JP2525898B2 - 焼結方法及び焼結補助構造体 - Google Patents

焼結方法及び焼結補助構造体

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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、セラミック基板積層品からの有機バインダ
の除去に関するものであり、具体的には、酸素を含有す
る雰囲気中で、付随するメタラジを酸化せずに、バイン
ダを除去すると同時にセラミック本体を焼結するための
方法及び構成体に関するものである。
B.従来技術 マイクロエレクトロニクスの分野では、セラミックは
メタラジ用の秀れた絶縁体であり、担体である。セラミ
ックは、焼結により、強度及び好ましい誘電特性を示す
ち密な状態にすることができる。セラミックは簡単なチ
ップ担体を製造する場合に一般に行なわれているよう
に、事前焼結した後にメタライズすることができるが、
高性能コンピュータに使用するパッケージでは、回路の
集積度を増大させることが望ましい。回路集積度の増大
は、未焼結のセラミックを注型してシート状にし、パタ
ーン付け及びメタライゼーションを行なった後、位置合
わせしてスタックした多層構造により実現される。この
スタックを積層し焼結して、完全に焼結された構造とす
る。
スタックしメタライズしたセラミックを焼結するに
は、材料及び処理条件を十分注意して選定しなければな
らない。焼結温度及び雰囲気は、セラミックに付随する
メタラジに適合するものでなければならない。さらに、
セラミック・スラリに添加するバインダ及び可塑剤は、
セラミック粒子を高密度化する前に除去する必要があ
る。一般に、バインダ及び可塑剤は、特定の温度に加熱
すると、解重合して揮発性の炭化水素及び炭素質残渣と
なるようなものが選択される。この炭素質残渣（以下単
に炭素という）が完全に除去されないと、得られたセラ
ミックは、多孔質となり強度が低い、絶縁特性が不良に
なる。
基板積層品の焼結に使用する時間・温度・環境を一般
に焼結サイクルという。各種の焼結サイクルが提案され
ているが、その際、炭素の除去を容易にするため、注意
深く制御した量の酵素を水蒸気の形で基板積層品に供給
する。水蒸気は炭素と反応して、二酸化炭素と水素を生
成する。米国特許第4234367号明細書に教示されている
ように、雰囲気中の酸素の分圧は、制御した量の遊離水
素を水蒸気とともに導入して制御し、それにより遊離酸
素を再び捕捉して、付随するメタライジと反応できない
ようにする。
米国特許第4234367号明細書はさらに、付随するメタ
ラジが銅であり、セラミックがガラス・セラミックであ
る系を開示している。銅が酸化されることを許すと、生
成した酸化銅が内部層中で膨張して、セラミックに多大
の応力を与えるという、膨張の問題が生じる。
米国特許第4504339号明細書にも、酸素を含有する雰
囲気中でセラミックと金属スタックを焼結する方式が教
示されている。上記特許は、同様に導体の酸化を抑制す
るため、低い事前高密度化温度で、酸素の分圧を抑制す
ることを特許請求している。
米国特許4627160号明細書は、セラミックス粒子、バ
インダ及び溶剤のスラリに、炭素質材料の効果的な除去
を促進する助けとして、触媒を添加することを提案して
いる。触媒として提案されているのは、銅及び酸化銅で
ある。実際問題として、触媒の最大量は約0.15％に制限
されている。この量を超えると、セラミック基板の強度
及び誘電特性に悪影響を与える。この触媒は有効である
ことが判明した。しかし、焼結サイクルのバインダ燃焼
段階で水素と水蒸気の比率を正しく保持することに問題
が残っている。
米国特許第4474731号明細書には、セラミック基板か
