JPH0697657A - 低温焼成セラミックス多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 銅の融点より低温で焼成可能な低温焼成セラ
ミックス原料及び銅の融点より高温で焼成可能な高温焼
成セラミックス原料に有機バインダと可塑剤とを添加し
て低温焼成グリーンシート１２及び高温焼成グリーンシ
ート１１を形成し、低温焼成グリーンシート１２にスル
ーホール１５を形成し、酸化銅を主成分とする導体用ペ
ースト１４を低温焼成グリーンシート１２表面に印刷し
て回路パターンを形成する。次にこのグリーンシート１
２を積層して低温焼成グリーンシートの積層体１３を形
成し、この上下面に高温焼成グリーンシート１１を積層
してグリーンシート積層体１０を形成する。 【効果】 分解ガスの放散、酸素や還元ガスの浸透を十
分に行なうことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックス多層基板の
製造方法に関し、より詳細にはＬＳＩ、チップ部品など
を実装し、かつそれらを相互配線するための導体材料と
して銅を用いた低温焼成セラミックス多層基板の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＩ、チップ部品等の実装基板
としては、卓越した絶縁性、熱伝導性、安定性及び機械
的強度を有するアルミナが広く使用されている。また、
アルミナを焼成して基板に成形するには１５００℃以上
の高温を必要とするため、アルミナとともに焼成される
配線導体には高融点のタングステン（W)やモリブデン
（Mo）が用いられている。しかしながらアルミナ基板
は、誘電率が高く、シリコンとの熱膨張率の整合性が悪
く、また配線導体に導通抵抗が高いＷやＭｏを用いざる
を得ないため、ＬＳＩやＩＣを搭載した場合には電気信
号の高周波化、処理の高速化、信頼性等に問題があり、
さらに高密度化、小型化に限界があるという問題があっ
た。近年、これらの問題を解決するために、金（Au）、
銀（Ag）、銀−パラジウム合金（Ag-Pd)、銅（Cu）等の
導通抵抗が低い導体材料を使用し、これらの金属の融点
以下の温度で焼成することができるセラミックス材料を
絶縁体として用いて焼成する低温焼成セラミックス多層
基板が開発されている。

【０００３】しかしながら前記導体材料のうち、Au等の
貴金属は酸化性雰囲気中で焼成できるために信頼性は高
いものの、資源的に乏しく、高価で価格変動が激しいた
めに経済的に使用することが困難であり、またAgはマイ
グレーションを起こすためにショートが生じ易いという
問題があった。

【０００４】一方、銅は酸化が生じないような非酸化性
雰囲気中で焼成する必要はあるものの、安価であるうえ
に、抵抗が低く、かつ耐マイグレーション性に優れてい
るため、層間の間隔を狭くすることができ、高密度化、
高速化に対応することができる最有力な実装基板用の導
体材料として注目されている。しかし、非酸化性雰囲気
中における焼成ではグリーンシートや導体ペースト中に
含まれる有機バインダの分解・放散が困難であり、その
結果、有機バインダが炭化して基板内に残り、銅粉末や
セラミックス粉末の燒結の進行を阻害するばかりか、絶
縁抵抗や耐電圧等の基板特性を劣化させるという問題を
有していた。

【０００５】このような問題を解決するために水蒸気を
含む窒素雰囲気中で前記有機バインダの分解・放散を行
う方法（特開昭６０−２５４６９７号公報及び特開平２
−１４１４５８号公報）が提案されているが、この方法
では前記有機バインダの分解・放散に長時間の焼成を要
し、経済的でないという問題があった。

【０００６】また、空気雰囲気中で前記有機バインダの
分解・放散を行う方法（特開平２−１５５２９４号公
報）も提案されているが、この方法では前記分解・放散
工程後における焼成物中のカーボン残量を６００から１
５００ppm もしくは６００から３０００ppm の範囲内に
調整する必要があり、この条件設定が極めて難しい。し
かもCu導体とセラミックス材料とを同時に焼成した場合
にはCuがわずかでも酸化されると、体積が膨張してセラ
ミックス層にクラックが発生（デラミネーション）し易
いという問題があった。

