JP3047985B2 - 多層セラミック配線基板の製造方法 - Google Patents
多層セラミック配線基板の製造方法Info
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- JP3047985B2 JP3047985B2 JP2181407A JP18140790A JP3047985B2 JP 3047985 B2 JP3047985 B2 JP 3047985B2 JP 2181407 A JP2181407 A JP 2181407A JP 18140790 A JP18140790 A JP 18140790A JP 3047985 B2 JP3047985 B2 JP 3047985B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はガラスセラミック多層回路基板、より具体的
には金，銀または銅の厚膜からなる導体パターンを内部
に含む焼結したガラス−セラミック絶縁体から成る多層
回路基板に関する。さらに詳しくはガラス／セラミック
混合粉末を含むグリーンシートおよびに金，銀または銅
の微細な粉末を含む導体ペーストから出発し、用いた導
体金属の融点を越ない焼成温度でこれらをガラスセラミ
ックスと一緒に焼結させるグリーンシート積層法による
多層回路基板の製造方法に関する。
には金，銀または銅の厚膜からなる導体パターンを内部
に含む焼結したガラス−セラミック絶縁体から成る多層
回路基板に関する。さらに詳しくはガラス／セラミック
混合粉末を含むグリーンシートおよびに金，銀または銅
の微細な粉末を含む導体ペーストから出発し、用いた導
体金属の融点を越ない焼成温度でこれらをガラスセラミ
ックスと一緒に焼結させるグリーンシート積層法による
多層回路基板の製造方法に関する。
［従来の技術］ セラミック多層配線基板は、一般にモリブデン，タン
グステンなどの高融点金属を配線導体とする。しかし、
これらの導体金属は電気抵抗が大きいので、伝送損失が
大きく、雑音の発生を伴うという欠点を有している。そ
こでこれらより電気抵抗が低い金，銀または銅を配線導
体として用いた多層回路基板に対する要求が高まってき
た。モリブデン，タングステンなどは高温で焼結するた
め、絶縁基体としてはこれらの導体金属と一緒に焼成で
きる高融点のアルミナを主成分とするセラミックスが用
いられてきた。アルミナは熱伝導性、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を伴
うという欠点があり、また、シリコン集積回路チップを
アルミナ系基板にはんだで直接接続する場合、シリコン
の熱膨張係数（約35×10-7／℃）に比らべアルミナは比
較的高い熱膨張係数（約65〜70×10-7／℃）を持つた
め、シリコン集積回路チップの動作に伴って発生する熱
サイクルによりはんだ接続部が破壊するという欠点もあ
る。
グステンなどの高融点金属を配線導体とする。しかし、
これらの導体金属は電気抵抗が大きいので、伝送損失が
大きく、雑音の発生を伴うという欠点を有している。そ
こでこれらより電気抵抗が低い金，銀または銅を配線導
体として用いた多層回路基板に対する要求が高まってき
た。モリブデン，タングステンなどは高温で焼結するた
め、絶縁基体としてはこれらの導体金属と一緒に焼成で
きる高融点のアルミナを主成分とするセラミックスが用
いられてきた。アルミナは熱伝導性、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を伴
うという欠点があり、また、シリコン集積回路チップを
アルミナ系基板にはんだで直接接続する場合、シリコン
の熱膨張係数（約35×10-7／℃）に比らべアルミナは比
較的高い熱膨張係数（約65〜70×10-7／℃）を持つた
め、シリコン集積回路チップの動作に伴って発生する熱
サイクルによりはんだ接続部が破壊するという欠点もあ
る。
銅を配線導体とする多層回路基板において、絶縁基体
として金，銀または銅と一緒に焼成可能な900〜1000℃
で焼結できるガラス／フィラー分散系セラミックス即ち
ガラスにセラミックスフィラーを分散させたガラスセラ
ミックが注目されている。
として金，銀または銅と一緒に焼成可能な900〜1000℃
で焼結できるガラス／フィラー分散系セラミックス即ち
ガラスにセラミックスフィラーを分散させたガラスセラ
ミックが注目されている。
［発明が解決しようとする課題］ 一般にこのようなガラスにフィラーを分散させたセラ
ミック誘電体構造を用いたガラス−セラミック多層回路
基板は、通常使用される範囲の平均粒径が１〜５μｍの
