック
配線基板を提供118来ると言う効果が達成される。
4、図面のflTi (11な説明 第1図は、セラミック多層配線基板の614造を示す要
部断面図である。
1・・・セラミック基板 2・・・内部導体 3・・・
ホール4体 4・・・外部導体 特許出願人 太陽1橘電株式会社 代 理 人 弁理士北條和由 今 第1図 ] Φ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多層に積層されたセラミックシートの表面及び層
    間にAg若しくはAg合金を含む内部導体を有するセラ
    ミック多層配線基板に於いて、セラミックと導体が低酸
    素濃度雰囲気中で焼成された事を特徴とするセラミック
    多層配線基板。
  2. (2)未焼成セラミックシート上に、Ag若しくはAg
    合金を含む導電ペーストを塗布し、これらセラミックシ
    ートを積層して焼成するセラミック多層配線基板の製造
    方法に於いて、焼成雰囲気を低酸素濃度雰囲気とする事
    を特徴とするセラミック多層配線基板の製造方法。
  3. (3)ベースとなる絶縁性シート上に、絶縁性セラミッ
    クペーストとAg若しくはAg合金を含む導電ペースト
    を交互に塗布し、得られた積層体を焼成するセラミック
    多層配線基板の製造方法に於いて、焼成雰囲気を低酸素
    濃度雰囲気と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。
  4. (4)前項特許請求の範囲第2項または第3項の何れか
    に記載の低酸素濃度雰囲気が、50000ppm以下の
    酸素濃度雰囲気である事を特徴とするセラミック多層配
    線基板の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5683790A (en) * 1992-12-28 1997-11-04 Tdk Corporation Multilayer ceramic parts
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