JPH0786741A - セラミックス多層基板の製造方法及びセラミックス多層基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 窒化アルミニウムセラミックス多層基板の製
造方法と多層基板とに関し、窒化アルミニウムセラミッ
クス基板に高融点金属導体を形成するにあたり、導体と
セラミックス基板との密着力を強くし、かつ導体の抵抗
を低減するようにする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する。 【構成】 窒化アルミニウムグリーンシート１にビアホ
ール２を形成し、ビアホール２の内壁にテレフタル酸末
混入の第１の高融点金属ペーストの薄膜３を形成した
後、テレフタル酸を混入し、焼成後に多孔質高融点金属
となる第２の高融点金属ペースト４を充填し、窒化アル
ミニウムグリーンシート１上に第１の高融点金属ペース
トと第２の高融点金属ペーストとを順次印刷して導電パ
ターンを形成したものを複数枚積層して焼成し、第２の
高融点金属ペースト４を焼成して形成した多孔質高融点
金属層６に銅を含浸させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、窒化アルミニウムセラ
ミックス多層基板の製造方法とこの製造方法を使用して
製造した窒化アルミニウムセラミックス多層基板とに関
する。

【０００２】

【従来の技術】窒化アルミニウムセラミックス多層基板
に形成される導体の材料には、高融点金属のタングステ
ンまたはモリブデンが使用される。その理由は、タング
ステンペーストまたはモリブデンペーストが窒化アルミ
ニウムグリーンシートの焼成温度と同じ１８００℃の温
度で同時に焼成することが可能であり、また窒化アルミ
ニウムと熱膨張係数が調和しているためである。しか
し、タングステンやモリブデンは低融点金属の銅や銀に
比べて導電抵抗が高いという欠点がある。

【０００３】この欠点を解決するために、タングステン
等の高融点金属ペーストが焼成後に多孔質高融点金属と
なるようにして、その空孔に低抵抗体である銅等を含浸
させて低抵抗化を図るという方法が考えられた。

【０００４】通常、焼成前の窒化アルミニウムグリーン
シートに導体パターンを形成するには、タングステン粉
末またはモリブデン粉末とエチルセルロースとテレピネ
オールとが混合されたペーストが使用されるが、焼成後
に多孔質となるようにするには、これにテレフタル酸を
混入したペーストを使用する。テレフタル酸は溶剤であ
るテレピネオールに溶けず、かつ、焼成の際に揮発する
ため、このテレフタル酸が混入されたペースト４を、図
４に示すように、窒化アルミニウムグリーンシート１に
形成されたビアホール２に充填して焼成すると、ペース
ト中に混入しているテレフタル酸５が揮発し、テレフタ
ル酸５が存在していた部位に空孔が形成されて多孔質高
融点金属となる。この多孔質高融点金属の空孔に溶融し
た銅を含浸させることによって導体抵抗を低減すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】多孔質高融点金属の空
孔は窒化アルミニウムセラミックス基板との界面にも形
成されるため、多孔質高融点金属導体と窒化アルミニウ
ムセラミックス基板との密着力が弱くなるという問題が
発生する。また、銅はセラミックスとの濡れ性が悪く、
セラミックスは銅をはじくので、銅を含浸させたときに
窒化アルミニウムセラミックス基板に接して存在する空
孔には銅が進入せずに空孔のまゝ残留し、多孔質高融点
金属導体の抵抗が充分に低減されないという問題も発生
する。

【０００６】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、窒化アルミニウムセラミックス基板に高融
点金属導体を形成するにあたり、導体とセラミックス基
板との密着力を強くし、かつ、導体の抵抗を低減するよ
うにするセラミックス多層基板の製造方法とこの製造方
法を使用して製造するセラミックス多層基板を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記のうち、第１の目的
（セラミックス多層基板の製造方法）は、窒化アルミニ
ウムグリーンシート（１）にビアホール（２）を形成
し、このビアホール（２）の内壁にテレフタル酸末混入
の第１の高融点金属ペーストの薄膜（３）を形成し、こ
の第１の高融点金属ペーストの薄膜（３）が形成された
前記のビアホール（２）内に、テレフタル酸が混入さ
れ、焼成後に多孔質高融点金属となる第２の高融点金属
ペースト（４）を充填し、この第２の高融点金属ペース
ト（４）の充填された前記の窒化アルミニウムグリーン
シート（１）上に前記の第１の高融点金属ペーストと前
記の第２の高融点金属ペーストとを順次印刷して導電パ
ターンを形成し、この導電パターンの形成された前記の
窒化アルミニウムグリーンシート（１）の複数枚を積層
して焼成し、前記の第２の高融点金属ペースト（４）が
焼成されて形成された多孔質高融点金属層（６）に銅を
含浸させる工程を有するセラミックス多層基板の製造方
法によって達成される。

