JPH0225094A

JPH0225094A - セラミック多層配線基板の製造方法

Info

Publication number: JPH0225094A
Application number: JP17479888A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hoshi; 健一星; Shoichi Tosaka; 正一登坂
Original assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Current assignee: Taiyo Yuden Co Ltd
Priority date: 1988-07-13
Filing date: 1988-07-13
Publication date: 1990-01-26

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、電子回路に用いられるセラミック多Ｂ配線基
板の製造方法に関する。

［従来の技術］近年、電子回路に対する小型化、高密度化、高速化の要
求はますます強くなっている。これに呼応して、配線基
板も片面配線から両面配線へ、さらに両面配線から多層
配線へと、配線密度の向上が図られてきた。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ので
、小型、高密度化が強（要求される場合に、多く採用さ
れている。

この皿のセラミック多層配線基板の配線パターンを形成
するのに用いられる導体材料として、これまで、タング
ステン（Ｗ）、モリブデン（ＭＯ）、白金（Ｐｔ）、金
（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、銀（Ａ　ｇ＞、ニッケ
ル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）などが用いられているが、導電
性、耐マイグレーシ式ン性、材料価格等、様々な条件を
考え合わせた場合、銅が最も優れた導体材料であると言
える。

導体材料として、銅を用いたセラミック多層配線基板の
製造方法にはこれまで２つの方法があった。

一つは導体の原材料に金属銅粉を主として用いたもので
、バインダ成分の分解と除去、導電ペーストの焼付け、
及びセラミック成分の焼結処理を兼ねる焼成工程は、中
性雰囲気中（一般には窒素中）で行なわれる。焼成を中
性雰囲気で行なう理由は、大気中では銅が酸化されて、
電気抵抗が極端に増大し、導体として役立たなくなるた
めである。

もう一つは導体の原材料として酸化第二銅（Ｃｕｂ）を
用いたもので、焼成を熱処理の目的に応じて三段階に分
けて行う方法である。すなわち、まず第一段階として、
大気中で加熱を行い、絶な材料や導体材料に含まれてい
るバインダーを分解し、除去する。この時、導体の原材
料はもともと酸化銅なので酸化による間口は発生しない
。次の段階では、還元雰囲気中で加熱が行なわれる。こ
の段階で酸化銅が還元され、金Ｂ銅となる。そして、最
後の段階では、中性雰囲気中で焼成される。　（特開昭
６２−２５９７号）［発明が解決しようとする問題コ前者の方法では、絶縁材料や導体材料に含まれるバイン
ダーを中性雰囲気中で除去す゛ることとなるが、中性雰
囲気中ではバインダの分解反応が著しく遅いため、これ
を除去するためには非常に長い時間（２４〜１２０時間
）と大量の窒素ガスを必要とする。このため、生産性が
悪く、生産コストが高いという欠点を持つ。

後者の方法では上記の問題はないが、導体材料の原料と
して酸化第二銅を用いているために、これが還元して金
属銅となる時に体積が減少する。この結果、配線パター
ンの導体断面が粗になり、配線抵抗が高くなる七いう欠
点を生ずる。

そこで本発明は、前記従来の問題点を解決することを目
的とする。

［問題を解決するための手段］すなわち、前記目的を達成するため、本発明において採
用した手段の要旨は、金属銅粉末を主成分とする導電ペ
ーストを用いてグリーンシートに配線パターンを印刷し
たものを、弱酸化性雰囲気中で加熱して前記グリーンシ
ートと導電ペーストに含まれるバインダーを分解除去し
、その後、還元性界・囲気中で焼成することを特徴とす
るセラミック多層配線基板の製造方法である。

［作　　　用］前記本発明によれば、導体材料の原料に金属銅を主とし
て用いるために、配線抵抗の低いセラミック多層配線基
板を得ることができる。しかも、弱酸化雰囲気中でバイ
ンダの除去を行なうために、中性雰囲気中と比較して短
時間（５〜２４時間）でバインダが分解、除去される。

また、弱酸化雰囲気中でバインダの除去をおこなうため
、金Ｂ銅を主とする導体材料の酸化を最小限とすること
ができる。そして、最後に還元雰囲気中で焼成をおこな
うことにより、わずかに酸化していた配線パターンを形
成する導体材料が還元されて金Ｉｉｌ！Ｉ銅となる。

なお、ここでいう弱酸化雰囲気中とはバインダの除去に
十分な酸素濃度であり、しかも金属銅の酸化を最小限と
する酸素濃度であり、具体的には酸素濃度が１００ｐＩ
）　ｍ　〜１００００ｐ　ｐ　ｍの範囲が望ましい。酸
素濃度が１１００ｐｐ未満の場合は、バインダの分解除
去を短時間でおこなうには不十分な場合が多く、１００
００ｐＩ）　ｍを超える場合は、金属銅の酸化を最小限
にすることができず、金属銅の酸化による体積増により
、基板にクラック等の不良が発生しやすい。

［実　施　例コ次に、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）Ａ１２０３が４５ｗ　ｔ％、Ｓ　ｔ　０２が３５ｗ　ｔ
％、Ｂ２Ｏ３が８ｗｔ％、ＣａＯが５ｗｔ％、ＭｇＯが
３．５Ｗ　ｔ％、Ｃｒ２Ｏ３が３ｗｔ％、Ｌｉ２Ｏが０
．５ｗｔ％の組成からなるセラミック粉末に、ポリビニ
ルブチラールをトルエンとエタノールとの１対１の溶媒
に溶解したを機バインダと、ジブチルフタレートからな
る可塑剤と、オレイン酸からなる分散剤とを加え、これ
をポールミルで混合してセラミックスラリ−を作った。

