JPH06224538A - セラミックス回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 セラミックス基板上に銅粉末、ガラス粉末及
び感光性樹脂を主成分とする感光性導体ペーストを塗布
する塗布工程と、塗布工程により形成された塗布層を所
定の配線パターンに露光、現像する現像処理工程と、現
像処理が施されたセラミックス基板を酸化性雰囲気下で
前記塗布層中の感光性樹脂が分解、飛散する温度で熱処
理する工程と、熱処理工程で酸化された塗布層中の銅粉
末を還元する還元処理工程と、中性雰囲気下で銅を焼結
させる焼成工程とを含んでいるセラミックス回路基板の
製造方法。 【効果】 容易な操作、及び低コストで、セラミックス
回路基板上に平坦性、緻密性、接着性に優れた銅微細配
線を形成することができる。従って、得られたセラミッ
クス回路基板は、セラミックス回路基板のマルチチップ
化、高密度実装化に好適な回路基板として極めて有用で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ＬＳＩ、チップ
部品等を実装し、かつそれらを相互配線するためのセラ
ミックス回路基板の製造方法に関し、より詳細には、セ
ラミックス基板上に低コストにて銅微細配線を形成する
セラミックス回路基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器はますます小型化、高密
度化が進んできており、これらに実装される電子部品の
狭ピッチ多ピン化、マルチチップ化も急速に進められつ
つある。従って、ＬＳＩ、ＩＣチップのボンディング法
も従来のワイヤボンディング法から、マルチチップや高
密度実装に適したＴＡＢ（Tape Automated Bonding) 方
式又はフリップチップ方式等が採用されるようになって
きている。このような電子機器の高密度化に伴い、セラ
ミックス配線基板に対しても線幅が１００μｍ以下の微
細配線が要求されるようになってきている。

【０００３】通常、セラミックス基板上への配線法は、
大別して直接描画法、薄膜法、メッキ法及び厚膜印刷法
等に分けられる。

【０００４】前記直接描画法は、ノズルよりペーストを
セラミックス基板上に直接吐出して描画する方法である
が、この方法は生産性が低く、かつ微細配線の平坦性も
低いという問題点がある。

【０００５】また前記薄膜法は、セラミックス基板に真
空蒸着、スパッタリング又はイオンプレーティング等に
より数μｍオーダーの導体金属層を形成する方法であ
り、この方法では平坦性の高い薄膜微細配線を形成でき
るものの、セラミックス基板との密着性が低い、通常の
セラミックス基板に薄膜を形成した場合は前記基板の凹
凸に起因して配線の凹凸が大きくなる、薄膜形成装置が
高価である等の問題点がある。

【０００６】さらに、セラミックス基板との密着性を高
めるには、セラミックス基板の表面を粗化する余分の工
程が必要となる。また、通常のセラミックス基板が有す
る数十μｍオーダーの凹凸を無くして平坦化するために
は、研磨（ラッピング）処理を行わなければならない
が、セラミックス板の研磨は容易ではなく、かなりの手
間がかかる。

【０００７】また前記メッキ法も前述した薄膜法と同様
の問題点がある。さらに、薄膜法、メッキ法共に、セラ
ミックス基板上に緻密な金属導体層が形成されるため、
熱サイクル試験後には、金属とセラミックスとの大きい
熱膨張差のため前記セラミックス基板表面から金属が一
部剥離し、密着性が著しく低下するという問題点があ
る。

【０００８】一方前記厚膜印刷法は、導体粒子を有機ビ
ヒクル中に分散させた導体ペーストをメッシュスクリー
ンを通してセラミックス基板に印刷し、焼成することに
よりセラミックス基板に焼き付ける方法である。この方
法ではセラミックス基板との充分な密着強度を有する導
体層を低コストで形成することができるものの、メッシ
ュのワイヤ径に限界があるために１００μｍ未満の微細
配線を形成することが難しいという問題点がある。

【０００９】そこで、基本的には前記厚膜印刷法を使用
し、配線パターンの形成には薄膜法の特徴であるフォト
リソグラフィー法を導入した方法が試みられている。そ
の方法を以下に示すと、まず光硬化性モノマー等からな
る感光性樹脂を溶剤に溶解させて形成した感光液中に導
電性粉末を分散させて感光性導体ペーストを調整し、該
感光性導体ペーストを厚膜印刷法によりセラミックス基
板にベタ印刷し、露光、現像処理することにより所定の
パターンを形成する。次に所定パターンが形成されたセ
ラミックス基板を焼成することにより硬化した光硬化性
樹脂を分解、飛散（脱バインダー）させ、同時に導電性
膜をセラミックス基板に焼き付けることにより銅微細配
線の形成を完了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記方法において、感
光性導体ペースト中の感光性樹脂の量は、通常の厚膜導
体ペースト中の樹脂の量よりもかなり多い。これは、感
光性導体ペースト中の感光性樹脂の量が少ないと感光性
導体ペースト中の導電性粉末の量が相対的に多くなり、
露光工程で照射される紫外線が導電性粉末により遮断さ
れ、紫外線が塗布された厚膜の厚み方向に充分に透過さ
れないため、感光性樹脂が充分に感光せず、現像するの
が難しくなるためである。