【０００８】上記のうち、第２の目的（セラミックス多
層基板）は、緻密なセラミックス基板（７）の積層体を
貫通して形成されたビアホール（２）の内壁に緻密な導
体層（８）が形成されており、この内壁に緻密な導体層
（８）が形成されているビアホール（２）の内部に、多
孔質導体層（６）中に銅（９）が分散している充填材が
充填されているセラミックス多層基板によって達成され
る。

【０００９】

【作用】窒化アルミニウムグリーンシートのビアホール
にテレフタル酸を混入した高融点金属ペーストを直接充
填するのではなく、図２（ａ）に示すように、ビアホー
ル２の内壁にテレフタル酸を含まない通常の第１の高融
点金属ペーストの薄膜３を形成した後に、図２（ｂ）に
示すように、テレフタル酸を混入した第２の高融点金属
ペースト４を充填しているので、焼成後に、図１（ａ）
に示すように、テレフタル酸５が揮発して形成された多
孔質導体層６と窒化アルミニウムセラミックス基板７と
の間には空孔の存在しない緻密な導体層８が形成され
る。緻密な導体層８と窒化アルミニウムセラミックス基
板７とは良好に密着し、また、多孔質導体層６と緻密な
導体層８とは同一金属よりなるので良好に密着するた
め、ビアホール２内に形成された高融点金属導体と窒化
アルミニウムセラミックス基板７との密着性は向上す
る。

【００１０】また、多孔質導体層６に形成される空孔９
は窒化アルミニウムセラミックス基板７と接する領域に
は存在しないので、すべての空孔に銅が良好に進入し、
導体の抵抗を充分低減することができる。

【００１１】以上、ビアホール内に高融点金属導体を形
成する場合について説明したが、窒化アルミニウムセラ
ミックス基板上に高融点金属導体を形成する場合につい
ても同様である。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
係るセラミックス多層基板の製造方法について説明す
る。

【００１３】窒化アルミニウムグリーンシートを所望の
大きさに切断してビアホールを形成し、このビアホール
の内壁に以下に示す方法で第１のタングステンペースト
の薄膜を形成する。なお、本実施例において使用した第
１のタングステンペーストは、粒径１μｍのタングステ
ン粉末１００ｇとエチルセルロース２ｇとテレピネオー
ル１６ｍｌとの混合物からなり、粘度は２万〜５万ｃｐ
ｓである。

【００１４】図３参照 第１のタングステンペーストの薄膜をビアホール内壁に
形成するために、第３図に示すように、ビアホール２の
形成されたグリーンシート１を真空引き台１１上に載置
し、真空引き台１１とグリーンシート１との間に通気性
がよいがペーストを通さない特殊紙（例えば日東電工Ｎ
ＴＦ１０２６−Ｐ０１）１２を挟み、真空を引きながら
充填マスク１３に入れた第１のタングステンペースト１
４をスキージー１５で押し出す。

【００１５】図２（ａ）参照 真空引きすることによって、充填マスク１３から押し出
された第１のタングステンペースト１４はビアホール２
内に吸引され、ビアホール２の内壁に第１のタングステ
ンペーストの薄膜３が形成される。

【００１６】図２（ｂ）参照 充分に乾燥させた後、真空引きをしないで第２のタング
ステンペースト４をビアホール２内に充填する。本実施
例において使用した第２のタングステンペーストは、粒
径３μｍのタングステン粉末１００ｇとエチルセルロー
ス２ｇとテレフタル酸５０ｇとテレピネオール１６ｍｌ
との混合物よりなり、粘度は８万〜１０万ｃｐｓであ
る。なお、混入されたテレフタル酸は、図２（ｂ）にお
いて記号５をもって示してある。

