JP2629543B2

JP2629543B2 - 厚膜プリント板のビア形成方法

Info

Publication number: JP2629543B2
Application number: JP34086792A
Authority: JP
Inventors: 正人成瀬
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1992-12-22
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH06188561A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大型電子機器の構成に
広く使用される超多層ガラスセラミック配線基板の厚膜
銅ビアの形成方法に関する。

【０００２】最近、大型汎用コンピューター等の大型電
子機器に使用されるプリント配線基板は、ガラスセラミ
ック等の無機材料の特徴を生かしつつ回路規模の増大と
高速化の要求に伴い、そのガラスセラミック基板に形成
される配線パターンと層間接続用のビアは微細化と高密
度化が行われるとともに多層化が要求されている。

【０００３】そのため、プリント配線基板はダウンサイ
ジングにより二次元方向への拡張は限界があるので厚さ
方向への層数アップが避けられず、この層数アップによ
る三次元方向の接続数の増加に伴って、断線の無いより
高度な接続の信頼性が要求される。これを達成するため
に層間接続用の厚膜銅ビアは熱ストレスのみならず各種
応力等に対し充分な安定性を有する必要があるから、導
体粉末の充填性を向上させて接続信頼性の高いビアを形
成することができる新しい厚膜プリント板のビア形成方
法が要求されている。

【０００４】

【従来の技術】従来広く使用されている厚膜プリント板
のビア形成方法は、図１に示すように超多層ガラスセラ
ミック配線基板の構成要素であるグリーンシート１に、
銅よりなる導体粉末２のペースト状または粉末自体を一
端縁に供給して、当該導体粉末２をスキージ３により上
記グリーンシート１の他端側へ移動することにより、当
該グリーンシート１に穿設された約１０万個のビアホー
ル1aに上記導体粉末２が充填され、このグリーンシート
１を６０枚位置決め積層して、図６に示すような加熱の
タイムチャートＡで焼成することにより厚膜プリント板
のビアが形成されている。

【０００５】このグリーンシート１のビアホール1aに充
填される上記導体粉末２は、表１に示すような粉末特性
を有している。

【０００６】

【表１】

【０００７】尚、の流動性指数，の噴流性指数はホ
ソカワミクロン社製の「パウダーテスター」を使用して
測定した流動性噴流性の７項目から総合的に判定される
数値である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の厚
膜プリント板のビア形成方法で問題となるのは、グリー
ンシート１に穿設されたビアホール1aの径は約１００μ
ｍであり、グリーンシート１の厚み約３００μｍに対し
て高いアスペクト（グリーンシートの厚み／ビアホール
径）を有するから、ビアホール1aへの充填密度を上げる
ためには導体粉末の微細化は避けられず、これによって
導体粉末の凝集および流動性の劣化が充填性を阻害する
ことにより充填密度を低下させて表２の充填性の項に示
す如き断線欠陥を引き起こしていた。

【０００９】

【表２】

【００１０】ところが、１つのビアホール1aを対象に良
充填性，高充填密度を達成する導体粉末の特性を設定し
ても、シート当り１０万個のビアホール1aに対しての欠
陥と充填密度にバラツキ無く充填することは容易ではな
く、このバラツキがもたらす焼結性の不安定さは避けら
れない。

【００１１】また、充填性を重視した導体粉末の選定は
必ずしも良好な焼結性を得られるとは限らず、従来の導
体では、図６に示すように積層グリーンシートの加熱の
タイムチャートＡに対して、ガラスセラミックの収縮挙
動はＢの如きカーブとなるが、このガラスセラミックの
収縮率が急激に大きくなる時間帯に、ビアホールに充填
した導体粉末の収縮挙動はカーブＣで示す如く収縮率の
変動が大きくなって、形成されるビアに小さな粒界破断
（クラック）が発生する。

【００１２】そのため、上記表２の焼結性の項で示すよ
うに初期断線欠陥：２件／６００万接続が、形成された
厚膜プリント板の電子部品実装等による熱ストレス印加
後には前記クラックが成長することにより断線欠陥が１
２０件／６００万接続と著しく増加している。

【００１３】従って、良充填性を達成するためだけを目
的に設定した導体粉末の特性では、焼成工程において必
ずしも良好な焼結・収縮挙動を達成するとは限らず、双
方のバランスを取った導体粉末特性の設計が困難になる
という問題が生じている。

【００１４】本発明は上記のような問題点に鑑み、導体
粉末の特性を制御することによりビアホールへの充填性
を良好なものにし、更には固有な焼成条件のもとにおい
て、より緻密な導体ビアを形成することができ、断線の
少ない新しい厚膜プリント板のビア形成方法の提供を目
的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、銅を導体材料
とした低温焼成ガラスセラミック配線基板の製造におい
て次表に示す如く、

【００１６】

【表３】

【００１７】銅よりなる球状粉末の比表面積が０．３〜
０．６m²／ｇであって、粒度分布の５０％値が５．０〜
７．０μｍの粒子径, 銅粉末の流動性指数が７０〜７
９, 酸化防止剤のコーティング量が０．１２〜０．１７
ｗｔ％の上記導体粉末をグリーンシートに穿設されたビ
アホールに充填する。