【０００７】また、弱酸化性雰囲気中で前記有機バイン
ダの分解・放散工程を行った後に還元性雰囲気下で焼成
を行う方法（特開平２−２５０９４号公報）、ごく微量
の水蒸気及び酸素を含む窒素雰囲気下で焼成を行う方法
（特開昭６３−２９２６９２号公報）、前記有機バイン
ダに易分解性樹脂を使用する方法（特開平２−１６７９
５号公報）が提案されている。しかし、これらの方法は
いずれも前記有機バインダの分解・放散と銅導体の酸化
防止とを両立させるために焼成雰囲気を調整する必要が
あり、この条件設定が極めて難しく、積層体の大きさ、
積層枚数あるいは銅導体の配線パターンが度々変わる場
合、これに即応して雰囲気を調整し直すことが困難であ
るという問題があった。

【０００８】上記のような問題点を解決するため、前記
導体材料に酸化銅粉末を使用し、空気中で熱処理を行な
って有機バインダを分解・放散させ、次に酸化銅を銅に
還元し、銅とセラミックス材料とを焼結させて一体化さ
せることによってセラミックス多層基板を製造する方法
が提案されている（特開昭６１−２６２９３号公報、特
公平３−２１１０９号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６１−２６
２９３号公報及び特公平３−２１１０９号公報で提案さ
れたセラミックス多層基板の製造方法においては、空気
中で加熱して酸化するために有機バインダを完全に除去
することは容易である。しかしながら上記した還元及び
焼結工程において、酸化銅が銅に還元される際の体積収
縮率は約４４％であり、そのうえさらに焼結による収縮
約２５％が加わるために導体部の体積収縮率は極めて大
きいが、他方、セラミックスは焼結による収縮のみであ
り、これは一般的に約４４％程度であって小さい。この
ように前記セラミックス部と導体部との体積収縮率の差
が大きいため、両者の間に内部応力が発生してセラミッ
クス多層基板を変形させるという課題があった。また、
前記酸化銅が還元される際、焼結途中にある前記セラミ
ックス部はポーラス（多孔質）であり、強度がまだ低い
ため、前記内部応力によって前記セラミックス部にクラ
ックが発生するおそれがあるという課題があった。した
がって、基板に小型電子部品を高密度に実装することが
できないという課題があった。

【００１０】また、セラミックスの変形を抑制する焼成
方法としてグリーンシート積層体をモールドに入れてプ
レスしながら焼成を行なう方法があるが、この場合、グ
リーンシート積層体はモールド内に押さえ込まれてお
り、グリーンシートや導体ペースト中に含有されている
前記有機バインダが分解し、ガスになってグリーンシー
ト積層体の外方に放散するのに必要なパス（通路）や、
あるいは導体ペースト中の前記酸化銅を還元するための
還元ガスを浸透させるのに必要なパスが閉塞される。し
たがって、有機バインダの分解・放散あるいは酸化銅の
還元が抑制され、セラミックックスに炭素等のコンタミ
ネーション（Contamination ) が付着し易いという課題
があった。

【００１１】また、セラミックスの変形を抑制する別の
方法としてグリーンシート積層体を多孔質セラミックス
体で押さえながら焼成を行なう方法があるが、この場
合、グリーンシート中のガラス成分の浸出によって前記
多孔質セラミックスにセラミックス多層基板が焼き付く
ため、焼成後、前記多孔質セラミックスを研磨等によっ
て取り除く作業を必要とするという課題があった。

【００１２】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、基板の変形やクラックの発生を抑制すること
ができ、焼成後の処理を簡単に行なうことができ、また
有機バインダの分解・放散が十分に行えることにより、
基板の絶縁抵抗や耐電圧特性の向上が図れるとともに銅
導電体の導通抵抗を低減させることができ、したがって
高密度化や信号処理の高速化が図られたセラミックス多
層基板を得ることができる低温焼成セラミックス多層基
板の製造方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者はセラミックス多層基板の製造方法について
研究を重ねた結果、酸化銅粉末を主成分とした導体用ペ
ーストを低温焼成セラミックス材料を用いて形成した低
温焼成グリーンシートの表面に印刷し、該低温焼成グリ
ーンシートを積層して低温焼成グリーンシート積層体を
形成し、この低温焼成グリーンシート積層体の上下面に
高温焼成セラミックス材料を用いて形成した高温焼成グ
リーンシートを積層して熱間加圧を行い、この後、この
グリーンシート積層体に前記高温焼成グリーンシートの
焼成温度以下で脱バインダのための熱処理及び還元・焼
成処理を行なった場合、該高温焼成グリーンシートが前
記低温焼成グリーンシートに密接し、前記高温焼成グリ
ーンシートの剛性によって低温焼成グリーンシート積層
体の変形が抑制され、また通気性を有する該高温焼成グ
リーンシート面及びグリーンシート積層体における開放
された側面側から分解ガスの放散、酸素や還元ガスの浸
透が十分に行なわれ、さらに焼成後において低温焼成グ
リーンシート積層体は焼結するが前記高温焼成グリーン
シート部は焼結しないため、容易にこれを除去し得るこ
とを知見し、本発明を完成するに至った。

