高密度集積回路基板の導体形成に適した銅微粉末の製造法

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555195
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 永井 忠雄 北海道大学, 工学部, 教授 (80001155)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 信秀 富士通(株), プリント板事業部, 技術課長 ; 佐々木 仁 北海道大学, 工学部, 助手 (20196174) ; 黒川 一哉 北海道大学, 工学部, 助教授 (00161779) ; 新谷 光二 北海道大学, 工学部, 助教授 (80001204)
• Keywords: 配線板 / ガラスセラミックス / 導体ペースト / 銅 / 粉末 / プリント回路 / 同時焼成 / 多層配線板

Research Abstract

硫酸第1銅水溶液は220℃では約30g/lのCu^+が安定に存在するが、冷却すると不均化反応により金属銅と硫酸銅に分解し、銅は数μmの粉末として回収される。2Cu^+(〕 SY.dblharw. 〔) Cu^0+Cu^<2+>
一方、ガラスセラミックス多層配線板は、セラミックスグリーンシートに銅ペーストで回路をプリントし、同時焼成してIC等の部品を実装し、スーパーコンピューター等の大規模回路に利用されている。
本研究はこの用途に適した銅粉の製造法と導体回路材料として用いたときの特性を検討したものである。
1.設備のスケールアップ:銅粉粒径は相対過飽和度の-2/3乗に比例した。この関係を用いて富士通(株)長野工場現場テストに試料供給のため、4lの反応オートクレーブで粒径1μmおよび10μmの銅粉製造条件を確立した。
2.同時焼成セラミック多層配線基板への現場テスト:最大のタップ密度を示した1μm30wt%-10μm70wt%の調合銅粉を使用し、スルーホール充填用ペーストとしての性能を市販の銅粉と比較した。540本のビアについて焼成後および超音波加速破壊試験後、市販銅粉に見られた断線は無く、健全なビアが形成された。
3.不均化反応法による銅粉の内部構造と焼結特性:銅ペーストとしての優れた特長は銅粉の内部構造に関係することが判明した。すなわち、銅粒子の断面のエッチング-SEM観察、および薄片の電子線回折により、銅粒子は球晶構造を持ち、このため(1)焼結による収縮開始温度が若干高く、(2)焼成時の結晶粒粗大化が抑制されていることが観察された。これらの特性はプリント回路に好適なものであり、調合銅粉が5.38g/cm^3と高いタップ密度を持つことともに、この用途への銅微粉として最高の特性を持つことが明らかになった。

Research Products

• [Publications] H.Sasaki,T.Suda,K.Atarashiya and T.Nagai: "Processing Materials For Properties.,eds.,H.Henen and T.Oki:Production and Sintering Behavior of Copper Powder by Disproportionation Reaction.p557-560" TMS(AIME), 1321 (1994)