JPH06342967A - セラミック回路物品を熱処理する方法 - Google Patents
セラミック回路物品を熱処理する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光画像化可能なバインダーを含んだ導電性ペ
ーストを施した導電性金属パターンを有するセラミック
物品を熱処理する方法を提供する。 【構成】 本発明の方法は，初期のバインダー焼却を促
進し，次いで導体複合物を焼結して最終的なセラミック
物品を形成するような条件下で加熱することを含む。本
発明は，少なくとも焼結工程において（好ましくはバイ
ンダー焼却工程と焼結工程の両方において）ガス状雰囲
気中に約０．２５〜２容量％の水分が存在することを特
徴とする。必要に応じて，最大約１０ｐｐｍ（好ましく
は約２〜３ｐｐｍ）のＨ２を含んでもよく，さらに他の
実施態様においては主要ガスがＮ２であってもよい。本
発明の雰囲気で熱処理された導電性のセラミック物品
は，セラミック基板に対する金属パターンの許容しうる
密着性と接着性を有し，また導電特性と誘電特性の改良
された組合わせを有する。必要に応じて，水分を含有し
た加熱雰囲気を触媒作用により生成させることもでき
る。
ーストを施した導電性金属パターンを有するセラミック
物品を熱処理する方法を提供する。 【構成】 本発明の方法は，初期のバインダー焼却を促
進し，次いで導体複合物を焼結して最終的なセラミック
物品を形成するような条件下で加熱することを含む。本
発明は，少なくとも焼結工程において（好ましくはバイ
ンダー焼却工程と焼結工程の両方において）ガス状雰囲
気中に約０．２５〜２容量％の水分が存在することを特
徴とする。必要に応じて，最大約１０ｐｐｍ（好ましく
は約２〜３ｐｐｍ）のＨ２を含んでもよく，さらに他の
実施態様においては主要ガスがＮ２であってもよい。本
発明の雰囲気で熱処理された導電性のセラミック物品
は，セラミック基板に対する金属パターンの許容しうる
密着性と接着性を有し，また導電特性と誘電特性の改良
された組合わせを有する。必要に応じて，水分を含有し
た加熱雰囲気を触媒作用により生成させることもでき
る。
Description
【０００１】本発明は，光画像化可能な厚膜ペーストの
印刷によって画定された導体素子を有するセラミック回
路を製造する方法に関する。さらに詳細には本発明は，
導体金属が銅であるセラミック回路の焼結に関するもの
であり，このとき得られたセラミック回路は，ハーメテ
ィシティ（ｈｅｒｍｅｔｉｃｉｔｙ）等の改良された誘
電特性を有し，銅回路のセラミック基板への接着性が改
良されている。半導体業界では，単一層構造や多層構造
をもつセラミック回路の製造が増えてきている。超小型
回路の開発は益々高度化しているので，こうした回路の
製造に対する要件はより一層厳しくなってきている。従
って，半導体チップ，セラミックコンデンサー，及びミ
クロンサイズの全回路パターンを据えつけるための基板
キャリヤーを製造するには，複雑で且つ精密な製造方法
を使用しなければならない。
印刷によって画定された導体素子を有するセラミック回
路を製造する方法に関する。さらに詳細には本発明は，
導体金属が銅であるセラミック回路の焼結に関するもの
であり，このとき得られたセラミック回路は，ハーメテ
ィシティ（ｈｅｒｍｅｔｉｃｉｔｙ）等の改良された誘
電特性を有し，銅回路のセラミック基板への接着性が改
良されている。半導体業界では，単一層構造や多層構造
をもつセラミック回路の製造が増えてきている。超小型
回路の開発は益々高度化しているので，こうした回路の
製造に対する要件はより一層厳しくなってきている。従
って，半導体チップ，セラミックコンデンサー，及びミ
クロンサイズの全回路パターンを据えつけるための基板
キャリヤーを製造するには，複雑で且つ精密な製造方法
を使用しなければならない。
【０００２】従来，このようなデバイスは厚膜印刷法に
よって製造されている。厚膜印刷法では，１種類以上の
塗料又はペーストがセラミック基板に印刷され，スクリ
ーン印刷法などと同様に所定のパターンにて配置され
る。多層回路の場合，金属もしくは金属酸化物の導体物
質（例えば銅）を含有した導体ペーストの層と，絶縁体
（例えばアルミナやシリケートガラス）を含有した誘電
体ペーストの層とが交互に配置され，このとき適切なコ
ネクターホール又はバイアスが誘電体層中にパターン付
けされている。
よって製造されている。厚膜印刷法では，１種類以上の
塗料又はペーストがセラミック基板に印刷され，スクリ
ーン印刷法などと同様に所定のパターンにて配置され
る。多層回路の場合，金属もしくは金属酸化物の導体物
質（例えば銅）を含有した導体ペーストの層と，絶縁体
（例えばアルミナやシリケートガラス）を含有した誘電
体ペーストの層とが交互に配置され，このとき適切なコ
ネクターホール又はバイアスが誘電体層中にパターン付
けされている。
【０００３】複合物物品の形成には熱処理が含まれ，こ
の熱処理は，印刷を施した後に個々の層を焼成するこ
と，又は複数の層を共焼成して（ｃｏ−ｆｉｒｉｎｇ）
最終的な回路を形成することを含む。複合物は，全体と
して約１５〜２０重量％の有機バインダーを含有し，一
般には，金属状態の導体物質を使用して製造される。従
って加熱スケジュールと雰囲気は，バインダー成分の急
速な除去，及び回路構造物の焼結が連続プロセスの一部
として達成されるよう選択される。一般には加熱は，複
数のゾーン（各ゾーンは，特定の速度及び特定の温度分
布にて加熱が進行するよう予めプログラム化されてい
る）を有するベルト型の炉の中で行われる。加熱スケジ
ュールは初期の予備加熱又はヒートアップを含み，この
とき温度は約２００〜５００℃の範囲で変わる。この工
程中，バインダーは従来法により除去され，従って炉の
この部分は炉のバインダー焼却区域として知られてい
る。
の熱処理は，印刷を施した後に個々の層を焼成するこ
と，又は複数の層を共焼成して（ｃｏ−ｆｉｒｉｎｇ）
最終的な回路を形成することを含む。複合物は，全体と
して約１５〜２０重量％の有機バインダーを含有し，一
般には，金属状態の導体物質を使用して製造される。従
って加熱スケジュールと雰囲気は，バインダー成分の急
速な除去，及び回路構造物の焼結が連続プロセスの一部
として達成されるよう選択される。一般には加熱は，複
数のゾーン（各ゾーンは，特定の速度及び特定の温度分
布にて加熱が進行するよう予めプログラム化されてい
る）を有するベルト型の炉の中で行われる。加熱スケジ
ュールは初期の予備加熱又はヒートアップを含み，この
とき温度は約２００〜５００℃の範囲で変わる。この工
程中，バインダーは従来法により除去され，従って炉の
この部分は炉のバインダー焼却区域として知られてい
る。
【０００４】予備加熱とバインダーの焼却が完了した
後，得られた複合物は，炉における次の工程と区域に進
み，そこで残りの加熱プロセスが行われて生成物が最終
的に焼成される。炉のこの区域は，高温ゾーン又は焼結
ゾーンとしても知られており，一般には窒素のような中
性雰囲気が使用され，これにより金属導体の酸化やセラ
ミック絶縁体成分もしくはガラス絶縁体成分の望ましく
ない還元が起こるのを防止している。この区域における
温度は９００℃以上の温度範囲をとりうる。このタイプ
のセラミック導体複合物は貴金属導体物質を使用して製
造されているけれども，こうした金属は高コストである
ために，業界ではより安価な導体金属（例えば銅）をこ
の代わりに使おうとしている。銅は，最終生成物に望ま
しい導電性や他の電気的特性を与える低コストの代替物
であるが，酸化を受け易く，焼成雰囲気をより慎重に制
御しなけばならない。この点に関して，ブラウンロー
（Ｂｒｏｗｎｌｏｗ）らによる米国特許第４，４７４，
７３１号及びカメハラ（Ｋａｍｅｈａｒａ）らによる米
国特許第４，５０４，３３９号に，バインダーの除去を
最適化するための加熱条件の調節に対する代表的なアプ
ローチがなされている。後者の特許において，カメハラ