【００１４】本発明の要旨とするところは、銅の融点よ
り低温で焼成可能な低温焼成セラミックス原料及び銅の
融点より高温で焼成可能な高温焼成セラミックス原料に
それぞれ少なくとも有機バインダと可塑剤とを添加して
低温焼成グリーンシート及び高温焼成グリーンシートを
形成する工程と、前記低温焼成グリーンシートにスルー
ホールを形成し、酸化銅を主成分とする導体用ペースト
を前記低温焼成グリーンシート表面に印刷して回路パタ
ーンを形成する工程と、該回路が印刷されたグリーンシ
ートを積層して低温焼成グリーンシートの積層体を形成
する工程と、該低温焼成グリーンシート積層体の上下面
に前記高温焼成グリーンシートを積層し、グリーンシー
ト積層体を形成する工程と、該グリーンシート積層体中
の前記有機バインダを分解・放散させる熱処理工程と、
還元性雰囲気中で前記酸化銅を還元すると同時に前記低
温焼成グリーンシートを焼成する還元・焼成工程と、未
焼成の前記高温焼成グリーンシート部を除去する工程と
を含むことにある。

【００１５】また、上記した還元・焼成工程に代えて、
還元性雰囲気中で酸化銅を還元する還元工程と、該還元
工程後に中性雰囲気中で低温焼成グリーンシートを焼成
する焼成工程とを含むことにある。

【００１６】さらに、上記した高温焼成グリーンシート
を形成する工程において、低温焼成グリーンシート積層
体の上下面に形成されたスルーホールと対向する箇所
に、孔を形成しておくことにある。

【００１７】本発明における酸化銅は酸化第１銅、酸化
第２銅のいずれでもよいが、ペースト化を容易にするた
めに粒径は約 0.5μm から10μm 程度が望ましい。粒径
が約0.5μm 未満の場合は酸化銅粉末のかさ密度が小さ
いために導体用ペースト中の酸化銅分が少なくなり、緻
密な導体の形成が阻害され、一方、約10μm を超える場
合は導体用ペーストを高精度にスクリーン印刷すること
が難しくなるために好ましくない。

【００１８】本発明における酸化銅ペーストは樹脂と可
塑剤とを溶剤に溶解させたビヒクル中に前記酸化銅粉末
を添加し、３本ロールミルで混練して作製する。樹脂と
してはエチルセルロースもしくはアクリル樹脂、溶剤と
してはテルピネオール、可塑剤としてはジブチルフタレ
ートが使用可能である。なお、還元焼成時において銅導
体とセラミックス絶縁層との接着性を向上させるために
酸化銅ペーストにはガラスフリットを添加してもよい。
この場合のガラスフリットは公知のものが使用可能であ
るが、前記還元焼成工程において溶融・流動化させる必
要上、軟化点が略５００℃から略８００℃の範囲内にあ
るものが望ましく、例えば鉛ホウケイ酸系ガラスが使用
可能である。またこの場合のガラスフリット添加量は、
銅に対して５重量（wt)%を越えると導体の導通抵抗が大
きくなり、半田ぬれ性も低下するため、５wt% 以下が望
ましい。

【００１９】また、本発明における低温焼成セラミック
ス原料は銅の融点以下で焼結し得ることが必要であり、
ガラスと無機フィラーとが混合されたガラス複合セラミ
ックス、結晶化ガラス系セラミックス、非ガラス系セラ
ミックス等が挙げられるが、例えばホウケイ酸系ガラス
にアルミナ、ムライト、フォルステライト等の無機フィ
ラーを複合化したセラミックスが望ましい。

【００２０】また、本発明における高温焼成セラミック
ス原料は有機バインダが分解する温度で加熱を行なう熱
処理工程及び還元雰囲気中で加熱を行なう還元・焼成工
程において化学的に安定であることが必要であり、アル
ミナ、ジルコニア、マグネシア、シリカ等の酸化物、窒
化アルミニウム、窒化珪素等の窒化物、銅の融点より高
い軟化点を有するガラス、もしくはこれらの混合物が使
用可能であるが、コストの点からはアルミナを用いるの
がよい。ただし、低純度のアルミナは銅の融点より低い
温度で焼成した場合、わずかに焼結するおそれがあるた
め、約９５％以上の純度のアルミナが望ましい。

