JPH10294018A - 金属ペーストの焼成方法 - Google Patents
金属ペーストの焼成方法Info
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 金属ペーストを低温度で焼成して、高密度で
低抵抗の金属薄膜を形成させ得る焼成方法を提供するこ
と。 【解決手段】 平均粒子径０．１μｍの銅微粒子をテル
ピネオール中に分散させた銅ペーストの塗膜を真空電気
炉内に装填し、真空中で仮焼して有機物を真空蒸発させ
熱分解させて除去し、次いで、酸素ガスを導入し酸化性
雰囲気として銅薄膜中に残る分解残渣を酸化させて排除
する。その後、水素ガスを導入し還元性雰囲気として前
段の酸化性雰囲気で部分的に酸化された銅薄膜を還元し
て最終的に本焼成を行う。これらの処理は全て５００℃
以下の温度で行う。
低抵抗の金属薄膜を形成させ得る焼成方法を提供するこ
と。 【解決手段】 平均粒子径０．１μｍの銅微粒子をテル
ピネオール中に分散させた銅ペーストの塗膜を真空電気
炉内に装填し、真空中で仮焼して有機物を真空蒸発させ
熱分解させて除去し、次いで、酸素ガスを導入し酸化性
雰囲気として銅薄膜中に残る分解残渣を酸化させて排除
する。その後、水素ガスを導入し還元性雰囲気として前
段の酸化性雰囲気で部分的に酸化された銅薄膜を還元し
て最終的に本焼成を行う。これらの処理は全て５００℃
以下の温度で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は金属微粒子を有機溶
媒中に分散させた金属ペーストの焼成方法に関するもの
であり、更に詳しくは、基板上に塗布した金属ペースト
の塗膜を低温度で焼成して低抵抗の薄膜を形成させる焼
成方法に関するものである。
媒中に分散させた金属ペーストの焼成方法に関するもの
であり、更に詳しくは、基板上に塗布した金属ペースト
の塗膜を低温度で焼成して低抵抗の薄膜を形成させる焼
成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属微粒子によって導体膜を形成させる
には大別して二種の方法がある。その一つはバインダと
しての有機高分子を溶解した有機溶媒中に粒子径数μｍ
の金属微粒子を分散させた市販の金属ペーストを基板上
に塗布し乾燥して厚膜を形成させる方法であり、通常の
使用方法では形成される厚膜中に有機系バインダが含ま
れるのでバルク状金属並の低抵抗膜は得られない。しか
し、５００℃以上の温度に加熱して有機系バインダを熱
分解させてしまうことにより、比較的抵抗が低い膜を作
成することができる。他の方法は平均粒子径０．１μｍ
程度、ないしはそれ以下の独立した金属微粒子を、場合
によっては有機物の助剤を添加して、有機溶媒中に分散
させた金属ペーストを基板上に塗布した後、５００℃以
上の温度で焼成して有機溶媒、有機物を蒸発、熱分解さ
せると共に、金属微粒子を燒結させて金属膜を形成させ
る方法である。この場合には金属膜中に有機物が含まれ
てこないので、バルク状金属並の低抵抗膜が得られる。
には大別して二種の方法がある。その一つはバインダと
しての有機高分子を溶解した有機溶媒中に粒子径数μｍ
の金属微粒子を分散させた市販の金属ペーストを基板上
に塗布し乾燥して厚膜を形成させる方法であり、通常の
使用方法では形成される厚膜中に有機系バインダが含ま
れるのでバルク状金属並の低抵抗膜は得られない。しか
し、５００℃以上の温度に加熱して有機系バインダを熱
分解させてしまうことにより、比較的抵抗が低い膜を作
成することができる。他の方法は平均粒子径０．１μｍ
程度、ないしはそれ以下の独立した金属微粒子を、場合
によっては有機物の助剤を添加して、有機溶媒中に分散
させた金属ペーストを基板上に塗布した後、５００℃以
上の温度で焼成して有機溶媒、有機物を蒸発、熱分解さ
せると共に、金属微粒子を燒結させて金属膜を形成させ
る方法である。この場合には金属膜中に有機物が含まれ
