JPS59111987A - 複合焼結体の製造方法 - Google Patents

複合焼結体の製造方法

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JPS59111987A
JPS59111987A JP58216184A JP21618483A JPS59111987A JP S59111987 A JPS59111987 A JP S59111987A JP 58216184 A JP58216184 A JP 58216184A JP 21618483 A JP21618483 A JP 21618483A JP S59111987 A JPS59111987 A JP S59111987A
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paste
sintered body
composite sintered
mixture
boiling point
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保 宇佐美
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合焼結体の改良された製造法に関するもので
ある。さらに詳しく説明すれ&f、複数層からなる例え
ば半導体集積回路装置用の複合焼結体の製造法に関する
ものである。
一般に上述のような複合焼結体を製造するには第1図に
示したようにそれぞれ別個に形成された誘電材料よりな
る基板、例えば生セラミックシート1,1′、1″の表
面にそれぞれ所望ノくターンの導体層2,2.2を印刷
し、上記各基板の所望の相互配線接続部分に孔3を形成
1該孔にそれぞれ/    //’。
導体材料を充填せしめ、次に導体層2,2.2か所望の
相互配線接続となるように上記基板1,1゜1 を積み
重ねて積層体となす。
しかる後に焼結するのに充分な温度で、かつ一定時間上
記基板の積層体を加熱することにより多層配線基板ある
いは多層配線パッケージのような複合焼結体を完成せし
めるのが普通であった。
しかしながらこのような方法は、特にそれぞれの基板の
相互配線接続において問題がある。すなわち導体層を含
む基板1,1.1の所望の個所に穿たれた孔3に導体材
料を充填しようとする場合、孔はきわめて小さいもので
あるから導体材料が孔の中に完全に充填されない場合が
あり、そのため相互の配線接続が完全に出来ず断線等が
生じることがあり、接続状態は極めて信頼性に乏しいも
のであった。この欠点を解決するために導体材料を真空
吸引させて孔の中に充填させる技術があるが作業工程が
増し、量産性に乏しいものである。
さらにこのような方法では、多層配線の層数に等しい数
の基板が必要であり、かつそれぞれの基板を所定の形に
打抜くパンチ工程が入り作業工程が多くなる。また、基
板を積層しホットプレスを行う工程も必要で、このホッ
トプレスの際、完全に積層されないと積層の不安定性(
接着の不確実性)vcよる気密リーク、基板の不必要な
変形等の不良につながる原因が発生しやすい。また、焼
成時に生セラミツクシートと導体層との収縮率の差異に
より焼成変形によってセラミックシートにそりが生じた
−り、メタライズされた導体層とセラミックシートとの
間の接合強度が低下し、はがれ等を生じることがある。
したがって工程が比較的複雑で歩留りが低下し、そのた
め原価高となる。
本発明は上記欠点を解消するために成されたものであり
、その目的とするところは多層の配線接続を容易にしか
つ信頼性の高い複合焼結体の製造法を提供するものであ
る。他の目的は工程の省力化を計った複合焼結体の製造
法を提供するものである。さらに他の目的は複合焼結体
の厚さを極めて薄くし、それによる原料の無駄をなくし
た複合焼結体の製造法を提供するものである。さらに他
の目的は気密リーク、基板の不必要な変形等をなくした
密封構造を有し、かつ比較的高度の耐久性を有する小型
化された複合焼結体の製造法を提供するものである。
さらに他の目的は生セラミツクシートと印刷層との焼結
時における収縮率の差異をなくし、焼結変形のない複合
焼結体の製造方法を提供するものである。
さらに他の目的は複合焼結体として使用する生セラミツ
クシートに対して、これと収縮率の合致した印刷ペース
トを製造することである。
このよ57r本発明によれば各層の配線の相互接続を極
めて容易に行なうことができ、かつ各層は生セラミツク
シート上にセラミックペーストおよび導体ペーストを印
刷することによって形成されその厚さは充分薄く制御す
ることができるから、多層配線の複合焼結体の厚さを従
来の方法に比べて充分薄くす゛ることかできる。
さらに本発明によれば、無機材料の混合物形成後その混
