JPS59995A - 銅導体多層構造体の製造方法 - Google Patents

銅導体多層構造体の製造方法

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JPS59995A
JPS59995A JP57101990A JP10199082A JPS59995A JP S59995 A JPS59995 A JP S59995A JP 57101990 A JP57101990 A JP 57101990A JP 10199082 A JP10199082 A JP 10199082A JP S59995 A JPS59995 A JP S59995A
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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】 （１）技術分野 本発明はＬＳＩ素子などを実装するセラミック回路基板
の製造方法、さらに特定、すれば、銅を導体材料とする
多層ガラスセラミック基板の製造方法に関する。
（２）技術の背景 多層セラミック回路基板は、一般にモリブデン、タング
ステン表どの高融点金属、または金などの貴金属を導体
材料とする。しかし、前者は電気抵抗が高く、また後者
は価格が高い欠点を有するので、これらよりも電気抵抗
が低く、かつ価格が安い銅を導体材料とすることが望ま
れている。
（３）従来技術と問題点 導体材料のモリブデン、タングステン、金などは高温度
の焼成に耐えるために、絶縁材料として高融点のアルミ
ナを使用することができる。アルミナは絶縁性、熱伝達
性、安定性および強度が優れているが、誘電率が比較的
高いので、信号伝送の遅延および雑音の発生を伴なう欠
点があシ、またシリコン・“チップを基板にはんだ接続
する場合は、シリコンと比べ【熱膨張係数が比較的高い
欠点もある。
銅を導体材料とする基板に、アルミナより融点がはるか
に低いガラス・セラミックを使用することが提案されて
いる。銅は酸化され易いので、非酸化性雰囲気で焼成す
る必要がある。他方、絶縁材料は焼成中にバインダの樹
脂を完全に飛散し炭素残留物を残さないことが必要であ
る。従来、一般に使用された、たとえばポリビニルブチ
ラールは、１１５０℃以下の非酸化性雰囲気中では完全
に飛散しないので、焼成基板が多孔性となシ、かつ炭素
残留物が生じて基板の機械的および電気的な抵抗が低下
する欠点を生ずる。これらの欠点を回避するためには、
各層ごとに焼成を反復する、いわゆる厚膜多層法が知ら
れているが、この方法は繁雑であって商業的製造に適し
ない欠点を有する。
導体材料を銅とし、絶縁材料をガラス・セラミックとし
、これらを一体成形した未焼成体を焼成する方法が提案
されている。ＩＢＭの特開昭５５−１２８８９９号によ
れば、水素対水蒸気の比が１０−４〜１０−６°５　の
雰囲気中で一体焼成する。この方法は水素含有量が極め
て少なくて、許容範囲が狭い。
（４）発明の目的 本発明の目的は、電気抵抗の低い銅を導体層とする多層
セラミック回路基板を製造することである゛。
本発明の他の目的は、焼成温度が低く、かつ誘電率が低
い絶縁材料を、導体層と一体化して、伝送特性の優れ九
多層セラミック回路基板を製造することである。
本発明のさらに他の目的は、完全に飛散して炭素残留物
を残すことのないバインダ樹脂を使用して、未焼成絶縁
材料とし、多層セラミック回路基板を製造することであ
る。
本発明のまた他の目的は、一体化した未焼成体を、バイ
ンダ樹脂からの炭素残留物を残さずに、かつ銅を酸化す
ることのない組成の許容範囲が広い雰囲気中モ一体焼成
して、多層セラミック回路基板を製造することである。
（５）発明の構成 本発明の上記目的は、熱解重合型樹脂を含むパイン〆を
使用してガラスセラミック層を形成し、この層の上に銅
導体層を形成し、多層化した未焼結体を、ガラスセラミ
ックに含まれるガラス成分が加熱による変化を示さない
温度において、水蒸気分圧を帆００５〜０．３気圧に制
御した窒素雰囲気中で焼成してパイン〆を飛散させるこ
とを特徴とする銅導体多層構造体の製造方法によって達
成することができる。
熱解重合型樹脂はポリメチルメタクリレート系樹脂、ポ
リテトラフルオロエチレン系樹脂およびポリ−α−メチ
ルスチレン系樹脂ならびにこれらの樹脂の混合物を使用