【００１１】しかし、このように感光性導体ペースト中
に多量の感光性樹脂が存在し、しかも現像工程により硬
化した感光性樹脂は燃焼しにくくなるため、前記脱バイ
ンダー工程において硬化した樹脂が充分に分解、飛散せ
ずに残存し、導体粉末の焼結を阻害したり、形成された
配線のセラミックス基板に対する接着強度を低下させる
という課題があった。特に、導電性粉末として銅粉末を
使用する場合、通常、焼成は銅粉末の酸化を防止するた
めに窒素雰囲気等の還元性雰囲気下で行われていたた
め、一層感光性樹脂等の分解、飛散が難しかった。

【００１２】さらに、感光性導体ペースト中に多量の感
光性樹脂が存在するために前記感光性導体ペースト中の
導電性粉末の濃度は低くなり、感光性樹脂を除去した後
も配線パターン中の導電性粉末の充填度が低くなり、焼
成により充分緻密化された配線が得られないという課題
もあった。

【００１３】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、緻密性、密着性に優れ、平坦性の高い微細配線を、
容易な操作及び低コストで形成することができるセラミ
ックス回路基板の製造方法を提供することを目的として
いる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るセラミックス回路基板の製造方法（以
下、第１のセラミックス回路基板の製造方法と記す）
は、セラミックス基板上に銅粉末、ガラス粉末及び感光
性樹脂を主成分とする感光性導体ペーストを塗布する塗
布工程と、該塗布工程により形成された塗布層を所定の
配線パターンに露光、現像する現像処理工程と、該現像
処理が施されたセラミックス基板を酸化性雰囲気下で前
記塗布層中の感光性樹脂が分解、飛散する温度で熱処理
する工程と、前記熱処理工程で酸化された塗布層中の銅
粉末を還元する還元処理工程と、中性雰囲気下で銅を焼
結させる焼成工程とを含んでいることを特徴としてい
る。

【００１５】また本発明に係るセラミックス回路基板の
製造方法（以下、第２のセラミックス回路基板の製造方
法と記す）は、セラミックス基板上に銅粉末、ガラス粉
末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導体ペーストを
塗布する塗布工程と、該塗布工程により形成された塗布
層を所定の配線パターンに露光、現像する現像処理工程
と、該現像処理が施されたセラミックス基板を酸化性雰
囲気下で前記塗布層中の感光性樹脂が分解、飛散する温
度で熱処理する工程と、前記熱処理工程で酸化された塗
布層中の銅粉末を還元し、かつ焼結させる還元焼成工程
とを含んでいることを特徴としている。

【００１６】まず本発明の第１のセラミックス回路基板
の製造方法についてより詳細に説明する。第１のセラミ
ックス回路基板の製造方法においては、最初に塗布工程
として、セラミックス基板上に銅粉末、ガラス粉末及び
感光性樹脂を主成分とする感光性導体ペーストを塗布す
る工程を実施する。

【００１７】前記セラミックス基板としては、アルミナ
基板の他に、例えば窒化アルミニウム基板、ガラス−セ
ラミックス基板等が挙げられる。前記塗布工程で使用す
る前記感光性導体ペーストとしては、銅粉末１００重量
部、ガラス粉末１〜５重量部、感光性樹脂等を溶解した
感光液（フォトレジスト）４０〜１００重量部を主成分
とする導体ペーストが好ましい。前記銅粉末は、粒径が
０．５〜１２μｍ、さらには１〜３μｍのものが好まし
い。前記銅粉末の粒径が０．５μｍ未満の場合は銅粉末
がかさ高くなってペースト化に多量の感光性樹脂を必要
とするためペースト中の銅粉末の量が低下し、また前記
銅粉末の粒径が１２μｍを超えた場合はペーストの印刷
性や銅粉末の焼結性が低下する。前記ガラス粒子は粒径
が０．５〜５μｍのものが好ましく、ガラス粒子の粒径
が０．５μｍ未満では銅導体層の基板との密着性が低
く、また５μｍを超えると銅導体層のハンダに対する濡
れ性が低下する。