合物から上記生セラミツクシートと印刷ペーストとを形
成するため、上記生セラミツクシート及び印刷ペースト
の焼結時における収縮率は同一であり、従来のような収
縮率の差異によるはがれ、断線、われ、そりのない良好
な複合焼結体を得ることができる。すなわち、本発明に
よれ弘生セラミーツクシートと印刷ペーストとは同一の
混合物からなるため、それらは、同一の材質及び同一の
混合比となり焼結時同−の収縮率をもつことになるから
である。
第2図は本発明により得られた具体的な複合焼結体の完
成体断面図であり、1はセラミックシート、4は絶縁層
、2は導体層を示す。
第3図は本発明による製造工程を示すものである。
け) セラミック原料無機分として、アルミナ(A40
s )を主成分としこれにシリカ(Si20)マグネシ
ア(MgO)のごとき鉱化剤の粉末を例えばA右o、:
91重量%、Sin、 : 6.8重量%、MgO:2
.2重量%の比でさらに上記セラミック無機原料間に結
合性を与えるための結合剤とじてプツトバー(モンサン
ド商品名)を加え混合したものを用意する。なお、鉱化
剤の添加量によって焼結温度を適宜変化させ得る。
(2)上記混合物をボールミルを使用して約30分間混
合することによりアルミナ粉末混合物を得る。
(3)次に上記混合物中にプツトバーの溶剤としてシー
ト化しやすい溶剤(低沸点溶剤)例えば共沸点混合物(
トリクロールエチレン:60重量%、ブチルアルコール
:23重量%、パークロルエチレン=17重量%)を、
また生セラミツクの可塑剤としてブチルフタリル・ブチ
ルグリコレートを用意する。次にアルミナ士鉱化剤:1
0011に対し、プツトバー:6g、低沸点溶剤:38
,9.可塑剤:2.81を添加混合する。
(4)上記の粘性混合物をボールミルを使用して3時間
かけて充分に混合することによりアルミナスリップを得
る。
(5)上記のアルミナスリップを樹脂フィルム例えばル
ミラー(商品名)あるいは、剥離紙上にキャスティング
することによって、一定の厚さく約1.0RB)、所望
形状のシート状スリップを造り、次にペーストとして使
用する場合に(ま、(3)′  前記(2)の工程にお
いて造られたアルミナ粉末混合物中に、プツトバーの溶
剤として印刷しやすい溶剤(高沸点溶剤)、例えばブチ
ルカルピトールアセテートを入れ、次に上記アルミナ粉
末混合物106gに対し、可塑剤を2.8.!i’、高
沸点溶剤を389の割合で混合する。
(4)上記の粘性混合物をボールミルを使用して3時間
かけて充分に混合することによりアルミナスリップを造
り、それを2つにわける。
(5)  その一方のアルミナスリップを絶縁層として
の生セラミツクペーストとする。
(5)他方のアルミナスリップに導体粉末例えば、タン
グステン、モリブデンもしくはチタンのごとき高耐熱性
金属の粉末を単種または複合体として添加して混合し、
導体ペーストを造る。このとき金属添加物の量を制御す
ることによって導体の抵抗値な決定することができる。
これらのペーストは例えばシルクスクリーンプロセスで
生セラミツクシート上に単層に、または導体ペーストと
絶縁ペーストとを交互に積層して印刷する。なお各印刷
工程後80Cでペーストの乾燥を行う。
上記の生セラミツクシートとペースト積層物を還元性ま
たは中性雰囲気例えばN2またはN、+に、導体ペース
トをメタライズしてこれらを焼結する。
なお、上記具体的実施例の中で生セラミツクシートを形
成する場合に、アルミナ混合物中にシート化しやすい溶
剤(低沸点溶剤)を添加させた力(これは低沸点溶剤で
あれば常温で揮発し、シート化するのに作業上好都合で
あるから添加したものである。したがって、何等これに
限定されるものでなく高沸点溶剤であっても一向に構わ
ない。またこの時上記具体的実施例では同時にシート取
り扱いをよくするために可塑剤を添加したが、高沸点溶
剤を添加する場合においては、常温で揮散しにくいから
、それをある程度残留させておき、可塑剤として利用す
れば別途可塑剤を添カロしなくとも構わない。
さらにペーストを形成する場合にアルミナ混合物中に印
刷しやすい溶剤(高沸点溶剤)を添加させたが、これは
高沸点溶剤を添加させることによってペースト状態を保
っておき、印刷時にスクリーン印刷装置のスクリーンの
目づまりを解消するためである。したがって印刷手段を
改良すれば問題点は解決されるから低沸点溶剤であって
も構わない。
次に他の具体的実施例を第4図の製造工程に基づいて説
明する。
(1)セラミツ°り原料無機分として、アルミナ(A召
20.)を主成分とし、これにシリカ(SiO,)。
マグネシア(MgO)のごとき鉱化剤の粉末を例えばl
?、o、 : 91重量%、Sin、 : 6.8重量
%、MgO:2.2重量%の比で混合したものを用意す