【００１８】

【作用】本発明では、ビアホールに充填する導体粉末特
性が図２および図３に示すように比表面積の値が０．３
〜０．６m²／ｇである場合，および粒度分布の５０％値
が５．０〜７．０μｍである場合には充填欠陥数が０と
なり、また図４および図５に示すように流動性指数の値
が７０〜７９の時においてはビアホールへの充填率が６
０％以上，酸化防止剤のコーティング量が０．１２〜
０．１７ｗｔ％の時にはビアのポア発生件数が最低値に
なるという実験値が得られているので、これ等の値を満
足する導体粉末をビアホールに充填して低温焼成ガラス
セラミック配線基板を形成することにより、次表に示す
ような良い結果が得られる。

【００１９】

【表４】

【００２０】表４に示す如く、充填性による断線欠陥が
１．２件／６００万接続，焼結性による断線欠陥が０．
９件／６００万接続，熱ストレス印加による増加が０件
にと著しく減少していることから、導体粉末の特性を制
御することによりビアホールへの充填性を良好なものに
し，且つ固有な焼成条件のもとにおいてより緻密な導体
ビアを形成することが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下図１〜図６について本発明の実施例を詳
細に説明する。図２は本発明の一実施例による導体粉末
の比表面積と充填欠点数の関係を示す図、図３は本実施
例による導体粉末の粒度分布と充填欠点数の関係を示す
図、図４は本実施例による導体粉末の流動指数と充填率
の関係を示す図、図５は本実施例による導体粉末の酸化
防止剤コーティング量と１０μｍ以上のポア発生数を示
す図、図６は従来と本実施例のガラスセラミックと導体
粉末との収縮挙動の差を示す図である。

【００２２】本発明の一実施例により使用した導体粉末
の特性は、

【００２３】

【表５】

【００２４】の通りである。良充填性を確保するために
は、表３による〜の全ての条件を満足する必要があ
り、特にの流動性指数がこの範囲にない場合には１０
万ホールに対して数ホールの充填量不足欠陥が生じる。

【００２５】良焼結性は、充填量不足（充填密度）の影
響を受けるため、間接的には表１による〜の全ての
条件を満足する必要があるが、直接的な因子と考えられ
るのは、比表面積，粒度分布，酸化防止剤，粒
子形状である。特に、の比表面積は、図６に示すガラ
スセラミックと導体粉末との焼結挙動の関係に敏感に影
響を及ぼす。

【００２６】上記部材を使用した厚膜プリント板のビア
形成方法は、図１で示す従来例と同様に、グリーンシー
ト１の一端縁に銅よりなる導体粉末２のペースト状また
は粉末自体を供給して、スキージにより当該グリーンシ
ート１に穿設された約１０万個のビアホール1aに上記導
体粉末２を充填して、この６０枚のグリーンシート１を
位置決め積層して、図６に示す加熱のタイムチャートＡ
で焼成することにより厚膜プリント板のビアを形成して
いる。

【００２７】その結果、図６に示すようにガラスセラミ
ックの収縮挙動Ｂに対して本発明の導体粉末の収縮挙動
カーブはＤの如く緩やかに変動するから、形成されるビ
アの小さな粒界破断が少なくなる。これにより、上記表
５の最終品質の項で示すように初期における断線欠陥は
６００万接続の内充填量不足（充填性）によるものが
１．０件，焼結時における粒界破断（クラック）による
ものが０．６件で、形成された厚膜プリント板の電子部
品実装等による熱ストレス印加後の粒界破断の増加が０
件となるから、導体粉末の特性を制御することによりビ
アホールへの充填性を良好なものにしてより緻密な導体
ビアを形成することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば極めて簡単な方法で、グリーンシートのビアホー
ルに対して導体粉末の充填性を良好なものにして断線欠
陥を防止することができる等の利点があり、著しい経済
的及び、信頼性向上の効果が期待できる厚膜プリント板
のビア形成方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】厚膜プリント板のビア形成方法を示す図であ
る。

【図２】本実施例による導体粉末の比表面積と充填欠
点数の関係を示す図である。

【図３】本実施例による導体粉末の粒度分布と充填欠
点数の関係を示す図である。

【図４】本実施例による導体粉末の流動指数と充填率
の関係を示す図である。

【図５】本実施例による導体粉末の酸化防止剤コーテ
ィング量と１０μｍ以上のポア発生数を示す図である。

【図６】従来と本実施例のガラスセラミックと導体粉
末との収縮挙動の差を示す図である。

【符号の説明】

１はグリーンシート、1aはビアホール、２は導体粉末、
３はスキージ、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】銅を導体材料とした低温焼成ガラスセ
ラミック配線基板の製造において、銅よりなる球状の比
表面積が０．３〜０．６m²／ｇであって、粒度分布の５
０％値が５．０〜７．０μｍの粒子径を有し、粉末の流
動性指数が７０〜７９，酸化防止剤のコーティング量が
０．１２〜０．１７ｗｔ％の上記導体粉末(2) をグリー
ンシート(1) のビアホール(1a)に充填することにより充
填欠点数を制御したことを特徴とする厚膜プリント板の
ビア形成方法。