【００２１】また、本発明におけるグリーンシート形成
用のスラリーは前記セラミックス材料を溶剤中において
湿式微粉砕・混合を行った後、有機バインダ、分散剤、
可塑剤等を適宜に配合・混合して作製する。このスラリ
ー化に用いる溶剤としてはアルコール、トルエン、アセ
トン、メチルエチルケトン、トリクロールエチレンまた
はこれらの混合物等の有機溶剤や、水等が使用可能であ
る。また、有機バインダとしてはメタクリル酸エステル
重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共
重合体、α−メチルスチレン重合体、テトラフルオロエ
チレン重合体等の易熱分解性を有する有機バインダが使
用可能であるが、熱分解温度が高いポリビニルブチラー
ル、酢酸ビニル等は好ましくない。また、分散剤として
はオクダデシルアミン、グリセリルモノオレート、ソル
ビタンモノオレート等が用いられ、可塑剤としてはジオ
クチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（Ｄ
ＢＰ）、ポリエチレングリコール、グリセリン等が使用
可能である。

【００２２】また、本発明における低温焼成グリーンシ
ートは前記方法によって得られたスラリーを使用し、ド
クターブレード法等の公知の技術によって均一な厚さに
形成した後、ハンドリングが可能な状態になるまで乾燥
させ、次にカッターあるいは打ち抜き型によって所望の
形状に成形し、さらに必要ならば打ち抜き型によって所
望の位置にスルーホールを形成することによって作製す
る。この後、前記低温焼成グリーンシート上に酸化銅ペ
ーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成する。

【００２３】また、本発明における高温焼成グリーンシ
ートは前記方法によって得られたスラリーを使用し、低
温焼成グリーンシートの場合と同様の方法で所望の形状
に成形して作製する。また高温焼成グリーンシートに孔
を形成する場合、上記した低温焼成グリーンシート積層
体の上下面に形成されたスルーホールと対向する箇所
に、該スルーホールと略同一直径を有する孔を開口させ
る。

【００２４】また、本発明におけるグリーンシートの積
層は、配線パターンが形成された前記低温焼成グリーン
シートを所望枚数重ね合わせて低温焼成グリーンシート
積層体を形成し、該低温焼成グリーンシート積層体の上
下面に前記高温焼成グリーンシートを積層し、加熱・加
圧を行なうことによってグリーンシート積層体を形成す
る。なお、低温焼成グリーンシート積層体における最上
部の低温焼成グリーンシートには配線パターンを形成し
ていないものを用いるのが好ましい。また、前記高温焼
成グリーンシートの積層数は上下面ともそれぞれ１層で
もよいが、低温焼成グリーンシート積層体の形状を保持
するには２層以上ずつ積層するほうが好ましい。ただ
し、積層数を５層以上ずつにするとグリーンシート内に
おける分解ガスの放散、酸素や還元ガスの浸透が阻害さ
れるために好ましくない。さらに孔が形成された前記高
温焼成グリーンシートを積層する場合、この孔が前記低
温焼成グリーンシート積層体の上下面に形成されたスル
ーホールと合致するようにして積層し、上記と同様に加
熱・加圧を行なうことによってグリーンシート積層体を
形成する。

【００２５】また、本発明における熱処理工程はグリー
ンシート積層体中の有機バインダを分解・放散させる工
程であり、空気中において略５５０℃から低温焼成グリ
ーンシートの焼結温度未満の温度範囲で行うことが望ま
しい。加熱温度が５５０℃未満では有機バインダの分解
・放散が不十分になり、他方、前記焼結温度以上では低
温焼成グリーンシートが焼結を開始し、収縮して緻密に
なり、酸化銅導体の還元反応を阻害するとともに、低温
焼成グリーンシート部分と酸化銅導体との体積差から内
部応力が生じて変形させるために好ましくない。

