JPH0728128B2 - 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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JPH0728128B2
JPH0728128B2 JP63058752A JP5875288A JPH0728128B2 JP H0728128 B2 JPH0728128 B2 JP H0728128B2 JP 63058752 A JP63058752 A JP 63058752A JP 5875288 A JP5875288 A JP 5875288A JP H0728128 B2 JPH0728128 B2 JP H0728128B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体LSI,チップ部品などを搭載し、かつそ
れらを相互配線するためのセラミック多層配線基板とそ
の製造方法に関するものである。
従来の技術 セラミック多層基板に使用される導体材料には通常、
金，銀，パラジウムまたはそれらの混合物が用いられ
る。ところが、これらの金属は、貴金属であり高価でか
つ価格変動が大きいことから、安価で価格変動の少いCu
電極材料の使用が望まれている。
そこでCu電極を用いた多層基板の製造方法の一例をのべ
る。その方法は、アルミナなどの焼結基板上にCuペース
トをスクリーン印刷にて配線パターンを形成し、乾燥の
後、Cuの融点以下の温度（850〜950℃程度）で、かつCu
が酸化されず導体ペースト中の有機成分が充分に燃焼す
るように酸素分圧を制御した窒素雰囲気中で焼成を行う
ものである。多層する場合は、同様の条件で絶縁層を印
刷焼成して得られる。しかしながら上記のようなCuペー
ストを用いた場合、いくつかの問題点を有している。ま
ず第１に焼成工程における雰囲気を適度な酸素分圧下に
コントロールすることが困難であること。つまり酸素が
多いとCuが酸化され、逆に少いとペースト中の有機バイ
ンダが分解されず良好なメタライズも得られないからで
ある。第２に多層化する場合、各ペーストを印刷後その
都度焼成をくり返し行う必要があり、リードタイムが長
くなり設備などのコストアップにつながるなどの問題点
を有している。そこで特願昭59-147833号公報におい
て、セラミック多層基板の作製にあたり、脱バインダ工
程，還元工程，焼成工程の３段階とする方法がすでに開
示されている。それは、酸化第二銅を導体の出発原料と
し脱バインダ工程は、炭素に対して充分な酸化雰囲気で
かつ内部の有機バインダを熱分解させるに充分な温度で
熱処理を行なう。次に酸化第二銅を銅に還元する還元工
程，基板の焼結を行う焼成工程により成立しているもの
である。これにより、焼成時の雰囲気制御が容易になり
緻密な焼結体が得られるようになった。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、以下に示すような問題点が明らかとなっ
た。それは、セラミック多層に使用する材料によって導
体材料である銅との温度−収縮曲線が異なるために、多
層基板の反り，変形が生じてしまう事である。特に本発
明のように導体材料に銅を用いる場合は、銅の収縮開始
の温度が比較的低いため、基板材料の組成は限定され
る。第２の問題点としては、最上層の導体配線の半田濡
れ性である。電気回路用配線基板として使用する場合、
この問題も非常に重要であり、これは導電材料の種類の
みならず、セラミック組成も半田濡れ性に大きな影響を
及ぼす。これは低温焼成基板に含まれる、低軟化点ガラ
スが、焼成時に最上層まで拡散し、最上層の電極を濡ら
し、半田付け性を阻害するものと思われる。以上のよう
な問題点の他、一般的に望まれる性能として抗折強度が
強いこと，絶縁抵抗が高いこと，誘電特性に優れている
こと，短時間で低温（〜900℃）で焼成可能なことなど
が上げられる。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明のセラミック多層基板
の導体材料の出発原料に酸化銅（CuO）を用い、基板材
料にAl2O3 45〜60重量％，SiO2 24〜33重量％，B2O3 2.
4〜3.3重量％，Na2O 1.2〜1.65重量％，K2O 0.8〜1.1重
量％,CaO 3.2〜4.4重量％,MgO 1.2〜1.65重量％,PbO 7.