することが適当である。
鋼を酸化しない雰囲気として、水蒸気を含まない窒素ま
たは水蒸気を含む水素のなかで、熱解重合性樹脂をバイ
ンダ樹脂としたがラスセラミックスリップから作ったグ
リーンシートを使用した未焼成体を焼成した場合は、炭
素が十分に酸化されず、得られた多層構造体が黒化して
、機械強度および絶縁性が劣化する。またバインダ樹脂
として、一般に広く利用されているポリビニルブチラー
ル、酢酸ビニルなどは、熱解重合が十分でないので、上
記雰囲気中で勿論黒化する。
水蒸気を含む窒素の水蒸気分圧は、０．００５〜０．３
気圧が必要であシ、これがα００５気圧より低い場合は
、グリーンシートに含まれる熱解重合性樹脂が十分に飛
散しないので黒化するのみでなく、第２図のａに示すよ
うに基板の多孔率が増加する。他方、０．３気圧を超え
る場合は、銅の酸化が始まシ、第２図のｂで示すように
銅の表面抵抗が増加する。−々イン〆を飛散させるとき
の焼成温度は５５０〜６５０℃が適当であシ、５５０℃
よシ低いときは、パイン〆の樹脂の飛散が十分でな（，
６＋５：０℃を超えるときは、スリ、ツブのガラス成分
が熱変化して、パイン〆の飛散を妨げる。
ガラスセラミックのアルミナ含量は、４０〜６０重量％
が適当であり、４０重量％よシ少ないときは、誘電率が
高くなル、６０重量％よシ多いときは、機械的強度が低
くな名、約５０重量％が最本適当である。
ガラスセラミックスリップの／々インダ樹脂の含量は、
バイアホールの形成方法によって異なるが、ゾール充填
法では、第３図のＣに示すよう４Ｃ，５〜１６重１ｊｋ
ｔｓが適当であシ、５重量％よシ少ない−ときは、焼成
基板にクラックを生じ易く、１６重量％を超えるときは
、樹脂の飛散に長時間の焼成を必要とし、第３図のｄに
示すように、炭素残留物の量が増加して、基板が黒化す
る。
この銅導体多層セラミック回路基板の未焼成体は、焼成
セラミック板の上に銅ペーストとガラスセラミックペー
ストとを又互に印刷する多層印刷法、またはセラミック
生シートの上に導体ペーストを印刷した単層を作９、こ
の単層を積層する積層法のいずれによっても形成するこ
とができる。
（６）実施例 次に積層法による本発明の銅導体多層回路基板の製造方
法の実施例を示す。
捷ず、グリーンシートは次のようにして作成した。
第１表　ガラスセラミック粉末の組成（重量％）Ａ４０
ｓ　　　　　　　　　　５０．５Ｓｉｎ、　　　　　　
　　　　３５．０Ｂｙｅｓ　　　　　　　　　　　１−
３．０Ｎａｎｏ　　　　　　　　　　　　　Ｏ，７５Ｋ
ｆＯＯ，７０ Ｃａ０　　　　　　　　　　　　　０．１５Ｌｉ０　　
　　　　　　　　　　　０．１５第２表　ガラスセラミ
ックスリップの組成（重量％）ガラスセラミック粉末　
　　　　　　　　　　５７．８４リメチルメタアクリレ
ート樹脂　　　　　　　８，７ゾプチル７タレート可塑
剤　　　　　　　　　　　４．６第１・表および第２表
に示す組成のスリップからドクタブレード法によって均
一な厚み０．３−のグリーンシートを形成した。
このグリーンシートに銅導体ペーストを印刷した単層を
作シ、が−ル充填法によってバイアホールを形成した後
に、３０層を積層して一体化した未焼成体を形成した。
′このペーストは通常使用される、ＥＳＬ２３１０．ま
たはＤｕ　Ｐｏｎｔ　　９９２３のいずれも使用するこ
とができた。
次にこの未焼成体を水蒸気分圧０．０７気圧の窒素雰囲
気中で、第１図に示す、時間の経過に伴なう焼成温度で
焼成した。このようにして作成した今多層回路基板ｄ、
銅導体の表面抵抗が１．２ｍΩ／口ｌ／ｍｉｌであシ、
絶縁体の曲げ強さが２０００ｈ／ｌａ、誘電率ξが５．
６であった。
この実施例ではバインダ樹脂としてポリメチルメタアク
リレートを使用したが、ぼリラトラフルオロエチレンま
たはポリ−α−メチルスチレンを使用したときも、はぼ
同様な多層回路基板１を傅た。
（７）発明の効果 本発明は、銅導体層の表面抵抗が低く、絶縁材料は緻密
であってクラックがなく、炭素残留物が少ないので、機
械的強さが大きいばかシでなく、絶縁性および＠電・率
の低い多層ゼラミック基板を、ｒｒｆＶ４範囲の広い組
成の雰囲気中で一体焼成によってＩ［ｔすることができ
る。
また、本発明は銅導体回路基板の製造に効果があるが、
タングステン、モリブデン導体回路基板の場合にも、従
来より低い焼成温度で容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