セラミックフィラーとガラス微粒子を所定の割合になる
よう秤量し、ボールミルを用いて混合し、ガラスとフィ
ラーの混合粉末を得た。混合した粉末を熱可塑性ポリマ
ーおよび溶媒に混合したガラスセラミックスラリーを用
い、ガラスセラミックグリーンシートを形成した。より
詳しく述べるならば、このスラリーをドクターブレード
技術を用いてガラスセラミックのグリーンシートまたは
スリップの形に成形または塗布し、次に溶媒を揮発させ
て凝集し、薄い柔軟なグリーンシートを形成した。
ミック誘電体構造を用いたガラス−セラミック多層回路
基板は、通常使用される範囲の平均粒径が１〜５μｍの
セラミックフィラーとガラス微粒子を所定の割合になる
よう秤量し、ボールミルを用いて混合し、ガラスとフィ
ラーの混合粉末を得た。混合した粉末を熱可塑性ポリマ
ーおよび溶媒に混合したガラスセラミックスラリーを用
い、ガラスセラミックグリーンシートを形成した。より
詳しく述べるならば、このスラリーをドクターブレード
技術を用いてガラスセラミックのグリーンシートまたは
スリップの形に成形または塗布し、次に溶媒を揮発させ
て凝集し、薄い柔軟なグリーンシートを形成した。
次に所望の多層回路基板を構成するため、各層間の相
互接続ができるように構成シートにバイアホールを形成
し、金，銀または銅等の導体ペーストを各シートのバイ
アホールに充填した。その後上記グリーンシート上にス
クリーン印刷法を用いて金，銀または銅の微細な粉末を
含む導体ペーストを特定パターンに形成し、所定の数の
構成グリーンシートを所定の順序で互いに整合するよう
に積み重ねた。次にグリーンシートの積層体は隣接する
各層間の結合が分離せず、また各層の電気伝導体形成パ
ターンがバイアホールに充填した電気伝導体を介して相
互に接続できるように所定の温度と圧力で接着し、一体
化したグリーンシート積層体を形成した。
互接続ができるように構成シートにバイアホールを形成
し、金，銀または銅等の導体ペーストを各シートのバイ
アホールに充填した。その後上記グリーンシート上にス
クリーン印刷法を用いて金，銀または銅の微細な粉末を
含む導体ペーストを特定パターンに形成し、所定の数の
構成グリーンシートを所定の順序で互いに整合するよう
に積み重ねた。次にグリーンシートの積層体は隣接する
各層間の結合が分離せず、また各層の電気伝導体形成パ
ターンがバイアホールに充填した電気伝導体を介して相
互に接続できるように所定の温度と圧力で接着し、一体
化したグリーンシート積層体を形成した。
その後、上記グリーンシート積層体を焼成することに
よってバインダを焼尽し、ガラスセラミックおよび金，
銀または銅等の金属微粒子を焼結し、内部に所望の導体
パターンを有するガラスセラミック多層回路基板を形成
した。
よってバインダを焼尽し、ガラスセラミックおよび金，
銀または銅等の金属微粒子を焼結し、内部に所望の導体
パターンを有するガラスセラミック多層回路基板を形成
した。
従来のこのガラスセラミック多層回路基板の製造方法
においてはガラス微粒子とセラミックフィラーの粒子径
の比が考慮されておらず、ほぼ同一の粒子径のものが用
いられてきた。その結果、上記したグリーンシート積層
体において、フィラー粒子の回りを固体のガラス粒子で
覆うことが困難となり、ガラス粒子とフィラー粒子間に
大きな空隙を生じる。
においてはガラス微粒子とセラミックフィラーの粒子径
の比が考慮されておらず、ほぼ同一の粒子径のものが用
いられてきた。その結果、上記したグリーンシート積層
体において、フィラー粒子の回りを固体のガラス粒子で
覆うことが困難となり、ガラス粒子とフィラー粒子間に
大きな空隙を生じる。
このようなガラス／フィラー混合系グリーンシート積
層体を焼成すると焼成工程中にバインダが焼尽したあ
と、上記したガラス粒子間、フィラー粒子間ならびにガ
ラスフィラー粒子間の空隙によってガラス−フィラーの
マトリックス層中に気泡を生じる。すなわち、このよう
な気泡はガラスの固体粒子が軟化し、隣接する粒子と結
合または合体しはじめる時形成され、さらに詳しく述べ
るならば、隣接する固体のガラス粒子間ならびにガラス
粒子とフィラー粒子間が接合し始めるとき閉鎖された空
洞が形成されるが、このような空洞は他のガラス粒子対
ならびにフィラーガラス粒子対の間にも成長し続けて、
最終的にすべての粒子間に成長し、気泡のネットワーク
がガラス−フィラーのマトリックス全体に生じる。この
ような気泡のネットワークはガラス−セラミック誘電体
構造の強度を著しく低下させる。
層体を焼成すると焼成工程中にバインダが焼尽したあ
と、上記したガラス粒子間、フィラー粒子間ならびにガ
ラスフィラー粒子間の空隙によってガラス−フィラーの
