JPH0561799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明はセラミツク多層基板の製造方法に関す
るものである。 従来の技術 近年、導体材料に銅を使用した厚膜多層基板
は、厚膜ペーストが手軽に入手できることや工法
そのものが簡単なため比較的容易に作製ができる
ので、現在多くの方面で実用化されようとしてい
る。しかし、この厚膜印刷法のほとんどの場合
は、導体層及び絶縁層の印刷後その都度中性雰囲
気中で焼成を行うので、ペースト中のバインダ除
去が困難となり、絶縁層のブリスタの発生や絶縁
性の劣化につながる。また、設備コストのアツプ
そしてリードタイムが長くなる等の欠点がある。
そこで上記欠点を解決したのが導体の出発材料に
酸化銅を使用する方法である。これにより大気中
で容易に脱バインダを行うことができ、印刷後そ
の都度焼成を繰り返す必要がなく、１回の還元−
焼成の連続工程を行うだけでよい。この多層基板
の製造方法は、特願昭59−147833号、特願昭59−
147832号に、そして酸化銅ペーストは、特願昭60
−23846号、特願昭60−140816号にそれぞれ述べ
られている。 以下図面を参照しながら、上述した酸化銅を用
いた印刷多層基板の製造方法の一例について説明
する。第４図は酸化銅を用いた印刷多層基板の製
造工程を示すものである。セラミツク焼成基板上
に酸化銅ペーストで配線層を印刷し、乾燥後に前
記セラミツク基板上に厚膜絶縁ペーストを印刷す
ることにより絶縁層を形成する。前記酸化銅ペー
ストと絶縁ペーストを所望の回数だけ積層と印刷
を繰り返し多層化して、次に大気または酸化性雰
囲気中で加熱処理をすることにより脱バインダを
行う。そして還元雰囲気中および中性雰囲気中で
加熱処理をして印刷多層基板を得る。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記の方法を含む厚膜印刷法で
の糸くずの混入では、形成される絶縁層の厚みが
大変薄いので少し配線層間にシヨートが発生して
しまうという問題点がある。前記問題点の解決策
として、絶縁ペーストの印刷を繰り返して絶縁層
の厚みを厚くする方法が取られているが、作業が
煩雑になる上、印刷と乾燥を繰り返すと糸くずの
混入する機会が多くなるので、解決策としては完
全ではない。 また、別の解決策として１度の印刷で厚い膜厚
を得るためにメタルマスクや低メツシユスクリー
ンマスクを用いることも考えられるが、印刷膜の
膜厚むらやポアーが激しく実用的でない。 また、さらに別の解決策として未焼成のグリー
ンシートに配線導体を予め印刷したものを複数枚
積層した後一括焼成して印刷多層基板を得るグリ
ーンシート積層法を用いることにより配線層間の
シヨートを防ぐ方法も提案されている（特願昭59
−147833号など）が、この方法では、焼結反応に
よりセラミツク基板自身が十数％収縮するため基
板の反りによる寸法バラツキが非常に大きいため
実用的でない。 上記問題点を解決するために本発明は、絶縁層
に膜厚むらやポアーがなく表面平滑でかつ均一な
厚みをもたせることにより配線層間のシヨートが
皆無でしかも基板の反りがなく寸法精度の高いセ
ラミツク多層基板の製造方法を提供するものであ
る。 問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明は、セラミ
ツク焼成基板上に銅の酸化物を主成分とする酸化
銅ペーストで未焼成の配線層を施し、前記セラミ
ツク焼成基板上に低温焼結セラミツク材料を主成
分とする絶縁ペーストで形成した絶縁層を介した
後、前記酸化銅ペーストで配線層を施した未焼成
グリーンシートを接着することにより未焼成絶縁
層を形成し、大気または酸化雰囲気中で、かつグ
リーンシート中の有機成分を分解させるに充分な
温度で熱処理を行い、しかる後、還元雰囲気中で
前記グリーンシートが焼結する温度以下で、かつ
酸化銅が金属銅に還元される温度以上で熱処理を
行い、さらに銅に対して非酸化性となる雰囲気
で、かつ銅の融点よりも低い温度で焼成し、焼結
絶縁層を得るものである。 作 用 本発明は上述したように、酸化銅ペーストで配
線層を施したセラミツク焼成基板上に、低温焼結
セラミツク材料を主成分とする絶縁ペーストで形
成した絶縁層を介した後、前記酸化銅ペーストで
配線層を施した未焼成グリーンシートを熱圧着す
ることにより、膜厚むらやポアーがなく表面平滑
でかつ均一な厚みをもつ緻密な絶縁層を形成する
ので、従来の厚膜印刷法によるセラミツク多層基
板作製の最大の問題点である配線層間のシヨート
の発生をなくすことができるとともに、グリーン
シート積層法におけるベースのグリーンシートの
かわりに焼結済みのセラミツク基板をベースにす
ることになるため、基板の反りがなく寸法精度の
高い基板が得られる。 また、熱や圧力を必要とせず低温焼結セラミツ
ク材料を主成分とする絶縁ペーストを介してセラ
ミツク焼成基板と未焼成グリーンシートを接着す
るため、高積層の多層基板の場合でも絶縁ペース
トへの熱や圧力の有効性が問題とならずにセラミ
ツク焼成基板とグリーンシートの接着を確実に行
うことができる。 実施例 以下本発明の実施例のセラミツク多層基板の製
造方法について図面を参照しながら説明する。第
１図および第３図は本発明の実施例におけるセラ