【００１８】前記ガラス粒子は銅導体層をセラミックス
基板に接着する作用があり、前記ガラス粒子が銅粉末１
００重量部に対し１重量部未満の場合は基板との接着性
が低下し、５重量部を超えた場合は銅導体層のハンダ濡
れ性が低下する。前記ガラス粉末の軟化温度は、銅配線
をセラミックス基板上に良好に接着させるために４００
〜６００℃の範囲にあることが好ましい。前記フォトレ
ジストとしては、例えばアルコール系、エステル系、ケ
トン系等の溶剤と、例えばアクリル系、イミド系等の感
光性樹脂からなるポジタイプのフォトレジストや、例え
ばアルコール系、エステル系、ケトン系等の溶剤と、例
えばゴム系、アクリル系、フェノール系等の感光性樹脂
からなるネガタイプのフォトレジストが挙げられ、前記
フォトレジストが銅粉末１００重量部に対して４０重量
部未満の場合はペーストの粉末量が多くなりすぎて現像
が困難になり、１００重量部を超えた場合は感光性導体
ペースト中の銅粉末の充填度が低くなりすぎて充分緻密
化された配線が形成されない。

【００１９】前記感光性導体ペーストの調製には、前記
銅粉末、前記ガラス粉末及び前記感光性樹脂等を含有す
る感光液を３本ロールを用いて混練するのが好ましく、
３本ロールを用いれば、前記銅粉末等が前記感光液中に
充分に分散した感光性導体ペーストが得られる。なお、
前記感光性導体ペーストの調製は、感光性樹脂の感光を
防止するために黄色光の下で行う必要がある。

【００２０】前記感光性導体ペーストの前記セラミック
ス基板への塗布方法としては、通常の厚膜印刷用スクリ
ーンによりベタ印刷する方法が用いられる。従って、塗
布操作は極めて容易である。また前記セラミックス基板
へのベタ印刷は、必ずしもセラミックス基板全面に塗布
する必要はなく、バーコート方式により配線部及びその
周辺にベタ印刷すればよい。この他にもセラミックス基
板全面に前記感光性導体ペーストを印刷する必要がある
場合は、ロールコーター法、ディップ法、ホイラー法
（スピンナー法）等の塗布方法を用いることができる。
前記セラミックス基板への前記感光性導体ペーストの塗
布が終了した後は、前記セラミックス基板を適度の時間
放置して塗布面をレベリングさせればよい。ここで、レ
ベリングとは塗布面を水平な状態で放置することにより
平坦化する工程をいい、放置時間は１０分程度が好まし
い。前記レベリング終了後は、塗布面を乾燥させること
により、前記銅粉末を前記セラミックス基板上に固定す
る。乾燥条件としては、通常７０〜８０℃で１０分程度
加熱する条件が好ましい。なお、この塗布工程において
塗布面を充分にレベリング処理することにより、配線の
平坦性が向上し、かつ各配線の高さも等しくなるため、
塗布工程の前にセラミックス基板を研磨処理して平滑化
する必要はない。 この塗布工程により形成される塗布
膜の膜厚は、５〜２０μｍが好ましい。塗布膜の膜厚が
５μｍ未満の場合は、焼成後の銅配線の組織が粗とな
り、また塗布膜の導体層が２０μｍを超えた場合は、塗
布膜の底部まで紫外線が達しにくくなり、フォトレジス
トが充分に硬化せず、現像不良が生じやすいので好まし
くない。

【００２１】次に現像処理工程として、前記塗布工程に
より形成された塗布層を所定の配線パターンに露光、現
像する工程を実施する。前記露光工程は、通常の方法を
とることができ、例えばコンタクト方式、プロキシミテ
ィ方式を採用することができる。前記露光後の現像処理
には、通常感光性樹脂を現像する際に使用する現像液を
使用することができ、現像方法は浸漬揺動法又はスプレ
ー法を採用することができる。現像工程終了後は、白色
光の下で取り扱うことができる。

【００２２】次に、前記現像処理が施されたセラミック
ス基板を酸化性雰囲気下で前記塗布層中の感光性樹脂等
の有機物が分解、飛散する温度で熱処理する。

【００２３】通常の樹脂を使用した銅導体ペーストを用
いた場合、銅を酸化させずに樹脂が分解、飛散するよう
に、極微量の酸化性ガスを含む窒素雰囲気下で加熱焼成
を行う。しかし、本発明に用いられる感光性導体ペース
トの場合は、前述したように前記導体ペースト中の感光
性樹脂等の有機物の含有量が高く、かつ前記現像工程で
硬化した分解、飛散のしにくい感光性樹脂を分解、飛散
させなければならないため、銅が酸化しないような条件
で加熱、焼成を行うことは非常に難しい。