る。この鉱化剤の添加量によって焼結温度を適宜変化さ
せ得る。
次に上記セラミック無機原料間に結合性を与えるための
結合剤としてプツトバー(商品名)を、プツトバーの溶
剤として低沸点溶剤である例えば  “共沸点混合物(
トリクロールエチレン:60重量%、ブチルアルコール
:23重量%、パークロルエチレン=17重量%)を、
また生セラミツクの可塑剤としてブチルフタリル・ブチ
ルグリコレートを用意しアルミナ+鉱化剤:1ooyに
対してプツトバー:61!、低沸点溶剤:38Fs可塑
剤:2.811添加し混合する。
(2)  上記の混合物をボールミルを使用し3時間か
けて充分に混合することによりアルミナスリップを得る
。
(3)上記アルミナスリップをシート状に、樹脂フィル
ム例えばルミラー(商品名)、あるいは剥離紙上にキャ
スティングを行なって、一定の厚さく約1.Qm)、所
要形状の生セラミツクシートを形成する。この生セラミ
ツクシートは加熱することによって低沸点溶剤を揮散さ
せて乾燥させる。
(3)′  上記アルミナスリップをペーストとして使
用する場合にこのままでは低沸点溶剤が常温で蒸発して
急速に固化し、印刷時にスクリーンの目づまりを生じた
り、印刷後のスクリーンの掃除を困難ならしめるので、
低沸点溶剤を一旦高沸点溶剤に置換する。例えば、アル
ミナスリップ500&に対し、ブチルカルピトールアセ
テ−)12(1゜消泡剤としてシダコーン油(商品名、
東しシリコーン5H5520)0.2gを加え真空加熱
(10−3Torr、80〜90C)して低沸点溶剤を
飛散させることによりペーストを得る。
前記(3)′の工程で得られたペーストはそのままで絶
縁ペーストとして使用できる。
(31また導体ペーストを得るためには、上記ペースト
にさらにタングステン、モリブデンもしくはチタンのご
とき高耐熱性金属の粉末を単独にまたは複合体として添
加して混合する。これら金属添物の量によって導体の抵
抗値が決定される。これラペーストは例えばシルクスク
リーンプロセスで生セラミツクシート上に単層に、また
は導体ペーストと絶縁ペーストとを交互に積層して印刷
する。
各印刷工程後80Cでペーストの乾燥を行なう。
上記の生セラミツクシートとペースト積層物を水素等の
還元性雰囲気中で1450〜1650Cに加熱し、生セ
ラミツクシートと絶縁ペーストとをセラミック化すると
同時に、導体ペーストをメタライズしてこれらを焼結せ
しめる。
このようにして得られた生セラミツクと絶縁層または(
および)金属層との複合焼結体は、同−粉砕臼ソトによ
る原料から生セラミツクシートと印刷ペーストとを形成
しているため、特にそれらの混合度が一致しているから
、それらの焼成時の焼結温度に変動がないので収縮率が
完全に一致しており、焼成変形は全くなく、導体と基板
との間の接合強度もきわめて高い製品が得られる。
以上本発明の実施例において、セラミック原料無機分、
結合剤、溶剤等の種類、成分量を特定して説明したが、
本発明はその特許請求の範囲を越えない範囲で、前記材
料の種類成分比を適宜変更し得ることはいうまでもない
。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法における薄板のそれぞれを分解して別
個に示した透視図、第2図は本発明の方法より得られた
具体的な完成体断面図、第3図及び第4図は本発明の具
体的実施例の製造工程図である。 1・・・セラミックシート、2・・・導体層、3・・・
孔、4・・・絶縁層。 第  1  図 、9 第  2 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、無機材料の混合物を形成する工程、上記混合物の一
    部を生セラミツクシートにする工程、上言己混合物の他
    部を絶縁ペーストとする工程、上α己生セラミックシー
    ト上に上記絶縁ペーストを形成する工程を有することを
    特徴とする複合焼結体の製造法。
JP58216184A 1983-11-18 1983-11-18 複合焼結体の製造方法 Granted JPS59111987A (ja)

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US3549784A (en) * 1968-02-01 1970-12-22 American Lava Corp Ceramic-metallic composite substrate
JPS5727060A (en) * 1980-07-25 1982-02-13 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device

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