てこないので、バルク状金属並の低抵抗膜が得られる。
【０００３】後者の平均粒子径０．１μｍないしはそれ
以下の金属微粒子による金属ペーストを焼成する方法
は、スクリーン印刷やスピンコートによって基板上に塗
膜を作成した後、有機溶媒が主体の有機物を蒸発ないし
は熱分解させて除去するために酸化性雰囲気中で、有機
物が分解する５００℃以上の温度、例えば５００〜７０
０℃程度で仮焼し、次いでこの仮焼で部分的に酸化され
る金属膜を還元するために、還元性雰囲気として本焼成
されている。なお、後者の金属ペースト及びその製造方
法は本願出願人の出願による特開平３−３４２１１号公
報に、また金属薄膜の形成方法は同じく本願出願人の出
願による特開平３−２８１７８３号公報に開示されてい
る。
以下の金属微粒子による金属ペーストを焼成する方法
は、スクリーン印刷やスピンコートによって基板上に塗
膜を作成した後、有機溶媒が主体の有機物を蒸発ないし
は熱分解させて除去するために酸化性雰囲気中で、有機
物が分解する５００℃以上の温度、例えば５００〜７０
０℃程度で仮焼し、次いでこの仮焼で部分的に酸化され
る金属膜を還元するために、還元性雰囲気として本焼成
されている。なお、後者の金属ペースト及びその製造方
法は本願出願人の出願による特開平３−３４２１１号公
報に、また金属薄膜の形成方法は同じく本願出願人の出
願による特開平３−２８１７８３号公報に開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】金属ペーストからバル
ク状金属並の高密度で低抵抗の金属膜を得んとする場合
には、本焼成の温度は高い程好ましく、また有機溶媒、
有機物を除去するための仮焼の温度も高くすることが望
ましい。しかし、それらの温度は種々の要因によって制
限され、例えば、基板温度を高温度に上げることができ
ないプロセスではその限界温度で本焼成することにな
る。例えば、半導体基板へ金属ペーストの適用を考える
場合には５００℃以下の温度が要求されるので、従来の
方法は適用できないか、適用しても高い抵抗値を持つ金
属薄膜しか得られない。
ク状金属並の高密度で低抵抗の金属膜を得んとする場合
には、本焼成の温度は高い程好ましく、また有機溶媒、
有機物を除去するための仮焼の温度も高くすることが望
ましい。しかし、それらの温度は種々の要因によって制
限され、例えば、基板温度を高温度に上げることができ
ないプロセスではその限界温度で本焼成することにな
る。例えば、半導体基板へ金属ペーストの適用を考える
場合には５００℃以下の温度が要求されるので、従来の
方法は適用できないか、適用しても高い抵抗値を持つ金
属薄膜しか得られない。
【０００５】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、金属
ペーストの塗膜を低温度で焼成して、高密度で低抵抗の
金属薄膜を形成させることのできる金属ペーストの焼成
方法を提供することを課題とする。
ペーストの塗膜を低温度で焼成して、高密度で低抵抗の
金属薄膜を形成させることのできる金属ペーストの焼成
方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は請求項１の
構成によって解決されるが、その解決手段を実施の形態
によって例示すれば、シリコン基板上にスクリーン印刷
した銅ペーストの塗膜を１×１０-5Ｐａ以下の真空度に
排気が可能な真空電気炉に装填し、低温度、例えば５０
０℃以下の温度で仮焼することにより、有機溶媒を主体
とする有機物は真空排気され、熱分解されて殆どが排除
され、銅薄膜中には分解残渣としての炭素や水素が僅か
に残留する程度となる。次いで真空電気炉内に酸素ガス
を導入して酸化性雰囲気とし、同様の５００℃以下の温
度で仮焼して炭素などの分解残渣を酸化させて排除す
る。この酸化性雰囲気中での焼成によって、銅薄膜は部
分的に酸化されて高抵抗化する。従って、続いて真空電
気炉内に水素ガスを導入して還元性雰囲気とし、また同