らは，バインダーの除去を最適化するため，バインダー
の焼却時においてある量の水分又は水蒸気を使用するこ
とを説明している。
後，得られた複合物は，炉における次の工程と区域に進
み，そこで残りの加熱プロセスが行われて生成物が最終
的に焼成される。炉のこの区域は，高温ゾーン又は焼結
ゾーンとしても知られており，一般には窒素のような中
性雰囲気が使用され，これにより金属導体の酸化やセラ
ミック絶縁体成分もしくはガラス絶縁体成分の望ましく
ない還元が起こるのを防止している。この区域における
温度は９００℃以上の温度範囲をとりうる。このタイプ
のセラミック導体複合物は貴金属導体物質を使用して製
造されているけれども，こうした金属は高コストである
ために，業界ではより安価な導体金属（例えば銅）をこ
の代わりに使おうとしている。銅は，最終生成物に望ま
しい導電性や他の電気的特性を与える低コストの代替物
であるが，酸化を受け易く，焼成雰囲気をより慎重に制
御しなけばならない。この点に関して，ブラウンロー
（Ｂｒｏｗｎｌｏｗ）らによる米国特許第４，４７４，
７３１号及びカメハラ（Ｋａｍｅｈａｒａ）らによる米
国特許第４，５０４，３３９号に，バインダーの除去を
最適化するための加熱条件の調節に対する代表的なアプ
ローチがなされている。後者の特許において，カメハラ
らは，バインダーの除去を最適化するため，バインダー
の焼却時においてある量の水分又は水蒸気を使用するこ
とを説明している。
【０００５】前述したように，ペーストのセラミック成
分やガラス成分をそれらの元素状態に転化させるのは望
ましくないので，雰囲気の調整は重要なポイントであ
る。例えば，カメハラらは，水分は酸化の影響を及ぼす
ので，焼結雰囲気は水分を含有していない，と述べてい
る。さらに，エスクト（Ｙｅｘｔ）らは，「“窒素をベ
ースとした種々の炉雰囲気，及び銅厚膜導体と誘電体に
及ぼすこれら雰囲気の影響についての研究”，マイクロ
エレクトロニクスに関する１９８５年国際シンポジウム
議事録，ＩＳＨＭ，５８３−５９１」において，水分が
存在すると，セラミック基板への銅被膜の接着性が阻害
されるようである，と述べている。従って，銅ペースト
と銅被膜が最終的に基板に結合される焼結工程を遂行す
る従来のアプローチでは，本質的に中性雰囲気（例えは
窒素）中で行われている。こうした一般的なタイプのセ
ラミック導体物品の焼成に関する従来技術のレビュー
が，マクエベン（ＭｃＥｗｅｎ）らによる米国特許第
４，８９１，２４６号に記載されており，該特許を参照
の形でここに引用する。
分やガラス成分をそれらの元素状態に転化させるのは望
ましくないので，雰囲気の調整は重要なポイントであ
る。例えば，カメハラらは，水分は酸化の影響を及ぼす
ので，焼結雰囲気は水分を含有していない，と述べてい
る。さらに，エスクト（Ｙｅｘｔ）らは，「“窒素をベ
ースとした種々の炉雰囲気，及び銅厚膜導体と誘電体に
及ぼすこれら雰囲気の影響についての研究”，マイクロ
エレクトロニクスに関する１９８５年国際シンポジウム
議事録，ＩＳＨＭ，５８３−５９１」において，水分が
存在すると，セラミック基板への銅被膜の接着性が阻害
されるようである，と述べている。従って，銅ペースト
と銅被膜が最終的に基板に結合される焼結工程を遂行す
る従来のアプローチでは，本質的に中性雰囲気（例えは
窒素）中で行われている。こうした一般的なタイプのセ
ラミック導体物品の焼成に関する従来技術のレビュー
が，マクエベン（ＭｃＥｗｅｎ）らによる米国特許第
４，８９１，２４６号に記載されており，該特許を参照
の形でここに引用する。
【０００６】エアープロダクツ・アンド・ケミカルズ社
によるヨーロッパ特許出願第０３０８８５１号は銅厚膜
導体の加熱に対する別のアプローチを提供している。水
が加えられる雰囲気を使用し，そして赤外線源又は近赤
外線源によって加熱された炉を使用して焼成し，これに
より得られる焼成セラミック導体に改良された特性が付
与されることを示している。しかしながら該特許出願に
よれば，従来の仕方で加熱された炉に水分又は水蒸気を
使用すると，あまり良好ではない銅厚膜が得られること
が示されている。従って，上記ヨーロッパ特許出願のア
プローチは，問題点に対する解決策を提供するものの，
水蒸気の使用は赤外線炉又は近赤外線炉に限定され，従
来の炉では操作不可能である，という欠点を有する。
によるヨーロッパ特許出願第０３０８８５１号は銅厚膜
導体の加熱に対する別のアプローチを提供している。水
が加えられる雰囲気を使用し，そして赤外線源又は近赤
外線源によって加熱された炉を使用して焼成し，これに
より得られる焼成セラミック導体に改良された特性が付
与されることを示している。しかしながら該特許出願に
よれば，従来の仕方で加熱された炉に水分又は水蒸気を
使用すると，あまり良好ではない銅厚膜が得られること
が示されている。従って，上記ヨーロッパ特許出願のア
プローチは，問題点に対する解決策を提供するものの，
水蒸気の使用は赤外線炉又は近赤外線炉に限定され，従
来の炉では操作不可能である，という欠点を有する。
【０００７】さらに，上記ヨーロッパ特許出願のプロセ
スは，有機バインダーの除去を目的としたものであり，
従って，加熱プロセスの工程にて水分が含有されること
よりむしろ，主としてバインダー焼却工程時における雰
囲気，及び最終的に得られる焼成品の特性に及ぼす当該
雰囲気の調整の影響に関するものである。最も重要なこ
とには，上記ヨーロッパ特許出願においては，光画像化
可能な導体ペースト（バインダービヒクル，光開始剤，
及び他の種々の成分が存在しており，密着性が良く且つ
工業的に受け入れられる生成物を形成させるためには，
これらを完全に除去しなければならない）の場合に生じ
る特有の問題に対する考察がなされていない。
スは，有機バインダーの除去を目的としたものであり，
従って，加熱プロセスの工程にて水分が含有されること
よりむしろ，主としてバインダー焼却工程時における雰
囲気，及び最終的に得られる焼成品の特性に及ぼす当該
雰囲気の調整の影響に関するものである。最も重要なこ
とには，上記ヨーロッパ特許出願においては，光画像化
可能な導体ペースト（バインダービヒクル，光開始剤，
及び他の種々の成分が存在しており，密着性が良く且つ
工業的に受け入れられる生成物を形成させるためには，
これらを完全に除去しなければならない）の場合に生じ
る特有の問題に対する考察がなされていない。
【０００８】前述したように，光画像化可能なバインダ
ー物質の場合には，プロセシングパラメーター（ｐｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の選択はさらに
一層複雑となる。光画像化可能な物質を使用することの
利点は，例えば，１００μｍという小さなサイズの円筒
形状バイアスや幅２５μｍの微細な導体ラインが可能と
なることから明らかである。このことは，導電性パター
ンを配置させた後，被覆された基板を紫外線に暴露し，
次いで被覆基板を適切な溶媒で洗浄し，これにより銅ペ
ーストの一部を除去して所望のパターンを画定すること
以外は，従来の厚膜加工法を使用することによって達成
される。
ー物質の場合には，プロセシングパラメーター（ｐｒｏ
ｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）の選択はさらに
一層複雑となる。光画像化可能な物質を使用することの
利点は，例えば，１００μｍという小さなサイズの円筒
形状バイアスや幅２５μｍの微細な導体ラインが可能と
なることから明らかである。このことは，導電性パター
ンを配置させた後，被覆された基板を紫外線に暴露し，
次いで被覆基板を適切な溶媒で洗浄し，これにより銅ペ
ーストの一部を除去して所望のパターンを画定すること
以外は，従来の厚膜加工法を使用することによって達成
される。
【０００９】光画像化可能なバインダーシステムは，適
切なモノマー及び所望のレオロジー特性を有する光活性
の有機化合物を含む。このような有機化合物は，標準的