ミツク多層基板の製造工程図、第２図ａおよびｂ
は同セラミツク多層基板の断面図である。 まず、アルミナ焼成基板１上に酸化銅ペースト
で予め配線層２をスクリーン印刷し、乾燥する。 次に所望の箇所に穴あけを施した厚みの異なる
未焼成グリーンシート４上に前記酸化銅ペースト
で配線層２を印刷で施し乾燥する。 前記アルミナ焼成基板１上に絶縁ペーストを印
刷し薄い未焼成絶縁層３を形成し、前記未焼成絶
縁層３が乾燥する前に前記未焼成グリーンシート
４を重ね、アルミナ焼成基板１と未焼成グリーン
シート４を接着した。なお、未焼成グリーンシー
ト４は、ホウケイ酸ガラス粉末とアルミナ粉から
成るガラスセラミツク粉末を有機バインダと共に
混練してスラリーを作り、前記スラリーをドクタ
ーブレード法等によつて延伸することによつて得
た。絶縁ペーストは低温焼結セラミツク材料粉末
と有機バインダを混練して得た。 次に接着が完了した基板を空気中で300〜700℃
に加熱し、酸化銅ペーストおよびグリーンシート
中の有機成分を完全に除去し脱バインダを行つ
た。続いて、水素ガスを５〜40％含む窒素ガス雰
囲気中300〜500℃で酸化銅を金属銅に還元した
後、窒素ガス雰囲気中850〜1000℃で金属銅とグ
リーンシートを焼成した。 本実施例で得られた基板の配線層間の絶縁抵抗
を測定したところ、表に示した結果のように、従
来の厚膜印刷法によるものはシヨートが発生しか
つその発生率は高かつたが、本発明の方法によれ
ば、シヨートの発生はなく、かつ配線層間の絶縁
抵抗値は10¹³Ω以上と非常に信頼性の高い値を得
た。

【表】 上記実施例においては、未焼成グリーンシート
を一層だけ接着したが、第３図のように酸化銅ペ
ーストで配線層を施した未焼成グリーンシートを
所望の枚数積層し未焼成絶縁層を介してアルミナ
焼成基板上に接着して多層化した場合においても
上記実施例と同様の結果が得られている。 なお、上記実施例ではドクターブレード法等に
よつて延伸したグリーンシートを用いたが、表面
が平滑な未焼成グリーンシートであればよく、他
の方法で得たものでも構わない。 発明の効果 以上のように本発明によれば、グリーンシート
積層法のベースのグリーンシートのかわりに焼結
済みのセラミツク基板をベースにすることによ
り、厚膜印刷の場合のように絶縁層に生じていた
膜厚むらやポアーがなく表面平滑でかつ均一な厚
みの緻密な絶縁層が得られ配線層間にシヨートが
発生して多層基板が破壊されることがないという
グリーンシート積層法の長所を生かすとともに、
グリーンシートがベースの焼結済みのセラミツク
基板に仮固定されるので、焼成によりグリーンシ
ートが収縮して基板に反りが発生することがな
く、寸法精度の高いセラミツク多層基板が得られ
るという印刷法によるセラミツク多層基板の長所
をも実現することができる。 さらに、本発明では、酸化銅を銅に還元した後
グリーンシートを焼成するので、酸化銅の還元が
充分行われ、導体配線層の導体抵抗が下がり信号
のＳ／Ｎ比（シグナルとノイズの比）が大きくな
り回路としての性能が著しく良くなるとともに、
導体自身の発熱も下がるので回路としての放熱効
果を良くしまた消費電力も減少させることができ
る。 またさらに、本願発明によれば、低温焼結セラ
ミツク材料を主成分とする絶縁ペーストを介して
セラミツク焼成基板と未焼成グリーンシートを接
着するため、接着に熱や圧力を必要とせず、その
ため絶縁ペーストへの熱や圧力の有効性が問題に
ならないので高積層の多層基板の場合でも、セラ
ミツク焼成基板とグリーンシートとの接着を確実
に行うことができ、基板はがれのない信頼性のあ
るセラミツク多層基板を得ることができる。ま
た、絶縁ペースト上に未焼成グリーンシートを置
くだけで接着が可能であるので、様々な形状の多
層基板に対応することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図はそれぞれ本発明の実施例に
おけるセラミツク多層基板の製造工程図、第２図
ａおよびｂは同セラミツク多層基板の製造工程中
の断面図、第４図は従来の印刷多層法を示す製造
工程図である。 １……アルミナ焼成基板、２……配線層、３…
…絶縁ペーストによる絶縁層、４……未焼成グリ
ーンシート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク焼成基板上に銅の酸化物を主成分
   とする酸化銅ペーストで未焼成の配線層を施し、
   前記セラミツク焼成基板上に低温焼結セラミツク
   材料を主成分とする絶縁ペーストで形成した絶縁
   層を介した後、前記酸化銅ペーストで配線層を施
   した未焼成グリーンシートを接着することにより
   未焼成絶縁層を形成し、大気または酸化雰囲気中
   で、かつグリーンシート中の有機成分を分解させ
   るに充分な温度で熱処理を行い、しかる後、還元
   雰囲気中で前記グリーンシートが焼結する温度以
   下で、かつ酸化銅が金属銅に還元される温度以上
   で熱処理を行い、さらに銅に対して非酸化性とな
   る雰囲気で、かつ銅の融点よりも低い温度で焼成
   し、焼結絶縁層を得ることを特徴とするセラミツ
   ク多層基板の製造方法。 ２ 酸化銅ペーストの印刷と未焼成グリーンシー
   トの接着を所望の回数繰り返して多層化する特許
   請求の範囲第１項記載のセラミツク多層基板の製
   造方法。