2〜9.9重量％の組成範囲で総量100重量％となるような
組成物であり、空気中での熱処理による脱バインダ及び
酸化銅から金属銅への還元と、基板材料と金属銅との焼
結を行う焼成工程よりなることで得られるものである。
作用 本発明は、前記のような基板組成と、導体材料を用いか
つ、以下に示すような製造方法で作製されるため、電気
絶縁性などの信頼性に富みかつ低温で短時間での焼成が
できる上に、最上層配線の半田付性にも優れ、基板と電
極材料とのマッチングも良好なものである。以下に本発
明の作用を説明する。
まず本発明の製造法は、酸化銅を導体材料とし、前記の
組成の基板材料を絶縁材料としてそれらも用いて多層体
を形成する工程と、バインダの除去を行う脱バインダ工
程,CuOをCuに還元する還元工程，そして多層体を焼結さ
せる焼成工程より成立つものである。脱バインダ工程
は、空気中などの酸化雰囲気で基板内の有機バインダの
分解，除去を行う工程である。そして還元工程で酸化銅
の還元を行うものである。このように製造工程中に還元
雰囲気での熱処理を含むため、従来より還元雰囲気の熱
処理で還元されてしまう金属酸化物を含む絶縁材料は、
用いることができないとされてきた。しかしながら発明
者らは、種々の観点から検討を重ねた結果、還元及び焼
成の各工程条件をある範囲内に設定すれば、絶縁基板材
料中に含まれているPbOの金属Pbへの還元を防止すると
ともに金属銅への還元が可能となることを見出した。
つまり、前記の組成の絶縁材料と酸化銅による導体で積
層した多層体を空気中でバインダ除去を行なった後、金
属銅への還元可能な温度を実験により求めたところ、窒
素中に水素を10％以上含む雰囲気で約１時間の熱処理で
は約200℃で還元反応が起こり、金属Pbが存在しないこ
とがＸ線回折から明らかとなった。次に同様の雰囲気で
熱処理温度を徐々に上げた所、約600℃以上でPbの還元
が著しく起こった。また250℃以下では部分的に酸化銅
の部分が存在することがわかった。そのため、上記のよ
うな雰囲気，時間では300〜500℃程度が望ましい還元温
度といえる。
さらにこの還元済の積層体を焼成するのであるが、バイ
ンダ除去工程の熱処理で、基板材料と酸化銅の反応が若
干起こり、中間反応層が存在する。かつ酸化銅自身も粒
成長しているので、焼成時の熱処理においての温度−収
縮曲線が銅は高温側へシフトし、かつ反応層の存在で基
板の変動が少ないものとなる。
実施例 以下にその一実施例について、図面を用いて説明する。
本発明のセラミック多層基板に使用した３種類のガラス
粉末A,B,Cの組成を第１表に示す。各粉末ガラスの製造
方法は、所定の組成の試薬を予備混合し、アルミナルツ
ボ中で1350℃の温度まで加熱し充分溶融させて後、水中
に滴下急冷する。次にこれを乾燥しライカイ機で粗粉砕
し、150メッシュのフルイを通過させた粉末のみを、メ
チルアルコールを溶媒とするアルミナポットで湿式粉砕
を行う（玉石はアルミナ）。このようにして得られたも
のを乾燥させたもので、平均粒径は約１〜２μｍ程度で
ある。
次に、第２表に、基板のセラミック組成（ガラス成分と
アルミナ粉末との混合物）を示す。使用したアルミナ粉
末は、平均粒子径が1.8μｍのものである。
第２表に示す組成は、試料番号１〜５の組成はガラス粉
末Ａとアルミナを混合した系で、例えば試料番号１のセ
ラミック組成は、ガラス粉末Ａとアルミナを重量で60対
40に混合したものである。次に試料番号６〜10は、ガラ
スＢとアルミナ、次に試料番号11〜15は、ガラス粉末Ｃ
とアルミナとの混合系である。
次に導体ペーストは、酸化第二銅粉（平均粒径３μｍ）
に接着強度を得るためのガラスフリット（コーニング社
製＃7059ガラス粉末，平均粒径３μｍ）を5wt％加えた
ものを無機成分とし、有機バインダであるエチルセルロ
ースをターピネオールに溶かしたビヒクルとともに加え
て、３段ロールにより適度な粘度になるように混合した
ものを用いた。
そして前記の基板セラミック組成粉を無機成分とし、有
機バインダとしてポリビニルブチラール、可塑剤として
ヂ−ｎ−ブチルフタレート、溶剤としてトルエンとイソ
プロピルアルコールの混合液（30対70重量比）を第３表
の通りの組成で混合しスラリーとした。
このスラリーをドクターブレード法で有機フィルム上に
シート成型した。この時、造膜から乾燥，打抜きさらに
は、必要に応じてスルホール加工を行なう各工程を連続
的に行なうシステムを使用した。このグリーンシートに
前記酸化銅ペーストを用いて導体パターンの形成をスク
リーン印刷法によって行った。このグリーンシートを所
定の枚数用意し、熱圧着して積層体を形成し、後に述べ
る方法で焼成した。第１図は、本実施例によって得られ
た銅多層セラミック配線基板の実施例を示す斜視図であ
る。図において、１（ａ）,1（ｂ）,1（ｃ）,1（ｄ）は
それぞれ積層したセラミック絶縁層、２は内部導電層、
３は最上層導電層である。
次に、本発明の焼成の工程を説明する。まず最初は、脱
バインダ工程である。脱バインダ工程の温度プロファイ
ルを第２図に示す。本発明に使用したグリーンシート及
びペーストの有機バインダは、PVB及びエチルセルロー
スであるので空気中での分解温度は、500℃以上あれば
良いので、600℃の温度で行なった。次に還元工程の温
度プロファイルの一例を第３図に示す。雰囲気は10％の
水素を含む窒素中で行なった。この時600℃以上の還元
では、PbOがPbまで還元されるため、異色の積層体とな
り実用困難なものとなる。逆に200℃以下では、Cuの還
元が不充分となり導体配線として使用に耐えないものと
なる。
次に焼成工程のプロファイルを第４図に示す。焼成工程
は、純窒素中でありメッシュベルト炉にて実施した。こ