らの炭素質材料の除去を促進するための触媒として、酸
化ニッケルを使用することが提案されている。
米国特許4189760号明細書には、セラミックの層を酸
化ニッケルでコーティグしたコンデンサが提案されてい
る。コーティング後、酸化ニッケルはニッケルに還元さ
れ、コンデンサの極板として働く。
米国特許第4386985号明細書には、コンデンサの誘電
率を増大させるため、セラミック・コンデンサに酸化ニ
ッケルを添加することが提案されている。酸化ニッケル
は焼結中にニッケル電極がセラミック中の溶解するのに
防止することも判明した。
米国特許第2993815号明細書には、耐熱性基板上に銅
を形成させるというセラミック印刷回路板の作成方法が
開示されている。まず銅または酸化銅をガラスを含有す
るペーストと混合した後、未焼結の耐熱性基板上に塗布
する。次に、コーティングした基板を酸化性雰囲気中で
焼結して、炭素質残渣を除去するとともに、含まれる鋼
を酸化銅の形にする。この工程の間に耐熱性基板・ガラ
ス・銅の結合が形成される。最後に、コーティングした
基板を還元性雰囲気中で加熱し、酸化銅を銅に還元す
る。
加藤等は、酸化銅を含有するセラミック組成物を開示
している。還元熱処理の間に、銅イオンがセラミックの
表面に移行する。その後、銅イオンでコーティングされ
たセラミックを、酸化性雰囲気中で加熱し、続いて還元
性雰囲気中で加熱する。この結果、きわめて薄い銅のコ
ーティングを有するセラミックが得られる。
当業者による上記の教示にもかかわらず、炭素質残渣
の燃焼除去を改良する必要性が残っている。
この必要性があるのは、たとえば米国特許第4234367
号及び米国特許第4627160号明細書に教示されたような
炭素質残渣を除去する工程が極端に遅いためである。炭
素質残渣をこれまでより効果的にかつ効率的良く除去で
きるように、工程を改良することがおおいに望まれてい
る。
C.発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、炭素質残渣の燃焼除去を改良するこ
とにある。
本発明の他の目的は、炭素質残渣を効果的に燃焼除去
するための時間を短縮することにある。
さらに本発明の他の目的は、炭素質残渣の燃焼除去の
間、周囲条件のより厳密な制御を維持することにある。
D.問題点を解決するための手段 本発明の１つの態様は、多層セラミック基板積層品の
焼結中に炭素の除去を強化する方法に関するもので、こ
の方法は、金属線及びバイアを有し、多層セラミック基
板積層品のごく近くに還元可能な金属酸化物を有し、加
熱すると解重合して炭素を生成する重合体バインダを含
有する多層セラミック基板積層品を形成する工程と、基
板積層品を還元可能な金属酸化物に対しては還元性、炭
素に対しては酸化性の雰囲気中で焼結する工程からな
る。
本発明の別の態様は、多層セラミック基板積層品の焼
結中に炭素の除去を強化する焼結構成体に関するもの
で、この構成体は、金属線及びバイアを有し、加熱する
と解重合して炭素を生成する重合体バインダを含有する
多層セラミック基板積層品と、基板積層品の少なくとも
１つの表面上に設けた、還元可能な金属酸化物を含み、
この還元可能な金属酸化物は、基板積層品を炭素に対し
て酸化性の雰囲気中に焼結すると、還元可能な金属酸化
物が還元して多層セラミック基板の表面上に密着したメ
タラジの層を形成するように選択されることを特徴とす
る。
本発明の別の態様は、多層セラミック基板積層品の焼
結中に炭素の除去を強化する焼結構成体に関するもの
で、この構成体は、金属線及びバイアを有し、加熱する
と解重合して炭素を生成する重合体バインダを含有する
多層セラミック基板積層品と、多層セラミック基板積層
品に近接した少なくとも１つのセッタ・タイルを含み、
セッタ・タイルは耐熱性酸化物と、還元可能な金属酸化