な工業製品に使用されているものに比べて一般には除去
するのが困難であり，ある特定の水性感光性ポリマーシ
ステムの場合，バインダーを効果的に除去するためには
システムに対して増大した酸化活性を必要とする。この
結果，金属導体物質の望ましくない酸化が起こる可能性
が増大するので，バインダーの焼却はより厳格に行わな
ければならない。この加工上の厳格さは，引き続き行わ
れる金属パターンの熱処理に対してさらに一層困難さを
加え，このため誘電特性が低下し，接着性が低下し，そ
して多くの場合，最終生成物が全くの不良品となってし
まうことがある。
切なモノマー及び所望のレオロジー特性を有する光活性
の有機化合物を含む。このような有機化合物は，標準的
な工業製品に使用されているものに比べて一般には除去
するのが困難であり，ある特定の水性感光性ポリマーシ
ステムの場合，バインダーを効果的に除去するためには
システムに対して増大した酸化活性を必要とする。この
結果，金属導体物質の望ましくない酸化が起こる可能性
が増大するので，バインダーの焼却はより厳格に行わな
ければならない。この加工上の厳格さは，引き続き行わ
れる金属パターンの熱処理に対してさらに一層困難さを
加え，このため誘電特性が低下し，接着性が低下し，そ
して多くの場合，最終生成物が全くの不良品となってし
まうことがある。
【００１０】上記のことから，光画像化可能なバインダ
ー物質を効果的に除去することができると共に，所望の
密着性，所望の誘電特性と導電性，及び銅パターンのセ
ラミック基板への所望の接着性を有する，工業的に適切
なエレクトロニクス製品の製造を容易するような熱処理
方法の必要性が叫ばれている。本発明によれば，光画像
化可能で揮発可能な有機バインダーを含んだ導電性金属
含有塗料組成物の少なくとも１つの層を印刷された形で
有し，そして必要に応じて，複数の前記導電性金属含有
層の間に配置された誘電性のセラミックペースト層を有
するセラミック基板，から製造されたセラミック回路物
品を熱処理する方法が提供され，前記方法は本質的に非
酸化性の雰囲気中で焼成もしくは焼結を行って最終物品
を形成する工程を含み，このとき前記焼成工程に対する
加熱雰囲気は約０．２５〜２容量％の水分（Ｈ２Ｏ）
（好ましくは約０．２５〜１．５％，さらに好ましくは
約０．２５〜１．２％，最も好ましくは約１％）を含
み，残部は従来の非酸化性焼成雰囲気（例えば窒素）で
ある。好ましい実施態様においては，焼成工程に対する
雰囲気は，上記の量の水分と共に最大約１０ｐｐｍまで
（好ましくは約２〜３ｐｐｍ）のＨ２を含み，残部は実
質的にＮ２である。
ー物質を効果的に除去することができると共に，所望の
密着性，所望の誘電特性と導電性，及び銅パターンのセ
ラミック基板への所望の接着性を有する，工業的に適切
なエレクトロニクス製品の製造を容易するような熱処理
方法の必要性が叫ばれている。本発明によれば，光画像
化可能で揮発可能な有機バインダーを含んだ導電性金属
含有塗料組成物の少なくとも１つの層を印刷された形で
有し，そして必要に応じて，複数の前記導電性金属含有
層の間に配置された誘電性のセラミックペースト層を有
するセラミック基板，から製造されたセラミック回路物
品を熱処理する方法が提供され，前記方法は本質的に非
酸化性の雰囲気中で焼成もしくは焼結を行って最終物品
を形成する工程を含み，このとき前記焼成工程に対する
加熱雰囲気は約０．２５〜２容量％の水分（Ｈ２Ｏ）
（好ましくは約０．２５〜１．５％，さらに好ましくは
約０．２５〜１．２％，最も好ましくは約１％）を含
み，残部は従来の非酸化性焼成雰囲気（例えば窒素）で
ある。好ましい実施態様においては，焼成工程に対する
雰囲気は，上記の量の水分と共に最大約１０ｐｐｍまで
（好ましくは約２〜３ｐｐｍ）のＨ２を含み，残部は実
質的にＮ２である。
【００１１】本発明の方法は，光画像化可能なペースト
（特に水性ベースの成分を含んだペースト）から製造さ
れたセラミック回路を処理するのに特に有効である。本
発明の方法により，従来の熱処理において生じる種々の
問題点が解消される。本発明に従って製造された物品
は，密着性，改良された導電特性と誘電特性（例えばハ
ーメティシティ），及び銅パターンの基板への改良され
た接着性等を併せ持っている。本発明においては，加え
た水分が，焼成が進行するにつれてペースト組成物のセ
ラミック成分と銅成分との合体強化を起こし易くするの
で，得られた物品の完全性を高めるよう作用する。この
ことは予想外のことであった。本発明の方法は処理上の
経済性も高める。例えば，揮発可能なバインダーの場
合，焼結工程に対する温度は，改良された合体強化とそ
れ対応した導体金属とセラミック基板との接着力増大と
を達成しつつ５０℃程度下げることができる。さらに，
処理時間もほぼ５０％ほど少なくなる。
（特に水性ベースの成分を含んだペースト）から製造さ
れたセラミック回路を処理するのに特に有効である。本
発明の方法により，従来の熱処理において生じる種々の
問題点が解消される。本発明に従って製造された物品
は，密着性，改良された導電特性と誘電特性（例えばハ
ーメティシティ），及び銅パターンの基板への改良され
た接着性等を併せ持っている。本発明においては，加え
た水分が，焼成が進行するにつれてペースト組成物のセ
ラミック成分と銅成分との合体強化を起こし易くするの
で，得られた物品の完全性を高めるよう作用する。この
ことは予想外のことであった。本発明の方法は処理上の
経済性も高める。例えば，揮発可能なバインダーの場
合，焼結工程に対する温度は，改良された合体強化とそ
れ対応した導体金属とセラミック基板との接着力増大と
を達成しつつ５０℃程度下げることができる。さらに，
処理時間もほぼ５０％ほど少なくなる。
【００１２】本発明の方法は連続的な仕方で行われる。
本発明の方法では，例えば，炉の種々のセクション（加
熱雰囲気の変化がなされる）間にカーテンを配置させた
状態で，被覆されたセラミック物品をベルト型の炉の中
に滞留させる。加熱雰囲気は湿潤窒素のプライマリー成
分を使用してもよい。本発明に対する加熱雰囲気は，水
中への窒素バブリングや触媒給湿機による水分の発生等
も含めた種々の方法によって供給することができる。代
表的な触媒給湿機がベニングらによる米国特許第３，６
３０，９５６号に開示されている。この他にもいくつか
のガス発生手段があり，これらも本発明に含まれる。本
発明の最も広い態様においては，本発明は，光形成可能
な（ｐｈｏｔｏ−ｆｏｒｍａｂｌｅ）又は光画像化可能
な（ｐｈｏｔｏ−ｉｍａｇｅａｂｌｅ）バインダーシス
テムを有する導体ペーストを使用して製造された多層物
品を含んだセラミック回路を熱処理する方法に関する。
前述したように，光画像化可能なポリマー物質成分の特
性と多様性のためにバインダーの焼却を行うのがより困
難となるので，光画像化可能なバインダーシステムの処
理にはさらなる厳格さが要求されるようになる。
本発明の方法では，例えば，炉の種々のセクション（加
熱雰囲気の変化がなされる）間にカーテンを配置させた
状態で，被覆されたセラミック物品をベルト型の炉の中
に滞留させる。加熱雰囲気は湿潤窒素のプライマリー成
分を使用してもよい。本発明に対する加熱雰囲気は，水
中への窒素バブリングや触媒給湿機による水分の発生等
も含めた種々の方法によって供給することができる。代
表的な触媒給湿機がベニングらによる米国特許第３，６
３０，９５６号に開示されている。この他にもいくつか
のガス発生手段があり，これらも本発明に含まれる。本
発明の最も広い態様においては，本発明は，光形成可能
な（ｐｈｏｔｏ−ｆｏｒｍａｂｌｅ）又は光画像化可能
な（ｐｈｏｔｏ−ｉｍａｇｅａｂｌｅ）バインダーシス
テムを有する導体ペーストを使用して製造された多層物
品を含んだセラミック回路を熱処理する方法に関する。
前述したように，光画像化可能なポリマー物質成分の特
性と多様性のためにバインダーの焼却を行うのがより困
難となるので，光画像化可能なバインダーシステムの処
理にはさらなる厳格さが要求されるようになる。