【００２６】また、本発明における還元・焼成工程は、
導体用ペースト中の酸化銅を銅に還元し、かつ前記低温
焼成グリーンシート積層体を焼成・一体化させて多層基
板を形成する工程であり、酸化銅が還元されるように水
素と窒素とが混合された還元性雰囲気中で行い、また低
温焼成グリーンシート積層体を焼結させ、かつ導体パタ
ーンを変形させないために８００〜１０５０℃の温度範
囲で焼成を行う必要がある。なお、水素濃度が３％を超
えると爆発の危険性が高いため、還元性雰囲気中の水素
濃度は３％以下に抑えることが望ましい。また、前記還
元・焼成工程の代わりに還元工程、焼成工程の２工程に
分けて行なってもよく、この場合、還元性雰囲気中にお
いて略４００℃で酸化銅を銅に還元させた後、中性雰囲
気中において８００〜１０５０℃で焼成する。

【００２７】また、本発明における高温焼成グリーンシ
ート部の除去工程は前記多層基板に軽く振動を与える等
の方法によって行い、セラミックス多層基板を完成す
る。なお、スルーホール直上に配設した高温焼成グリー
ンシートの孔部にアルミナが披着した場合は、軽いバフ
研磨によって除去を行なう。

【００２８】

【作用】上記したように本発明においては、有機バイン
ダを空気中で加熱して酸化し、かつ分解したガスを通気
性のよい高温焼成グリーンシート面や低温焼成グリーン
シート積層体の開放側面から放散させており、炭素等の
コンタミネーションの付着が抑制される。

【００２９】また、還元ガスは通気性のよい高温焼成グ
リーンシート面や低温焼成グリーンシート積層体の開放
側面から浸透しており、酸化銅が十分に還元される。

【００３０】また、還元・焼成工程では、高温焼成グリ
ーンシートのセラミックス粒子と低温焼成グリーンシー
ト積層体のセラミックス粒子とが接触面において粒子的
オーダーでかみ合い、かつ燒結はされないが剛性を有し
ている前記高温焼成グリーンシートが前記低温焼成グリ
ーンシート積層体を挟んでこれを拘束しており、したが
って前記低温焼成グリーンシート積層体の変形が抑制さ
れる。

【００３１】また、低温焼成グリーンシート積層体が燒
結する温度では高温焼成グリーンシートが燒結しないた
め、除去工程において高温焼成グリーンシート部は容易
に除去される。

【００３２】さらに、水素を含む還元雰囲気中において
約４００℃で還元工程を行うことも可能であり、より高
温で還元工程を行う場合に比較して水素爆発の危険性が
緩和される。

【００３３】本発明に係る低温焼成セラミックス多層基
板の製造方法によれば、銅の融点より低温で焼成可能な
低温焼成セラミックス原料及び銅の融点より高温で焼成
可能な高温焼成セラミックス原料にそれぞれ少なくとも
有機バインダと可塑剤とを添加して低温焼成グリーンシ
ート及び高温焼成グリーンシートを形成する工程と、前
記低温焼成グリーンシートにスルーホールを形成し、酸
化銅を主成分とする導体用ペーストを前記低温焼成グリ
ーンシート表面に印刷して回路パターンを形成する工程
と、該回路が印刷されたグリーンシートを積層して低温
焼成グリーンシートの積層体を形成する工程と、該低温
焼成グリーンシート積層体の上下面に前記高温焼成グリ
ーンシートを積層し、グリーンシート積層体を形成する
工程と、該グリーンシート積層体中の前記有機バインダ
を分解・放散させる熱処理工程と、還元性雰囲気中で前
記酸化銅を還元すると同時に前記低温焼成グリーンシー
トを焼成する還元・焼成工程と、未焼成の前記高温焼成
グリーンシート部を除去する工程とを含んでいるので、
通気性を有する該高温焼成グリーンシート面及びグリー
ンシート積層体の開放側面を通して分解ガスの放散、酸
素や還元ガスの浸透が十分に行なわれ、また剛性を有す
る該高温焼成グリーンシートが密着することによって低
温焼成グリーンシート積層体の変形が抑制され、さらに
焼成後において低温焼成グリーンシート積層体は焼結す
るが前記高温焼成グリーンシート部は焼結しないため、
容易にこの未焼結部が除去されることととなる。

【００３４】また、上記したセラミックス多層基板の製
造方法において、還元・焼成工程に代えて、還元性雰囲
気中で酸化銅を還元する還元工程と、該還元工程後に中
性雰囲気中で低温焼成グリーンシートを焼成する焼成工
程とを含んでいるので、低い還元温度によって酸化銅の
還元速度が緩慢になり、この間に内部応力が分散・緩和
されて低温焼成グリーンシート積層体の変形が抑制され
るとともに、水素爆発の危険性が軽減されることとな
る。