マトリックス層中に気泡を生じる。すなわち、このよう
な気泡はガラスの固体粒子が軟化し、隣接する粒子と結
合または合体しはじめる時形成され、さらに詳しく述べ
るならば、隣接する固体のガラス粒子間ならびにガラス
粒子とフィラー粒子間が接合し始めるとき閉鎖された空
洞が形成されるが、このような空洞は他のガラス粒子対
ならびにフィラーガラス粒子対の間にも成長し続けて、
最終的にすべての粒子間に成長し、気泡のネットワーク
がガラス−フィラーのマトリックス全体に生じる。この
ような気泡のネットワークはガラス−セラミック誘電体
構造の強度を著しく低下させる。
さらにはガラスとフィラーの粒子径が比較的近いた
め、焼結熱処理によって形成されたセラミックフィラー
とガラスのマトリックスからなるガラスセラミック誘電
体構造においてガラス相中にフィラーが分散した微細構
造となり、フィラー粒子間が離れてしまうため十分な強
度が得られないという問題を生じる。
め、焼結熱処理によって形成されたセラミックフィラー
とガラスのマトリックスからなるガラスセラミック誘電
体構造においてガラス相中にフィラーが分散した微細構
造となり、フィラー粒子間が離れてしまうため十分な強
度が得られないという問題を生じる。
本発明の主な目的は、本質的に非多孔質でありかつ、
フィラーの稠密なネットワークからなり、ガラスがその
ようなネットワークのすき間をうめるようなガラスセラ
ミック誘電体構造をもつ多層回路基板の製造方法を与え
ることである。このような誘電体構造は、従来の粒子径
のガラス粒子およびフィラーを用いて焼結したガラスフ
ィラー誘電体構造以上に高い破壊強度を与える。
フィラーの稠密なネットワークからなり、ガラスがその
ようなネットワークのすき間をうめるようなガラスセラ
ミック誘電体構造をもつ多層回路基板の製造方法を与え
ることである。このような誘電体構造は、従来の粒子径
のガラス粒子およびフィラーを用いて焼結したガラスフ
ィラー誘電体構造以上に高い破壊強度を与える。
本発明の他の目的は金，銀および銅の導体パターンを
内部に有するガラスセラミックの多層回路基板の製造方
法を与える。
内部に有するガラスセラミックの多層回路基板の製造方
法を与える。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の多層回路基板の
製造においてセラミックフィラーの粒子径を１〜５μｍ
とし、該フィラー粒子径に対して固体のガラス粒子の粒
子径を３分の１以下にしたものである。
製造においてセラミックフィラーの粒子径を１〜５μｍ
とし、該フィラー粒子径に対して固体のガラス粒子の粒
子径を３分の１以下にしたものである。
さらに該フィラー粉末が体積％表示で20〜70％、該ガ
ラス粉末が30〜80％とからなり、該ガラス粉末は体積％
表示で SiO2 20〜70％ Al2O3 １〜20％ B2O3 15〜40％ RO ２〜50％ R:アルカリ土類金属 Na2O＋K2O １〜５％ からなる組成物で、ガラスセラミック構造体を形成す
るものである。
ラス粉末が30〜80％とからなり、該ガラス粉末は体積％
表示で SiO2 20〜70％ Al2O3 １〜20％ B2O3 15〜40％ RO ２〜50％ R:アルカリ土類金属 Na2O＋K2O １〜５％ からなる組成物で、ガラスセラミック構造体を形成す
るものである。
本発明におけるガラスセラミック多層回路基板の製造
方法における限定理由は以下の通りである。
方法における限定理由は以下の通りである。
ガラス粒子の粒径をフィラーの粒径の1/3以上にする
とフィラー粒子の周囲をガラス粒子が覆うことができな
くなり、焼成後の多層回路基板に空隙が残留し、強度が
低下する。
とフィラー粒子の周囲をガラス粒子が覆うことができな
くなり、焼成後の多層回路基板に空隙が残留し、強度が
低下する。
また、ガラス粒子の含有量が30vol％より少ないと焼
結温度が高くなり、金，銀または銅等の導体材料と一緒
に焼成することができない。一方、ガラス粒子の含有量
が80vol％を越えると該多層回路基板の微細構造がガラ
スマトリックス中にフィラーが分散した構造となり、該
多層回路基板の破壊強度が低下し、好ましくない。
結温度が高くなり、金，銀または銅等の導体材料と一緒
に焼成することができない。一方、ガラス粒子の含有量
が80vol％を越えると該多層回路基板の微細構造がガラ
スマトリックス中にフィラーが分散した構造となり、該
多層回路基板の破壊強度が低下し、好ましくない。
フィラー粒径が５μｍを越えると多層回路基板内に形
成されるフィラーネットワークが密でなくなるため、破
壊強度が低下し、好ましくない。フィラーの粒径が１μ