【００１３】従って本発明の方法は，例えば，導電性金
属；無機バインダーとして作用する無機ガラス含有組成
物；揮発性の可塑剤；及び適切な開始剤化合物と光硬化
可能なモノマーを含んだ光開始システム；を含んだ光画
像化可能な導体ペーストを使用して，所定の導体パター
ンを有するセラミック基板上に選択的に印刷することに
よってセラミック回路物品を製造することを含む。代表
的な組成物が，フェルトン（Ｆｅｌｔｏｎ）による米国
特許第４，５９８，０３７号及びネーベ（Ｎｅｂｅ）ら
によるヨーロッパ特許出願第０３５７０６３号に記載さ
れており，これらの特許を参照の形でここに引用する。
属；無機バインダーとして作用する無機ガラス含有組成
物；揮発性の可塑剤；及び適切な開始剤化合物と光硬化
可能なモノマーを含んだ光開始システム；を含んだ光画
像化可能な導体ペーストを使用して，所定の導体パター
ンを有するセラミック基板上に選択的に印刷することに
よってセラミック回路物品を製造することを含む。代表
的な組成物が，フェルトン（Ｆｅｌｔｏｎ）による米国
特許第４，５９８，０３７号及びネーベ（Ｎｅｂｅ）ら
によるヨーロッパ特許出願第０３５７０６３号に記載さ
れており，これらの特許を参照の形でここに引用する。
【００１４】このような組成物における構成成分の種類
及び塗料組成物の作用におけるこれら成分の重要性が，
上記の特許中に適切に説明されており，これらの組成物
を使用すると操作が複雑となり，処理に際してより高度
の制御が必要となることがわかる。プライマリーバイン
ダーは，印刷後に組成物を所定の位置に保持するよう作
用するが，光重合を誘起する適切な輻射線を選択的に照
射した後に，適切な溶媒（場合によっては水でもよい）
によってプライマリーバインダーを除去することができ
る。ある特定の光重合可能なバインダーの構成成分は，
バインダーの焼却のためにはさらなる酸化を必要とする
ようであり，このことが，許容できる電気特性をもった
密着性のよい導体を形成するために，従来の炉雰囲気を
使用してこのような光画像化可能な導体組成物で被覆さ
れたセラミック基板を熱処理するという試みにおいて，
本発明者らが突き当たった困難の一部をつくりだしてい
ると考えられる。
及び塗料組成物の作用におけるこれら成分の重要性が，
上記の特許中に適切に説明されており，これらの組成物
を使用すると操作が複雑となり，処理に際してより高度
の制御が必要となることがわかる。プライマリーバイン
ダーは，印刷後に組成物を所定の位置に保持するよう作
用するが，光重合を誘起する適切な輻射線を選択的に照
射した後に，適切な溶媒（場合によっては水でもよい）
によってプライマリーバインダーを除去することができ
る。ある特定の光重合可能なバインダーの構成成分は，
バインダーの焼却のためにはさらなる酸化を必要とする
ようであり，このことが，許容できる電気特性をもった
密着性のよい導体を形成するために，従来の炉雰囲気を
使用してこのような光画像化可能な導体組成物で被覆さ
れたセラミック基板を熱処理するという試みにおいて，
本発明者らが突き当たった困難の一部をつくりだしてい
ると考えられる。
【００１５】従って本発明の方法は，セラミック基板を
作製し（未加工状態であろうと既に焼成された状態であ
ろうと），このような基板を光画像化可能な導体含有組
成物で被覆し，次いで適切な輻射線を選択的に照射して
所望の回路パターンを画定することを含む。次に，この
ように処理された生成物を適切な溶媒中ですすぎ洗いし
て被膜の望ましくない部分を除去する。こうして得られ
た生成物は，本発明に従っていつでも最終的な処理がで
きるようになっている。前述したように，上記のように
して作製された被覆基板に焼成工程もしくは又は焼結工
程が施され，この工程は本質的に非酸化性の雰囲気中で
行われて最終的な密着性の良いセラミック導体物品が形
成される。本発明の方法は，約０．２５〜２容量％（好
ましくは約０．２５〜１．５％，さらに好ましくは約
０．２５〜１．２％，最も好ましくは約１％）の水分
（Ｈ２Ｏ）を含有した雰囲気中で焼成工程もしくは焼結
工程を行うことを含む。雰囲気の残部は，周知の適切な
いかなる非酸化性もしくは不活性の焼成雰囲気でもよい
が，好ましいのは窒素である。別の実施態様において
は，雰囲気の残部は，約１０ｐｐｍ（好ましくは約２〜
３ｐｐｍ）のＨ２を加えた窒素からなる。
作製し（未加工状態であろうと既に焼成された状態であ
ろうと），このような基板を光画像化可能な導体含有組
成物で被覆し，次いで適切な輻射線を選択的に照射して
所望の回路パターンを画定することを含む。次に，この
ように処理された生成物を適切な溶媒中ですすぎ洗いし
て被膜の望ましくない部分を除去する。こうして得られ
た生成物は，本発明に従っていつでも最終的な処理がで
きるようになっている。前述したように，上記のように
して作製された被覆基板に焼成工程もしくは又は焼結工
程が施され，この工程は本質的に非酸化性の雰囲気中で
行われて最終的な密着性の良いセラミック導体物品が形
成される。本発明の方法は，約０．２５〜２容量％（好
ましくは約０．２５〜１．５％，さらに好ましくは約
０．２５〜１．２％，最も好ましくは約１％）の水分
（Ｈ２Ｏ）を含有した雰囲気中で焼成工程もしくは焼結
工程を行うことを含む。雰囲気の残部は，周知の適切な
いかなる非酸化性もしくは不活性の焼成雰囲気でもよい
が，好ましいのは窒素である。別の実施態様において
は，雰囲気の残部は，約１０ｐｐｍ（好ましくは約２〜
３ｐｐｍ）のＨ２を加えた窒素からなる。
【００１６】本発明は，水分が加えられていない従来の
加熱雰囲気を使用した熱処理をはるかに凌ぐ結果を与え
る。具体的に言えば，従来の銅導体ペーストを適切に使
用している本質的に非酸化性の焼結雰囲気は，導体ペー
ストが光画像化可能なバインダー組成物を含有している
ときには良好な結果が得られなくなる。特にシステムが
１種類以上の水性ベース成分を使用しているときには，
密着した焼結金属パターンを形成することは不可能であ
った。さらに，焼成したままのセラミック回路は，銅の
セラミック基板への接着性が低く受け入れられない。従
って本発明の方法は，単に最終的に焼成されたセラミッ
ク回路の特性を改良するだけでなく，本明細書に記載の
特定のペースト組成物を使用して許容しうるセラミック
回路生成物が製造できることを示している。さらに，銅
導体物品の高温焼結において水分をドーパントとして使
用すること，及び光画像化可能な導体ペースト組成物を
使用して製造されたこのような物品については，本明細
書において初めて開示されている。
加熱雰囲気を使用した熱処理をはるかに凌ぐ結果を与え
る。具体的に言えば，従来の銅導体ペーストを適切に使
用している本質的に非酸化性の焼結雰囲気は，導体ペー
ストが光画像化可能なバインダー組成物を含有している
ときには良好な結果が得られなくなる。特にシステムが
１種類以上の水性ベース成分を使用しているときには，
密着した焼結金属パターンを形成することは不可能であ
った。さらに，焼成したままのセラミック回路は，銅の
セラミック基板への接着性が低く受け入れられない。従
って本発明の方法は，単に最終的に焼成されたセラミッ
ク回路の特性を改良するだけでなく，本明細書に記載の
特定のペースト組成物を使用して許容しうるセラミック
回路生成物が製造できることを示している。さらに，銅
導体物品の高温焼結において水分をドーパントとして使
用すること，及び光画像化可能な導体ペースト組成物を
使用して製造されたこのような物品については，本明細
書において初めて開示されている。
【００１７】作用に関して特定の理論付けを行うつもり
はないが，本発明の熱処理の焼結相において含まれてい
る水分は，導体ペースト組成物中に焼結助剤として存在
しているガラス相の四面体シリカ構造を変えるよう作用
すると考えることができる。このためガラス相の粘度が
減少し，従ってより低い温度レベルにて導体粒子の合体
強化が早まると考えられる。前述したように，本発明の
雰囲気内での光画像化可能な導体ペースト組成物の焼結