【００２４】本発明では、大気中等の酸化性雰囲気下で
加熱処理する方法をとっているので、感光性導体ペース
ト中の有機物を短時間で完全に分解、飛散させることが
できる。この工程により銅粉末は一旦酸化されるが、後
の工程で還元処理を行うことにより、金属銅に還元され
る。

【００２５】前記熱処理工程を大気中で行う場合の条件
としては、熱処理温度を４００℃以上で行うのが好まし
い。前記熱処理温度が４００℃未満の場合は有機物を完
全に分解、飛散させることができない。ここで、酸化性
雰囲気下において熱処理を行うと、銅が酸化して酸化銅
となるために体積膨張を伴うが、感光性導体ペースト中
の銅粉末の充填状態が低いこと、ガラス粉末が溶融流動
すること等の理由から、前記銅の酸化膨張による配線形
状の変化はほとんど起きない。むしろ、銅の酸化膨張に
より酸化銅粒子の充填度は一旦高くなって、お互いが接
合され、次工程の還元処理によっても接合はなくならな
いので、焼成工程により緻密に焼結した銅配線が得られ
るという利点がある。

【００２６】この点について他の方法を実施した場合、
どのようになるかについて考察すると、以下のことが考
えられる。まず、感光性導体ペーストを銅が酸化しない
雰囲気で焼成を行う場合には、焼結後の銅配線の緻密度
が低くなるため、基板への銅配線の密着性が低下した
り、電気抵抗率が高くなる等の問題が生じる。また、通
常の厚膜法に用いられる銅導体ペーストを使用して大気
中で焼成した場合は、銅粉末の充填度が高いために酸化
膨張により配線形状が変化しやすい。さらに、出発原料
として酸化銅粉末を使用し、本発明と同様の方法を実施
した場合は、酸化銅粉末の初期充填度が低いためにお互
いの接合が起こらず、還元工程で酸化銅が金属銅に還元
される際に体積収縮を生じて、極めて緻密性の低い銅配
線となり、基板への密着性も低くなり、電気抵抗率も高
くなる等の問題が生じる。

【００２７】次に、還元処理工程として、前記熱処理工
程で酸化された塗布層中の銅粉末を還元する。前記還元
処理は通常、水素を１〜１０ vol％含む窒素雰囲気下、
４００〜６００℃の範囲で熱処理するのが好ましい。水
素の含有量が１ vol％未満の場合は還元が充分に進行せ
ず、また水素の含有量が１０ vol％を超えた場合はセラ
ミックス基板、誘電体部、抵抗部等のセラミックス回路
基板の構成材料も還元され易くなる。前記還元処理の温
度が４００℃未満の場合は還元が進行しにくくなるため
還元に長時間を要し、また前記還元処理の温度が６００
℃を超えた場合はセラミックス基板等の構成材料が還元
され易くなる。

【００２８】前記還元処理工程により、酸化銅は還元さ
れて金属銅となる。

【００２９】次に、中性雰囲気下で銅を焼結させる焼成
工程を行う。前記中性雰囲気とは、酸素や水素を含まな
い窒素等の不活性ガス雰囲気をいい、本発明では前記工
程で金属銅に還元された銅を緻密化して基板に接着する
ために、前記中性雰囲気下で焼成する。焼成温度は６０
０〜１０００℃が好ましい。前記焼成温度が６００℃未
満の場合は銅が緻密に焼結せず、また前記焼成温度が１
０００℃超えた場合は銅が溶融し易くなる。

【００３０】なお、前記方法により形成した銅の微細配
線上に、微細配線のさらなる平坦化やはんだ付け後の高
温エージングによる接着性の低下等を防ぐ目的で、銅、
金又はニッケル等の金属を２〜５μｍ程度の厚さにメッ
キしてもよい。

【００３１】上記した本発明の第１のセラミックス回路
基板の製造方法により、容易な操作、及び低コストで、
セラミックス回路基板上に平坦性、緻密性、接着性に優
れた銅微細配線を形成することができる。

【００３２】次に、本発明の第２のセラミックス回路基
板の製造方法について説明する。第２のセラミックス回
路基板の製造方法において、セラミックス基板上に銅粉
末、ガラス粉末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導
体ペーストを塗布する塗布工程、該塗布工程により形成
された塗布層を所定の配線パターンに露光、現像する現
像処理工程、及び該現像処理が施されたセラミックス基
板を酸化性雰囲気下で前記塗布層中の感光性樹脂が分
解、飛散する温度で熱処理する工程は、第１のセラミッ
クス回路基板の製造方法と全く同様に行う。