様の５００℃以下の温度で本焼成することにより、銅薄
膜の酸化された部分が還元され、バルク状銅と同程度の
密度と比抵抗の銅薄膜が得られる。
構成によって解決されるが、その解決手段を実施の形態
によって例示すれば、シリコン基板上にスクリーン印刷
した銅ペーストの塗膜を１×１０-5Ｐａ以下の真空度に
排気が可能な真空電気炉に装填し、低温度、例えば５０
０℃以下の温度で仮焼することにより、有機溶媒を主体
とする有機物は真空排気され、熱分解されて殆どが排除
され、銅薄膜中には分解残渣としての炭素や水素が僅か
に残留する程度となる。次いで真空電気炉内に酸素ガス
を導入して酸化性雰囲気とし、同様の５００℃以下の温
度で仮焼して炭素などの分解残渣を酸化させて排除す
る。この酸化性雰囲気中での焼成によって、銅薄膜は部
分的に酸化されて高抵抗化する。従って、続いて真空電
気炉内に水素ガスを導入して還元性雰囲気とし、また同
様の５００℃以下の温度で本焼成することにより、銅薄
膜の酸化された部分が還元され、バルク状銅と同程度の
密度と比抵抗の銅薄膜が得られる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の金属ペーストの焼成方法
は図１に示す４工程によって構成されるが、これらの４
工程は以下のような内容を含む。
は図１に示す４工程によって構成されるが、これらの４
工程は以下のような内容を含む。
【０００８】Ａ．金属ペーストの塗膜形成 スクリーン印刷、スピンコート、スプレーなどの手段で
基板または基材面に金属ペーストを塗布する。 （塗布例）導体薄膜の形成、電子回路の配線、電気接点
としてのバンプ、半導体基板上のビヤホールなどの凹所
へ埋め込み。
基板または基材面に金属ペーストを塗布する。 （塗布例）導体薄膜の形成、電子回路の配線、電気接点
としてのバンプ、半導体基板上のビヤホールなどの凹所
へ埋め込み。
【０００９】Ｂ．真空中での仮焼 金属ペーストの塗膜からの有機溶媒等の有機物を真空除
去すると共に加熱分解させる。この真空中での仮焼は有
機溶媒等の有機物の熱分解温度を低下させることを意図
するものである。また、金属微粒子が焼結される前に有
機溶媒等が真空下に積極的に蒸発除去されるので、最終
的に焼結して形成される金属薄膜中に不純物が含まれ難
い。
去すると共に加熱分解させる。この真空中での仮焼は有
機溶媒等の有機物の熱分解温度を低下させることを意図
するものである。また、金属微粒子が焼結される前に有
機溶媒等が真空下に積極的に蒸発除去されるので、最終
的に焼結して形成される金属薄膜中に不純物が含まれ難
い。
【００１０】Ｃ．酸化性雰囲気での仮焼 Ｂの工程において金属薄膜に残る熱分解残渣を酸化させ
て除去する。この酸化性雰囲気での仮焼は金属微粒子の
径を増大させることも意図するものである。導入される
酸素は金属結晶中に欠陥を生ぜしめて金属の拡散速度を
大にし、金属微粒子の径を増大させるが、そのことによ
って金属微粒子がそのまま単に焼結される場合よりも全
粒界面積が小さくなり粒界抵抗が低下するので、バルク
状金属と同程度の比抵抗が得られ易くなる。
て除去する。この酸化性雰囲気での仮焼は金属微粒子の
径を増大させることも意図するものである。導入される
酸素は金属結晶中に欠陥を生ぜしめて金属の拡散速度を
大にし、金属微粒子の径を増大させるが、そのことによ
って金属微粒子がそのまま単に焼結される場合よりも全
粒界面積が小さくなり粒界抵抗が低下するので、バルク
状金属と同程度の比抵抗が得られ易くなる。
【００１１】Ｄ．還元性雰囲気での本焼成 Ｃの工程において、貴金属以外の金属は部分酸化され、
比抵抗が増大しているので、還元性雰囲気として元の金
属へ還元させると共に、金属微粒子を最終的に焼結させ
て、高密度で低抵抗の金属薄膜とする。
比抵抗が増大しているので、還元性雰囲気として元の金
属へ還元させると共に、金属微粒子を最終的に焼結させ
て、高密度で低抵抗の金属薄膜とする。
【００１２】