の時の炉内部のO2残存量をO2濃度計で計測したところ、
１〜2ppmのO2量であった。そしてさらに最上層配線を、
Cuペースト（Dupont社，＃9153）で配線パターンをスク
リーン印刷し乾燥（120℃−10分）の後、前記焼成工程
と同じプロファイル，雰囲気で焼付けた。このようにし
て得られた多層基板の評価結果を第４表に示す。第４表
に示す評価項目の中で内部酸化銅導体との適合性につい
ては、第５図のように8mm幅の内部導体層２が2mmの間隔
をもって形成された70×35mm×0.25mmのグリーンシート
４を５枚積層した試験サンプルを作製し、前記脱バイン
ダ，還元，焼成の各工程を過て後のセラミック基板の反
り，変形について評価を行なったものである。
また、最上層配線の半田濡れ性は、基板を260℃の半田
槽に約２秒間浸漬してその濡れ具合を評価したもので濡
れ部分の面積が電極全体の90％以上の場合を○としそれ
以下の場合を×とした。また層間の信頼性は、200μｍ
の絶縁層間に2mm×2mmの対向電極を設け、恒温恒湿槽に
て85℃−85％RHの環境下で、100Vの電圧を印加して、10
00時間放置した後に室内に戻し、絶縁抵抗を測定して、
1010Ω以上保持しておれば○、１つでもそれ以下であれ
ば×として評価を行なった。
以上の結果から、ガラス粉Ａを用いた場合は、最上層の
半田付性に難があり、ガラス粉Ｃを用いたものでは、基
板変形があるため使用が困難である。これは、試料番号
11〜15の基板材料とCuの焼成温度−収縮曲線がマッチン
グしていないために第６図（ｂ）のような変形が起こる
ものと考えられる。以上は、ガラス成分にNa2OとK2Oを
同時に添加する事でガラス軟化点を低下させ、低温から
焼結の始まるCu電極との焼結タイミングを一致させるこ
とができ、その結果基板変形の無いCu多層セラミック基
板が得られたものである。したがって、基板材料として
は、ガラスＢを用いた系で、アルミナ比が40wt％以上か
ら65wt％未満の間が望ましいことがわかる。
次に、試料番号８の試料の脱バインダ温度と、基板の変
形度合いの関係を調べた結果を示す。ここで基板変形を
定量的に表わすために基板変形率ΔＬを定義する。
Lc;第６図の導体部の幅（mm） Ld;第６図の導体配線の無い部分の幅（mm） 以上のようにして求めたΔＬが0.5％未満であれば良品
（○）とした。以上の評価の結果を第７図に示す。
第７図から従来法（N2中でCu電極による多層基板）に比
べてCuOの空気中での熱処理（脱バインダ工程）が基板
変形に有効に作用していることがわかる。
脱バインダ温度が500℃以下では、CuOと基板材料の反応
が弱いことやCuO粒子の粒成長が起こらないため、従来
法とあまり差がないが、それ以上の温度では、効果が現
われ、基板変形には有効である。一方、脱バインダ温度
が800℃以上の高温になると、基板の収縮が始まること
や、CuOの焼結が進みすぎるため、基板変形は逆に大き
くなる。
このことからも、出発原料にCuOを用いて、前記組成の
基板材料で積層した基板を前記のように空気中脱バイン
ダが可能であるため、基板変形に対して有効な方法であ
るといえる。一方、ガラスＢを用いた焼結基板の析出結
晶相をＸ線回折により分析したところ、アルミナ以外に
主にラブラドライト（labradorite、0.4NaAlSi3O8・0.6
CaAl2Si2O8）であり、これはアルバイト（albite、NaAl
Si3O8）とアノーサイト（anorthite、CaAl2Si2O8）の固
溶体である。このことからNa2Oが主結晶相の重要な部分
を占めていることがわかる。
なお、実施例ではグリーンシート法による多層基板の例
をのべたが、アルミナのような焼結済のセラミック基板
を用いて、前記酸化銅ペーストと、前記グリーンシート
用基板材料の無機成分と同一組成の粉末を、酸化銅ペー
ストと同様の方法でペースト状にしたものを絶縁ペース
トとして用い、前記酸化銅ペーストと絶縁ペーストを所
望の回数印刷をくりかえし行って多層化する構成であっ
ても、実用上何ら問題は無い。むしろ、基板変形を考慮
しなくとも良いのでさらに有利である。
発明の効果 以上のべたように、本発明の製造方法によれば、極めて
信頼性の高い鉛系ガラスを絶縁材料に使用できるセラミ
ック銅多層基板を提供するものである。つまり前記組成
の絶縁基板材料は、絶縁抵抗が高く、誘電性に優れまた
軟化点が低いため、短時間焼成，低温焼成が容易となり
極めて量産に適した絶縁材料といえる。また前記の絶縁
基板材料組成を用いて、空気中脱バインダを行う本発明
の方法では、導体材料の出発原料に酸化銅を用いること
によって、さらに基板材料との接着性が改善され、焼成
後のマッチング性も良好となる。
さらに本発明の製造方法によって得られる銅メタライズ
は、Cuのもつ利点（ハンダ付性の良さ，導体抵抗が低
い，耐マイグレーション性の良さ，低コスト）を充分に
発揮できるもので工業上極めて効果的な発明である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の銅多層セラミック基板の一実施例を示
す斜視図、第２図，第３図，第４図はそれぞれ本発明の
脱バインダ工程，還元工程，焼成工程の温度プロファイ
ルの一例を示す工程図、第５図は基板性能の中で基板変
形を調べるための評価用試料の斜視図、第６図（ａ）は
基板変形の良品を示す説明図、第６図（ｂ）は基板変形
率の大きい試料の代表例を示す説明図、第７図は製造工
程の内脱バインダの温度を変化させた時の基板変形率を
表わすグラフである。 1a,1b,1c,1d……絶縁層、２……内部導体、３……最上