【００３３】従って、用いるセラミックス基板、感光性
導体ペースト等も、第１のセラミックス回路基板の製造
方法と全く同様でよい。

【００３４】第２のセラミックス回路基板の製造方法に
おいては、前記熱処理工程で酸化された塗布層中の銅粉
末を還元する還元工程と、還元された銅粉末を焼結させ
る焼成工程とを同時に行う点が、前記酸化工程と前記還
元工程とを順次行う第１のセラミックス回路基板の製造
方法と異なる。

【００３５】前の熱処理工程で酸化された塗布層中の銅
粉末を還元し、かつ焼結させる還元焼成工程を行う場合
は、加熱の温度が高いため、前述したセラミックス回路
基板の構成材料であるセラミックス基板、誘電体部、抵
抗部等が容易に還元されない耐還元性の高い材料である
必要がある。この場合の加熱温度は、６００〜１０００
℃が好ましい。前記焼成温度が６００℃未満の場合は銅
が緻密に焼結せず、また前記焼成温度が１０００℃超え
た場合は銅が溶融し易くなる。

【００３６】なお、第２のセラミックス基板の製造方法
においても、前記方法により形成した銅の微細配線上
に、微細配線のさらなる平坦化やはんだ付け後の高温エ
ージングによる接着性の低下等を防ぐために、銅、金又
はニッケル等の金属を２〜５μｍ程度の厚さにメッキし
てもよい。

【００３７】上記した本発明の第２のセラミックス回路
基板の製造方法により、容易な操作、及び低コストで、
セラミックス回路基板上に平坦性、緻密性、接着性に優
れた銅微細配線を形成することができる。

【００３８】

【作用】本発明に係る第１のセラミックス回路基板の製
造方法によれば、セラミックス基板上に銅粉末、ガラス
粉末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導体ペースト
を塗布する塗布工程と、該塗布工程により形成された塗
布層を所定の配線パターンに露光、現像する現像処理工
程と、該現像処理が施されたセラミックス基板を酸化性
雰囲気下で前記塗布層中の感光性樹脂が分解、飛散する
温度で熱処理する工程と、前記熱処理工程で酸化された
塗布層中の銅粉末を還元する還元処理工程と、中性雰囲
気下で銅を焼結させる焼成工程とを含んでいるので、前
記感光性導体ペーストの塗布及び現像工程で微細な銅配
線が形成され、酸化性雰囲気下で熱処理する工程により
感光性樹脂等が完全に除去され、酸化された酸化銅を還
元し、焼成する工程によりセラミックス基板との密着性
に優れた、緻密な銅微細配線が形成される。

【００３９】また本発明に係る第２のセラミックス回路
基板の製造方法によれば、セラミックス基板上に銅粉
末、ガラス粉末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導
体ペーストを塗布する塗布工程と、該塗布工程により形
成された塗布層を所定の配線パターンに露光、現像する
現像処理工程と、該現像処理が施されたセラミックス基
板を酸化性雰囲気下で前記塗布層中の感光性樹脂が分
解、飛散する温度で熱処理する工程と、前記熱処理工程
で酸化された塗布層中の銅粉末を還元し、かつ焼結させ
る還元焼成工程とを含んでいるので、前記感光性導体ペ
ーストの塗布及び現像工程で微細な銅配線が形成され、
酸化性雰囲気下で熱処理する工程により感光性樹脂等が
完全に除去され、酸化された酸化銅を還元し、同時に焼
成する工程によりセラミックス基板との密着性に優れ
た、緻密な銅微細配線が形成される。

【００４０】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミックス
回路基板の製造方法の実施例及び比較例を説明する。

【００４１】［実施例１］黄色光の下で、粒径４μｍの
銅粉末１００重量部、ガラス粉末(PbO-B₂O₃-SiO₂系、軟
化点500 ℃）２重量部、ネガ型フォトレジスト（アクリ
ル系ポリマーを主体としたもの）５５重量部を３本ロー
ルにて混練して感光性導体ペーストを調製した。次に該
感光性導体ペーストを用い、そのサイズが６０mm×６０
mmのアルミナ焼結基板の配線部及びその周辺に、バーコ
ート方式によりステンレスメッシュを通じてスクリーン
印刷（ベタ印刷）した。このときの印刷塗布層の厚さは
６μｍとした。次に、印刷後のアルミナ基板を１０分間
レベリング処理し、８０℃で１０分間乾燥させてアルミ
ナ基板に固定した。印刷終了後の配線部の内部構造を、
内部がわかるように切断した後ＳＥＭ観察したところ、
感光性樹脂樹脂中に銅粒子及びガラス粒子が良好に分散
しており、前記粒子同士の接触は少なく、粒子の充填度
は低かった。