ｍより小さいと生シートの成形が困難となり、多層回路
基板を製造することができない。
成されるフィラーネットワークが密でなくなるため、破
壊強度が低下し、好ましくない。フィラーの粒径が１μ
ｍより小さいと生シートの成形が困難となり、多層回路
基板を製造することができない。
本発明におけるガラス粒子としては誘電率が低く、か
つ熱膨張係数が小さい次の組成を有するものが好まし
い。即ち重量％表示で、 SiO2 20〜70％ Al2O3 ２〜20％ B2O3 15〜40％ RO ２〜50％（Ｒはアルカリ土類金属） Na2O＋K2O １〜５％ SiO2が20％より少ないと軟化温度が低くなり、多層回
路基板の焼成温度においてガラスが比較的高い流動性を
もつため埋め込まれた内部導体パターンが過剰に移動
し、また満足すべき歪および寸法に関する厳しい公差を
達成することができない。70％を越えると焼結温度が高
くなり過ぎ、金，銀、または銅といった低抵抗の金属と
一緒に焼成することができず好ましくない。
つ熱膨張係数が小さい次の組成を有するものが好まし
い。即ち重量％表示で、 SiO2 20〜70％ Al2O3 ２〜20％ B2O3 15〜40％ RO ２〜50％（Ｒはアルカリ土類金属） Na2O＋K2O １〜５％ SiO2が20％より少ないと軟化温度が低くなり、多層回
路基板の焼成温度においてガラスが比較的高い流動性を
もつため埋め込まれた内部導体パターンが過剰に移動
し、また満足すべき歪および寸法に関する厳しい公差を
達成することができない。70％を越えると焼結温度が高
くなり過ぎ、金，銀、または銅といった低抵抗の金属と
一緒に焼成することができず好ましくない。
Al2O3が２％より少ないと多層回路基板の耐湿性が劣
り、20％を越えると軟化温度が高くなり、ガラスセラミ
ックの焼結温度が高くなり過ぎいずれも好ましくない。
り、20％を越えると軟化温度が高くなり、ガラスセラミ
ックの焼結温度が高くなり過ぎいずれも好ましくない。
B2O3は15％より少ないと焼結温度が高くなり過ぎ40％
を越えるとガラスの化学的安定性が低下し、好ましくな
い。
を越えるとガラスの化学的安定性が低下し、好ましくな
い。
アルカリ土類酸化物MgO,CaO,BaO,SrOはガラス粉末製
造時の溶解性を向上させるため、およびガラスの熱膨張
係数を調整するため添加するもので、それらの総量が２
％より少ないと上記溶解性が充分に向上せず、50％を越
えると熱膨張係数が大きくなりすぎいずれも好ましくな
い。
造時の溶解性を向上させるため、およびガラスの熱膨張
係数を調整するため添加するもので、それらの総量が２
％より少ないと上記溶解性が充分に向上せず、50％を越
えると熱膨張係数が大きくなりすぎいずれも好ましくな
い。
Na2OおよびK2Oもガラス粉末製造時の溶解性を向上さ
せるため添加するもので、それらの総量が１％以下では
上記溶解性が充分向上せず、５％を越えると熱膨張が大
きくなり、いずれも好ましくない。
せるため添加するもので、それらの総量が１％以下では
上記溶解性が充分向上せず、５％を越えると熱膨張が大
きくなり、いずれも好ましくない。
［作用］ フィラー分散系ガラスセラミックの破壊強度はガラス
に対するフィラーの体積分率に依存しており、フィラー
の粒子径が細かく、かつ、フィラーの体積分率が大きい
ほど破壊強度が高くなることが知られている。これはフ
ィラーによって応力の伝搬が多方向に分散されるのみな
らず強度の弱いガラス相のクラックの伝搬が強度の高い
フィラーによって阻止されるからである。さらに具体的
に述べるならば、焼結工程を経たあと該フィラー分散系
ガラスセラミックの微細構造が細かいフィラー粒子の稠
密なネットワークのすき間を溶融したガラスが占めてフ
ィラー粒子間に空隙がないことが望ましい。
に対するフィラーの体積分率に依存しており、フィラー
の粒子径が細かく、かつ、フィラーの体積分率が大きい
ほど破壊強度が高くなることが知られている。これはフ
ィラーによって応力の伝搬が多方向に分散されるのみな
らず強度の弱いガラス相のクラックの伝搬が強度の高い
フィラーによって阻止されるからである。さらに具体的
に述べるならば、焼結工程を経たあと該フィラー分散系
ガラスセラミックの微細構造が細かいフィラー粒子の稠
密なネットワークのすき間を溶融したガラスが占めてフ
ィラー粒子間に空隙がないことが望ましい。
従来のフィラー分散系ガラスセラミック系では焼成熱
処理工程を経る前においてガラスセラミック成形体の粒
子状のガラスとフィラーの粒子比が比較的近い。したが
って、焼結工程でフィラー粒子間が溶融したガラスで埋
められ、空隙のないガラスセラミック構造体を形成する