【実施例】次に本発明の金属ペーストの焼成方法を実施
例によって具体的に説明する。
例によって具体的に説明する。
【００１３】（実施例１）平均粒子径０．１μｍの銅微
粒子を有機溶媒テルピネオール中に分散させた銅ペース
トを使用し、シリコン基板上に電子回路用配線を形成さ
せた。先ず、銅ペーストをシリコン基板上にスクリーン
印刷して塗膜を形成させた（図１のＡ）。この基板を１
×１０-5Ｐａ以下の真空度まで排気が可能な真空電気炉
に装填し、テルピネオールを蒸発させ、加熱分解させて
除去した。すなわち、テルピネオールの沸点が２０×１
０2 Ｐａで９９〜１０２℃であることを考慮して、加熱
温度を１００℃から５００℃までの温度で１時間の真空
加熱を行ない銅薄膜を形成させた（図１のＢ）。
粒子を有機溶媒テルピネオール中に分散させた銅ペース
トを使用し、シリコン基板上に電子回路用配線を形成さ
せた。先ず、銅ペーストをシリコン基板上にスクリーン
印刷して塗膜を形成させた（図１のＡ）。この基板を１
×１０-5Ｐａ以下の真空度まで排気が可能な真空電気炉
に装填し、テルピネオールを蒸発させ、加熱分解させて
除去した。すなわち、テルピネオールの沸点が２０×１
０2 Ｐａで９９〜１０２℃であることを考慮して、加熱
温度を１００℃から５００℃までの温度で１時間の真空
加熱を行ない銅薄膜を形成させた（図１のＢ）。
【００１４】次いで、温度をそのままに維持して、真空
電気炉内に酸素ガスを６０×１０2Ｐａの圧力まで導入
して酸化性雰囲気とし、２０分間保持して銅薄膜中に残
留する分解残渣を酸化させて除去し（図１のＣ）、続い
て、真空電気炉内に濃度４％の水素ガスを含む窒素ガス
を大気圧まで導入して還元性雰囲気とし、２０分間保持
して、前工程において部分酸化された銅を還元すると共
に、銅薄膜の高密度化を行なった（図１のＤ）。以上の
ようにして形成させた電子回路用配線はバルク状の銅と
同程度の比抵抗を有していた。
電気炉内に酸素ガスを６０×１０2Ｐａの圧力まで導入
して酸化性雰囲気とし、２０分間保持して銅薄膜中に残
留する分解残渣を酸化させて除去し（図１のＣ）、続い
て、真空電気炉内に濃度４％の水素ガスを含む窒素ガス
を大気圧まで導入して還元性雰囲気とし、２０分間保持
して、前工程において部分酸化された銅を還元すると共
に、銅薄膜の高密度化を行なった（図１のＤ）。以上の
ようにして形成させた電子回路用配線はバルク状の銅と
同程度の比抵抗を有していた。
【００１５】（実施例２）有機溶媒にバインダとしての
有機高分子を溶解させた溶液中に平均粒子径が数μｍの
金微粒子が分散されている市販の金ペーストを使用し、
スクリーン印刷によって、シリコン基板の電極上に金バ
ンプを形成させるに必要な塗膜を乗せた。このシリコン
基板を、実施例１と同様に、５００℃以下の温度とし
て、真空中での仮焼、酸化性雰囲気での仮焼をおこなっ
て有機溶媒、有機高分子系バインダーを蒸発、加熱分解
させて除去し、続いて還元性雰囲気として本焼成を行な
うことにより、シリコン基板上に金バンプを作成するこ
とができた。
有機高分子を溶解させた溶液中に平均粒子径が数μｍの
金微粒子が分散されている市販の金ペーストを使用し、
スクリーン印刷によって、シリコン基板の電極上に金バ
ンプを形成させるに必要な塗膜を乗せた。このシリコン
基板を、実施例１と同様に、５００℃以下の温度とし
て、真空中での仮焼、酸化性雰囲気での仮焼をおこなっ
て有機溶媒、有機高分子系バインダーを蒸発、加熱分解
させて除去し、続いて還元性雰囲気として本焼成を行な
うことにより、シリコン基板上に金バンプを作成するこ
とができた。
【００１６】（実施例３）ＩＣベアチップを基板上にフ
リップチップ方式によって基板上にボンディングする場
合の半田に代えて、銅ペーストが使用し得る例を示す。
図２はその過程を示す断面図であるが、実施例２におい
て使用した市販の金ペーストと同様に作製されている銅
ペースト、すなわち、平均粒子径が数μｍの銅微粒子が
