DE10110151A1 - Verdrahtungssubstrat, Verfahren zum Herstellen desselben und elektronische Vorrichtung, die dasselbe verwendet - Google Patents

Verdrahtungssubstrat, Verfahren zum Herstellen desselben und elektronische Vorrichtung, die dasselbe verwendet

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Jun Urakawa
Mitsuyoshi Nishide
Isao Kato
Norio Yoshida
Tomonori Ito
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Abstract

Ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat umfaßt ein linienförmiges Isoliermuster, das derart gebildet ist, daß es sich über mehrere Oberflächen-Verdrahtungsmuster erstreckt und die jeweiligen Oberflächen-Verdrahtungsmuster schneidet, wobei Lötanschlußbereichselektroden durch die Isoliermuster definiert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verdrah­ tungssubstrat, wie beispielsweise ein keramisches Mehr­ schicht-Verdrahtungssubstrat oder dergleichen, ein Verfah­ ren zum Herstellen desselben und eine elektronische Vor­ richtung, die mit demselben versehen ist.
Bei elektronischen Vorrichtungen, wie beispielsweise einem Mobilkommunikationsgerät, Computern usw., verbesserte sich das Verhalten zunehmend, wobei sich die Größen verkleiner­ ten. Dieses wurde durch das verbesserte Verhalten von Halb­ leiterbauelementen, wie beispielsweise LSI-Bauelementen (Bauelementen mit einem hohen Integrationsgrad; LSI = large scale integration) oder dergleichen, und der Verdrahtung mit hoher Dichte von Verdrahtungssubstraten realisiert, an denen die Halbleiter befestigt sind. Insbesondere sind als solche Verdrahtungssubstrate die keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrate anwendbar, die eine dreidimensionale Verdrahtung ermöglichen und eine hohe Verläßlichkeit auf­ weisen.
Ferner wurde es durch die Verbesserung des Verhaltens und die Reduzierung der Größe von verschiedenen Typen von Halb­ leiterbauelementen bezüglich der keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrate zunehmend erforderlich, daß eine Ver­ bindung über Mehrfachanschlüsse und mit einem kleinen Ab­ stand ausgeführt werden kann, die Verdrahtungsdichte hoch ist, Hochfrequenzsignale verarbeitet werden können, usw. Insbesondere sind auf der Hauptfläche jedes keramischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats viele Fein-Anschluß­ bereichselektroden gebildet, um den Mehrfachanschluß und die Verbindung mit kleinem Abstand zu bewältigen.
Bezogen auf ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungs­ substrat, das eine Anschlußbereichselektrode als einen Lötanschlußbereich aufweist, ist eine Technik zum Verhin­ dern, daß ein Lötmittel übermäßig benetzt und verbreitet wird und ausfließt, bekannt, bei dem ein Lötmittelresistma­ terial, das eine niedrige Benetzbarkeit bezüglich des Löt­ mittels aufweist, gebildet ist, um ein Lötmittelresist in einem Bereich bzw. einer Fläche zu bilden, bei dem eine Haftung des Lötmittels unerwünscht ist.
Herkömmlicherweise ist das Lötmittelresist zum Definieren des Lötanschlußbereiches auf der ganzen oder annähernd auf der ganzen Fläche des keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats, mit Ausnahme des Lötanschlusses bzw. Lötmittelanschlusses, gebildet. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 10-107442 offenbart beispielsweise ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat, bei dem eine Überzugsschicht auf der ganzen Fläche des Substrats, mit der Ausnahme der Bereiche (Lötanschlußbereiche), die als Verbindungsanschlußbereiche (die Anschlußbereichselektroden entsprechen) und Anschlußelektroden wirken, gebildet ist. Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr. 11-251723 of­ fenbart ferner ein keramisches Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat, bei dem eine Isolierschicht annähernd auf der ganzen Fläche des Substrats, mit der Ausnahme der Bereiche desselben, die sich in der Nähe der Unterseite ei­ nes Befestigungsteils befinden, zusätzlich zu Verbindungs­ anschlußflächen zum Befestigen eines Verbindungsteils, wie beispielsweise eines Kondensators, eines Oszillators oder dergleichen, gebildet ist.
Allgemein werden die Überzugsschicht und die Isolierschicht zum Definieren der Lötmittelbildungsbereiche auf dem kera­ mischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat durch ein Hinzufü­ gen und Mischen eines Keramikpulvers oder Glaspulvers mit einem organischen Lösungsmittel und ein Durchführen eines Siebdruckens der hergestellten Isolierpaste gebildet.
Eine Siebplatte, die bei dem Siebdruckvorgang verwendet wird, weist ein Gitter mit geknoteten dünnen Drähten und eine Emulsion zum Definieren eines Pastenverlaufsbereichs auf. Wenn die Isolationsschicht in einem breiten Bereich, mit der Ausnahme von Feinbereichen, gebildet ist, ist das Flächenverhältnis der Emulsion klein. In einem solchen Fall tendiert die Emulsion folglich dazu, auf der Siebplatte ge­ bogen zu sein. In manchen Fällen dringt die Isolierpaste auf der unteren Seite der Emulsion ein, was die überzogene Isolierpaste verschmiert.
Insbesondere für den Zweck eines Befestigens von kleinen Halbleiterbauelementen mit hoher Qualität über Mehrfachan­ schlüsse und mit kleinen Abständen, ist es notwendig, viele Fein-Lötanschlußbereiche auf der Hauptfläche eines kerami­ schen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats zu bilden, wie es vorhergehend beschrieben wurde. Wenn die Isolierschicht und die Überzugsschicht mit der Ausnahme der Lötanschlußberei­ che im wesentlichen auf der ganzen Hauptfläche gebildet sind, tendieren die Lötanschlußbereiche bei Siebdruckver­ fahren dazu, aufgrund eines Verschmierens der Isolierpaste verschmutzt zu sein. Folglich ist es schwierig, Fein- Lötanschlußbereiche mit einer hohen Genauigkeit zu bilden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zu schaffen, das es ermöglicht, Anschlussbereichs­ elektroden auf eine vorteilhafte Weise und mit hoher Präzi­ sion auf einem Substrat vorzusehen.
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen gemäß Anspruch 1 oder 16 und ein Verfahren gemäß Anspruch 8 gelöst.
Um die obigen Probleme zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verdrahtungssubstrat geschaffen, das ein Sub­ strat mit einem Verdrahtungsmuster und ein linienförmiges Isoliermuster aufweist, das so auf dem Substrat gebildet ist, daß es das Verdrahtungsmuster schneidet und ein Teil des Verdrahtungsmusters für eine Anschlußbereichselektrode definiert.
Vorzugsweise ist auf dem Substrat ein weiteres linienförmi­ ges Isoliermuster parallel zu dem Isoliermuster gebildet. Ferner sind vorzugsweise mehrere Verdrahtungsmuster auf dem Substrat gebildet, wobei das Isoliermuster derart gebildet ist, dass es sich über die mehreren Verdrahtungsmuster er­ streckt.
Ferner ist vorzugsweise ein Befestigungsteil an zumindest einem der Hauptflächen des Substrats befestigt, wobei das Befestigungsteil elektrisch mit der Anschlußbereichselek­ trode verbunden ist.
Ferner ist das Isoliermuster vorzugsweise ein Lötmittelre­ sistmuster, das die Anschlußbereichselektrode für einen Lötmittelbildungsbereich definiert.
Das Substrat ist ferner vorzugsweise ein Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat mit inneren Verdrahtungsmustern, das mehrere Schichten bildet.
Ferner ist das Substrat vorzugsweise ein keramisches Sub­ strat, wobei das Isoliermuster Keramik als eine Hauptkompo­ nente enthält.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Her­ stellen eines Verdrahtungssubstrats geschaffen, das die Schritte eines Bildens eines Verdrahtungsmusters auf einem Substrat und eines Bildens eines Isoliermusters auf dem Substrat aufweist, so daß dasselbe das Verdrahtungsmuster schneidet und einen Teil des Verdrahtungsmusters für eine Anschlußbereichselektrode definiert.
Vorzugsweise ist auf dem Substrat ein weiteres linienförmi­ ges Muster parallel zu dem Isoliermuster gebildet.