物を含み、還元可能な金属酸化物は、セラミック基板積
層品を炭素に対して酸化性の雰囲気中で焼結すると、還
元して非酸化物の形になるように選択されることを特徴
とする。
本発明の最後の態様は、酸化銅と耐熱性酸化物を含
み、酸化銅の含有量が少なくとも組成物の20重量％であ
る、部分焼結したセッタ・タイル組成物に関するもので
ある。
E.実施例 図面、特に第１図には、焼結した多層セラミック基板
10を示す。多層セラミック基板は、複数のセラミック材
料の層で構成され、その１つを12で示す。セラミック材
料の各層は、金属線14及びバイア16を有する。さらに、
多層積層体は、上面メタラジ18及び下面メタラジ（図示
せず）を有する。
次に、第２図を参照して、本発明の方法について説明
する。本発明によれば、焼結中に多層セラミック基板か
らの炭素の除去を強化する方法が開示される。この方法
では、まず金属線14及びバイア16を有する未焼結の多層
セラミック基板積層品10′を作成する。次に、多層セラ
ミック基板積層品10′のごく近くに、還元可能な金属酸
化物20を設ける。多層セラミック基板積層は、周知のよ
うに加熱すると解重合して炭素を生成する重合体バイン
ダを含有する。
多層セラミック基板積層品の焼結では、焼結構成体は
通常さらに、米国特許出願第859093号明細書に開示され
るように、セラミック基板積層員の上面に、未焼結セラ
ミック・シート22を有し、セラミック基板積層板の下に
未焼結セラミック・シート24を有する。各未焼結セラミ
ック・シートには、たとえばアルミナの未焼結シート等
を用いる。この焼結構成体の上におもり26を置く。焼結
構成体全体を、セッタ・タイル28の上に置く。おもり26
の代りに第２のセッタ・タイルを使用してもよい。
この方法の次の工程は還元可能な金属酸化物に対して
還元性、炭素に対しては酸化性の雰囲気中で、基板積層
品10′を焼結することである。
このような焼結サイクルは周知のもので、前述の米国
特許4234367号及び第4627160号明細書に開示されてい
る。この焼結工程により、基板積層品10′は基板10に変
換される。
本発明による好ましいセラミック基板積層品は、銅ま
たは銅合金の金属線及びバイアを有する。ただし、銅ま
たは銅合金の代りに、ニッケル、モリブデン、銀、パラ
ジウムまたはそれらの混合物等、他の導電性の良好な金
属または合金を使用してもよい。さらに、金属線及びバ
イアが銅または銅合金の場合は、還元可能な金属酸化物
は、Cu2O（酸化第一銅）及びCuO（酸化第二銅）のうち
から選択した酸化銅であることが好ましい。金属線及び
バイアに他の金属または合金の１つを使用する場合は、
還元可能な金属酸化物として、その金属または合金の酸
化物を使用する。
本発明の最も重要な態様は、多層セラミック基板積層
品のごく近くに還元可能な金属化合物を形成させること
である。米国特許第4234367号明細書に開示されている
ように、焼結サイクルの水蒸気セグメントの間にバイン
ダの燃焼が生じる。一般に、バインダ燃焼の温度は、約
700ないし785℃である。望ましい雰囲気は、H2と水蒸気
との比が10-4:1（785℃）で、これは銅（銅線及びバイ
アと仮定した場合）を酸化せず、しかし有機バインダか
らの炭素を酸化するのに最適な雰囲気である。これを第
３図で点Ｘで示す。第３図は米国特許第4234367号明細
書から直接転記したものである。銅以外の他のメタラジ
でも同様のことが言える。銅のメタラジについて述べる
が、これは例示のためにすぎず、限定するものではな
い。他の金属及び合金も、本発明の範囲に含まれる。
実際には、この理想的な条件は実現されない。下記の
反応で水素が絶えずその場で遊離して、実際の条件はH2
/H2O≫-4となる。