ためには焼結熱処理前のガラスセラミック成形体におい
てフィラーの周囲をガラスの粒子で覆いつくす必要があ
り、これを実現するため、フィラーに対するガラスの割
合をふやさなれればならない。しかし、このような割合
のガラスセラミック成形体を焼結熱処理すると、その微
細構造はガラスのマトリックス相中にフィラー粒子が離
散的に分散した形態となり、十分な破壊強度を得ること
ができない。
処理工程を経る前においてガラスセラミック成形体の粒
子状のガラスとフィラーの粒子比が比較的近い。したが
って、焼結工程でフィラー粒子間が溶融したガラスで埋
められ、空隙のないガラスセラミック構造体を形成する
ためには焼結熱処理前のガラスセラミック成形体におい
てフィラーの周囲をガラスの粒子で覆いつくす必要があ
り、これを実現するため、フィラーに対するガラスの割
合をふやさなれればならない。しかし、このような割合
のガラスセラミック成形体を焼結熱処理すると、その微
細構造はガラスのマトリックス相中にフィラー粒子が離
散的に分散した形態となり、十分な破壊強度を得ること
ができない。
ガラスマトリックス相を減らすことによってフィラー
粒子を相互に接近せしめてフィラーの稠密なネットワー
クを形成することが考えられる。しかしかかる場合にも
従来のようにガラス粒子とフィラーの粒子径が比較的近
いときにはフィラーに対するガラス粒子の割合を減らし
ていくと、焼結工程でフィラー粒子のすき間を溶融した
ガラスが埋めることができず、ガラスフィラー構造体中
に空隙のネットワークが形成され、ガラス−セラミック
焼結体の破壊強度が著しく低下する。
粒子を相互に接近せしめてフィラーの稠密なネットワー
クを形成することが考えられる。しかしかかる場合にも
従来のようにガラス粒子とフィラーの粒子径が比較的近
いときにはフィラーに対するガラス粒子の割合を減らし
ていくと、焼結工程でフィラー粒子のすき間を溶融した
ガラスが埋めることができず、ガラスフィラー構造体中
に空隙のネットワークが形成され、ガラス−セラミック
焼結体の破壊強度が著しく低下する。
フィラー分散系ガラスセラミックにおいて十分な破壊
強度を得るためには、最密充填したフィラーのネットワ
ークのすき間を溶融したガラスがうめ、しかも該ネット
ワークのすき間に空隙が残らないことが必要である。
強度を得るためには、最密充填したフィラーのネットワ
ークのすき間を溶融したガラスがうめ、しかも該ネット
ワークのすき間に空隙が残らないことが必要である。
本発明によれば、ガラスの粒子径がフィラーの粒子径
の1/3以下の微粒子に抑えられているためフィラーに対
するガラス粒子の体積分率が少なくなってもフィラーの
周わりをガラスの粒子で薄く覆うことができる。したが
って、焼成工程を経たあと、比較的粗密なフィラーのネ
ットワークが形成され、かつフィラーのネットワークの
すき間を溶融したガラスが十分に埋めるため、該ネット
ワークのすき間に焼成後空隙を生ぜず、高い破壊強度が
得られる。
の1/3以下の微粒子に抑えられているためフィラーに対
するガラス粒子の体積分率が少なくなってもフィラーの
周わりをガラスの粒子で薄く覆うことができる。したが
って、焼成工程を経たあと、比較的粗密なフィラーのネ
ットワークが形成され、かつフィラーのネットワークの
すき間を溶融したガラスが十分に埋めるため、該ネット
ワークのすき間に焼成後空隙を生ぜず、高い破壊強度が
得られる。
［実施例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。目標
組成となるように各原料を調合し、これを白金ルツボに
入れ1350〜1500℃で２〜３時間加熱し、溶融した。次い
で溶融液を水中に投下して、透明なガラス組成物のカレ
ットを得た。この組成物を、湿式で、ボールミル中で粉
砕し、表１〜５に示すような平均粒径のガラス粉末を得
た。
組成となるように各原料を調合し、これを白金ルツボに
入れ1350〜1500℃で２〜３時間加熱し、溶融した。次い
で溶融液を水中に投下して、透明なガラス組成物のカレ
ットを得た。この組成物を、湿式で、ボールミル中で粉
砕し、表１〜５に示すような平均粒径のガラス粉末を得
た。
次いで、このガラス粉末と所定の平均粒径をもつセラ
ミックフィラーを重量％で表１〜５に示す割合になるよ
うに秤量し、ボールミルで10時間湿式混合し、セラミッ
クフィラーとガラス粉末の混合粉を得た。
ミックフィラーを重量％で表１〜５に示す割合になるよ
うに秤量し、ボールミルで10時間湿式混合し、セラミッ
クフィラーとガラス粉末の混合粉を得た。
次いで、成形可能なスラリーを得るために有機バイン
ダとしてメチルメタクリレート樹脂、可逆剤としてフタ