Das Verfahren umfaßt vorzugsweise ferner die Schritte eines mehrfachen Bildens der Verdrahtungsmuster auf dem Substrat und eines Bildens des Isoliermusters, so daß sich dasselbe über die mehreren Verdrahtungsmuster erstreckt.
Vorzugsweise ist auf dem Substrat ferner ein weiteres linien­ förmiges Isoliermuster parallel zu dem Isoliermuster ge­ bildet.
Darüber hinaus weist das Verfahren vorzugsweise die Schrit­ te eines mehrfachen Bildens von Verdrahtungsmustern auf dem Substrat und eines Bildens des Isoliermusters auf, so daß sich dasselbe über die mehreren Verdrahtungsmuster er­ streckt.
Ferner weist das Verfahren vorzugsweise die Schritte eines Befestigens eines Befestigungsteils an zumindest einer der Hauptflächen des Substrats auf, so daß dasselbe mit der An­ schlußbereichselektrode elektrisch verbunden ist.
Das Isoliermuster kann als ein Lötmittelresistmuster gebil­ det sein, das die Anschlußbereichselektrode für einen Löt­ mittelbildungsbereich definiert.
Darüber hinaus kann als das Substrat ein Mehrschicht-Ver­ drahtungssubstrat verwendet werden, das Innen- Verdrahtungsmuster aufweist, wobei dasselbe mehrere Schich­ ten bildet.
Vorzugsweise weist das Verfahren die Schritte eines Bildens des Verdrahtungsmusters auf einem keramischen Substrat und eines Bildens eines Musters, das eine Keramik als Hauptkom­ ponente aufweist, als das Isoliermuster auf.
Das Verfahren weist vorzugsweise die Schritte eines Bildens des Verdrahtungsmusters auf einer keramischen Grünschicht, eines Bildens des Isoliermusters auf der keramischen Grün­ schicht, eines Druck-Verbindens bzw. Druck-Bondens der ke­ ramischen Grünschicht mit anderen keramischen Grünschichten zum Bilden eines Druck-Verbindungs-Körpers und eines Bren­ nens des Druck-Verbindungs-Körpers auf.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner eine elektroni­ sche Vorrichtung geschaffen, die mit einem Verdrahtungssub­ strat gemäß der vorliegenden Erfindung versehen ist.
Da das linienförmige Isoliermuster derart gebildet ist, daß es das Verdrahtungsmuster auf dem Substrat schneidet und einen Teil des Verdrahtungsmusters für eine Anschlußbe­ reichselektrode definiert, können bei dem Verdrahtungssub­ strat gemäß der vorliegenden Erfindung aufgrund des Iso­ liermusters Fein-Anschlußbereichselektroden mit hoher Prä­ zision, insbesondere Anschlußbereichselektroden, die weni­ ger verschmiert sind, gebildet werden. Für unterschiedliche Arten von Verdrahtungssubstraten kann eine Verdrahtung mit hoher Dichte und eine größenmäßige Reduktion erreicht wer­ den.
Das Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungssubstrats gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schritte eines Bildens eines Verdrahtungsmusters auf einem Substrat und eines Bildens eines Isoliermusters auf dem Substrat, so daß dasselbe das Verdrahtungsmuster schneidet und einen Teil des Verdrahtungsmusters für eine Anschlußbereichselektrode definiert. Folglich können Feinbereiche mit hoher Präzision (Anschlußbereichselektroden), insbesondere Anschlußbereich­ selektroden, die weniger verschmiert sind, gebildet werden. Folglich können Verdrahtungssubstrate, die eine Verdrahtung mit hoher Dichte aufweisen und größenmäßig reduziert sind, mit einer hohen Reproduzierbarkeit hergestellt werden.
Die elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ist ferner mit einem Verdrahtungssubstrat mit einer Verdrahtung mit hoher Dichte und einer reduzierten Größe versehen. Folglich können für elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise Mobilkommunikationsvorrichtungen, Compu­ ter, usw., die größenmäßige Reduktion und eine Verbesserung des Verhaltens erreicht werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Querschnittansicht eines kera­ mischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A eine schematische Draufsicht, die einen Herstel­ lungsprozeß eines keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats des ersten Ausführungsbei­ spiels zeigt;
Fig. 2B eine Querschnittansicht entlang einer Linie A-A in Fig. 2A;
Fig. 3 eine schematische Querschnittansicht eines kera­ mischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung;
Fig. 4A eine schematische Draufsicht, die einen Herstel­ lungsprozeß des keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats des zweiten Ausführungsbei­ spiels zeigt;
Fig. 4B eine Querschnittansicht entlang einer Linie B-B in Fig. 4A;
Fig. 5 eine schematische Draufsicht eines keramischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er­ findung;
Fig. 6 eine teilweise schematische Draufsicht eines ke­ ramischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegen­ den Erfindung; und
Fig. 7 einen Graph, der die Beziehung zwischen der An­ zahl von Wiederholungen eines zusammenhängenden Drucks eines Lötmittelresistmusters und einer An­ schlußbereichselektrodenfläche zeigt.
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend unter Be­ zugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Verdrahtungssubstrat gemäß einer Ausführung dieses Aus­ führungsbeispiels ist ein keramisches Mehrschichtmodul 13, das ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 1 als ein Substrat und ein Halbleiterbauelement 11 aufweist, das durch ein Lötmittel 10 auf einer Hauptfläche 9 des kerami­ schen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats 1 befestigt ist, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Das keramische Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 1 enthält Innen-Verdrahtungsmuster 2, die in demselben als ein Kon­ densator und eine Verdrahtung wirken. Oberflächen- Verdrahtungsmuster 4 sind auf der einen Hauptfläche 9 vor­ gesehen. Auf der anderen Hauptfläche des keramischen Mehr­ schicht-Verdrahtungssubstrats 1 sind ferner Außenanschlüsse 5 derart gebildet, daß sich jede derselben teilweise auf die Seitenflächen des Verdrahtungssubstrats 1 erstreckt. Das keramische Mehrschichtmodul 13 ist über die Außenan­ schlüsse 5 mit einer nicht gezeigten Hauptplatine oder der­ gleichen verbunden. Ferner sind in dem keramischen Mehr­ schicht-Verdrahtungssubstrat 1 Durchführungslöcher 3 und 3a gebildet. Die Innenverdrahtungsmuster 2 sind miteinander verbunden, wobei ferner die Innenverdrahtungsmuster 2 und die Außenanschlüsse 5 mittels der Durchführungslöcher 3 je­ weils miteinander verbunden sind. Die Innenverdrahtungsmu­ ster 2 und die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 sind mit­ tels der Durchführungslöcher 3a jeweils miteinander verbun­ den.
Auf der einen Hauptfläche 9 des keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats 1 sind linienförmige Isoliermuster 8 gebildet, so daß dieselben die Oberflächen-Verdrahtungs­ muster 4 jeweils schneiden. Die Isoliermuster 8 weisen die Eigenschaft einer niedrigen Lötmittelbenetzung auf und wir­ ken als Lötmittelresists. Folglich definiert ein Teil der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 Lötmittelbildungsbereiche, wobei die Bereiche als Lötanschlußbereichselektroden bzw. Lötmittelanschlußbereichselektroden 7 wirken. Das heißt, daß das Halbleiterbauelement 11, das ein Befestigungsteil ist, über das Lötmittel 10 elektrisch mit den Lötanschluß­ bereichselektroden 7 verbunden ist, die auf einer Hauptflä­ che 9 gebildet sind.
Das keramische Mehrschichtmodul 13 kann mit den folgenden Prozessen hergestellt werden.
Bezugnehmend auf ein Material zum Bilden des Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats 1 wird einem Keramikpulver zuerst ein organisches Lösungsmittel oder ein wäßriges Lösungsmittel in einer geeigneten Menge hinzugefügt, das in der Lage ist, bei niedrigen Temperaturen gebrannt zu werden, und ge­ mischt, um einen Schlamm bzw. Schlicker zum Bilden einer keramischen Grünschicht vorzubereiten. Mit einem Schabmes­ serverfahren oder dergleichen wird der Schlicker auf einem Trägerfilm ausgestrichen, so daß derselbe in einer Blatt­ form gebildet ist, die getrocknet wird, um eine keramische Grünschicht zu bilden.