Ｃ＋2H2O（水蒸気）＝CO2＋2H2 最初の段階では、H2O雰囲気の供給が拡散によって制
限され、ＣとH2Oの反応の平衡H2/H2O条件が反応によっ
て維持させるため、基板近傍でのH2/H2Oの比は点Ｙ付近
からスタートする。反応によって炭素のほとんどが除去
されると、H2の遊離は減少して、拡散によってH2/H2Oの
比が制限されなくなり、したがって、条件は点Ｘに向っ
て移行し始める。
局部的H2濃度の増加に伴って反応速度が低下するた
め、バインダの除去速度は、米国特許第4234367号明細
書で推奨しているように最大にはならず、実際にはバイ
ンダの除去にはきわめて長時間を要する。本発明は、水
蒸気セグメントを、炭素と水蒸気の反応のほぼ理想的な
最高速度で実施する方法を提供する。銅を含有する系で
理想的な最高速度が得られるのは、第３図に示すよう
に、H2/H2Oの比が常に点Ｚにある場合である。これは下
記の反応によって維持される平衡である。
2Cu＋H2O＝Cu2O＋H2 この条件はCuとCu2Oの両方を多層セラミック基板積層
品に近接されることにより、基板積層品の近傍で常に維
持される。水素または水蒸気が平衡点Ｚより過剰になる
と、反応はCuまたはCu2Oを生成するように移行して、平
衡に達する。このことは、基板の近くにある量のCuとCu
2Oが存在する限り、条件が自己調節されることを意味す
る。
本発明では、上記の調節条件は、最初に基板積層品の
近くにCuOまたはCu2Oを配置することによって実現され
る。炭素と水蒸気の反応で水素が遊離されるので、下記
の反応が起こる。
2CuO＋H2＝Cu2O＋H2O（初期） Cu2O＋H2＝2Cu＋H2O（最終平衡状態） これらの反応により過剰の水素が消費されて、局部的
な水蒸気の発生が増加する。
基板積層品中の反応するバインダの量を知ることによ
り、炭素の反応によって生じる水素を全部消費するのに
必要な量より多くの過剰のCu2Oが残留するように、最初
に基板積層品の近くに置くべきCuOまたはCu2Oの量を決
定する。
Cu2OとCuOの両方が存在してもよいが、Cu2Oのほうが
酸素含有量が少ないため、CuOより必要量が多い。
この種の自己調節緩衝系は、基板積層品の表面で理想
的なH2/H2Oの比を維持する。したがって本発明は、酸化
銅または他の還元可能な金属酸化物をセラミック基板積
層品自体に混入するという米国特許第4627160号明細書
に開示された方法を代替と考えるより、改良と考えるべ
きである。セラミック基板積層品中の酸化同触媒は、セ
ラミック基板積層品からの炭素の除去を助けるが、多層
セラミック基板積層品の近傍に加えた本発明の還元可能
金属酸化物は、以下でより詳しく説明するように、炭素
の除去を強化する働きをする。
一般に、重合体バインダは、ポリビニルブチラール
（PVB）樹脂を含む。ただし、重合体バインダに、ポリ
メチルメタクリレート（PMMA）、ポリ−α−メチルスチ
レンその他の周知のセラミック・バインダを含めうこと
も、本発明の範囲内に含まれる。
セラミック基板積層品は、米国特許第4413061号及び
第4301324号明細書に開示されているような、菫青色型
のガラス・セラミック及びゆう輝石型ガラス・セラミッ
クのうちから選択したセラミックを含むことが最も好ま
しい。
好ましい焼結雰囲気は、水蒸気と水素の雰囲で、水素
／水蒸気の比が10-4:1ないし10−6.5:1のものである。
焼結温度は、金属線及びバイアの融点より低くなければ
ならない。
還元可能な金属酸化物は、多層セラミック基板積層品
に密接していなければならないが、基板積層品に近接し
ている限り、いくつかの異なる位置に置くことができ
る。すなわち、還元可能な金属酸化物は、セラミック基
板積層品の少なくとも１つの表面上にあればよい。たと
えば、第２図に示すように、還元可能な金属酸化物20を