は，従来ある特定の光重合可能な導体ペーストを使用し
て可能であった温度条件ほど厳格ではない温度条件下に
て達成することができる。例えば，ある特定のペースト
に関して，高温ゾーンにおける最大焼結温度は，従来使
用されている温度より少なくとも５０℃下がっている。
はないが，本発明の熱処理の焼結相において含まれてい
る水分は，導体ペースト組成物中に焼結助剤として存在
しているガラス相の四面体シリカ構造を変えるよう作用
すると考えることができる。このためガラス相の粘度が
減少し，従ってより低い温度レベルにて導体粒子の合体
強化が早まると考えられる。前述したように，本発明の
雰囲気内での光画像化可能な導体ペースト組成物の焼結
は，従来ある特定の光重合可能な導体ペーストを使用し
て可能であった温度条件ほど厳格ではない温度条件下に
て達成することができる。例えば，ある特定のペースト
に関して，高温ゾーンにおける最大焼結温度は，従来使
用されている温度より少なくとも５０℃下がっている。
【００１８】本発明に従って形成された銅被膜は，バイ
ンダー焼却時に酸素ドーピングを行って従来の仕方で処
理された銅被膜より高い接着強度を示す。例えば，従来
の処理では１．７６ｋｇ／ｐａｄの接着強度が得られる
が，本発明の方法では２．２ｋｇ／ｐａｄの接着強度が
得られる。本発明に従って製造された導体生成物の特性
が改良されていること，特に均一性と密着性が改良され
ていることは，図１と図２を比較検討すれば明らかであ
る。これらの図面は，本発明による光画像化可能な銅導
体ペーストを使用して作製された銅導体パターンをもっ
たセラミック回路物品の，焼成したままのサンプルの表
面に対する走査電子顕微鏡法による写真を示している。
サンプルの一方を，１％の水分を含有した焼成雰囲気中
にて焼結したこと以外は，いずれのサンプルも同様の手
順にて作製・処理した。なお，他のパラメーターは一定
に保持した。
ンダー焼却時に酸素ドーピングを行って従来の仕方で処
理された銅被膜より高い接着強度を示す。例えば，従来
の処理では１．７６ｋｇ／ｐａｄの接着強度が得られる
が，本発明の方法では２．２ｋｇ／ｐａｄの接着強度が
得られる。本発明に従って製造された導体生成物の特性
が改良されていること，特に均一性と密着性が改良され
ていることは，図１と図２を比較検討すれば明らかであ
る。これらの図面は，本発明による光画像化可能な銅導
体ペーストを使用して作製された銅導体パターンをもっ
たセラミック回路物品の，焼成したままのサンプルの表
面に対する走査電子顕微鏡法による写真を示している。
サンプルの一方を，１％の水分を含有した焼成雰囲気中
にて焼結したこと以外は，いずれのサンプルも同様の手
順にて作製・処理した。なお，他のパラメーターは一定
に保持した。
【００１９】図１を参照すると，サンプルの表面の焼結
状態はあまり良くないようである。いくらかの焼結粒子
が観察されるけれども，微細構造の多くは球形粒子から
なっている。物質の大きな“ブライト（ｂｒｉｇｈ
ｔ）”チャンク（ｃｈｕｎｋ）が見られる区域において
サンプルのドット・マッピング（ｄｏｔ ｍａｐｐｉｎ
ｇ）を行い，当該チャンクにガラス含量が多いことが見
出され，このことは，焼成時における不完全な合体強化
により，ガラス質含有物を表わしている銅表面において
多くの不連続部分が存在していることを示している。こ
のことは，銅導体ペーストが光画像化可能なバインダー
システムを含有し，そして焼成が従来の非酸化性焼結雰
囲気下で行われるような場合に得られている結果と矛盾
しない。これとは対照的に，図２は，適切に焼結された
密着性の良好な銅を示している。銅導体の粒子構造は均
一であり，市販の焼結銅導体物質と同等程度の焼結状態
と密着性が得られていることを示している。前記した量
の水分を加えたことにより，密着性が良好で且つ受け入
れ可能な銅導体表面が形成されたことは明らかである。
状態はあまり良くないようである。いくらかの焼結粒子
が観察されるけれども，微細構造の多くは球形粒子から
なっている。物質の大きな“ブライト（ｂｒｉｇｈ
ｔ）”チャンク（ｃｈｕｎｋ）が見られる区域において
サンプルのドット・マッピング（ｄｏｔ ｍａｐｐｉｎ
ｇ）を行い，当該チャンクにガラス含量が多いことが見
出され，このことは，焼成時における不完全な合体強化
により，ガラス質含有物を表わしている銅表面において
多くの不連続部分が存在していることを示している。こ
のことは，銅導体ペーストが光画像化可能なバインダー
システムを含有し，そして焼成が従来の非酸化性焼結雰
囲気下で行われるような場合に得られている結果と矛盾
しない。これとは対照的に，図２は，適切に焼結された
密着性の良好な銅を示している。銅導体の粒子構造は均
一であり，市販の焼結銅導体物質と同等程度の焼結状態
と密着性が得られていることを示している。前記した量
の水分を加えたことにより，密着性が良好で且つ受け入
れ可能な銅導体表面が形成されたことは明らかである。
【００２０】本発明の方法によって得られる視覚的な特
質及び機械的な特質の他に，本発明の方法によって製造
される銅導体は改良された電気的特性を示す。例えば，
図１と２に示されている導体について抵抗率の測定を行
った。窒素をドーピングしていない雰囲気中で焼成され
た導体サンプル（図１）の平均抵抗率は２２．５ミリオ
ーム／スクウェアであったが，本発明の導体サンプル
（図２）の平均抵抗率は３．２５ミリオーム／スクウェ
アであった。抵抗率の値が低いということは，これに応
じて導電性が改良されていることを表わしており，本発
明のサンプルによって示されている急激に低下した抵抗
率は，従来技術を大幅に凌ぐ優位性を明らかに示してい
る。
質及び機械的な特質の他に，本発明の方法によって製造
される銅導体は改良された電気的特性を示す。例えば，
図１と２に示されている導体について抵抗率の測定を行
った。窒素をドーピングしていない雰囲気中で焼成され
た導体サンプル（図１）の平均抵抗率は２２．５ミリオ
ーム／スクウェアであったが，本発明の導体サンプル
（図２）の平均抵抗率は３．２５ミリオーム／スクウェ
アであった。抵抗率の値が低いということは，これに応
じて導電性が改良されていることを表わしており，本発
明のサンプルによって示されている急激に低下した抵抗
率は，従来技術を大幅に凌ぐ優位性を明らかに示してい
る。
【００２１】前述したように，本発明の本質的な態様
は，非酸化性の焼結雰囲気中に水分を導入することを含
んでいる。本発明の他の態様によれば，バインダー焼却
雰囲気中にも水分を導入することができ，このときこの
水分導入は，バインダーの焼却をある程度は向上させる
よう作用しつつ，同時に本質的ではない酸素要件を緩和
するか又はなくし，またバインダー焼却工程から焼結工
程への移行を容易にする。バインダー焼却工程において
導入することのできる水分の量は，焼結工程に関して前
記した範囲に従って変えることができる。従って水分
は，約０．２５〜２容量％（好ましくは約０．２５〜
１．５％，さらに好ましくは約０．２５〜１．２％，最
も好ましくは約１％）の量にて焼却雰囲気に加えること
ができる。本発明の焼却工程と焼結工程の両方において
水分を使用すると，熱処理の全体にわたって単一の雰囲
気を使用しやすくなり，この結果，処理の経済性や効率
が向上することになる。
は，非酸化性の焼結雰囲気中に水分を導入することを含
んでいる。本発明の他の態様によれば，バインダー焼却
雰囲気中にも水分を導入することができ，このときこの
水分導入は，バインダーの焼却をある程度は向上させる
よう作用しつつ，同時に本質的ではない酸素要件を緩和
するか又はなくし，またバインダー焼却工程から焼結工
程への移行を容易にする。バインダー焼却工程において
導入することのできる水分の量は，焼結工程に関して前
記した範囲に従って変えることができる。従って水分
は，約０．２５〜２容量％（好ましくは約０．２５〜
１．５％，さらに好ましくは約０．２５〜１．２％，最
も好ましくは約１％）の量にて焼却雰囲気に加えること