°第１図は銅導体多層構造体を製造するときの焼成時間
と焼成温度との関係を示すグラフであシ、第２図は本発
明によって製造した銅導体多層構造体の、焼成雰囲気中
の水蒸気分圧と、絶縁層の気孔率および導体層の表面抵
抗との関係を示すグラフである。 第３図は本発明によって製造した銅導体多層構造体の、
ガラスセラミックスリップの樹脂含量と、絶縁層のクラ
ック発生率および残留炭素量との関係を示すグラフであ
る。 ａ・・・気孔率、ｂ・・・表面抵抗、Ｃ・・・クラック
発生率、ｄ・・・残留炭素量。 特齢出願人 富士通株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　　　　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　内　１）幸　男 弁理士　　山　　口　　昭　　之 焼成時間（ｈ） 第２図 焼成雰囲気中の水蒸気分圧（ｂ＋ｒｒ）第３図 バインター含有量　　（’１０） 手続補正書（自発） 昭和５８年を月３ノ日 特許庁長官若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和５７年　特許願　　第１０１９９０　　号２、発明
の名称 銅導体多層構造体の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称（５２２）富士通株式会社 ４、代理人 ５、補正の対象 （１）　　明細書の「発明の詳細な説明」の欄（２）図
面（第２図、第６図） ６、　補正の内容 （１）（イ）明細書第６頁第１２行、「または水蒸気を
含む水素」を削除する。 （ロ）同第７頁第１４行、「４０重量％より少ない」を
ｒ６０重Ｎ％より多い」と訂正する。 （ハ）同第７頁第１５行、「６０重景％より多い」を「
４０重量％より少ない」と訂正する。 に）同第１０頁第１５行、「および」を「が高＜、」と
訂正する。 （２）第２図および第３図を別紙のとおり訂正するＯ Ｚ　添付書類の目録 図面（第２図、第３図）　　　　１通 弗°２面 焼成雰囲気中の水蒸気分圧（気圧） 第３０ バインダー含有量　（電歇０７・）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、熱解重合型樹脂を含むパイン〆を使用してガラスセ
    ラミック層を形成し、この層の上に銅導体層を形成し、
    多層化した未焼結体を、ガラスセラミックに含まれるガ
    ラス成分が加熱による変化を示さない温度において、水
    蒸気分圧を０．００５〜０．３気圧に制御した窒素雰囲
    気中で焼成して／４インダを飛散させることを特徴とす
    る、銅導体多層構造体の製造方法。 ２、熱解重合型樹脂を４リメチルメタクリレート系樹脂
    、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、およびポリーα
    ′−メチルスチレン系樹脂ならびにこれらの゛樹脂の混
    合物のいずれかとする、特許請求の範囲第１項記載の製
    造方法。 ３、　ガラスセラミックのアルミナ含量を４０〜６０重
    量％とする、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    製造方法。 ４、　ガラスセラミックスリツ／の樹脂含量を一５〜１
    ゛６重蓋チとし、が−ル充填法によってバイアホールを
    特徴する特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
    載の製造方法。 ５、水蒸気分圧を制御した窒素雰囲気中でバインダを飛
    散させる焼成温度を５５０〜６５０℃とする、特許請求
    の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の製造方法。 ６、積層法によって未焼結体を特徴する特許請求の範囲
    Ｍ１項〜第５項のいずれかに記載の製造方法。 ７、　多層印刷法によって未焼結体を特徴する特許請求
    の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の製造方法。
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