セラミック基板積層品10′の上面（または水平面）上に
直接配置する。さらに、還元可能な金属酸化物をセラミ
ック基板積層品の底面にも直接配置することができる。
還元可能な金属酸化物を多層セラミック基板積層品の上
面に直接配置する場合、還元可能な酸化物は、金属に還
元すると、セラミック基板積層品上に、したがって基板
上に金属の接着層を形成する、実際には、還元可能な金
属酸化物は、最初に少なくとも一部がセラミック基板積
層品中に溶解し、次にその表面上に金属の接着層を形成
する。この金属層をセラミック基板の表面上に直接形成
することの利点は、上面及び底面メタラジをスクリーン
・プリントして焼結する代りに、メタラジをその場で直
接簡単に基板上に形成し、次にフォトリソグラフィによ
るパターン付けができることがである。
別法として、還元可能な金属酸化物をセラミック基板
積層品に隣接する少なくとも１つのセッタ・タイル上に
配置してもよい。この実施例について後で詳細に説明す
る。第２図の焼結構成体は、本発明の１つの態様を示す
ものである。
本発明による多層セラミック基板積層品の焼結中に炭
素の除去を強化する焼結構成体には、さらに、第２図の
セッタ・タイル28のような少なくとも１つのセッタ・タ
イルを多層セラミック基板積層品に隣接させるというも
のがある。セッタ・タイル28は、耐熱性酸化物と還元可
能な金属酸化物を含む。還元可能な金属酸化物は、炭素
に対して酸化性の雰囲気中でセラミック基板積層品を焼
結した場合に、還元可能な金属が還元されて非酸化物
（すなわち金属）の形になるように選定する。１実施例
では、セッタ・タイルを、セラミック基板積層品と直接
接触させる。
セッタ・タイル中の耐熱性酸化物は、どのような耐熱
性酸化物でもよいが、アルミナ（Al2O3）、シリカ（SiO
2）、マグネシア（MgO）、ジルコニア（ZrO2）またはそ
れらの混合物が好ましい。
セッタ・タイルは部分焼結して、多孔質としたものが
最も好ましい。多孔性であることが望ましいのは、そう
すると、周囲気体がセッタ・タイル中を流れ、セラミッ
ク基板積層品に接触して、バインダの分解生成物の除去
効率を高めるためである。部分焼結とは、少なくとも空
隙度が40％であることを意味し、空隙度が45ないし50％
のものが最適である。Al2O3が92重量％、ガラスが８重
量％のガラス製セッタ・タイルを例にとると、低温で予
熱サイクルを行なってバインダを除去した後、1000ない
し1350℃で12ないし24時間焼結すると、部分焼結体が得
られる。
次に第４図には、本発明によるセッタ・タイル128の
分解斜視図を示す。セッタ・タイル128は、還元可能な
金属酸化物をその上にスクリーン・プリントした耐熱性
酸化物の複数の層130を含む。したがって、各層130は、
スクリーン・プリントした還元可能な金属酸化物のパタ
ーン132を有する。複数のスクリーン・プリントした層1
30の両面に、還元可能な金属酸化物がなく耐熱性酸化物
だけを含む、少なくとも１つの層134を設ける。セッタ
・タイル128の両面は単純なセラミック表面なので、前
述のように単純な未焼結のセラミック・シート24、22を
必要とせずに、セッタ・タイル128をセラミック基板と
直接接触させることができる。
次に第５図には、本発明によるセッタ・タイルの他の
実施例を示す。この場合、セッタ・タイル228は、還元
可能な金属酸化物232のその中に分散させた耐熱性酸化
物230を含む。この特定のセッタ・タイル2289は、周囲
から多層セラミック基板積層品の表面への気体の流れを
助ける空隙234を有する。
前述のように、還元可能な金属酸化物の量は、周囲を
完全に緩衝するのに必要な量より過剰でなければならな
い。これは、存在するバインダの量に応じて変わる。一
般に、焼結したセッタ・タイル中に存在する還元可能な