【００１７】図２（ｃ）参照 ビアホール２に第１と第２のタングステンペースト３・
４が充填された窒化アルミニウムグリーンシート１を８
層積層して積層体を形成し、この積層体を窒素ガス雰囲
気中において６００℃の温度で１６時間脱脂を実施し、
続いて同じく窒素ガス雰囲気中において１８００℃の温
度で９時間焼成する。

【００１８】図１（ａ）参照 焼成後のビアホール２の内部には、図１（ａ）に示すよ
うに、テレフタル酸が揮発してその跡に空孔９が形成さ
れた多孔質タングステン導体層６と緻密なタングステン
導体層８とが形成される。

【００１９】図１（ｂ）参照 ビアホール２の上に銅ペレットを載せ、還元性雰囲気中
において１１３０℃の温度で２時間熱処理を施し、多孔
質タングステン導体層６の空孔９に銅１０を含浸する。
この結果、厚さ１．９７ｍｍの基板に形成された直径
０．１７ｍｍのビアホールに形成されたタングステン導
体の抵抗は５μΩ・ｃｍであった。

【００２０】以上、ビアホールに導体を形成する場合に
ついて述べたが、窒化アルミニウムセラミックス基板の
表面に導体パターンを形成する場合にも、同様にして密
着性が良好で、抵抗の低い導体パターンを形成すること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るセラ
ミックス多層基板の製造方法においては、多孔質高融点
金属導体層を直接窒化アルミニウムセラミックス基板に
接することなく、緻密な高融点金属導体層を介して形成
しているので、多孔質高融点金属導体層と窒化アルミニ
ウムセラミックス基板との密着性が向上し、また、多孔
質高融点金属導体層の空孔は窒化アルミニウムセラミッ
クス基板に接していないので、すべての空孔に銅が含浸
されて導体抵抗の低減が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】窒化アルミニウムセラミックス基板のビアホー
ルに高融点金属導体を形成する工程図である。

【図２】窒化アルミニウムセラミックス基板のビアホー
ルに高融点金属導体を形成する工程図である。

【図３】ビアホール内壁に第１の高融点金属ペーストの
薄膜を形成する方法の説明図である。

【図４】窒化アルミニウムセラミックス基板のビアホー
ルに高融点金属導体を形成する従来方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 窒化アルミニウムグリーンシート ２ ビアホール ３ 第１の高融点金属ペーストの薄膜 ４ テレフタル酸が混入された第２の高融点金属ペー
スト ５ テレフタル酸 ６ 多孔質導体層 ７ 窒化アルミニウムセラミックス基板 ８ 緻密な導体層 ９ 空孔 １０ 銅 １１ 真空引き台 １２ 特殊紙 １３ 充填マスク １４ 第１のタングステンペースト １５ スキージー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化アルミニウムグリーンシート（１）
   にビアホール（２）を形成し、 該ビアホール（２）の内壁にテレフタル酸末混入の第１
   の高融点金属ペーストの薄膜（３）を形成し、 該第１の高融点金属ペーストの薄膜（３）が形成された
   前記ビアホール（２）内に、テレフタル酸が混入され、
   焼成後に多孔質高融点金属となる第２の高融点金属ペー
   スト（４）を充填し、 該第２の高融点金属ペースト（４）の充填された前記窒
   化アルミニウムグリーンシート（１）上に前記第１の高
   融点金属ペーストと前記第２の高融点金属ペーストとを
   順次印刷して導電パターンを形成し、 該導電パターンの形成された前記窒化アルミニウムグリ
   ーンシート（１）の複数枚を積層して焼成し、 前記第２の高融点金属ペースト（４）が焼成されて形成
   された多孔質高融点金属層（６）に銅を含浸させる工程
   を有することを特徴とするセラミックス多層基板の製造
   方法。
2. 【請求項２】 緻密なセラミックス基板（７）の積層体
   を貫通して形成されたビアホール（２）の内壁に緻密な
   導体層（８）が形成され、 該内壁に緻密な導体層（８）が形成されているビアホー
   ル（２）の内部に、多孔質導体層（６）中に銅（９）が
   分散してなる充填材が充填されてなることを特徴とする
   セラミックス多層基板。