Das Keramikpulver, das in der Lage ist, bei einer niedrigen Temperatur gebrannt zu werden, kann bei einer Temperatur gebrannt werden, die geringer als der Schmelzpunkt (insbe­ sondere geringer als 1000°C) eines Metallpulvers aus Ag, Cu, Au, Ni, Ag/Pd, Ag/Pt oder dergleichen ist.
Pulver eines Glasverbindungstyps, das beispielsweise durch ein Hinzufügen eines Glasbestandteils als ein Sinterhilfs­ mittel zu einem Keramikpulver, wie beispielsweise Aluminiu­ moxid oder dergleichen, hergestellt wird, ein Keramikpulver eines Typs eines kristallisierten Glases, das Cordierit, Anorthit, oder dergleichen abscheidet, oder ein Keramikpul­ ver eines Nicht-Glas-Typs, das als ein Bestandteil Bariu­ moxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Boroxid oder derglei­ chen enthält, kann verwendet werden.
Das organische Lösungsmittel weist Polyvinylalkohol, Etyhlzellulose, Acrylharz, Polyvinylbutyral, Methacrylat- Harz oder dergleichen als ein Bindemittel und Toluen, Ter­ pineol, Butylcarbitolacetat, Alkohol oder dergleichen als ein Lösungsmittel auf. Verschiedene Arten von Dispersanten, Plastifiziermitteln, Aktiviermitteln oder dergleichen kön­ nen nach Bedarf hinzugefügt werden.
Anschließend werden durch ein Stanzen oder dergleichen in der gebildeten keramischen Grünschicht nach Bedarf Löcher für die Durchführungslöcher gebildet. Daraufhin wird eine leitfähige Paste, die durch ein Hinzufügen und Mischen ei­ nes organischen Lösungsmittels mit einem metallischen Pul­ ver aus Ag, Cu, Au, Ni, Ag/Pd, Ag, Pt, oder dergleichen hergestellt wird, in die Löcher für die Durchführungslöcher gefüllt, um die Durchführungslöcher 3 und 3a zu bilden. Ferner wird ein Siebdrucken einer leitfähigen Paste des gleichen Typs, wie es vorhergehend beschrieben wurde, auf eine vorbestimmte keramische Grünschicht durchgeführt, um leitfähige Muster zum Bilden der inneren Verdrahtungsmuster 2 und der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 zu bilden.
Die Isoliermuster 8 werden daraufhin auf der keramischen Grünschicht auf der Seite der einen Hauptfläche 9 (der ke­ ramischen Grünschicht für die äußerste Schicht) gebildet. Jedes der Isoliermuster ist in einer Linienform so gebil­ det, daß es sich über die mehreren Oberflächen- Verdrahtungsmuster 4 erstreckt und dieselben schneidet. Die Isoliermuster 8 weisen eine Isoliereigenschaft auf und sind unter Verwendung einer Dickfilmverbindung gebildet, die ei­ ne niedrige Lötmittelbenetzbarkeit aufweist. Die Dickfilm­ verbindung wird beispielsweise durch ein Hinzufügen und Mi­ schen eines organischen oder wäßrigen Lösungsmittels in ei­ ner geeigneten Menge zu verschiedenen Typen von Keramikpul­ vern, wie beispielsweise einem Keramikpulver eines Glasver­ bindungstyps, einem Keramikpulver eines Typs eines kristal­ lisierten Glases, einem Keramikpulver eines Nicht-Glas-Typs oder dergleichen, vorbereitet.
Mehrere keramische Grünschichten, die bei den obigen Ver­ fahren hergestellt sind, werden nacheinander laminiert, um ein ungebranntes Keramiklaminat 12, wie es in Fig. 2 ge­ zeigt ist, zu bilden. Das heißt, daß das ungebrannte Kera­ miklaminat 12 auf einer Hauptoberfläche 9 desselben mehrere Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 aufweist, die mit den Durchführungslöchern 3a verbunden sind, und daß die linien­ förmigen Isoliermuster 8 derart gebildet sind, daß sie sich über die mehreren Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 erstrec­ ken und dieselben schneiden.
Daraufhin wird das gesamte ungebrannte Keramiklaminat 12 einem Heiß-Druck-Verbinden unterworfen und in Luft oder in einer oxidierenden Atmosphäre oder einer reduzierenden At­ mosphäre bei einer Temperatur von 1000°C oder niedriger ge­ brannt, wodurch das in Fig. 1 gezeigte keramische Mehr­ schicht-Verdrahtungssubstrat 1 gebildet wird. Da das gesam­ te Laminat 12 einschließlich der Isoliermuster einem Druck- Verbinden unterworfen wird, ist bei diesem Ausführungsbei­ spiel die Oberfläche des ungebrannten Keramiklaminats 12, das nach dem Laminiervorgang erhalten wird, flach, wobei ferner das keramische Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat, das nach dem Brennvorgang erhalten wird, ebenso eine flache Oberfläche aufweist.
Nachdem das Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 einer Plat­ tier- oder Überzieh-Verarbeitung oder dergleichen unterzo­ gen wurde, können über das Lötmittel 10 nach Bedarf ver­ schiedene Halbleiterbauelemente 11 mit den Lötanschlußbe­ reichselektroden 7 des keramischen Mehrschicht-Verdrah­ tungssubstrats 1 elektrisch verbunden werden. Dadurch wird ein keramisches Mehrschichtmodul 13, wie es ferner in Fig. 1 gezeigt ist, fertiggestellt.
Das heißt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die linien­ förmigen Isoliermuster lediglich an den Orten gebildet wer­ den, die zum Aufhalten eines Ausfließens des Lötmittels be­ nötigt werden. Die Druckbereiche können folglich so klein wie möglich eingestellt werden. Aus diesem Grund ist ein Verschmieren der Verdrahtungsmuster reduziert, wodurch die Fein-Lötanschlußbereichselektroden gebildet werden können, obwohl das Lötmittel auf dem Teil vorgesehen ist, der un­ terschiedliche Höhen der Hauptfläche aufweist, die durch die Oberflächen-Verdrahtungsmuster verursacht werden.
Da die Oberflächen-Verdrahtungsmuster und die Isoliermuster vor dem Heiß-Druck-Verbindungs- und Brenn-Vorgang gebildet werden, erleiden die Isoliermuster insbesondere keine Ab­ messungsschwankungen, keine Abweichung, die durch ein Brennschrumpfen verursacht wird, oder dergleichen. Folglich können Fein-Lötanschlußbereichselektroden mit hoher Präzi­ sion gebildet werden.
Durch die linienförmigen Isoliermuster wird darüber hinaus verhindert, daß sich die Oberflächen-Verdrahtungsmuster von dem Substrat ablösen. Die Verbindungsfestigkeit der Ober­ flächen-Verdrahtungsmuster ist folglich verbessert. Zusätz­ lich können Unterschiede zwischen den Isolierschichtmate­ rialien und den Substratmaterialien bezüglich des Brennver­ haltens, des thermischen Ausdehnungskoeffizients oder der­ gleichen reduziert werden. Das keramische Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat, das eine geringere Verziehung und Verzerrung aufweist, kann geschaffen werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein Verdrahtungssubstrat dieses Ausführungsbeispiels stellt ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungsmodul 23 dar, das ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 21 als ein Substrat und das Halbleiterbauelement 11 aufweist, das ge­ mäß Fig. 3 über das Lötmittel 10 auf einer Hauptfläche 29 des keramischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrats 21 gebil­ det ist.