ル酸ジブチルまたはフタル酸ジオクチル並びに溶剤とし
てトリクロルエチレンおよびｎ−ブタノールを加え、混
合した。このスラリーから通常のドクターブレード技術
を用いて、約0.2〜0.3mmの薄いシートにした後、70℃で
乾燥し、グリーンシート成形体を得た。成形したシート
は切断装置で必要な大きさに切り揃え、せんこう機を用
いて必要な位置に貫通孔をあけた。ついでスクリーン印
刷法により個々のシートの貫通孔に金，銀または銅の導
体ペーストを充填した。さらに、これらのグリーンシー
ト上に必要な導体パターンを印刷した。このようにして
準備した複数のグリーンシートを積み重ね、プレス中の
所定の温度および圧力（例えば、120℃で100kg/cm2）で
圧着することによりプレス成形体を得た。この成形体を
プログラム焼成炉を用いて窒素と水素と水蒸気の混合ガ
ス中において焼成した。加熱速度はバインダの完全な燃
焼を実現するため100℃/h以下とした。バインダを除去
したあとセラミックを焼結温度まで加熱し、ガラス粒子
を溶融させて、セラミックフィラーの粒子間をガラスで
埋めてフィラー分散ガラスセラミックを焼結し、導体パ
ターン中の金属粒子を焼結させて内部金属配線および貫
孔穴導体を形成した。
ダとしてメチルメタクリレート樹脂、可逆剤としてフタ
ル酸ジブチルまたはフタル酸ジオクチル並びに溶剤とし
てトリクロルエチレンおよびｎ−ブタノールを加え、混
合した。このスラリーから通常のドクターブレード技術
を用いて、約0.2〜0.3mmの薄いシートにした後、70℃で
乾燥し、グリーンシート成形体を得た。成形したシート
は切断装置で必要な大きさに切り揃え、せんこう機を用
いて必要な位置に貫通孔をあけた。ついでスクリーン印
刷法により個々のシートの貫通孔に金，銀または銅の導
体ペーストを充填した。さらに、これらのグリーンシー
ト上に必要な導体パターンを印刷した。このようにして
準備した複数のグリーンシートを積み重ね、プレス中の
所定の温度および圧力（例えば、120℃で100kg/cm2）で
圧着することによりプレス成形体を得た。この成形体を
プログラム焼成炉を用いて窒素と水素と水蒸気の混合ガ
ス中において焼成した。加熱速度はバインダの完全な燃
焼を実現するため100℃/h以下とした。バインダを除去
したあとセラミックを焼結温度まで加熱し、ガラス粒子
を溶融させて、セラミックフィラーの粒子間をガラスで
埋めてフィラー分散ガラスセラミックを焼結し、導体パ
ターン中の金属粒子を焼結させて内部金属配線および貫
孔穴導体を形成した。
第１表で明らかなようにガラス粒子径がフィラーの粒
径の1/3以下である試料番号1,5,6は破壊強度が30kg/mm2
の高い機械的強度を有するが、ガラスの粒子径がフィラ
ーの粒子径とほぼ同じかそれ以上である試験番号2,3,4,
7は破壊強度が20kg/mm2以下で十分な機械的強度をもっ
ていない。
径の1/3以下である試料番号1,5,6は破壊強度が30kg/mm2
の高い機械的強度を有するが、ガラスの粒子径がフィラ
ーの粒子径とほぼ同じかそれ以上である試験番号2,3,4,
7は破壊強度が20kg/mm2以下で十分な機械的強度をもっ
ていない。
第２表で明らかなように実施例である試料番号８〜13
のフィラー含有量が20〜70vol％のものは破壊強度が20k
g/mm2であるが、比較例である試料番号14,15は上記範囲
をはずれるため、破壊強度は20kg/mm2を割っている。試
料番号14についてはガラス相中にフィラーが分散した微
細構造となり、十分な破壊強度が得られていない。試料
番号15についてはフィラー粒子間のすき間をガラスが埋
めることができずフィラー粒子のネットワーク内に空隙
を多数生じるため十分な破壊強度が得られない。
のフィラー含有量が20〜70vol％のものは破壊強度が20k
g/mm2であるが、比較例である試料番号14,15は上記範囲
をはずれるため、破壊強度は20kg/mm2を割っている。試
料番号14についてはガラス相中にフィラーが分散した微
細構造となり、十分な破壊強度が得られていない。試料
番号15についてはフィラー粒子間のすき間をガラスが埋
めることができずフィラー粒子のネットワーク内に空隙
を多数生じるため十分な破壊強度が得られない。
第３表で明らかなように SiO2 20〜70％ Al2O3 １〜20％ B2O3 15〜40％ CaO＋BaO＋MgO ２〜50％ Na2O＋K2O １〜５％ の範囲の試料番号15〜21は900〜1000℃で焼成でき、
相対密度は95％の値が得られている。
相対密度は95％の値が得られている。
比較例である試料番号22はAl2O3含有量の多いガラス