ができる。本発明の焼却工程と焼結工程の両方において
水分を使用すると，熱処理の全体にわたって単一の雰囲
気を使用しやすくなり，この結果，処理の経済性や効率
が向上することになる。
【００２２】本発明の加熱雰囲気は，焼結工程時におい
て，最大約１０ｐｐｍまでの水素（好ましくは約２〜３
ｐｐｍの水素）を補充してもよい。光画像化可能なバイ
ンダーペーストの種類によっては反応性がより高く，そ
の結果，いくらか離層を起こしやすい銅被膜を生成する
ことがあるので，水素の添加は任意である。このような
方法で作製された多層回路の絶縁体層の誘電特性が，特
定のパラメーター〔特に，誘電率（Ｋ），誘電正接（ｔ
ａｎδ），絶縁抵抗，及び破壊電圧（ＢＶ）〕を測定・
解析することによって求められる。絶縁体として作用す
る特定の層に関しては，当該層が，良好なハーメティシ
ティ（漏れ電流が低いことからわかる）を伴った低い誘
電率と誘電正接，高い絶縁抵抗，及び高い破壊電圧を示
すことが望ましい。ある処理条件が，ある特定のカテゴ
リーにおいては適切な等級の生成物を与えるものの，他
のカテゴリーにおいては不充分な生成物を与えることが
よくある。この点において，本発明の方法を使用する
と，望ましい特性の組合わせをもった生成物を得ること
ができる。
て，最大約１０ｐｐｍまでの水素（好ましくは約２〜３
ｐｐｍの水素）を補充してもよい。光画像化可能なバイ
ンダーペーストの種類によっては反応性がより高く，そ
の結果，いくらか離層を起こしやすい銅被膜を生成する
ことがあるので，水素の添加は任意である。このような
方法で作製された多層回路の絶縁体層の誘電特性が，特
定のパラメーター〔特に，誘電率（Ｋ），誘電正接（ｔ
ａｎδ），絶縁抵抗，及び破壊電圧（ＢＶ）〕を測定・
解析することによって求められる。絶縁体として作用す
る特定の層に関しては，当該層が，良好なハーメティシ
ティ（漏れ電流が低いことからわかる）を伴った低い誘
電率と誘電正接，高い絶縁抵抗，及び高い破壊電圧を示
すことが望ましい。ある処理条件が，ある特定のカテゴ
リーにおいては適切な等級の生成物を与えるものの，他
のカテゴリーにおいては不充分な生成物を与えることが
よくある。この点において，本発明の方法を使用する
と，望ましい特性の組合わせをもった生成物を得ること
ができる。
【００２３】本発明の方法と従来技術の方法とを比較し
ている以下の実施例を読めば，本発明がさらに良く理解
できるであろう。特に明記しない限り，表示されている
パーセントは全て容量パーセントである。実施例１ 本実施例においては，光画像化可能なバインダーシステ
ムを含んだ厚膜ペーストを使用して作製されたサンプル
に対して試験焼成（ｔｅｓｔ ｆｉｒｉｎｇ）を施し
て，本発明の試験焼成法と該ペーストの所有者（デュポ
ン社）が開発した焼成法とを比較した。特にデュポン社
の焼成法は，ある量のＯ２を焼却ゾーンに加えてバイン
ダーの除去を促進し，次いで窒素ベースの焼結雰囲気で
処理することを含む。サンプルを作製・焼成する手順及
び試験結果を以下に説明する。
ている以下の実施例を読めば，本発明がさらに良く理解
できるであろう。特に明記しない限り，表示されている
パーセントは全て容量パーセントである。実施例１ 本実施例においては，光画像化可能なバインダーシステ
ムを含んだ厚膜ペーストを使用して作製されたサンプル
に対して試験焼成（ｔｅｓｔ ｆｉｒｉｎｇ）を施し
て，本発明の試験焼成法と該ペーストの所有者（デュポ
ン社）が開発した焼成法とを比較した。特にデュポン社
の焼成法は，ある量のＯ２を焼却ゾーンに加えてバイン
ダーの除去を促進し，次いで窒素ベースの焼結雰囲気で
処理することを含む。サンプルを作製・焼成する手順及
び試験結果を以下に説明する。
【００２４】実験手順 サンプルの作製 本実験において使用される物質は，デュポン９９２４銅
導体，及び前記銅導体に対して相容性のある開発段階の
光画像化可能な誘電性厚膜ペーストシステムである。先
ずスクリーン印刷と乾燥を行うことによってサンプルを
作製し，次いで焼成を行った。コーズ（Ｃｏｏｒｓ）
２”×２”の９６％アルミナ基板を使用して，クラス１
００クリーンフード中で印刷と乾燥を行った。印刷後，
サンプルを５〜７分静置し，コンベアー式の赤外線オー
ブン中で乾燥した。各層に対して印刷／乾燥／焼成のシ
ーケンスを施し，各工程の間，さらなる処理または試験
が行われるまで，窒素パージしたボックス中にサンプル
を収容した。導体に対して約１０μｍの厚さが，そして
誘電体層に対してトータル約５０μｍの厚さが得られる
よう，印刷パラメーターを調整した。
導体，及び前記銅導体に対して相容性のある開発段階の
光画像化可能な誘電性厚膜ペーストシステムである。先
ずスクリーン印刷と乾燥を行うことによってサンプルを
作製し，次いで焼成を行った。コーズ（Ｃｏｏｒｓ）
２”×２”の９６％アルミナ基板を使用して，クラス１
００クリーンフード中で印刷と乾燥を行った。印刷後，
サンプルを５〜７分静置し，コンベアー式の赤外線オー
ブン中で乾燥した。各層に対して印刷／乾燥／焼成のシ
ーケンスを施し，各工程の間，さらなる処理または試験
が行われるまで，窒素パージしたボックス中にサンプル
を収容した。導体に対して約１０μｍの厚さが，そして
誘電体層に対してトータル約５０μｍの厚さが得られる
よう，印刷パラメーターを調整した。
【００２５】リンドバーグ６”ベルト炉中でサンプルを
焼成した。炉マッフル中の種々の場所に制御された量の
ドーパントガスを導入するための準備を施した。マッフ
ルに沿った異なる場所でサンプリングすることによっ
て，また適切な調整を行うことによって，所望のドーパ
ントレベルをモニターし，そして保持した。炉の雰囲気
をモニターするために使用される分析装置としては，電
気化学的酸素アナライザー，チルドミラー（ｃｈｉｌｌ
ｅｄ−ｍｉｒｒｏｒ）露点アナライザー，及び他のガス
化学種を分析するためのガスクロマトグラフ等がある。
焼成した。炉マッフル中の種々の場所に制御された量の
ドーパントガスを導入するための準備を施した。マッフ
ルに沿った異なる場所でサンプリングすることによっ
て，また適切な調整を行うことによって，所望のドーパ
ントレベルをモニターし，そして保持した。炉の雰囲気
をモニターするために使用される分析装置としては，電
気化学的酸素アナライザー，チルドミラー（ｃｈｉｌｌ
ｅｄ−ｍｉｒｒｏｒ）露点アナライザー，及び他のガス
化学種を分析するためのガスクロマトグラフ等がある。
【００２６】試験法 異なった雰囲気下で焼成された物質の誘電特性を特徴付
けるために試験を行った。誘電率，誘電正接，絶縁抵
抗，破壊電圧，及び漏れ電流について測定を行った。漏
れ電流（ＬＣ）は，試験片上の銅を一方の電極に，そし
て白金箔を他方の電極にし，両者を１ＮのＮａＣｌ溶液
中に約１”離して浸漬した状態にて，電解槽を使用して
測定した。漏れ電流は，２つの電極間に１０ボルトの電
位差をかけることによって測定した。６３Ｐｂ／３７Ｓ
ｎハンダとアルファ６１１フラックスを使用した標準的
なハンダ浸漬法を施した後の被覆面積及び重量利得を測
定することによって，暴露された銅導体のハンダ付け適
性を調べた。
けるために試験を行った。誘電率，誘電正接，絶縁抵
抗，破壊電圧，及び漏れ電流について測定を行った。漏
れ電流（ＬＣ）は，試験片上の銅を一方の電極に，そし
て白金箔を他方の電極にし，両者を１ＮのＮａＣｌ溶液
中に約１”離して浸漬した状態にて，電解槽を使用して
測定した。漏れ電流は，２つの電極間に１０ボルトの電
位差をかけることによって測定した。６３Ｐｂ／３７Ｓ
ｎハンダとアルファ６１１フラックスを使用した標準的
なハンダ浸漬法を施した後の被覆面積及び重量利得を測
定することによって，暴露された銅導体のハンダ付け適
性を調べた。
【００２７】誘電率（Ｋ）と誘電正接（ｔａｎδ）は，
ヒューレットパッカード社製のモデル４１９２Ａ ＬＣ
Ｒメーターを使用して測定した。キャパシタンスの測定
は全て，周囲条件下において１０ＫＨｚの周波数にて行