Das keramische Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 21 enthält gleichartig zu dem ersten Ausführungsbeispiel die inneren Verdrahtungsmuster 2. Auf der einen Hauptfläche 29 sind die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4, bei denen jeweils ein En­ de als Lötanschlußbereichselektroden wirkt, vorgesehen. Auf der anderen Hauptfläche desselben sind die Außenanschlüsse 5 gebildet, so daß ein keramisches Mehrschicht- Verdrahtungsmodul 23 mit einer Hauptplatine oder derglei­ chen, die nicht gezeigt ist, verbunden werden kann. Ferner sind in dem keramischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 21 die Durchführungslöcher 3 und 3a gebildet. Mittels der Durchführungslöcher 3 sind die inneren Verdrahtungsmuster 2 miteinander und jeweils die inneren Verdrahtungsmuster 2 und die Außenanschlüsse 5 miteinander verbunden. Mittels der Durchführungslöcher 3a sind jeweils die inneren Ver­ drahtungsmuster 2 und die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 miteinander verbunden.
Die zwei parallelen linienförmigen Isoliermuster 28a und 28b sind auf der Hauptfläche 29 des keramischen Mehr­ schicht-Verdrahtungssubstrats 21 derart gebildet, daß die­ selben die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 schneiden. Die­ se Isoliermuster 28a und 28b wirken jeweils als ein Lötmit­ telresist. Das heißt, daß die zwei parallelen Isoliermuster 28a und 28b einen Teil des Oberflächen-Verdrahtungsmusters 4 für Lötmittelbildungsbereiche (Lötanschlußbereichselek­ troden 27) definieren. Das Halbleiterbauelement 11, das ein Befestigungsteil ist, ist über das Lötmittel 10 elektrisch mit den Lötanschlußbereichselektroden 27 verbunden.
Das keramische Mehrschicht-Verdrahtungsmodul 23 kann mit den folgenden Prozessen hergestellt werden.
Zuerst wird eine keramische Grünschicht gleichartig zu dem obig beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel als Material zum Bilden des keramischen Mehrschicht-Verdrahtungs­ substrats 21 gebildet. Danach werden durch ein Ausstanzen oder dergleichen in der keramischen Grünschicht Löcher für Durchführungslöcher nach Bedarf gebildet. Eine leitfähige Paste wird jeweils in die Durchführungslöcher gefüllt, um die Durchführungslöcher 3 und 3a zu bilden. Daraufhin fin­ det ein Siebdrucken der leitfähigen Paste auf eine vorbe­ stimmte keramische Grünschicht statt, um leitfähige Muster zu bilden, die die inneren Verdrahtungsmuster 2 und die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 werden.
Darüberhinaus werden auf einer keramischen Grünschicht, die die äußerste Schicht auf der Seite der Hauptfläche 29 bil­ det, die Isoliermuster 28a und 28b, die einen Teil des Oberflächen-Verdrahtungsmusters 4 für die Lötanschlußbe­ reichselektroden 27 definieren, gebildet. Die Isoliermuster 28a und 28b werden hier durch das Durchführen eines Sieb­ druckens einer Dickfilmverbindung oder dergleichen gebil­ det.
Mehrere keramische Grünschichten, die in den obig beschrie­ benen Prozessen vorbereitet werden, werden nacheinander la­ miniert, um ein ungebranntes Keramiklaminat 22 zu erhalten, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Das heißt, daß die mehreren Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4, die mit den Durchfüh­ rungslöchern 3a verbunden sind, auf der einen Hauptfläche 29 des ungebrannten keramischen Laminats 22 vorgesehen sind. Die linienförmigen Isoliermuster 28a sind derart ge­ bildet, daß sie sich über die mehreren Oberflächen- Verdrahtungsmuster 4 erstrecken und dieselben schneiden. Ferner sind die linienförmigen Isoliermuster 28b, die par­ allel zu den Isoliermustern 28a sind, derart gebildet, daß sie sich über die mehreren Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 erstrecken und jeweils das eine Ende derselben abdecken. Das heißt, daß diese Isoliermuster 28a und 28b einen Teil der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 4 für Lötmittelbildungs­ bereiche definieren, die jeweils als die Lötanschlußbe­ reichselektroden 27 wirken, wie es oben beschrieben wurde.
Daraufhin wird das gesamte ungebrannte Keramiklaminat einem Druck-Verbinden unterzogen und bei einer Temperatur von 1000°C oder niedriger in Luft, in einer oxidierenden Atmo­ sphäre oder in einer reduzierenden Atmosphäre gebrannt, wo­ durch das in Fig. 3 gezeigte keramische Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat 21 gebildet wird. Das Halbleiterbau­ element 11 ist über das Lötmittel mit den Lötanschlußbe­ reichselektroden 27 elektrisch verbunden, die auf der einen Hauptfläche 9 des keramischen Mehrschicht-Verdrahtungs­ substrats 1 gebildet sind, wodurch das keramische Mehr­ schicht-Verdrahtungsmodul 23, das ferner in Fig. 3 gezeigt ist, fertiggestellt ist.
Das heißt, da die Lötanschlußbereichselektroden jeweils durch die zwei parallelen linienförmigen Isoliermuster de­ finiert sind, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Flä­ chen der Lötanschlußbereichselektroden nicht wesentlich verändert sind, selbst wenn die Bildungspositionen der Iso­ liermuster abweichen. Aus diesem Grund können Lötanschluß­ bereichselektroden mit einem Feinbereich auf eine stabile Weise mit einer hohen Herstellungseffizienz hergestellt werden. Die Lötanschlußbereichselektroden sind ferner durch die zwei parallelen linienförmigen Isoliermuster definiert. Selbst wenn die Lötanschlußbereichselektroden etwas abwei­ chend sind, was bei einem Drucken verursacht wird, kann die Abweichung folglich reduziert werden.
(Drittes Ausführungsbeispie l
Ein Verdrahtungssubstrat dieses Ausführungsbeispiels ist ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 31, das Oberflächen-Verdrahtungsmuster 34, die mit Durchführungslö­ chern 33 verbunden sind, und Isoliermuster 35a und 35b ent­ hält, die einen Teil der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 34 für Lötanschlußbereichselektroden 37 definieren.
Die zwei parallelen Leitungsisoliermuster 35a und 35b sind in einer Linienform gebildet, so daß dieselben die mehreren Oberflächen-Verdrahtungsmuster 34 schneiden. Darüberhinaus sind die zwei parallelen Isoliermuster 35a und 35b in einer rechteckigen Form gebildet. Bezogen auf die rechteckigen Isoliermuster 35a bzw. 35b sind die Trennungsabschnitte 36a und 36b jeweils als ein Teil der Isoliermuster 35a und 35b gebildet, so daß Emulsionen auf einer Siebplatte verbunden werden können, um verstärkt zu sein, und ein Verschmieren, das durch eine Verzerrung der Emulsionen verursacht wird, reduziert werden kann.
Auf einer Hauptfläche 32 des keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats 31 sind darüberhinaus Durchführungs­ löcher 33, die mit Innen-Verbindungs-Mustern, die nicht ge­ zeigt sind, verbunden sind, in dem Substrat 31 ferner in dem Bereich, der durch die rechteckigen Isoliermuster 35a und 35b umgeben ist, angeordnet, wie es beispielsweise bei den Durchführungslöchern 33a zu sehen ist. Bezogen auf die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 34 sind jeweils ein Muster, das eine unterschiedliche Verdrahtungsbreite als die ande­ ren Oberflächen-Verdrahtungsmuster aufweist, wie es bei ei­ nem Oberflächen-Verdrahtungsmuster 34a zu sehen ist, ein Muster, das eine unterschiedliche Position einer Durchfüh­ rungslochverbindung als die anderen Oberflächen-Verdrah­ tungsmuster aufweist, wie es bei einem Oberflächen-Ver­ drahtungsmuster 34b zu sehen ist, und ferner ein Muster ge­ bildet, das die Isoliermuster 35a und 35b schräg schneidet, wie es bei einem Oberflächen-Verdrahtungsmuster 34c zu se­ hen ist.