次にこのスラリーを真空脱泡機で脱泡した後、ドクター
ブレード法により、前記セラミックスラリ−から厚さ２
５０μｍのグリーンシートを製作した。つぎに、このグ
リーンシートを所定の大きさに切断した後、必要な■所
に直径２００μｍのピアホールを形成した。

次に、金Ｂ銅粉（平均粒子径２．２μｍ）に、エチルセ
ルロースをテレピネオールで溶解した有機バインダを加
えて銅ペーストを作り、これを内部導体用ペーストとし
て用い、これをスクリーン印刷法によって前記グリーン
シートに印刷した。また表面導体用ペーストとして前記
ペーストにガラス粉末を添加したものを用い、これを同
様にしてグリーンシートに印刷した。なお、この印刷工
程において、前記ピアホールの内部にも銅ペーストが充
填される。

その後、上記の様に配線パターンを印刷したグリーンシ
ートを所望枚数重ね合わせ、９０°Ｃ１２００Ｋ　ｇ　
／　ｃ　ｍ”の圧力で熱圧若した。圧着後の断面図を第
１図に示す。同図において、■は、グリーンシート、２
は、内部導体ペースト、３は、ピアホールに充填された
導体ペースト、４は、外部導体ペーストである。

次に、窒素ガスに空気を混合して酸素濃度が１０００ｐ
　ｐ　ｍとなる様に調整した弱酸化雰囲気中において、
１．５°Ｃ／ｍｉｎの温度勾配で室温から６５０°Ｃま
で昇温し、このまま６５０℃の揚程、で１時間保持した
後、−１Ｏ℃／ｒｎｉｎの温度勾配で６５０℃から室温
まで冷却し、脱バインダ処理を行なった。次に、窒素ガ
ス９６％と水素ガス４％を混合した還元雰囲気中におい
て、２０°Ｃ／ｍｉｎの温度勾配で室温から９２０℃ま
で昇温し、このまま９２０℃の温度で１０分間保持した
後−２０”Ｃ／ｍｉｎの温度勾配で９２０°Ｃから室温
まで冷却し、焼成した。この製造条件を、表１に示した
。

以上の工程により作製されたセラミック多層基板の内部
の配線の抵抗値を測定したところ、１．９ｍΩ／口であ
った。また、目視観察の結果、クラック等の発生は認め
られず、さらに脱バインダが不十分な場合に多く起こる
絶縁不良もなかった。この結果を、表１に示した。

（実施例２〜７）表　　１等の発生はなく、絶縁不良も無かった。

（実施例８〜１０）内部導体ペーストの導体材料を金Ｂ銅粉から表２の組成
のものに各々変、え、それ以外は、実施例１と同様の条
件でセラミック多層配線基板を製作した。その結果、表
２に示したような内部の配線抵抗が得られた。また、ク
ラック等の発生はなく、絶縁不良もなかった。

表　　２実施例１と同様な方法で、脱バイダの時の酸素濃度と昇
温速度を表１の様に変え、それ以外は実施例１と同様な
条件でセラミック多層配線基板を製作した。その結果、
表１に示したような内部の配線抵抗が得られた。また、
タラツク（比較例１．２）実施例１と同様な方法で、脱バイダの時の酸素濃度と昇
温速度を表３の様に変え、それ以外は実施例１と同様な
条件でセラミック多層配線基板を製作した。その結果、
酸素濃度を５０ｐｐｍとした比較例１では、脱バインダ
が不完全なため絶縁不良が生じた。また、酸素濃度を２
００００ｐｐｍとした比較例２では、配線部分に内部の
銅導体の酸化による体積増が原因とみられるクラックが
認められた。

表　　３（比較例３）実施例１と同様な方法で、内部導体ペーストの導体材料
を金属銅粉から酸化第二銅粉に変え、それ以外は実施例
１と同様な条件でセラミック多層配線基板を製作した。

その結果、表４に示された通り、内部の配線抵抗が５．
２ｍΩ／口と高かった。

表　　４［発明の効果コ以上説明した通り、本発明のセラミック多層配線基板の
製造方法によれば、弱酸化性雰囲気中で脱バインダを行
なうことにより、脱パインダニ程の時間が短（て済むた
め生産性が高く、かつ、脱バインダが不十分なために生
ずる絶縁不良や、導体の酸化により生ずるクラック等の
発生がない。また、導体の原材料として金属銅を主成分
として用いるため、導体の配線抵抗が低（、優れた回路
基板が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、セラミック多層配線基板の中間工程品の一例
を示す断面図である。１・・・グリーンシート　２・・・内部導体ペースト３
・・・ピアホールに充填された導電ペースト　４・・・
外部導体ペースト

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属銅粉末を主成分とする導電ペーストを用いて
グリーンシートに配線パターンを印刷したものを、弱酸
化性雰囲気中で加熱して前記グリーンシートと導電ペー
ストに含まれるバインダーを分解、除去し、その後、還
元性雰囲気中で焼成することを特徴とするセラミック多
層配線基板の製造方法。
（２）前記特許請求の範囲第１項におけるバインダを分
解、除去する熱処理工程を行なう弱酸化性雰囲気が、１
００ｐｐｍ以上、１００００ｐｐｍ以下の酸素濃度を有
する雰囲気であるセラミック多層配線基板の製造方法。