【００３５】さらに、上記した高温焼成グリーンシート
を形成する工程において、低温焼成グリーンシート積層
体の上下面に形成されたスルーホールと対向する箇所
に、孔を形成しておくので、該孔に当接するスルーホー
ル部の酸化銅が還元ガスに接触し易くなり、また導体用
ペースト中にガラスフリットを添加した場合、該ガラス
フリットが前記高温焼成グリーンシート部に接着するの
が抑制されることとなる。したがってスルーホール部に
おける銅導体の導通抵抗がより一層改善され、また高温
焼成グリーンシート部が容易に除去し得ることとなる。

【００３６】

【実施例及び比較例】以下、本発明に係るセラミックス
多層基板の製造方法の実施例及び比較例を説明する。下
記の表１に示した実施例１〜１２に係るセラミックス多
層基板の製造方法はそれぞれ試料形状、低温焼成グリー
ンシートの積層枚数、高温焼成グリーンシートの積層枚
数を変えたものであり、この基本となる製造方法は下記
に示すようにすべて同一である。

【００３７】

【表１】

【００３８】すなわち、まずアルミナ粉末とホウケイ酸
系ガラス粉末とをそれぞれ５０wt%づつ調合し、粉砕・
混合して低温焼成セラミックス原料とした。次に低温焼
成セラミックス原料６９wt% 、メタクリル酸エステル樹
脂９wt% 、ＤＯＰ３wt% 、トルエン９wt% 及びイソプロ
ピルアルコール１０wt% にごく微量のオクダデシルアミ
ン系分散剤を加え、ボールミルで混合してスラリーを作
製した。このスラリーを真空脱泡機で脱泡した後、ドク
ターブレード法を用いて前記スラリーから厚さが略２５
０μm の低温焼成グリーンシートを作製した。この低温
焼成グリーンシートを所定の大きさに切断した後、必要
な箇所に直径が略２００μm のスルーホールを形成し
た。

【００３９】また高温焼成グリーンシートは、平均粒径
が約２μm のアルミナ粉末を使用し、上記と同様の方法
で所定の大きさに作製した。

【００４０】一方、平均粒径が約３μm の酸化銅粉末を
エチルセルロース５wt% 、テルピネオール５５wt% 、ジ
ブチルフタレート４０wt% とからなるビヒクルに分散さ
せ、３本ロールミルで混練して導体用ペーストを作製
し、この導体用ペーストを用いてスクリーン印刷によっ
て塗布を行い、前記低温焼成グリーンシート上に図１で
示した導体用ペースト１４による配線パターンを形成し
た。この際の導体用ペースト１４の印刷面積率はいずれ
の実施例及び比較例においても約６０％に設定した。ま
た、図１で示したスルーホール１５内部にも、前記印刷
によって導体用ペースト１４を充填した。

【００４１】次に、所定の配線パターンが形成された前
記低温焼成グリーンシートを所望枚数重ね合わせ、これ
らの最上部にはスルーホールのみを形成し、かつ配線パ
ターンを形成していない低温焼成グリーンシートを重ね
て低温焼成グリーンシート積層体を形成し、さらにこの
低温焼成グリーンシート積層体の上下面に前記高温焼成
グリーンシートを所定枚数ずつ積層し、圧力が略３０MP
a 、温度が略１００℃で加熱・加圧を行ってグリーンシ
ートの積層体を形成した。図１は実施例１〜１２に係る
セラミックス多層基板の製造方法において、グリーンシ
ートの積層状態を模式的に示した断面図であり、図中１
０はグリーンシート積層体、１１は高温焼成グリーンシ
ート、１２ａは配線パターンが形成されていない低温焼
成グリーンシート、１２ｂは配線パターンが形成されて
いる低温焼成グリーンシート、１３は低温焼成グリーン
シート積層体、１４は導体用ペースト、１５はスルーホ
ールをそれぞれ示している。

【００４２】次に、グリーンシート積層体１０を空気が
充満された熱処理炉内に装入し、ピーク温度が６００℃
で９０分間ほどピーク温度を保持し、該ピーク保持時間
を含むトータル３時間の加熱プロファイルによって熱処
理を行い、グリーンシート積層体１０中の有機バインダ
を分解・放散させた。なお、熱処理後のグリーンシート
積層体１０中における残留炭素量は５０ppm 以下であっ
た。