層Cu導体である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 幸男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 馬場 康行 香川県高松市寿町２丁目２番10号 松下寿 電子工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−145896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−205692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291094（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−173797（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】セラミック絶縁層が、Al2O3 45〜60重量
    ％，SiO2 24〜33重量％，B2O3 2.4〜3.3重量％，Na2O
    1.2〜1.65重量％，K2O 0.8〜1.1重量％、CaO 3.2〜4.4
    重量％,MgO 1.2〜1.65重量％,PbO 7.2〜9.9重量％の組
    成範囲で総量100重量％になるように選んだ組成物であ
    り、この絶縁層の内部および外部に形成された銅を主成
    分とする導体メタライズ層を有することを特徴とするセ
    ラミック多層配線基板。
  2. 【請求項２】セラミック絶縁層が、Al2O3 45〜60重量
    ％，SiO2 24〜33重量％，B2O3 2.4〜3.3重量％，Na2O
    1.2〜1.65重量％，K2O 0.8〜1.1重量％,CaO 3.2〜4.4重
    量％,MgO 1.2〜1.65重量％,PbO 7.2〜9.9重量％の組成
    範囲で総量100重量％となる無機成分に少くとも有機バ
    インダ，可塑剤を含む生シートを作製し、前記生シート
    上に銅の酸化物を主成分とするペースト組成物でスクリ
    ーン印刷によりパターン形成し、前記生シートとは別の
    パターン形成した生シートを所望の枚数積層して多層化
    するか、もしくは生シート上に前記酸化銅ペーストの印
    刷と、前記生シートの無機組成物と同一の組成の絶縁ペ
    ーストの印刷を所望の回数くり返し行ない多層化する未
    焼成積層体形成工程と、空気中もしくは、酸素雰囲気中
    で、500℃〜750℃の温度範囲で前記多層体内部の有機成
    分を熱分解させる脱バインダ工程と、しかる後窒素中に
    水素が10％以上含まれた混合ガス雰囲気中で300℃〜500
    ℃の温度範囲で金属銅に還元する工程と、前記還元済多
    層体を窒素雰囲気中で焼結させる工程とを含むことを特
    徴とするセラミック多層配線基板の製造方法。
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Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5139975A (en) * 1988-07-18 1992-08-18 International Business Machines Corporation Sintering arrangement for enhancing removal of carbon from ceramic substrate laminates
JPH04221888A (ja) * 1990-12-21 1992-08-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd セラミック配線基板とその製造方法
JP2657008B2 (ja) * 1991-06-26 1997-09-24 日本特殊陶業株式会社 セラミックス用メタライズ組成物
US5925443A (en) * 1991-09-10 1999-07-20 International Business Machines Corporation Copper-based paste containing copper aluminate for microstructural and shrinkage control of copper-filled vias
US5403651A (en) * 1991-10-14 1995-04-04 Fuji Electric Co., Ltd. Insulating substrate for mounting semiconductor devices
JPH05218654A (ja) * 1991-10-25 1993-08-27 Internatl Business Mach Corp <Ibm> マイクロ波を用いたセラミック複合構造の製造方法
US5281772A (en) * 1991-10-28 1994-01-25 Delco Electronics Corporation Electrical connector having energy-formed solder stops and methods of making and using the same
EP0570855B1 (en) * 1992-05-20 2000-04-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for producing multilayered ceramic substrate
JP3003413B2 (ja) * 1992-09-21 2000-01-31 松下電器産業株式会社 多層セラミック基板の製造方法