った。誘電率は，式 Ｋ＝（０．９５ＣＴ）／（ＥＡ） 〔式中，Ｃ＝実測キャパシタンス（ファラド）； Ｔ＝誘電体の厚さ（インチ）； Ｅ＝自由空間の誘電率， ２．２４９×１０−１ピコファラド／インチ； Ａ＝コンデンサープレートの表面積； ０．９５＝エッジ効果に対する補正係数〕 を使用して算出した。
ヒューレットパッカード社製のモデル４１９２Ａ ＬＣ
Ｒメーターを使用して測定した。キャパシタンスの測定
は全て，周囲条件下において１０ＫＨｚの周波数にて行
った。誘電率は，式 Ｋ＝（０．９５ＣＴ）／（ＥＡ） 〔式中，Ｃ＝実測キャパシタンス（ファラド）； Ｔ＝誘電体の厚さ（インチ）； Ｅ＝自由空間の誘電率， ２．２４９×１０−１ピコファラド／インチ； Ａ＝コンデンサープレートの表面積； ０．９５＝エッジ効果に対する補正係数〕 を使用して算出した。
【００２８】アソシエーテッド・リサーチ社製のモデル
４０４５Ｈｉ−ｐｏｔ試験機を使用して，ＤＣ破壊電圧
を測定した。テスト用リード線を，接地平面とテストパ
ターン上のＢＶと明示された部分に接続した。次いで，
破壊時の発生アークを封じ込めるために，サンプルをシ
リコーン油中に浸漬した。破壊が起こるまで，約１００
ボルト／秒の割合で電圧を増大させた。ヒューレット・
パッカード社製モデル４３２９Ａ高抵抗メーターを使用
し，接地平面と上部導体パッドとの間に５０ボルトのＤ
Ｃを加えて絶縁抵抗を測定した。本試験から得られたデ
ータを下記の表１に示す。
４０４５Ｈｉ−ｐｏｔ試験機を使用して，ＤＣ破壊電圧
を測定した。テスト用リード線を，接地平面とテストパ
ターン上のＢＶと明示された部分に接続した。次いで，
破壊時の発生アークを封じ込めるために，サンプルをシ
リコーン油中に浸漬した。破壊が起こるまで，約１００
ボルト／秒の割合で電圧を増大させた。ヒューレット・
パッカード社製モデル４３２９Ａ高抵抗メーターを使用
し，接地平面と上部導体パッドとの間に５０ボルトのＤ
Ｃを加えて絶縁抵抗を測定した。本試験から得られたデ
ータを下記の表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】上記の結果からわかるように，本発明に従
って処理したサンプルの誘電率，絶縁抵抗，及び破壊電
圧は，焼却区域に本発明の処理雰囲気を使用することに
よって改良されていることがわかる。上記の結果は，本
発明の雰囲気が，試験に使用されている光画像化可能な
誘電体物質の特性に大きな影響を与えることを示してい
る。
って処理したサンプルの誘電率，絶縁抵抗，及び破壊電
圧は，焼却区域に本発明の処理雰囲気を使用することに
よって改良されていることがわかる。上記の結果は，本
発明の雰囲気が，試験に使用されている光画像化可能な
誘電体物質の特性に大きな影響を与えることを示してい
る。
【００３１】実施例２ 実施例１に記載の実験にて得られた結果に基づき，より
広い試験プログラムを組み，物質の特性を変性させる上
での種々のドーパントの役割を調べた。従って，表２に
記載されているように，水分，二酸化炭素，及びＮ２Ｏ
を含めた種々のドーパントを使用した場合，並びに窒素
をドーピングしない場合について試験を行って比較検討
した。次いで，前記実施例１に記載の如く種々の誘電体
パラメーターについて試験を行った。これらの結果を下
記の表２に示す。
広い試験プログラムを組み，物質の特性を変性させる上
での種々のドーパントの役割を調べた。従って，表２に
記載されているように，水分，二酸化炭素，及びＮ２Ｏ
を含めた種々のドーパントを使用した場合，並びに窒素
をドーピングしない場合について試験を行って比較検討
した。次いで，前記実施例１に記載の如く種々の誘電体
パラメーターについて試験を行った。これらの結果を下
記の表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２に記載の結果から，光画像化可能なシ
ステムに酸素加えると誘電体のハーメティシティが改良
される（ＢＶ値が高くてＬＣ値が低いことからわかる）
けれども，実際上これらの条件下では誘電率（Ｋ）が増
大する，ことがわかる。同様に，ＣＯ２をドーピングす
ると，誘電率は最も低くなるものの，誘電正接（ｔａｎ
δ）がより高くなり，また漏れ電流が大きくなりすぎ
る。使用した雰囲気のうちでは水分が最良の結果を与え
ており，従って本発明の雰囲気を使用すると，本発明の
方法で処理されたセラミック回路に対して広範囲の所望
の誘電特性が付与されることがわかる。
ステムに酸素加えると誘電体のハーメティシティが改良
される（ＢＶ値が高くてＬＣ値が低いことからわかる）
けれども，実際上これらの条件下では誘電率（Ｋ）が増
大する，ことがわかる。同様に，ＣＯ２をドーピングす
ると，誘電率は最も低くなるものの，誘電正接（ｔａｎ
δ）がより高くなり，また漏れ電流が大きくなりすぎ
る。使用した雰囲気のうちでは水分が最良の結果を与え
ており，従って本発明の雰囲気を使用すると，本発明の
方法で処理されたセラミック回路に対して広範囲の所望
の誘電特性が付与されることがわかる。
【００３４】本発明は、本発明の精神と本質的な特徴を
逸脱することなく，他の形で具象化することができる
し，また他の方法にて実施することもできる。従って本
発明の開示内容は，全ての点において本発明をわかり易
く示したものであって，本発明が本開示内容に限定され
るものではないと考えるべきである。本発明の範囲は特
許請求の範囲によって規定されるものであり，等価の意
味・範囲内に入る全ての変形は本発明に含まれる。
逸脱することなく，他の形で具象化することができる
し，また他の方法にて実施することもできる。従って本
発明の開示内容は，全ての点において本発明をわかり易
く示したものであって，本発明が本開示内容に限定され
るものではないと考えるべきである。本発明の範囲は特
許請求の範囲によって規定されるものであり，等価の意
味・範囲内に入る全ての変形は本発明に含まれる。
【図１】光画像化可能な導体ペーストから製造した銅被
覆セラミック物品の表面の走査電子顕微鏡写真であり，
従来技術による本質的に非酸化性の焼結雰囲気下（水分
が存在しない）で焼成されている。
覆セラミック物品の表面の走査電子顕微鏡写真であり，
従来技術による本質的に非酸化性の焼結雰囲気下（水分
が存在しない）で焼成されている。
【図２】焼結雰囲気が本発明に従ってある量の水分を含
有していること以外は，図１の場合と同様の手順で製造
した銅被覆セラミック導体の表面の走査電子顕微鏡写真
である。
有していること以外は，図１の場合と同様の手順で製造
した銅被覆セラミック導体の表面の走査電子顕微鏡写真
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク・ジェイ・カーシュナー アメリカ合衆国ニュージャージー州07960, モーリスタウン，マウント・ケンブル・ア ベニュー 38 (72)発明者 マイケル・マークツィ アメリカ合衆国ニュージャージー州07675, オールド・タッパン，エスター・コート ６ (72)発明者 ルドルフ・ウルフ アメリカ合衆国ニュージャージー州07060, ノース・プレインフィールド，ハーレイ・ アベニュー 11
Claims (21)
- 【請求項１】 光画像化可能で揮発可能な有機バインダ
ーを含んだ導電性金属含有塗料組成物の少なくとも１つ
の層を印刷された形で有し，そして必要に応じて，複数
の前記導電性金属含有層の間に配置された誘電性のセラ
ミックペースト層を有するセラミック基板，から製造さ
れたセラミック回路物品を熱処理する方法であって，
（ａ） 前記物品を加熱して前記有機バインダーを完全
に除去する工程；及び（ｂ） 工程（ａ）の物品をさら
に加熱してセラミックと導体金属を焼結し，これにより
最終物品を形成する工程；を含み，このとき改良点が，
（Ａ） 少なくとも工程（ｂ）に対する加熱雰囲気が約
０．２５％〜約２％Ｈ２Ｏの量の水分を含有すること；
及び（Ｂ） 焼成したままのセラミック物品が，改良さ
れた導電特性と誘電特性，導体金属の密着性，及び導体
金属の基板への改良された接着性を併せ持ち，そして炭