【００４２】次に露光、現像工程を行った。前記工程で
アルミナ基板上に形成した感光性樹脂を含む導体層に、
所定の配線パターンが形成されたフォトマスクを接触さ
せ、上方から紫外線を照射して感光性樹脂を含む導体層
に露光した。露光処理後の基板は、炭酸ソーダ１wt％水
溶液の現像液を用いて浸漬揺動法により現像し、純水を
用いてリンスした。

【００４３】熱処理により感光性樹脂等の有機物を分
解、飛散させる工程は、上記方法により現像処理した基
板を、大気中、５００℃で２０分間加熱処理することに
より行った。この工程により、配線中の硬化した感光性
樹脂は分解、飛散し、前記感光性樹脂中にあった銅粒子
は酸化して酸化銅となったが、隣接の酸化銅粒子同士が
接合してネックを形成しているために膜状となってい
た。またガラス粒子が溶融、流動することにより、形成
された膜状の酸化銅をアルミナ基板に接着させていた。
この工程以降は白色光の下で実施した。

【００４４】酸化銅の金属銅への還元は、１０ vol％の
水素を含有する窒素雰囲気下、５００℃で１０分間保持
することにより行った。この還元工程で、酸化銅の金属
銅への還元に伴って体積収縮が生じたが、お互いに接合
された銅粒子はそのまま接合されて膜の状態を保ってお
り、また酸化銅膜はガラスによりアルミナ基板に固定さ
れていたので、金属銅の膜になってもアルミナ基板から
剥がれることはなかった。

【００４５】最後にアルミナ基板上の還元された銅を、
窒素雰囲気下、９００℃で１０分間保持することにより
焼結させ、アルミナ基板にしっかり固定した。これによ
り、銅配線は充分緻密に焼結した。

【００４６】上記プロセスにより、線幅３０μｍ、線間
の距離が２０μｍの銅微細配線を形成できた。形成され
た銅微細配線の導電性、接着強度及びハンダ濡れ性は以
下の手順で評価した。

【００４７】導電性について 導体特性値の測定により評価する。具体的には、４端子
抵抗測定及び銅配線の線幅と膜の厚さより、膜厚２０μ
ｍ換算のシート抵抗値を求める。

【００４８】接着強度について アルミナ基板上にタテヨコ２mm×２mm□の形状に銅導体
層を上記プロセスにより形成し、２３０±３℃の温度に
維持した６３％Ｓｎ−３７％Ｐｂハンダ槽に３±０．５
秒間浸漬した後、その上に０．６mmφスズメッキ銅線を
ハンダゴテにてハンダ付けする。次に、スズメッキ銅線
を被膜端部より１mmの位置で９０°曲げて基板と垂直な
状態にし、前記基板を固定した状態で引っ張り試験機に
より１０cm／min の速度でスズメッキ銅線を引っ張り、
スズメッキ銅線が前記基板から剥れたときの接着強度を
測定し、接着強度の値とする。前記接着強度の測定は、
ハンダ付け直後（初期接着強度）、および１５０℃で１
０００時間エージングした後（エージング後の接着強
度）の二種類の条件を設定して行う。

【００４９】ハンダ濡れ性について アルミナ基板上にタテヨコ４mm×４mm□の形状に銅導体
層を上記プロセスにより形成し、２３０±３℃の温度に
維持した６３％Ｓｎ−３７％Ｐｂハンダ槽に３±０．５
秒間浸漬し、被着したハンダの被覆率を目視で測定す
る。

【００５０】以上の評価方法により、前記プロセスによ
り形成した銅微細配線の特性値を測定したところ、シー
ト抵抗値は１．５ｍΩ／□、初期接着強度は３．０kg／
４mm² 、エージング後の接着強度は２．６kg／４mm² 、
ハンダ濡れ性は１００％と優れた特性を示した。また配
線表面の平坦度を東京精密製の表面荒さ計で測定したと
ころ、±２μｍであった。

【００５１】次に該銅微細配線上に新たな銅導体層を電
解メッキ法にて２μｍの厚さに形成した。前記電解メッ
キの条件は、メッキ液（CuSO₄・5H₂O:75g/L, 濃硫酸：17
0g/L,Cl^-:60ppm, 光沢剤：極微量）中にて、陽極として
リンを0.3 ％含有する銅を用い、電流密度1.5A/dm²、通
電時間３０分であった。