金属酸化物の量は、約20ないし70重量％で、残部は耐熱
性酸化物である。
第４図及び第５図のいずれの実施例でも、還元可能な
金属酸化物は、酸化第一銅（Cu2O）及び酸化第二銅（Cu
O）のうちから選択した酸化銅であることが好ましい。
もちろん、前述のように、多層セラミック基板積層品の
金属線及びバイアは鋼または鋼合金以外の場合は、還元
可能な金属酸化物を変更することができる。
焼結サイクルの間に、緩衝セッタ・タイル中に最初に
存在した酸化銅のほとんどは、炭素との反応で生成した
水素によって金属銅に変換される。これらのタイルを再
生するには、空気中で500ないし800℃に加熱し、金属銅
をすべてCuOに変換する。（この温度では空気中でCuOだ
けが安定であり、Cu2Oはそうではない。）こうすると、
セッタ・タイルを次の焼結サイクルで再使用することが
できる。
本発明の最後の態様は、酸化銅と耐熱性酸化物からな
り、酸化銅が組成物中少なくとも20重量％を占める、部
分焼結したセッタ・タイル組成物に関するものである。
酸化銅は、酸化第一銅と酸化第二銅のうちから選択する
ことができる。耐熱性酸化物は、前述のどの酸化物でも
よい。
本発明の特徴及び目的は、下記の例を参照するとさら
に明らかになる。
例１ 概略組成が酸化マグネシウム20重量％、酸化アルミニ
ウム25重量％、残部が二酸化シリコンのガラス粉末と、
微量の核形成剤たとえば五酸化リンまたは三酸化ホウ素
を、適当なバインダ、たとえばポリビニルブチラール及
び溶剤たとえばメチルイソブチルケトンと適切な比率で
ボールミルで混合して、注型可能なスラリを得た。この
組成物には酸化銅触媒は添加しなかった。次にこのスラ
リをドクタ・ブレード法で注型して、厚みが約400ない
し599μｍのグリーン・シートを作成した。このグリー
ン・シートを乾燥して溶剤を除去した後、適当な寸法に
切断し、プレス中で加熱、加圧しながら積層して、モノ
リシック積層品を形成した。酸化第一銅（Cu2O）と適当
なペースト担体、たとえばテキサノールを混合して、
（70重量％の酸化第一銅からなる）ペーストを作成し、
これを基板積層品の上面及び底面にスクリーン・プリン
トして、厚み約50μｍの層を形成させた。作成した積層
品を、耐熱性セッタ・タイルの上に置いた。同様のセッ
タ・タイルを積層品の上面にも置いて、焼結中に積層品
に下向きの圧力を与え、積層品の平面内での焼結を抑制
した。次にアセンブリを次のように制御可能な炉で焼結
した。最初の積層品の加熱は、窒素の不活性雰囲気中で
行ない、バインダを分解、炭化した。温度が約700℃に
達したとき、焼結雰囲気を、水蒸気と水素の比が104:1
のものに変えた。この条件では炭素は酸化するが、鋼は
酸化しない。この温度は数時間保った後、積層品を窒素
中で数時間加熱してガラス粉末中に溶解した水を除去し
てから、水素の還元性雰囲気中で約950℃の最終焼結温
度にまで加熱した。積層品を、窒素雰囲気中で室温にま
で冷却した。
このようにして作成した焼結ガラス・セラミック基板
は、厚みが約20μｍの純粋な金属銅の一体化した表面層
を有することが分かった。また、基板表面に酸化銅の層
が存在するため、その厚みを通して均一に炭素残渣を完
全に除去する助けとなることも判明した。
適当なフォトリソグラフィとエッチング技法を組み合
わせて、焼結基板上の一体化銅層から、円形のパッドを
形成した。次に、円形の銅パッドにスタッドをはんだ付
けし、引張り試験を行なって、銅層とガラス・セラミッ
ク表面の間の接着力を試験した。銅層の接着力は十分
で、従来技術によってガラス・セラミックの表面に形成
した厚膜または薄膜の金属パターンに匹敵することが判
明した。
例２ 下記の方法でセッタ・タイルを作成した。アルミナ、
ガラス、バインダ、溶剤及び他の有機添加剤を注型して