Das heißt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel die Entwurfs­ flexibilität der Bildungspositionen der Oberflächen- Verdrahtungsmuster 34 hoch ist. Folglich können die Durch­ führungslöcher 33, die mit den Oberflächen- Verdrahtungsmustern 34 verbunden sind, von einer optionalen Position entfernt werden. Folglich kann ein kleines kerami­ sches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat mit hoher Qualität realisiert werden. Die Nicht-Verbindungsabschnitte werden bei den Isoliermustern 35a und 35b nicht benötigt. Die Iso­ liermuster können in unterschiedlichen Formen zusätzlich zu der rechteckigen Form, wie beispielsweise einer Kreis-, Spiral- oder Meander-Form oder dergleichen, gebildet sein.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein Verdrahtungssubstrat dieses Ausführungsbeispiel ist ein keramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 49, das Ober­ flächen-Verdrahtungsmuster 43a, die mit Durchführungslö­ chern 42a verbunden sind, Oberflächen-Verdrahtungsmuster 43b, die mit keinem Durchführungsloch verbunden sind, Ober­ flächen-Verdrahtungsmustern 43c, die mit den Durchführungs­ löchern 42b verbunden sind, und Isoliermuster 48a, 48b und 48c aufweist, die gebildet sind, um einen Teil des jeweili­ gen Oberflächen-Verdrahtungsmusters für Lötanschlußelektro­ den 44, 45, 46 und 47 zu definieren, wie es in Fig. 6 ge­ zeigt ist.
Ein Teil der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 43a, der durch das Isoliermuster 48a definiert ist, wirkt als die Lötan­ schlußbereichselektroden 44. Darüberhinaus wirkt ein Teil der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 43c, der durch das Iso­ liermuster 48c definiert ist, als die Lötanschlußbereichse­ lektroden 47. Die Oberflächen-Verdrahtungsmuster 43b, die durch die Isoliermuster 48b definiert sind, wirken als die Lötanschlußbereichselektroden 45 und 46.
Das heißt, daß bei dem keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat 49, das eine solche Struktur wie oben beschrieben aufweist, Chipelektronikteile, wie beispiels­ weise ein Chipkondensator oder dergleichen, unter Verwen­ dung der Oberflächen-Verdrahtungsmuster 43b elektrisch mit­ einander verbunden werden können. Ferner können Fein- Lötanschlußbereichselektroden gebildet werden. Folglich kann das keramische Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat 49 ei­ ne Miniaturisierung dieser Chipelektronikteile befriedigend bewältigen.
Bis hierher wurden die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel sind die linienförmigen Ver­ drahtungsmuster derart gebildet, daß dieselben die Verdrah­ tungsmuster schneiden, die auf der keramischen Grünschicht vorgesehen sind, wobei die keramische Grünschicht einem Druck-Verbinden zusammen mit den anderen keramischen Grün­ schichten unterzogen wird und daraufhin gebrannt wird. Da­ durch können Isoliermuster mit weniger Verschmierungen oder dergleichen, die eine hohe Genauigkeit und eine hohe Fe­ stigkeit aufweisen, gebildet werden. Folglich können Ver­ drahtungssubstrate mit einer Verdrahtung mit hoher Dichte, die verkleinert sind und eine hohe Verläßlichkeit aufwei­ sen, geschaffen werden.
Das Verdrahtungssubstrat der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die keramischen Mehrschichtmodule, die jeweils ein Halbleiterbauelement, das an demselben befestigt ist, aufweisen und die keramische Mehrschicht-Verdrahtungs­ substrate, wie es oben beschrieben wurde, begrenzt.
Insbesondere kann das Verdrahtungssubstrat der vorliegenden Erfindung eine Modulvorrichtung sein, die ein passives Teil, wie beispielsweise einen Chip-Kondensator, einen Chip-LC-Filter oder dergleichen, aufweist, die an demselben befestigt sind, und kann als Verdrahtungssubstrate für Mehrfach-Chip-Module, Hybrid-ICs oder dergleichen angewen­ det werden. Das Substrat ist nicht auf ein keramisches Sub­ strat begrenzt und kann ein Harzsubstrat, wie beispielswei­ se ein gedrucktes Verdrahtungssubstrat, ein flexibles Sub­ strat oder dergleichen, sein.
Ungeachtet, ob nun das keramische Verdrahtungssubstrat ein kermisches Einzelschicht-Verdrahtungssubstrat oder ein ke­ ramisches Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat ist, kann, ins­ besondere in dem Fall des keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats, bei einer oder beiden Hauptflächen jedoch ein Hohlraum gebildet sein. Ferner kann ein passives Element, wie beispielsweise ein Kondensator, ein induktives Bauelement und eine Kombination derselben, enthalten sein. Die Herstellung des keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrats ist nicht auf das Grünschichtlaminie­ rungsverfahren begrenzt. Das keramische Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat kann mit einem Dickfilmdruckverfahren hergestellt werden.
Die elektronische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Mobilkommunikationsvorrichtung, ein Computer oder dergleichen sein, die mit dem oben beschriebenen kerami­ schen Mehrschichtsubstrat oder dem keramischen Mehrschicht­ modul versehen sind. Beispielsweise können das keramische Mehrschichtmodul 13 und das keramische Mehrschicht-Verdrah­ tungsmodul 23 für den Eingangs-Ausgangs- Signalverarbeitungsabschnitt oder dergleichen einer Mobil­ kommunikationsvorrichtung verwendet werden.
Bei den obig beschriebenen Ausführungsbeispielen wird auf jeder der keramischen Grünschichten vor dem Druck-Verbinden ein Dickfilmverbundstoff zum Bilden der Isoliermuster ge­ bildet. Die Bildung des Dickfilmverbundstoffs kann nach dem Druck-Verbinden durchgeführt werden. In diesem Fall weist das keramische Laminat, das nach der Laminierung erhalten wird, eine hohe Flachheit auf. Folglich ist die Druckeigen­ schaft für den Dickfilmverbundstoff verbessert. In manchen Fällen verbleiben jedoch nach dem Siebdrucken Aushöhlungen und Ausbauchungen auf dem Laminat, die durch den Dickfilm­ verbundstoff verursacht sind. Wenn die Aushöhlungen und Ausbauchungen zum Befestigen von Teilen und zur Bildung von Höckern (Bumps) ungeeignet sind, ist es wünschenswert, daß der Druckprozeß angewendet wird, nachdem der Dickfilmver­ bundstoff einem Siebdrucken unterworfen wurde.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen stellen die Anschlußbereichselektroden, die durch einen Teil der Verdrahtungsmuster gebildet sind, die durch die linienför­ migen Isoliermuster definiert sind, Lötanschlußbereichs­ elektroden dar. Eine Einrichtung zum elektrischen Verbinden der Anschlußbereichselektroden mit einem Befestigungsteil ist ein Lötmittel. Die Anschlußbereichselektroden können Lötanschlußbereichselektroden und Gold-Höcker-Anschlußbe­ reichselektroden sein, wobei die Verbindungseinrichtung ein Lötmittel, ein Gold-Höcker oder dergleichen sein kann.
Die vorliegende Erfindung ist ferner als ein Verdrahtungs­ substrat zum Befestigen eines Flip-Chip oder dergleichen, was viele Fein-Anschlußbereichselektroden erfordert, geeig­ net. Wenn eine Anschlußbereichselektrode und ein Befesti­ gungsteil, wie beispielsweise ein Halbleiterbauelement oder dergleichen, elektrisch miteinander verbunden sind, kann als eine Verbindungseinrichtung auf der Verdrahtungssub­ stratseite ein Höcker oder auf der Befestigungsteilseite ein Kugelgitterarray (BGA; BGA = ball grid array) oder der­ gleichen verwendet werden.
Bei der vorliegenden Erfindung sind die Dicke und die Brei­ te der Isoliermuster nicht speziell begrenzt. Wünschenswer­ terweise weisen die Muster eine solche Breite und Dicke auf, daß das Lötmittel die Muster nicht überschreitet. Dar­ überhinaus weisen die Isoliermuster wünschenswerterweise eine niedrige Lötmittelbenetzbarkeit auf.
Die Dickfilmverbindung zum Bilden der Isoliermuster (Löt­ mittelresistmuster) auf dem keramischen Mehrschicht-Verdrah­ tungssubstrat wird nun beschrieben.
Die Dickfilmverbindung enthält wünschenswerterweise als ei­ ne Hauptkomponente ein Pulver des gleichen Verbindungstyps wie das Keramikpulver, das den ungebrannten keramischen Körper bildet, wobei die mittlere Partikelgröße des Kera­ mikpulvers kleiner als diejenige des Keramikpulvers ist, das den ungebrannten keramischen Körper bildet. Dadurch können die Keramikpulver gleichzeitig gebrannt werden, wäh­ rend die hervorragenden elektrischen Eigenschaften und ei­ ne Formstabilität des gebrannten keramischen Körpers aus­ reichend sichergestellt sind.