【００５２】このメッキ処理の施された銅導体層よりな
る銅微細配線表面の平坦度は±０．５μｍ以下と極めて
平坦性の高いものとなり、初期接着強度は３．０kg／４
mm²、エージング後の接着強度は３．０kg／４mm² 、ハ
ンダ濡れ性は１００％とさらに優れた特性を示した。

【００５３】［実施例２］実施例１と同様のアルミナ焼
結基板を用い、前記基板に実施例１と同様に感光性導体
ペーストをスクリーン印刷し、露光、現像、有機物の分
解、飛散処理を行った。次に、１０ vol％の水素を含有
する窒素雰囲気下、ピーク温度９００℃で１０分間保持
することにより、還元、焼成を行い、線幅３０μｍ、線
間２０μｍの銅微細配線を形成した。

【００５４】前記プロセスにより形成した銅微細配線の
特性値を測定したところ、シート抵抗値は１．４ｍΩ／
□、初期接着強度は３．１kg／４mm² 、エージング後の
接着強度は２．２kg／４mm² 、ハンダ濡れ性は１００％
と優れた特性を示した。また配線表面の平坦度は±２μ
ｍであった。

【００５５】次に、実施例１と同様に該銅微細配線上に
新たな銅導体層を電解メッキ法にて２μｍの厚さに形成
したところ、このメッキ処理の施された銅導体層よりな
る銅微細配線表面の平坦度は±０．５μｍ以下と極めて
平坦性の高いものとなり、初期接着強度は３．１kg／４
mm² 、エージング後の接着強度は３．０kg／４mm² 、ハ
ンダ濡れ性は１００％とさらに優れた特性を示した。

【００５６】［実施例３］粒径６μｍの銅粉末１００重
量部、ガラス粉末(PbO-B₂O₃-SiO₂系、軟化点500℃）２
重量部、ネガ型フォトレジスト（アクリル系ポリマーを
主体としたもの）５０重量部を３本ロールにて混練して
感光性導体ペーストを調製した以外は、実施例１と同様
にして、線幅２０μｍ、線間１５μｍの銅微細配線を形
成した。

【００５７】前記プロセスにより形成した銅微細配線の
特性値を測定したところ、シート抵抗値は１．６ｍΩ／
□、初期接着強度は２．７kg／４mm² 、エージング後の
接着強度は２．０kg／４mm² 、ハンダ濡れ性は１００％
と優れた特性を示した。また配線表面の平坦度は±２μ
ｍであった。

【００５８】次に、実施例１と同様に該銅微細配線上に
新たな銅導体層を電解メッキ法にて２μｍの厚さに形成
したところ、このメッキ処理の施された銅導体層よりな
る銅微細配線表面の平坦度は±０．５μｍ以下と極めて
平坦性の高いものとなり、初期接着強度は２．７kg／４
mm² 、エージング後の接着強度は２．５kg／４mm² 、ハ
ンダ濡れ性は１００％とさらに優れた特性を示した。

【００５９】［実施例４］粒径４μｍの銅粉末１００重
量部、ガラス粉末(PbO-B₂O₃-SiO₂系、軟化点500℃）５
重量部、ネガ型フォトレジスト（アクリル系ポリマーを
主体としたもの）５５重量部を３本ロールにて混練して
感光性導体ペーストを調製した以外は、実施例１と同様
にして、線幅３０μｍ、線間２０μｍの銅微細配線を形
成した。

【００６０】前記プロセスにより形成した銅微細配線の
特性値を測定したところ、シート抵抗値は１．７ｍΩ／
□、初期接着強度は３．２kg／４mm² 、エージング後の
接着強度は２．７kg／４mm² 、ハンダ濡れ性は９０％と
優れた特性を示した。また配線表面の平坦度は±２μｍ
であった。

【００６１】次に、実施例１と同様に該銅微細配線上に
新たな銅導体層を電解メッキ法にて２μｍの厚さに形成
したところ、このメッキ処理の施された銅導体層よりな
る銅微細配線表面の平坦度は±０．５μｍ以下と極めて
平坦性の高いものとなり、初期接着強度は３．２kg／４
mm² 、エージング後の接着強度は２．９kg／４mm² 、ハ
ンダ濡れ性は１００％とさらに優れた特性を示した。

【００６２】［実施例５］粒径４μｍの銅粉末１００重
量部、ガラス粉末(PbO-B₂O₃-SiO₂系、軟化点500℃）２
重量部、ポジ型フォトレジスト（アクリル系ポリマーを
主体としたもの）６０重量部を３本ロールにて混練して
感光性導体ペーストを調製した以外は、実施例１と同様
にして、線幅６０μｍ、線間３０μｍの銅微細配線を形
成した。