分散されている市販の銅ペーストを使用し、スクリーン
印刷によって、図２のＡに示すように、基板１の電極２
上に銅バンプを形成させるための塗膜３を乗せた後、図
２のＢに示すように、塗膜３の上にＩＣベアチップ４を
載置した。
リップチップ方式によって基板上にボンディングする場
合の半田に代えて、銅ペーストが使用し得る例を示す。
図２はその過程を示す断面図であるが、実施例２におい
て使用した市販の金ペーストと同様に作製されている銅
ペースト、すなわち、平均粒子径が数μｍの銅微粒子が
分散されている市販の銅ペーストを使用し、スクリーン
印刷によって、図２のＡに示すように、基板１の電極２
上に銅バンプを形成させるための塗膜３を乗せた後、図
２のＢに示すように、塗膜３の上にＩＣベアチップ４を
載置した。
【００１７】このＩＣベアチップ４を載置した基板１を
実施例１で使用した真空電気炉に装填して１時間の真空
加熱を行なった。加熱温度はＩＣベアチップ４の耐熱性
を考慮して１５０℃とした。続く酸化性雰囲気での仮
焼、還元性雰囲気での本焼成も１５０℃で行ない、基板
１上にＩＣベアチップ４を実装することができた。有機
高分子系バインダが含まれる市販の銅ペーストを使用し
たこと、および真空中での仮焼、酸化性雰囲気での仮
焼、および還元性雰囲気での本焼成を１５０℃としたこ
とにより、塗膜３から形成された銅バンプの比抵抗は実
施例１で得られた銅の回路配線程に低い値にはならなか
ったが、従来使用されている半田バンプに相当する値を
示した。
実施例１で使用した真空電気炉に装填して１時間の真空
加熱を行なった。加熱温度はＩＣベアチップ４の耐熱性
を考慮して１５０℃とした。続く酸化性雰囲気での仮
焼、還元性雰囲気での本焼成も１５０℃で行ない、基板
１上にＩＣベアチップ４を実装することができた。有機
高分子系バインダが含まれる市販の銅ペーストを使用し
たこと、および真空中での仮焼、酸化性雰囲気での仮
焼、および還元性雰囲気での本焼成を１５０℃としたこ
とにより、塗膜３から形成された銅バンプの比抵抗は実
施例１で得られた銅の回路配線程に低い値にはならなか
ったが、従来使用されている半田バンプに相当する値を
示した。
【００１８】（実施例４）真空チャンバー内で金属をス
パッタリングさせて半導体基板上に金属薄膜を形成させ
る方法では、スパッタリング粒子は衝突を繰り返すため
に指向性が低く、従って半導体基板に形成されているア
スペクト比１以上の微細な孔（ビヤホール）や溝（トレ
ンチ）の底面にはスパッタリング粒子が届き難く、それ
らの入り口で膜形成が進行して塞がれ易いので、孔や溝
を金属で埋めて十分な導通を得ることは困難とされてい
るが、金属ペーストを使用して、これらの孔や溝を低抵
抗の金属で埋めて十分な導通を確保することができる。
パッタリングさせて半導体基板上に金属薄膜を形成させ
る方法では、スパッタリング粒子は衝突を繰り返すため
に指向性が低く、従って半導体基板に形成されているア
スペクト比１以上の微細な孔（ビヤホール）や溝（トレ
ンチ）の底面にはスパッタリング粒子が届き難く、それ
らの入り口で膜形成が進行して塞がれ易いので、孔や溝
を金属で埋めて十分な導通を得ることは困難とされてい
るが、金属ペーストを使用して、これらの孔や溝を低抵
抗の金属で埋めて十分な導通を確保することができる。
【００１９】図３はその過程を示す断面図であり、図３
のＡを参照して、内部の配線６に向けてアスペクト比２
のビヤホール７が形成されている半導体基板５に対し
て、スピンコータを使用し、実施例１の銅微粒子より更
に小径である平均粒子径０．０１μｍの銅微粒子を有機
溶媒テルピネオール中に分散させた銅ペーストを適用し
図３のＢに示すように、ビヤホール７を銅ペーストで埋
めると共に、半導体基板５の表面に連続する一体的な塗
膜８を作成した。次いで、実施例１と同様に、その半導
体基板５を真空電気炉内へ装填して、真空中での仮焼、
酸化性雰囲気での仮焼、および還元性雰囲気での本焼成
を５００℃以下の温度で行なうことにより、アスペクト