Der obige Begriff "der gleiche Verbindungstyp" bedeutet, daß die Mischung des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung die gleiche wie diejenige von zumindest einer Art von Be­ standteilen, die in dem Keramikpulver enthalten sind, das den ungebrannten keramischen Körper bildet. Wenn beispiels­ weise das Keramikpulver, das den ungebrannten keramischen Körper bildet, ein Keramikpulver eines BaO-Al2O3-SiO2-Typs ist, muß das Keramikpulver der Dickfilmverbindung zumindest ein Element aus der Gruppe, die BaO, Al2O3, und SiO2 umfaßt, enthalten.
Wünschenswerterweise ist die mittlere Partikelgröße des Ke­ ramikpulvers der Dickfilmverbindung mindestens 10% kleiner als diejenige des Keramikpulvers, das den ungebrannten ke­ ramischen Körper bildet. Wenn die mittlere Partikelgröße des Keramikpulvers in der Dickfilmverbindung in dem obigen Bereich liegt, kann die Dickfilmverbindung unter den Brenn­ bedingungen des ungebrannten keramischen Körpers ausrei­ chend gestrafft werden, selbst wenn keine Glaskomponente oder dergleichen zu der Mischung hinzugefügt ist. Wenn die mittlere Partikelgröße des Keramikpulvers der Dickfilmver­ bindung den obigen Bereich überschreitet, wird die Dick­ filmverbindung in manchen Fällen unter den Brennbedingungen des ungebrannten keramischen Körpers unzureichend gesin­ tert. Die mittlere Partikelgröße des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung ist ferner wünschenswerterweise minde­ stens 30% kleiner als diejenige des Keramikpulvers, das den ungebrannten keramischen Körper bildet.
Zusätzlich liegt die mittlere Partikelgröße des Keramikpul­ vers, das den ungebrannten keramischen Körper bildet, wün­ schenswerterweise in dem Bereich von 0,5 bis 10 µm, während die Partikelgröße des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung in dem Bereich von 0,45 bis 9 µm liegt. Wünschenswerterwei­ se liegt ferner die mittlere Partikelgröße des Keramikpul­ vers, das den ungebrannten keramischen Körper bildet, in dem Bereich von 1 bis 5 µm, während die Partikelgröße des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung in dem Bereich von 0,7 bis 3 µm liegt. Wenn die mittleren Partikelgrößen der Keramikpulver jeweils in den obigen Bereichen liegen, kann ein Sintern des ungebrannten keramischen Körpers und der Dickfilmverbindung selbst bei einer relativ niedrigen Tem­ peratur ausreichend erreicht werden. Die maximale Grobpar­ tikelgröße des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung kann auf etwa 10 µm reduziert werden. Wenn die Dickfilmverbin­ dung einem Siebdruck-Vorgang oder dergleichen unterworfen wird, weist dieselbe ferner eine gute Siebdurchgangseigen­ schaft auf und ergibt ein Muster mit einer hervorragenden Formungseigenschaft.
Es ist ferner wünschenswert, daß die Dickfilmverbindung im wesentlichen keine Glaskomponente enthält, da die Glaskom­ ponente in den ungebrannten keramischen Körper diffundiert, was einen Einfluß auf die Sintereigenschaft ausübt, wenn das gleichzeitige Brennen durchgeführt wird. Folglich kann ein keramischer gesinterter Körper, der eine geringere Ver­ ziehung und Verzerrung und hervorragende elektrische Eigen­ schaften aufweist, geschaffen werden. Da ferner keine Glas­ komponente enthalten ist, findet auf der Oberfläche des Leitermusters keine Absonderung statt. Folglich können gute Löt- und Plattier-Eigenschaften sichergestellt werden. Für den Zweck eines Unterscheidens der Farben der Dickfilm­ verbindung und des ungebrannten keramischen Körpers vonein­ ander (oder eines Unterscheidens der Farben des Isoliermu­ sters und des keramischen gesinterten Körpers) enthält die Dickfilmverbindung wünschenswerterweise organische oder in­ organische Farbmittel. Das heißt, daß, wenn die Farben un­ terschieden werden können, bei einem Druckprozeß der Dick­ filmverbindung, einem Befestigungsprozeß von verschiedenen Befestigungsteilen oder dergleichen eine Erfassung, eine Überprüfung oder dergleichen leicht durchgeführt werden kann.
Um die Farben zu unterscheiden kann beispielsweise ein or­ ganisches Pigment (beispielsweise Kupfer Phthalocyanin, ein Azo-Typ, ein Quinacridon, oder dergleichen) in der Menge von 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung als ein organisches Farbmittel hinzuge­ fügt werden. Die Dickfilmverbindung kann bis zu 3 Gewichts­ prozent eines Oxid-Pulvers von zumindest einer Metallsorte enthalten, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Chrom, Kobalt, Kupfer, Nickel, Eisen und Titan besteht.
Wünschenswerterweise enthält die Dickfilmverbindung ferner ein inorganisches Füllmittel in einer Menge von bis zu 30 Gewichtsprozent auf der Basis des Keramikpulvers der Dick­ filmverbindung. Als das inorganische Füllmittel werden wün­ schenswerterweise vorzugsweise Materialien, die schwierig zu sintern sind und einen relativ hohen Schmelzpunkt auf­ weisen, wie beispielsweise Oxid-Keramik-Pulver aus Alumini­ umoxid, Zirkonoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid oder derglei­ chen und Keramikpulver von Nicht-Oxid-Typen, wie beispiels­ weise Nitride, Karbide oder dergleichen verwendet. Durch ein Hinzufügen eines solchen inorganischen Füllmittels zu der Dickfilmverbindung können Schwankungen des Brennprofils und Schwankungen des Brennverhaltens, die durch eine Un­ gleichförmigkeit der mittleren Partikelgrößen der Keramik­ pulver hervorgerufen werden, reduziert werden. Folglich können Isoliermuster, die stabile Qualitäten aufweisen, ge­ bildet werden. Ferner können die Festigkeit des Überzugs­ films und die Druckfähigkeit der Dickfilmverbindung und darüber hinaus die Festigkeit der Isoliermuster erhöht wer­ den.
Das Keramikpulver, das den ungebrannten keramischen Körper bildet, ist wünschenswerterweise ein Oxid-Keramikpulver, das als Hauptkomponenten Bariumoxid, Siliziumoxid, Alumini­ umoxid und Boroxid aufweist. Die Dickfilmverbindung enthält wünschenswerterweise ferner Oxid-Keramikpulver aus Bariu­ moxid, Siliziumoxid, Aluminiumoxid und Boroxid. Das Kera­ mikpulver des oben beschriebenen Typs kann selbst in einer reduzierenden Umgebung gebrannt werden, wobei dasselbe gleichzeitig mit einem Metall mit einem niedrigen Schmelz­ punkt, wie beispielsweise Cu, das einen niedrigen spezifi­ schen Widerstand aufweist und günstig ist, gebrannt werden kann.
In dem Fall, bei dem das Keramikpulver, das den ungebrann­ ten keramischen Körper bildet, den oben erwähnten Typ auf­ weist, enthält das Keramikpulver der Dickfilmverbindung wünschenswerterweise 20 bis 50 Gewichtsprozent Bariumoxid auf der BaO-Umwandlungsbasis, 40 bis 70 Gewichtsprozent Si­ liziumoxid auf der SiO2-Umwandlungsbasis, 2 bis 10 Ge­ wichtsprozent Aluminiumoxid auf der Al2O3-Basis und 1 bis 3 Gewichtsprozent Boroxid auf der B2O3-Umwandlungsbasis. Die Dickfilmverbindung, die das Keramikpulver mit den oben er­ wähnten Gewichtsverhältnissen enthält, kann in einer redu­ zierenden Umgebung bei einer Temperatur bis zu 1000°C ge­ brannt werden, wobei dieselbe eine kristallisierte Sub­ stanz, wie beispielsweise Celsian oder dergleichen, bilden kann. Folglich kann ein Isoliermuster, das eine hervorra­ gende Hochfrequenzcharakteristik mit einem niedrigen ε und einem hohen Q, eine niedrige Streukapazität, keinen Fluß bei einem Brennprozeß und eine hohe Filmfestigkeit auf­ weist, gebildet werden.