【００６３】前記プロセスにより形成した銅微細配線の
特性値を測定したところ、シート抵抗値は１．７ｍΩ／
□、初期接着強度は２．９kg／４mm² 、エージング後の
接着強度は２．４kg／４mm² 、ハンダ濡れ性は１００％
と優れた特性を示した。また配線表面の平坦度は±２μ
ｍであった。

【００６４】次に、実施例１と同様に該銅微細配線上に
新たな銅導体層を電解メッキ法にて２μｍの厚さに形成
したところ、このメッキ処理の施された銅導体層よりな
る銅微細配線表面の平坦度は±０．５μｍ以下と極めて
平坦性の高いものとなり、初期接着強度は２．９kg／４
mm² 、エージング後の接着強度は２．８kg／４mm² 、ハ
ンダ濡れ性は１００％とさらに優れた特性を示した。

【００６５】［比較例１］実施例１と同様のアルミナ焼
結基板を用い、前記基板に実施例１と同様に感光性導体
ペーストをスクリーン印刷し、露光、現像処理を行っ
た。次に、酸素３０ｐｐｍを含有する窒素雰囲気下、３
０分で９００℃まで昇温し、９００℃で１０分間保持し
たのち、３０分で室温まで冷却する条件で焼成したとこ
ろ、配線内の樹脂が分解、飛散せず、残留炭素として残
存し、銅粉末の焼結はほとんど進行せず、シート抵抗値
は２０ｍΩ／□であり、アルミナ基板上に銅微細配線を
形成することはできなかった。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る第１の
セラミックス回路基板の製造方法にあっては、セラミッ
クス基板上に銅粉末、ガラス粉末及び感光性樹脂を主成
分とする感光性導体ペーストを塗布する塗布工程と、該
塗布工程により形成された塗布層を所定の配線パターン
に露光、現像する現像処理工程と、該現像処理が施され
たセラミックス基板を酸化性雰囲気下で前記塗布層中の
感光性樹脂が分解、飛散する温度で熱処理する工程と、
前記熱処理工程で酸化された塗布層中の銅粉末を還元す
る還元処理工程と、中性雰囲気下で銅を焼結させる焼成
工程とを含んでいるので、容易な操作、及び低コスト
で、セラミックス回路基板上に平坦性、緻密性、接着性
に優れた銅微細配線を形成することができる。

【００６７】また本発明に係る第２のセラミックス回路
基板の製造方法にあっては、セラミックス基板上に銅粉
末、ガラス粉末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導
体ペーストを塗布する塗布工程と、該塗布工程により形
成された塗布層を所定の配線パターンに露光、現像する
現像処理工程と、該現像処理が施されたセラミックス基
板を酸化性雰囲気下で前記塗布層中の感光性樹脂が分
解、飛散する温度で熱処理する工程と、前記熱処理工程
で酸化された塗布層中の銅粉末を還元し、かつ焼結させ
る還元焼成工程とを含んでいるので、第１のセラミック
ス基板の製造方法と同様に容易な操作、及び低コスト
で、セラミックス回路基板上に平坦性、緻密性、接着性
に優れた銅微細配線を形成することができる。

【００６８】従って、本発明に係る上記二つの製造方法
により得られたセラミックス回路基板は、セラミックス
回路基板のマルチチップ化、高密度実装化に好適な回路
基板として極めて有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス基板上に銅粉末、ガラス粉
   末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導体ペーストを
   塗布する塗布工程と、 該塗布工程により形成された塗布層を所定の配線パター
   ンに露光、現像する現像処理工程と、 該現像処理が施されたセラミックス基板を酸化性雰囲気
   下で前記塗布層中の感光性樹脂が分解、飛散する温度で
   熱処理する工程と、 前記熱処理工程で酸化された塗布層中の銅粉末を還元す
   る還元処理工程と、 中性雰囲気下で銅を焼結させる焼成工程とを含んでいる
   ことを特徴とするセラミックス回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】 セラミックス基板上に銅粉末、ガラス粉
   末及び感光性樹脂を主成分とする感光性導体ペーストを
   塗布する塗布工程と、 該塗布工程により形成された塗布層を所定の配線パター
   ンに露光、現像する現像処理工程と、 該現像処理が施されたセラミックス基板を酸化性雰囲気
   下で前記塗布層中の感光性樹脂が分解、飛散する温度で
   熱処理する工程と、 前記熱処理工程で酸化された塗布層中の銅粉末を還元
   し、かつ焼結させる還元焼成工程とを含んでいることを
   特徴とするセラミックス回路基板の製造方法。