US5431987A (en) * 1992-11-04 1995-07-11 Susumu Okamura Noise filter
JPH0715101A (ja) * 1993-06-25 1995-01-17 Shinko Electric Ind Co Ltd 酸化物セラミック回路基板及びその製造方法
US5640051A (en) * 1993-12-13 1997-06-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Chip package, a chip carrier, a terminal electrode for a circuit substrate and a chip package-mounted complex
JPH08125341A (ja) * 1994-10-25 1996-05-17 Hitachi Ltd 電子回路装置
US5716713A (en) * 1994-12-16 1998-02-10 Ceramic Packaging, Inc. Stacked planar transformer
US5565262A (en) * 1995-01-27 1996-10-15 David Sarnoff Research Center, Inc. Electrical feedthroughs for ceramic circuit board support substrates
JP3019136B2 (ja) * 1995-03-09 2000-03-13 株式会社住友金属エレクトロデバイス 厚膜ペースト及びそれを用いたセラミック回路基板
US5671116A (en) * 1995-03-10 1997-09-23 Lam Research Corporation Multilayered electrostatic chuck and method of manufacture thereof
US6007900A (en) * 1995-04-28 1999-12-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Dielectric paste and thick-film capacitor using same
JP3327045B2 (ja) * 1995-04-28 2002-09-24 株式会社村田製作所 誘電体ペースト及びそれを用いた厚膜コンデンサ
EP0923094B1 (en) * 1997-12-03 2006-09-20 TDK Corporation Multilayer ceramic electronic element and manufacturing method therefor
JP2000124612A (ja) * 1998-01-19 2000-04-28 Toshiba Corp 配線基板とその製造方法、その配線基板を具える電気機器
US6320139B1 (en) 1998-11-12 2001-11-20 Rockwell Automation Technologies, Inc. Reflow selective shorting
JP2000277369A (ja) * 1999-03-29 2000-10-06 Taiyo Yuden Co Ltd 積層セラミック電子部品とその導電ペースト
US6730857B2 (en) * 2001-03-13 2004-05-04 International Business Machines Corporation Structure having laser ablated features and method of fabricating
JP2003031948A (ja) * 2001-07-12 2003-01-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd セラミック多層基板の製造方法
US7164342B2 (en) * 2002-08-07 2007-01-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Load sensor and method of manufacturing the load sensor, paste used for the method, and method of manufacturing the paste
CN100432020C (zh) * 2003-03-31 2008-11-12 Tdk株式会社 生片用涂料、生片及其制造方法及电子部件的制造方法
JP3944144B2 (ja) * 2003-09-25 2007-07-11 Ｔｄｋ株式会社 セラミック電子部品及びその製造方法
KR100896610B1 (ko) * 2007-11-05 2009-05-08 삼성전기주식회사 다층 세라믹 기판 및 그 제조방법
US8178192B2 (en) 2008-03-06 2012-05-15 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic green sheet, ceramic green sheet laminate, production method of ceramic green sheet, and production method of ceramic green sheet laminate
EP2778144A1 (de) * 2013-03-11 2014-09-17 Keramik Holding AG Laufen Keramisches Material