成分を用いているため、焼結温度が上昇し、相対密度が
下がるため破壊強度が低い。
成分を用いているため、焼結温度が上昇し、相対密度が
下がるため破壊強度が低い。
比較例である試料番号23はSiO2の含有量が多いガラス
成分を用いているため、焼結温度が上昇し、900〜1000
℃で焼成したのでは相対密度が低いため破壊強度が低
い。
成分を用いているため、焼結温度が上昇し、900〜1000
℃で焼成したのでは相対密度が低いため破壊強度が低
い。
比較例である試料番号25はB2O3の含有量が多いガラス
成分を用いているため、熱水に溶解するという欠点を示
す。
成分を用いているため、熱水に溶解するという欠点を示
す。
比較例である試料番号24はB2O3の含有量が少ないガラ
ス成分を用いているため、焼結温度が上昇し、900〜100
0℃で焼成温度では十分高い相対密度が得られず、破壊
強度も大幅に低下する。
ス成分を用いているため、焼結温度が上昇し、900〜100
0℃で焼成温度では十分高い相対密度が得られず、破壊
強度も大幅に低下する。
比較例である試料番号26はAl2O3含有量の少ないガラ
ス成分を用いているため、基板の化学的安定性が十分で
ない。
ス成分を用いているため、基板の化学的安定性が十分で
ない。
比較例である試料番号27はSiO2の含有量の少ないガラ
ス成分を用いているため軟化点が低下し、多層回路基板
の焼成温において、ガラスが流動し、内部導体パターン
が不均一に移動するという欠点を生じる。
ス成分を用いているため軟化点が低下し、多層回路基板
の焼成温において、ガラスが流動し、内部導体パターン
が不均一に移動するという欠点を生じる。
比較例である試料番号28はアルカリ金属酸化物K2O＋N
a2Oの含有量が多いガラス成分を用いているため、多層
回路基板の熱膨張係数が大きくない、大型のシリコンチ
ップを直接搭載することが困難となる。
a2Oの含有量が多いガラス成分を用いているため、多層
回路基板の熱膨張係数が大きくない、大型のシリコンチ
ップを直接搭載することが困難となる。
第４表で明らかなようにフィラー粒径が大きい試料番
号29,30はフィラーを分散したガラスセラミックのフィ
ラーネットワークが密でないため、破壊強度が低い。ま
た、フィラー粒径が小さいものはドクターブレート法で
シートにしたあと、乾燥すると、乾燥後グリーンシート
に割れを生じた。
号29,30はフィラーを分散したガラスセラミックのフィ
ラーネットワークが密でないため、破壊強度が低い。ま
た、フィラー粒径が小さいものはドクターブレート法で
シートにしたあと、乾燥すると、乾燥後グリーンシート
に割れを生じた。
表５より明らかなようにセラミックフィラーとして、
アルミナ（Al2O3），コージュライト（2MgO・２SiO2・
５Al2O3），β−スポジューメン，α−石英（SiO2），
ジルコニア（ZrO2）を単独または併用した場合、十分な
破壊強度が得られた。
アルミナ（Al2O3），コージュライト（2MgO・２SiO2・
５Al2O3），β−スポジューメン，α−石英（SiO2），
ジルコニア（ZrO2）を単独または併用した場合、十分な
破壊強度が得られた。
［発明の効果］ 以上述べたように、ガラス粒子にフィラーを均一に分
散させたガラスセラミック成形体のガラス粒子径をフィ
ラーの1/3以下にすることにより、焼成工程を経たあと
のガラスセラミックの微細構造を比較的稠密に密接した
フィラーのすき間をガラスがうめた状態に形成すること
ができるため、多層回路基板の強度を従来の方法によっ
て形成したものより高くできる。
散させたガラスセラミック成形体のガラス粒子径をフィ
ラーの1/3以下にすることにより、焼成工程を経たあと
のガラスセラミックの微細構造を比較的稠密に密接した
フィラーのすき間をガラスがうめた状態に形成すること
ができるため、多層回路基板の強度を従来の方法によっ
て形成したものより高くできる。
また、ガラスに対するフィラーの割合を70％まで増し
ても焼結熱処理を行なったあと、フィラー粒子のすき間
に空隙が残留しないため多層回路基板のさらなる高強度
化を達成することもできる。
ても焼結熱処理を行なったあと、フィラー粒子のすき間
に空隙が残留しないため多層回路基板のさらなる高強度
化を達成することもできる。
また本発明を用いて製造した多層回路基板は破壊強度
が高いため、LSIやICを高密度に実装でき、また装置に
組込まれても破壊する恐れがない。
が高いため、LSIやICを高密度に実装でき、また装置に
組込まれても破壊する恐れがない。
しかも、1000℃以下の低温で焼結することができるた
め、金，銀、または銅等の低抵抗の配線導体を使用する
ことができ、多層内配線の信号伝播特性が向上するだけ