比２のビヤホール７内にバルク状銅と同程度の比抵抗を
有する銅を埋め込むことに成功した。
のＡを参照して、内部の配線６に向けてアスペクト比２
のビヤホール７が形成されている半導体基板５に対し
て、スピンコータを使用し、実施例１の銅微粒子より更
に小径である平均粒子径０．０１μｍの銅微粒子を有機
溶媒テルピネオール中に分散させた銅ペーストを適用し
図３のＢに示すように、ビヤホール７を銅ペーストで埋
めると共に、半導体基板５の表面に連続する一体的な塗
膜８を作成した。次いで、実施例１と同様に、その半導
体基板５を真空電気炉内へ装填して、真空中での仮焼、
酸化性雰囲気での仮焼、および還元性雰囲気での本焼成
を５００℃以下の温度で行なうことにより、アスペクト
比２のビヤホール７内にバルク状銅と同程度の比抵抗を
有する銅を埋め込むことに成功した。
【００２０】本発明の実施の形態としての実施例は以上
のように構成され作用するが、勿論、本発明はこれらに
限られることなく、本発明の技術的精神に基いて種々の
変形が可能である。
のように構成され作用するが、勿論、本発明はこれらに
限られることなく、本発明の技術的精神に基いて種々の
変形が可能である。
【００２１】また、本実施の形態においては、平均粒子
径０．０１μｍ、０．１μｍ、または数μｍ程度の金属
微粒子からなる金属ペーストを使用したが、勿論、金属
微粒子の粒子径はこれら以外であってもよい。一般に粒
子径が小さい程、金属微粒子の焼結温度は低くなるの
で、粒子径の小さい金属微粒子のペーストを使用するこ
とが好ましい。しかし、粒子径が小さいと必然的に粒界
面も増大するので、焼結後にバルク金属並の低抵抗を得
難くなる。従って金属微粒子の粒子径は負荷し得る温度
によって決めてもよい。また、金属微粒子の高い充填密
度が得られるように、金属微粒子は可及的に球状の独立
微粒子であることが望ましい。更には、粒子径の異なる
金属微粒子を混合して充填密度を高めることは好ましい
選択である。
径０．０１μｍ、０．１μｍ、または数μｍ程度の金属
微粒子からなる金属ペーストを使用したが、勿論、金属
微粒子の粒子径はこれら以外であってもよい。一般に粒
子径が小さい程、金属微粒子の焼結温度は低くなるの
で、粒子径の小さい金属微粒子のペーストを使用するこ
とが好ましい。しかし、粒子径が小さいと必然的に粒界
面も増大するので、焼結後にバルク金属並の低抵抗を得
難くなる。従って金属微粒子の粒子径は負荷し得る温度
によって決めてもよい。また、金属微粒子の高い充填密
度が得られるように、金属微粒子は可及的に球状の独立
微粒子であることが望ましい。更には、粒子径の異なる
金属微粒子を混合して充填密度を高めることは好ましい
選択である。
【００２２】また本実施の形態においては、酸化性雰囲
気とするべく真空電気炉内に酸素ガスを導入したが、こ
れに代えて酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入す
ることにより、有機物が残有している場合の急激な酸
化、燃焼を抑えることができるので作業の安全性を高め
得る。
気とするべく真空電気炉内に酸素ガスを導入したが、こ
れに代えて酸素ガスと不活性ガスとの混合ガスを導入す
ることにより、有機物が残有している場合の急激な酸
化、燃焼を抑えることができるので作業の安全性を高め
得る。
【００２３】また本実施の形態においては、還元性雰囲
気とするべく真空電気炉内に水素ガスと窒素ガスとの混
合ガスを導入したが、勿論、水素ガスを単独で導入して
もよく、また水素ガスのほかの、還元性ガスとし、一酸
化炭素ガスや水性ガスを利用し得る。また、真空度を高
めて還元性雰囲気としてもよい。
気とするべく真空電気炉内に水素ガスと窒素ガスとの混
合ガスを導入したが、勿論、水素ガスを単独で導入して
もよく、また水素ガスのほかの、還元性ガスとし、一酸
化炭素ガスや水性ガスを利用し得る。また、真空度を高
めて還元性雰囲気としてもよい。