Bezugnehmend auf das Keramikpulver der Dickfilmverbindung tendiert die Brenntemperatur dazu, höher als die oben er­ wähnte Temperatur zu sein, wenn die Menge von Bariumoxid geringer als 20 Gewichtsprozent auf einer BaO- Umwandlungbasis beträgt. Wenn andererseits die Menge 50 Ge­ wichtsprozent überschreitet, verschlechtert sich die Ver­ läßlichkeit des Benetzungswiderstands des Isoliermusters oder dergleichen in manchen Fällen.
Wenn die Menge von Siliziumoxid geringer als 40 Gewichts­ prozent auf einer SiO2-Umwandlungsbasis beträgt, nimmt das ε zu und kann die elektrischen Eigenschaften beeinflussen. Andererseits, wenn der Betrag 70 Gewichtsprozent über­ schreitet, kann die Brenntemperatur höher als die oben er­ wähnte Temperatur werden. Wenn die Menge von Aluminiumoxid geringer als 2 Gewichtsprozent auf einer Al2O3-Basis be­ trägt, kann die Festigkeit des Isoliermusters reduziert sein. Andererseits, wenn die Menge 10 Gewichtsprozent über­ schreitet, tendiert die Brenntemperatur dazu, höher als die oben erwähnte Temperatur zu sein. Wenn die Menge von Boro­ xid geringer als 1 Gewichtsprozent auf einer B2O3- Umwandlungsbasis ist, kann die Brenntemperatur gleichartig dazu tendieren, höher zu werden. Andererseits, wenn die Menge 3 Gewichtsprozent überschreitet, kann die Verläßlich­ keit des Benetzungswiderstands oder dergleichen reduziert sein.
In diesem Fall enthält die Dickfilmverbindung wünschenswer­ terweise ein Oxid eines Erd-Alkali-Metalls, wie beispiels­ weise CaO, SrO, MgO oder dergleichen, in einer Menge von bis zu 3 Gewichtsprozent auf der Basis des Keramikpulvers der Dickfilmverbindung. Diese Oxide eines Erd-Alkali- Metalls werden bei dem oben erwähnten Bariumoxid für Ba substituiert, und weisen eine Funktion eines Erhöhens der Verläßlichkeit eines Benetzungswiderstands oder dergleichen auf. Wenn jedoch die Hinzufügungsmenge eines Oxids eines Erd-Alkali-Metalls 3 Gewichtsprozent überschreitet, kann die Brenntemperatur zunehmen, wodurch sich die elektrischen Charakteristika, wie beispielsweise eine Dielektrizitäts­ konstante, der Q-Wert oder dergleichen verschlechtern kön­ nen.
(Beispiel)
Hierin nachfolgend werden konkrete Beispiele der vorliegen­ den Erfindung beschrieben.
Zuerst wurde ein Keramikpulver eines BaO-SiO2-Al2O3-B2O3- Typs vorbereitet. Ein organisches Bindemittel, das Po­ lyvinylbutyral aufweist, ein Plastifiziermittel, das Di-n- Butylphthalat aufweist und ein organisches Lösungsmittel, das Toluen und Isopropylalkohol aufweist, wurden mit dem Keramikpulver in geeigneten Mengen gemischt, um einen Schlicker für eine keramische Grünschicht vorzubereiten. Ein Trägerfilm wurde daraufhin mit dem Schlicker für eine keramische Grünschicht zum Bilden einer Schicht durch ein Schabmesserverfahren überzogen. Die Schicht wurde daraufhin getrocknet, um eine keramische Grünschicht zu erhalten, die eine Dicke von 100 µm aufweist.
Daraufhin wurden bei der obigen keramischen Grünschicht durch ein Ausstanzen Löcher für Durchführungslöcher gebil­ det. Eine Kupferpaste, die Cu als eine Hauptkomponente ent­ hält, wurde in die Löcher für Durchführungslöcher gefüllt, um die Durchführungslöcher zu bilden. Die Kupferpaste, die Cu als eine Hauptkomponente enthält, wurde einem Siebdruk­ ken unterzogen, um nach Bedarf vorbestimmte innere Verdrah­ tungsmuster zu bilden. Auf einer keramischen Grünschicht, die die äußerste Schicht auf der Befestigungsteilseite bil­ det, wurde ein Siebdrucken der gleichen Kupferpaste, die Cu als eine Hauptkomponente enthält, durchgeführt, um vorbe­ stimmte Oberflächen-Verdrahtungsmuster (Verdrahtungsbreite 0, 12 mm) zu bilden.
Andererseits wurde ein Aluminiumoxid-Füllmittel zu dem Ke­ ramikpulver des BaO-SiO2-Al2O3-B2O3-Typs hinzugefügt. Ein organisches Bindemittel und ein organisches Lösungsmittel wurden in geeigneten Mengen hinzugefügt, mittels einer Misch-Und-Zerkleinerungs-Maschine und einer Drei-Walzen- Mühle umgerührt und geknetet, um die Dickfilmverbindung zum Bilden eines Lötmittelresistmusters vorzubereiten.
Danach wurde ein Siebdrucken der obigen Dickfilmverbindung in ein vorbestimmtes Muster auf der keramischen Grünschicht durchgeführt, um die obige äußerste Schicht mittels einer Siebplatte zu bilden, die ein Gitter, das aus einem Edel­ stahldraht hergestellt ist, und eine Emulsion aufweist, wo­ durch Lötmittelresistmuster, die Lötmittelbildungsbereiche (Lötanschlußbereichselektroden) definieren, gebildet wur­ den. Die Lötmittelresistmuster bestanden aus zwei paralle­ len Linienisoliermustern (Linienbreite 0,24 mm und Linien­ abstand 0,12 mm), die sich über die mehreren Oberflächen- Verdrahtungsmuster erstrecken und die Oberflächen-Verdrah­ tungsmuster schneiden.
Danach wurden insgesamt 10 keramische Schichten wie oben beschrieben vorbereitet und in Quadrate von 5,08 cm (2- Zoll-Quadrate) geschichtet, wodurch die ungebrannten kera­ mischen Laminate hergestellt waren. Jedes der hergestellten ungebrannten Keramiklaminate wies eine in Fig. 4 gezeigte Struktur auf, wobei Lötanschlußbereichselektroden so gebil­ det wurden, daß dieselben ein regelmäßiges Quadrat von 0,12 mm × 0,12 mm ( = 0,144 mm2) aufweisen.
Daraufhin wurde das gesamte Keramiklaminat einem Heiß- Druck-Verbinden unter den Bedingungen einer Temperatur von 80°C und einem Druck von 200 kg/cm2 unterworfen und bei ei­ ner Temperatur von bis zu 1000°C in einer reduzierten Atmo­ sphäre gebrannt, wodurch ein keramisches Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat hergestellt wurde, das die in Fig. 3 gezeigte Struktur aufweist (ein Halbleiter wurde nicht be­ festigt (Beispiel 1).
Zum Vergleich wurde ein keramisches Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat auf die gleiche Art und Weise wie bei dem obig beschriebenen Beispiel 1 vorbereitet, mit der Aus­ nahme, daß ein Siebdrucken der obig beschriebenen Dickfilm­ verbindung auf der gesamten Oberfläche der keramischen Grünschicht ausschließlich den Lötanschlußbereichselektro­ den zum Bilden der äußersten Schicht, durchgeführt wurde (Vergleichbar-Beispiel 1).
Wenn die oben erwähnte Dickfilmverbindung einem Siebdrucken unterworfen wurde, nahmen gemäß Fig. 7 als ein Ergebnis Schwankungen in einer Fläche der Lötanschlußbereichselek­ troden bei dem keramischen Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat zu. In dem Fall eines zusammenhängenden Druckens, wurde mit zunehmender Anzahl von Druckdurchläufen die Fläche der je­ weiligen Lötanschlußbereichselektroden reduziert. Speziell wurden, wenn ein zusammenhängendes Drucken mit zehn Durch­ läufen durchgeführt wurde, die Lötanschlußbereichselektro­ den nicht geformt.