【００４３】次に、グリーンシート積層体１０を水素が
１％、窒素が９９％よりなる混合ガス中でピーク温度が
９００℃、ピーク保持時間が３０分間を含むトータル
１．５時間の加熱プロファイルによって還元・焼成処理
を行い、導体用ペースト中の酸化銅を銅に還元し、かつ
低温焼成グリーンシート積層体１３を焼成・一体化させ
た。この後、高温焼成グリーンシート１１部を振り落と
すことによってセラミックス多層基板を作製し、さらに
最上部のセラミックス基板１２ａ表面に銅導体ペースト
で配線パターンを印刷し、窒素雰囲気中でピーク温度が
９００℃、ピーク保持時間が１０分間を含むトータル１
時間の加熱プロファイルで焼きつけることにより、最終
的にセラミックス多層基板を完成させた。

【００４４】表１に示した実施例１３〜２４に係るセラ
ミックス多層基板の製造方法はそれぞれ試料形状、低温
焼成グリーンシートの積層枚数、高温焼成グリーンシー
トの積層枚数を変えたものであり、この基本となる製造
方法はすべて同一であり、実施例１〜１２に係るセラミ
ックス多層基板の製造方法と異なる点を図２に基づいて
説明することとする。

【００４５】図２は実施例１３〜２４に係るセラミック
ス多層基板の製造方法において、グリーンシートの積層
状態を模式的に示した断面図であり、図中１２ａ、１２
ｂは上記実施例１〜１２と同様に形成・積層した低温焼
成グリーンシートを示している。低温焼成グリーンシー
ト１２ｂには３wt% の鉛ホウケイ酸系ガラスフリットを
添加した導体用ペースト１７を用いて配線パターンを形
成するとともにスルーホール１５にも充填しており、低
温焼成グリーンシート１２ａにはスルーホール１５のみ
に充填している。また高温焼成グリーンシート１１の所
定箇所には孔１６を形成しており、孔１６が低温焼成グ
リーンシート積層体１３の上下面に形成したスルーホー
ル１５に当接するようにして高温焼成グリーンシート１
１を積層し、グリーンシート積層体１０を形成してい
る。

【００４６】比較例として、実施例１２において上下面
各３層ずつの高温焼成グリーンシート１１を積層しない
方法（比較例１）、実施例１２において上面３層の高温
焼成グリーンシート１１を積層しない方法（比較例２）
によってそれぞれセラミックス多層基板を作製した。

【００４７】以下に、実施例１〜２４及び比較例１〜２
について、基板表面の凹凸度合、導通配線の導通抵抗の
測定を行った結果を表１に基づいて説明する。なお、基
板表面の凹凸度合は表面荒さ計を用いて基板上下面にお
ける２つの対角線上の表面荒さを測定し、その最高値と
最低値との差を平均したものである。

【００４８】表１から明らかなように、実施例１〜２４
の製造方法によるセラミックス多層基板においては、い
ずれも基板の凹凸度合が１０μm 以下であり、変形が少
なく平滑であるために基板表面に小型電子部品を高密度
に実装することができる。また導体の導電性（シート抵
抗値）も良好であり、したがって高周波化に十分対応す
ることができる。

【００４９】これに対して比較例１の場合は凹凸度合が
２０μm 以上あり、また比較例２の場合は凹状に湾曲し
ており、したがって高温焼成グリーンシート１１の積層
により、極めて大きい拘束効果が得られることが分か
る。

【００５０】なお、高温焼成グリーンシート１１の代わ
りに高温焼成セラミックスペーストを低温焼成グリーン
シート１２ａ上に印刷・塗布する方法、あるいはスプレ
ーで吹きつける方法によっても略同様の効果を有する。