【００２４】また本実施の形態においては、真空電気炉
によって仮焼と本焼成を行ったが、金属微粒子を加熱対
象とする誘導加熱、ないしは有機溶媒を加熱対象とする
誘電加熱の可能とした真空チャンバーによって仮焼と本
焼成を行うようにしてもよい。また、実施例４において
は仮焼、本焼成の温度を１５０℃としたが、有機物を効
果的に熱分解させるためには、仮焼、本焼成の温度を１
００℃以下とすることは得策ではない。
によって仮焼と本焼成を行ったが、金属微粒子を加熱対
象とする誘導加熱、ないしは有機溶媒を加熱対象とする
誘電加熱の可能とした真空チャンバーによって仮焼と本
焼成を行うようにしてもよい。また、実施例４において
は仮焼、本焼成の温度を１５０℃としたが、有機物を効
果的に熱分解させるためには、仮焼、本焼成の温度を１
００℃以下とすることは得策ではない。
【００２５】また本実施の形態においては、銅微粒子ま
たは金微粒子による金属ペーストを例示したが、金属ペ
ースト用の金属はこれら以外に、銀、白金、パラジウ
ム、鉛、錫、ニッケル、アルミニウム、インジウム、チ
タン等を目的に応じて採用し得る。またこれらの金属の
少なくとも２種以上の合金の微粒子を使用してもよく、
更にはまた、これらの金属の少なくとも２種類以上の金
属微粒子を混合したものを使用してもよい。
たは金微粒子による金属ペーストを例示したが、金属ペ
ースト用の金属はこれら以外に、銀、白金、パラジウ
ム、鉛、錫、ニッケル、アルミニウム、インジウム、チ
タン等を目的に応じて採用し得る。またこれらの金属の
少なくとも２種以上の合金の微粒子を使用してもよく、
更にはまた、これらの金属の少なくとも２種類以上の金
属微粒子を混合したものを使用してもよい。
【００２６】また本実施の形態の、実施例１および実施
例４においては銅微粒子を分散させる有機溶媒としてテ
ルピネオールを使用したが、勿論、これ以外の有機溶媒
を使用した金属ペーストであってもよく、使用される有
機溶媒の沸点によって真空中での仮焼時における真空
度、加熱温度、真空加熱の時間が決められる。
例４においては銅微粒子を分散させる有機溶媒としてテ
ルピネオールを使用したが、勿論、これ以外の有機溶媒
を使用した金属ペーストであってもよく、使用される有
機溶媒の沸点によって真空中での仮焼時における真空
度、加熱温度、真空加熱の時間が決められる。
【００２７】
【発明の効果】本発明は以上に説明したような形態で実
施され、次に述べるような効果を奏する。
施され、次に述べるような効果を奏する。
【００２８】本発明の金属ペーストの焼成方法によれ
ば、金属ペーストに含まれる有機物を除去するための加
熱分解に従来のような高温度を必要とせず、５００℃以
下の温度での焼成が可能であり、加熱温度に限界を有す
る基材にも金属ペーストを適用して低抵抗の金属薄膜を
形成させることができる。
ば、金属ペーストに含まれる有機物を除去するための加
熱分解に従来のような高温度を必要とせず、５００℃以
下の温度での焼成が可能であり、加熱温度に限界を有す
る基材にも金属ペーストを適用して低抵抗の金属薄膜を
形成させることができる。
【図１】本発明の金属ペーストの焼成方法のフローを示
す図である。
す図である。
【図２】本発明の金属ペーストの焼成方法を適用したフ
リップチップ方式によるＩＣベアチップの実装過程を示
す図であり、Ａは塗膜を乗せた状態を示し、Ｂは塗膜上
にＩＣベアチップを載置した状態を示す。
リップチップ方式によるＩＣベアチップの実装過程を示
す図であり、Ａは塗膜を乗せた状態を示し、Ｂは塗膜上
にＩＣベアチップを載置した状態を示す。
【図３】本発明の金属ペーストの焼成方法を適用した半
導体基板のビヤホールへの金属の埋め込みの過程を示す
図であり、Ａは適用前のビヤホール、Ｂは金属ペースト
が充填されたビヤホールを示す。
導体基板のビヤホールへの金属の埋め込みの過程を示す
図であり、Ａは適用前のビヤホール、Ｂは金属ペースト
が充填されたビヤホールを示す。