素質含有物を含まないこと；にある前記方法。 - 【請求項２】 前記水分が約０．２５％〜約１．５％Ｈ
２Ｏの量にて存在する，請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記水分が約０．２５％〜約１．２％Ｈ
２Ｏの量にて存在する，請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記水分が約１％Ｈ２Ｏの量にて存在す
る，請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 工程（ｂ）に対する加熱雰囲気がさら
に，最大約１０ｐｐｍまでのＨ２を含み，残分が本質的
にＮ２である，請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 工程（ｂ）に対する加熱雰囲気がさら
に，最大約１０ｐｐｍまでのＨ２を含み，残分が本質的
にＮ２である，請求項２記載の方法。 - 【請求項７】 工程（ｂ）に対する加熱雰囲気がさら
に，最大約１０ｐｐｍまでのＨ２を含み，残分が本質的
にＮ２である，請求項３記載の方法。 - 【請求項８】 工程（ｂ）に対する加熱雰囲気がさら
に，最大約１０ｐｐｍまでのＨ２を含み，残分が本質的
にＮ２である，請求項４記載の方法。 - 【請求項９】 前記Ｈ２が約２ｐｐｍ〜約３ｐｐｍの量
にて存在する，請求項５記載の方法。 - 【請求項１０】 前記Ｈ２が約２ｐｐｍ〜約３ｐｐｍの
量にて存在する，請求項６記載の方法。 - 【請求項１１】 前記Ｈ２が約２ｐｐｍ〜約３ｐｐｍの
量にて存在する，請求項７記載の方法。 - 【請求項１２】 前記Ｈ２が約２ｐｐｍ〜約３ｐｐｍの
量にて存在する，請求項８記載の方法。 - 【請求項１３】 前記水分が工程（ａ）と（ｂ）におい
て存在する，請求項１記載の方法。 - 【請求項１４】 前記水分が約０．２５％〜約１．５％
Ｈ２Ｏの量にて存在する，請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 前記水分が約０．２５％〜約１．２％
Ｈ２Ｏの量にて存在する，請求項１３記載の方法。 - 【請求項１６】 前記水分が約１％Ｈ２Ｏの量にて存在
する，請求項１３記載の方法。 - 【請求項１７】 前記水分が水素と酸素との触媒反応に
よって生成される，請求項１記載の方法。 - 【請求項１８】 前記導体素子が銅を含む，請求項１記
載の方法。 - 【請求項１９】 前記の光画像化可能で揮発可能なバイ
ンダーが水性ベースの少なくとも１種類の成分を含む，
請求項１記載の方法。 - 【請求項２０】 光画像化可能で揮発可能な有機バイン
ダーを含んだ導電性金属含有塗料組成物を印刷された形
で有するセラミック基板から製造されたセラミック回路
物品であって，改良された導電特性と改良された誘電特
性，導体金属の密着性，及び導体金属の基板への改良さ
れた接着性を併せ持ち，そして炭素質含有物を含まな
い，請求項１記載の方法によって製造された前記セラミ
ック回路物品。 - 【請求項２１】 前記の光画像化可能で揮発可能なバイ
ンダーが水性ベースの少なくとも１種類の成分を含む，
請求項２０記載のセラミック回路物品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US59851890A | 1990-10-16 | 1990-10-16 | |
| US598518 | 1990-10-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06342967A true JPH06342967A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=24395879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3332993A Pending JPH06342967A (ja) | 1990-10-16 | 1991-10-16 | セラミック回路物品を熱処理する方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0481637A3 (ja) |
| JP (1) | JPH06342967A (ja) |
| CN (1) | CN1062445A (ja) |
| AU (1) | AU8551691A (ja) |
| CA (1) | CA2051842A1 (ja) |
| ZA (1) | ZA917533B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113543503B (zh) * | 2021-09-16 | 2021-12-10 | 新恒汇电子股份有限公司 | 导电陶瓷涂层载带的制备方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2303621A1 (de) * | 1973-01-25 | 1974-08-01 | Siemens Ag | Verfahren zur herstellung von mikroverdrahtungen in dickfilmtechnik mittels fotolithografie |
| US4474731A (en) * | 1983-03-28 | 1984-10-02 | International Business Machines Corporation | Process for the removal of carbon residues during sintering of ceramics |
| CA1274430A (en) * | 1986-10-14 | 1990-09-25 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Controlled atmosphere firing process |
| EP0308851A3 (en) * | 1987-09-24 | 1990-03-21 | Air Products And Chemicals, Inc. | A process for the manufacture of copper thick-film conductors using an infrared furnace |
-
1991
- 1991-09-19 CA CA002051842A patent/CA2051842A1/en not_active Abandoned
- 1991-09-20 ZA ZA917533A patent/ZA917533B/xx unknown
- 1991-09-24 CN CN91109870A patent/CN1062445A/zh active Pending
- 1991-10-01 AU AU85516/91A patent/AU8551691A/en not_active Abandoned
- 1991-10-03 EP EP19910309066 patent/EP0481637A3/en not_active Withdrawn
- 1991-10-16 JP JP3332993A patent/JPH06342967A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1062445A (zh) | 1992-07-01 |
| EP0481637A2 (en) | 1992-04-22 |
| EP0481637A3 (en) | 1992-12-23 |
| AU8551691A (en) | 1992-04-30 |
| CA2051842A1 (en) | 1992-04-17 |
| ZA917533B (en) | 1992-06-24 |
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