【００５１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るセラミ
ックス多層基板の製造方法にあっては、銅の融点より低
温で焼成可能な低温焼成セラミックス原料及び銅の融点
より高温で焼成可能な高温焼成セラミックス原料にそれ
ぞれ少なくとも有機バインダと可塑剤とを添加して低温
焼成グリーンシート及び高温焼成グリーンシートを形成
する工程と、前記低温焼成グリーンシートにスルーホー
ルを形成し、酸化銅を主成分とする導体用ペーストを前
記低温焼成グリーンシート表面に印刷して回路パターン
を形成する工程と、該回路が印刷されたグリーンシート
を積層して低温焼成グリーンシートの積層体を形成する
工程と、該低温焼成グリーンシート積層体の上下面に前
記高温焼成グリーンシートを積層し、グリーンシート積
層体を形成する工程と、該グリーンシート積層体中の前
記有機バインダを分解・放散させる熱処理工程と、還元
性雰囲気中で前記酸化銅を還元すると同時に前記低温焼
成グリーンシートを焼成する還元・焼成工程と、未焼成
の前記高温焼成グリーンシート部を除去する工程とを含
んでいるので、通気性を有する該高温焼成グリーンシー
ト面及びグリーンシート積層体の開放側面を通して分解
ガスの放散、酸素や還元ガスの浸透を十分に行なうこと
ができ、また剛性を有する該高温焼成グリーンシートが
密着することによって低温焼成グリーンシート積層体の
変形を抑制することができ、さらに焼成後において低温
焼成グリーンシート積層体は焼結するが前記高温焼成グ
リーンシート部は焼結しないため、容易にこの未焼結部
を除去することができる。

【００５２】また、上記したセラミックス多層基板の製
造方法において、還元・焼成工程に代えて、還元性雰囲
気中で酸化銅を還元する還元工程と、該還元工程後に中
性雰囲気中で低温焼成グリーンシートを焼成する焼成工
程とを含んでいるので、低い還元温度によって酸化銅の
還元速度を緩慢にすることができ、この間に内部応力を
分散・緩和して低温焼成グリーンシート積層体の変形を
抑制することができるとともに、水素爆発の危険性を軽
減することができる。

【００５３】さらに、上記した高温焼成グリーンシート
を形成する工程において、低温焼成グリーンシート積層
体の上下面に形成されたスルーホールと対向する箇所
に、孔を形成しておくので、該孔に当接するスルーホー
ル部の酸化銅を還元ガスに接触し易くすることができ、
また導体用ペースト中にガラスフリットを添加した場
合、該ガラスフリットが前記高温焼成グリーンシート部
に接着するのを抑制することができる。したがってスル
ーホール部における銅導体の導通抵抗をより一層改善す
ることができ、また高温焼成グリーンシート部を容易に
除去することができる。

【００５４】したがって基板表面に小型電子部品を高密
度に実装することができ、高周波化に対応することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜１２に係るセラミックス多
層基板の製造方法において、グリーンシートの積層状態
を模式的に示した断面図である。

【図２】本発明の実施例１３〜２４に係るセラミックス
多層基板の製造方法において、グリーンシートの積層状
態を模式的に示した断面図である。

【符号の説明】

１０ グリーンシート積層体 １１ 高温焼成グリーンシート １２ａ 低温焼成グリーンシート １２ｂ 低温焼成グリーンシート １３ 低温焼成グリーンシート積層体 １４ 導体用ペースト １５ スルーホール １６ 孔 １７ 導体用ペースト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 銅の融点より低温で焼成可能な低温焼成
   セラミックス原料及び銅の融点より高温で焼成可能な高
   温焼成セラミックス原料にそれぞれ少なくとも有機バイ
   ンダと可塑剤とを添加して低温焼成グリーンシート及び
   高温焼成グリーンシートを形成する工程と、 前記低温焼成グリーンシートにスルーホールを形成し、
   酸化銅を主成分とする導体用ペーストを前記低温焼成グ
   リーンシート表面に印刷して回路パターンを形成する工
   程と、 該回路が印刷されたグリーンシートを積層して低温焼成
   グリーンシートの積層体を形成する工程と、 該低温焼成グリーンシート積層体の上下面に前記高温焼
   成グリーンシートを積層してグリーンシート積層体を形
   成する工程と、 該グリーンシート積層体中の前記有機バインダを分解・
   放散させる熱処理工程と、 還元性雰囲気中で前記酸化銅を還元すると同時に前記低
   温焼成グリーンシートを焼成する還元・焼成工程と、 未焼成の前記高温焼成グリーンシート部を除去する工程
   とを含んでいることを特徴とする低温焼成セラミックス
   多層基板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の還元・焼成工程に代え
   て、 還元性雰囲気中で酸化銅を還元する還元工程と、 該還元工程後に中性雰囲気中で低温焼成グリーンシート
   を焼成する焼成工程とを含んでいることを特徴とする低
   温焼成セラミックス多層基板の製造方法。
3. 【請求項３】 高温焼成グリーンシートを形成する工程
   において、低温焼成グリーンシート積層体の上下面に形
   成されたスルーホールと対向する箇所に、孔を形成して
   おくことを特徴とする請求項１記載の低温焼成セラミッ
   クス多層基板の製造方法。