グリーン・シートとした。（焼結後の最終組成は、アル
ミナ92重量％、ガラス８重量％であった。）その後、Cu
Oと適当なペースト担体、たとえばポリビニルブチラー
ルまたはエチルセルロースからなるペーストを作成し
た。このペーストは82重量％のCuOを含有していた。次
にこのペーストに、グリーン・シート上で第４図に示す
ような正方形のハッチ・パターンを形成させた。グリー
ン・シート１枚当りのペースト量は約５ないし8gとし
た。
スクリーン・プリントした複数のグリーン・シートを
積み重ね、上面と底面に、２、３枚のスクリーン・プリ
ントしないグリーン・シートを重ねた。これを75℃で42
0kg/cm2の圧力を加えて積層した後、約980℃で事前焼結
して有機物を除去した。最終の積層品は、45ないし50％
の開口した空隙を有するものである。
米国特許第4413061号及び4301324号明細書等に記載の
従来技術によるガラス・セラミック基板積層品を作成し
た。ただし、米国特許第4627160号明細書に教示されて
いるように、この基板に0.15％の酸化銅を含ませた。ガ
ラス・セラミック基板積層品の上面及び底面の下に１枚
のセッタ・タイルを置いた。次にこのようにして形成し
た配置を従来のような焼結サイクルにかけた。水蒸気セ
グメントの温度は730℃で、H2/H2Oの比は10-4:1であっ
た。
18時間後、バインダは完全に燃焼した。同じ焼結条件
で、酸化銅を含有するセッタ・タイルを使用しない場合
は、バインダの燃焼除去に約30時間かかる。
例３ 下記の組成（重量パーセント）のスラリを作り、セッ
タ・タイルを作成した。
CuO 49.99 Al2O3 25.56 ブトバーＢ−90 2.58 ベンゾフレックス 0.90 メタノール 5.37 メチルイソブチルケトン 16.12 次にこのスラリを注型してグリーン・シートにした。
20枚のグリーン・シートを加熱し、加圧しながら積層し
てタイルを作成し、次に約965℃に加熱してバインダを
除去し、部分焼結を行なった。部分焼結したセッタ・タ
イルは約40％の連続空隙を含んでいた。セッタ・タイル
の最終組成は、CuO66.33重量％、Al2O333.67重量％であ
った。
米国特許第413061号及び第4301324号明細書等に記載
の従来技術によるガラス・セラミック基板積層品数枚を
作成した。ただし、米国特許第4627160号明細書に開示
されているように、この基板に0.15％の酸化銅を含ませ
た。１組の実験で、一部のガラス・セラミック基板積層
品の上面及び底面の下に１枚の酸化銅を含有したセッタ
・タイルを置いた。次に、セッタ・タイルと基板積層品
を従来の焼結サイクルで焼結した。水蒸気セグメントの
温度は730℃または750℃、H2/H2Oの比は10-4:1であっ
た。
第２組の実験では、ガラス・セラミック基板積層品
を、酸化銅を含有しないセッタ・タイルとともに焼結し
た。他のすべての実験変数は一定に保った。
バインダ燃焼に要した時間（ガラス・セラミック中の
炭素が300ppm未満になるまでの時間）を、焼結したガラ
ス・セラミックのそれぞれについて測定した。結果を第
１表に示す。
第１表を検討すると、バインダの燃焼に要する時間
は、セッタ・タイル中に酸化銅を含有する場合、45％
（730℃）及び36％（750℃）減少することが明らかであ
る。
F.発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、酸素を含有する
雰囲気中で、付随するメタラジを酸化することなく、バ
インダを除去すると同時にセラミック本体を焼結する方
法が提供される。
【図面の簡単な説明】
第１図は、周知の多層セラミック基板の斜視図、 第２図は、本発明による多層セラミック基板積層品及び