でなく、配線内の信号伝播に伴なう減衰が少ないためノ
イズに影響されない。
め、金，銀、または銅等の低抵抗の配線導体を使用する
ことができ、多層内配線の信号伝播特性が向上するだけ
でなく、配線内の信号伝播に伴なう減衰が少ないためノ
イズに影響されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/00 - 35/22 C04B 35/622 - 35/636
Claims (4)
- 【請求項１】ガラスとフィラーの混合粉末を分散させた
熱可塑性有機バインダからなるグリーンシートを形成
し、前記グリーンシートにスルーホールを穿設し、銅、
銀、または金等の金属粉末を含んでなる導体ペーストを
前記スルーホールに充填するとともに各シートの表面に
印刷して内部配線用パターンを形成し、このようにして
得られたグリーンシートを積層一体化してグリーンシー
ト積層体を作成し、前記グリーンシート積層体を予備焼
成して含有するバインダ類を除去した後、前記グリーン
シート積層体を焼成してガラス／セラミック混合粉を融
合、焼結し、内部に導体パターンを有するガラス−セラ
ミック多層配線基板の製造において、該ガラス−フィラ
ー混合粉末として粒径が１〜５μｍのフィラー粉末、ま
た粒径が該フィラー粒径の３分の１以下のガラス粉末を
用いたことを特徴とする、セラミック多層回路基板の製
造方法。 - 【請求項２】前記ガラス−フィラー混合粉として体積％
表示でフィラー20〜70％、ガラス30〜80％とから構成さ
れる請求項１記載のセラミック多層回路基板の製造方
法。 - 【請求項３】前記フィラーはアルミナ、α−石英、コー
ジェライト、β−スポジューメン、安定化ジルコニアか
ら選ばれた少くとも１者である請求項１記載のセラミッ
ク多層回路基板の製造方法。 - 【請求項４】前記ガラスフリットは重量が SiO2 20〜70％ B2O3 15〜40％ Al2O3 １〜20％ BaO＋CaO＋MgO ２〜50％ Na2O＋K2O １〜５％ で構成される請求項１記載のセラミック多層回路基板の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2181407A JP3047985B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 多層セラミック配線基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2181407A JP3047985B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 多層セラミック配線基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474751A JPH0474751A (ja) | 1992-03-10 |
| JP3047985B2 true JP3047985B2 (ja) | 2000-06-05 |
Family
ID=16100223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2181407A Expired - Fee Related JP3047985B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 多層セラミック配線基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047985B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4852778B2 (ja) * | 1999-06-22 | 2012-01-11 | 株式会社村田製作所 | セラミック基板用組成物およびセラミック回路部品 |
| JP2002368421A (ja) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Murata Mfg Co Ltd | 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板 |
-
1990
- 1990-07-11 JP JP2181407A patent/JP3047985B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0474751A (ja) | 1992-03-10 |
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