１ 基板 ２ 電極 ３ 塗膜 ４ ＩＣベヤチップ ５ 半導体基板 ６ 配線 ７ ビヤホール ８ 塗膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｓ 21/321 Ｈ０５Ｋ 3/12 ６１０Ｊ Ｈ０５Ｋ 3/12 ６１０ Ｂ２２Ｆ 7/04 Ｄ // Ｂ２２Ｆ 7/04 Ｈ０１Ｌ 21/92 ６０４Ｅ
Claims (6)
- 【請求項１】 金属微粒子を有機溶媒中に分散させた金
属ペーストを塗布し焼成して金属薄膜を形成させるに際
し、 金属ペーストの塗膜を先ず真空中において仮焼して有機
溶媒を主体とする有機物を真空排除すると共に加熱分解
させて排除し、次いで酸化性雰囲気として仮焼して残留
している分解物残渣を酸化させて排除し、更に還元性雰
囲気として前記酸化性雰囲気における仮焼によって酸化
された金属を還元し本焼成することを特徴とする金属ペ
ーストの焼成方法。 - 【請求項２】 金属ペーストを塗布した後の前記真空中
における仮焼、前記酸化性雰囲気における仮焼、および
前記還元性雰囲気における本焼成までの全ての操作を５
００℃以下の温度で行う請求項１に記載の金属ペースト
の焼成方法。 - 【請求項３】 前記酸化性雰囲気が酸素ガス、または酸
素ガスと不活性ガスとの混合ガスによって形成させる請
求項 1または請求項２に記載の金属ペーストの焼成方
法。 - 【請求項４】 前記還元性雰囲気が水素ガス、または水
素ガスと不活性ガスとの混合ガスによって形成させる請
求項１から請求項３までの何れかに記載の金属ペースト
の焼成方法。 - 【請求項５】 前記金属微粒子が平均粒子径１μｍ単位
のもの、平均粒子径０．１μｍ単位のもの、および平均
粒子径０．０１μｍ単位のものの中の何れか単独、また
はそれら中の２種類以上の混合である請求項１から請求
項４までの何れかに記載の金属ペーストの焼成方法。 - 【請求項６】 前記金属微粒子が金、銀、白金、パラジ
ウム、銅、鉛、錫、ニッケル、アルミニウム、インジウ
ム、チタンの中の何れか単独、または２種以上の合金の
微粒子、またはそれらの中の２種以上の金属の微粒子の
混合である請求項１から請求項５までの何れかに記載の
金属ペーストの焼成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11534097A JP3599950B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 金属ペーストの焼成方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11534097A JP3599950B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 金属ペーストの焼成方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294018A true JPH10294018A (ja) | 1998-11-04 |
| JP3599950B2 JP3599950B2 (ja) | 2004-12-08 |
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|---|---|---|---|
| JP11534097A Expired - Fee Related JP3599950B2 (ja) | 1997-04-16 | 1997-04-16 | 金属ペーストの焼成方法 |
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-
1997
- 1997-04-16 JP JP11534097A patent/JP3599950B2/ja not_active Expired - Fee Related
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