焼結構成体の側面図、 第３図は、H2/H2O雰囲気中における銅、炭素及びそれら
の酸化物の平衡を示すグラフ、 第４図は、本発明によるセッタ・タイルの分解斜視図、 第５図は、本発明によるセッタ・タイルの他の実施例の
断面図である。 10……多層セラミック基板、12……セラミック層、14…
…金属線、16……バイア、18……表面メタラジ、20……
金属酸化物、22、24……未焼結セラミック・シート、26
……おもり、28……セッタ・タイル、10′……多層セラ
ミック基板積層品。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アナンダ・ホサケレ・クマー アメリカ合衆国ニユーヨーク州ホープウ エル・ジヤンクシヨン、グレンリツヂ・ ロード２番地 (72)発明者 ゴビンダラーハン・ナタラーハン アメリカ合衆国ニユーヨーク州フイシユ キル、ローダン・ドライブ15‐３エイチ 番地 (72)発明者 スリニヴアサ・エス・エヌ・レデイ アメリカ合衆国ニユーヨーク州ラグラン ジヴイレ、ボツクス195、Ｒ‐２番地 (56)参考文献 特開 昭62−173798（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−197368（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焼結中に多層セラミック基板積層体から炭
    素を除去する焼結方法であって、 前記多層セラミック基板積層体中の未焼結のセラミック
    基板に形成された金属線とバイアとに近接して還元可能
    な金属酸化物を配置するステップであって、前記セラミ
    ック基板は加熱によって炭素に分割する重合体バインダ
    を含むものであり、 炭素を酸化し、前記金属酸化物を還元する雰囲気中で前
    記多層セラミック基板積層体を焼結して前記金属酸化物
    が還元する際に前記セラミック基板上に金属の接着層を
    形成するステップと、 を含む焼結方法。
  2. 【請求項２】焼結中に多層セラミック基板積層体から炭
    素を除去する焼結方法であって、 前記多層セラミック基板積層体中の未焼結のセラミック
    基板に形成された金属線とバイアとに近接して還元可能
    な銅の金属酸化物を配置するステップであって、前記セ
    ラミック基板は加熱によって炭素に分解する重合体バイ
    ンダを含むものであり、 炭素を酸化し、前記銅の金属酸化物を還元する雰囲気中
    で前記多層セラミック基板積層体を焼結するステップ
    と、 を含む焼結方法。
  3. 【請求項３】前記焼結するステップは、前記銅の金属酸
    化物が還元する際に前記セラミック基板上に金属の接着
    層を形成することを特徴とする請求項２の焼結方法。
  4. 【請求項４】セッタ・タイルに使用する焼結補助用構造
    体であって、耐火金属元素酸化物のマトリクス中に少な
    くとも20重量％以上の重量比で分散した還元可能な金属
    酸化物粒子を含み、部分焼結されており空隙度が少なく
    とも40％である、焼結補助用構造体。
  5. 【請求項５】焼結中に多層セラミック基板積層体から炭
    素を除去することを促進するための焼結補助用構造体で
    あって、 前記多層セラミック基板積層体は未焼結状態であって、
    金属線と、バイアと、加熱によって炭素に分解する重合
    体バインダと、還元可能な未焼結状態の銅の金属酸化物
    とを含み、 前記銅の金属酸化物が前記セラミック基板積層体の少な
    くとも一つの表面に位置していることを特徴とする、焼
    結補助用構造体。
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