CN111746065B (zh) * 2020-07-23 2022-02-22 东莞市盛元新材料科技有限公司 一种导热硅胶垫
CN118301854A (zh) * 2024-04-07 2024-07-05 南京航空航天大学 可直接实现图形化的低成本氧化铝陶瓷基板金属化方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3914517A (en) * 1971-02-23 1975-10-21 Owens Illinois Inc Method of forming a conductively coated crystalline glass article and product produced thereby
FR2234239B1 (ja) * 1973-06-25 1977-02-18 Ishizuka Glass
US4234367A (en) * 1979-03-23 1980-11-18 International Business Machines Corporation Method of making multilayered glass-ceramic structures having an internal distribution of copper-based conductors
JPS6025398B2 (ja) * 1980-12-27 1985-06-18 セントラル硝子株式会社 グレ−ズドセラミック基板
JPS5922399B2 (ja) * 1981-10-14 1984-05-26 日本電気株式会社 多層セラミツク基板
US4414281A (en) * 1982-02-16 1983-11-08 Corning Glass Works Glass-ceramic articles having metallic surfaces
JPS59995A (ja) * 1982-06-16 1984-01-06 富士通株式会社 銅導体多層構造体の製造方法
JPS60221358A (ja) * 1984-04-13 1985-11-06 日本碍子株式会社 電気絶縁体用セラミック組成物
JPS60260465A (ja) * 1984-06-01 1985-12-23 鳴海製陶株式会社 低温焼成セラミツクス
US4714570A (en) * 1984-07-17 1987-12-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Conductor paste and method of manufacturing a multilayered ceramic body using the paste
JPS61155243A (ja) * 1984-12-28 1986-07-14 富士通株式会社 グリ−ンシ−ト組成物
US4812422A (en) * 1985-06-17 1989-03-14 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dielectric paste and method of manufacturing the paste
JPH0680897B2 (ja) * 1985-12-20 1994-10-12 松下電器産業株式会社 セラミツク銅多層配線基板の製造方法
US4687540A (en) * 1985-12-20 1987-08-18 Olin Corporation Method of manufacturing glass capacitors and resulting product
US4725333A (en) * 1985-12-20 1988-02-16 Olin Corporation Metal-glass laminate and process for producing same
JPS62173797A (ja) * 1986-01-27 1987-07-30 松下電器産業株式会社 セラミック多層配線基板
JPS62205692A (ja) * 1986-03-06 1987-09-10 松下電器産業株式会社 セラミツク多層配線基板の製造方法
US4885038A (en) * 1986-05-01 1989-12-05 International Business Machines Corporation Method of making multilayered ceramic structures having an internal distribution of copper-based conductors
JPH0685468B2 (ja) * 1986-06-10 1994-10-26 松下電器産業株式会社 セラミツク多層基板の製造方法
US4853349A (en) * 1988-05-26 1989-08-01 Corning Glass Works Glass-ceramics suitable for dielectric substrates

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Publication number Publication date
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DE68910155D1 (de) 1993-12-02
EP0332457B1 (en) 1993-10-27
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