Andererseits, wenn bei dem keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat von Beispiel 1 die oben beschriebene Dickfilmverbindung einem Siebdrucken unterworfen wurde, konnten Schwankungen der Fläche der Lötanschlußbereichse­ lektroden reduziert werden, so daß dieselben innerhalb ± 5% liegen. Die Lötmittelresistmuster konnten mit einer hohen Genauigkeit gedruckt werden, wobei Fein-Lötanschlußbe­ reichselektroden geeignet gebildet werden konnten. Selbst in dem Fall, bei dem ein zusammenhängendes Drucken mit min­ destens 20 Durchläufen durchgeführt wurde, traten ferner keine wesentlichen Veränderungen eines Bereichs der Lötan­ schlußbereichselektroden auf, wobei die Schwankungen klein waren. Folglich war das keramische Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat für eine Massenherstellung sehr geeig­ net.
Darüber hinaus war die Elektrodenhaftungsfestigkeit der Oberflächen-Verdrahtungsmuster bei dem keramischen Mehr­ schicht-Verdrahtungssubstrat von Beispiel 1 erhöht. Zusätz­ lich konnten die Verziehungen des Substrats stärker unter­ drückt werden verglichen mit dem keramischen Mehrschicht- Verdrahtungssubstrat des Vergleichbar-Beispiels 1.
Bei dem Verdrahtungssubstrat gemäß der vorliegenden Erfin­ dung sind die linienförmigen Isoliermuster so gebildet, daß sie die Verdrahtungsmuster auf dem Substrat schneiden, wo­ bei Fein-Anschlußbereichselektroden mit hoher Präzision, insbesondere Lötmittelbildungsbereiche, die nicht ver­ schmiert sind, aufgrund der Isoliermuster gebildet werden können. Für unterschiedliche Arten von Verdrahtungssubstra­ ten können eine Verdrahtung mit hoher Dichte und eine grös­ senmäßige Reduktion erreicht werden.
Das Verfahren zum Herstellen des Verdrahtungssubstrats ge­ mäß der vorliegenden Erfindung weist die Schritte eines Bildens von Verdrahtungsmustern auf einem Substrat und ei­ nes Bildens von Isoliermustern auf dem Substrat auf, so daß dieselben die Verdrahtungsmuster auf dem Substrat schnei­ den. Daher können Fein-Anschlußbereichselektroden mit hoher Präzision, insbesondere Anschlußbereichselektroden, die we­ niger verschmiert sind, gebildet werden. Folglich können Verdrahtungssubstrate, die eine Verdrahtung mit hoher Dich­ te aufweisen und größenmäßig reduziert sind, mit einer ho­ hen Reproduzierbarkeit hergestellt werden.
Darüberhinaus ist die elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Verdrahtungssubstrat verse­ hen, das eine Verdrahtung mit hoher Dichte aufweist und größenmäßig reduziert ist. Folglich können für elektroni­ sche Vorrichtungen, wie beispielsweise Mobilkommunikations­ vorrichtungen, Computer usw. die größenmäßige Reduktion und eine Verbesserung eines Verhaltens erreicht werden.

Claims (16)

1. Verdrahtungssubstrat, das ein Substrat (1; 21; 31; 49) mit einem Verdrahtungsmuster (4; 34; 43a, 43b, 43c) und ein linienförmiges Isoliermuster (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c) aufweist, das auf dem Substrat derart gebildet ist, daß es das Verdrahtungsmuster (4; 34; 43a-c) schneidet und einen Teil des Verdrahtungsmu­ sters (4; 34; 43a-c) für eine Anschlußbereichselektro­ de (7; 27; 37; 44-47) definiert.
2. Verdrahtungssubstrat gemäß Anspruch 1, bei dem auf dem Substrat (21; 31) ein weiteres linienförmiges Isolier­ muster (28b; 35b) parallel zu dem Isoliermuster (28a; 35a) gebildet ist.
3. Verdrahtungssubstrat gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem mehrere Verdrahtungsmuster (4; 34; 43a-c) auf dem Sub­ strat (1; 21; 31; 49) gebildet sind, wobei das Iso­ liermuster (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c) derart ge­ bildet ist, daß es sich über die mehreren Verdrah­ tungsmuster (4; 34; 43a-c) erstreckt.
4. Verdrahtungssubstrat gemäß Anspruch 1 bis 3, bei dem ein Befestigungsteil (11) auf zumindest einer der Hauptflächen des Substrats (21) befestigt ist, wobei das Befestigungsteil (11) mit der Anschlußbereichse­ lektrode (27) elektrisch verbunden ist.
5. Verdrahtungssubstrat gemäß Anspruch 4, bei dem das Isoliermuster (28a, 28b) ein Lötmittelresistmuster ist, das die Anschlußbereichselektrode (27) für einen Lötmittelbildungsbereich definiert.
6. Verdrahtungssubstrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Substrat ein Mehrschicht-Verdrahtungs­ substrat (1; 21) ist, das innere Verdrahtungsmuster (2) aufweist, die mehrere Schichten bilden.
7. Verdrahtungssubstrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Substrat (1; 21; 31; 49) ein kerami­ sches Substrat ist, wobei das Isoliermuster (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c) Keramik als eine Hauptkomponente enthält.
8. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungssubstrats, mit folgenden Schritten:
Bilden eines Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) auf einem Substrat (1; 21; 31; 49); und
Bilden eines Isoliermusters (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c) auf dem Substrat (1; 21; 31; 49), so daß das­ selbe das Verdrahtungsmuster (4; 34; 43a-c) schneidet und einen Teil des Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) für eine Anschlußbereichselektrode (7; 27; 37; 44-47) definiert.
9. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4; 34) gemäß Anspruch 8, bei dem auf dem Substrat (21; 31) ein weiteres linienförmiges Isoliermuster (28b; 35b) parallel zu dem Isoliermuster (28a; 35a) gebildet ist.
10. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) gemäß Anspruch 8 oder 9, mit folgenden Schritten:
Bilden mehrerer Verdrahtungsmuster (4; 34; 43a-c) auf dem Substrat (1; 21; 31; 49); und
Bilden des Isoliermuster (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c), so daß es sich über die mehreren Verdrahtungsmus­ ter (4; 34; 43a-c) erstreckt.
11. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, das ferner den Schritt eines Befestigens eines Befestigungsteils (11) auf zumindest einer der Hauptflächen des Substrats (21) aufweist, so daß es mit der Anschlussbereichse­ lektrode (27) elektrisch verbunden ist.
12. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4) gemäß Anspruch 11, bei dem das Isoliermuster (28a, 28b) als ein Lötmittelresistmuster gebildet ist, das die Anschlußbereichselektrode (27) für einen Lötmit­ telbildungsbereich definiert.
13. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem als das Substrat (1; 21) ein Mehrschicht-Verdrahtungssubstrat mit inneren Verdrahtungsmustern (2) verwendet wird, das mehrere Schichten bildet;
14. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, das folgende Schritte aufweist:
Bilden des Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) auf ei­ nem keramischen Substrat (1; 21; 31; 49); und
Bilden eines Musters, das Keramik als eine Hauptkompo­ nente enthält, als das Isoliermuster (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c).
15. Verfahren zum Herstellen eines Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) gemäß Anspruch 14, das folgende Schritte aufweist:
Bilden des Verdrahtungsmusters (4; 34; 43a-c) auf ei­ ner keramischen Grünschicht;
Bilden des Isoliermusters (8; 28a, 28b; 35a, 35b; 48a-c) auf der keramischen Grünschicht;
Durchführen eines Druck-Verbindens der keramischen Grünschicht zusammen mit anderen keramischen Grün­ schichten, um einen Druck-Verbund-Körper zu bilden; und
Brennen des Druck-Verbund-Körpers.
16. Elektronische Vorrichtung, die mit dem Verdrahtungs­ substrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 versehen ist.
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