JP2703850B2 - セラミックス配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックス配線基板の
製造方法に関するものであり、特に、内部に空気中で加
熱されると酸化されてしまうタングステン、モリブデン
等の高融点金属からなる導体層が多層に設けられ、しか
もその上に空気中で焼成される銀−白金合金、銀−パラ
ジウム合金等からなる厚膜導体パターン及び酸化ルテニ
ウム系厚膜抵抗体等が設けられるセラミックス配線基板
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内部に空気中で加熱すると酸化さ
れてしまうタングステン、モリブデン等の高融点金属か
らなる導体層が多層に設けられたセラミックス配線基板
が知られている。このようなセラミックス配線基板で、
最外層のセラミックス層上にさらに厚膜抵抗体等が形成
されるときには、前記厚膜抵抗体は空気中で焼成する必
要があるので、前記厚膜抵抗体が接続される厚膜導体パ
ターンも空気中で焼成できる材料が用いられるととも
に、内部の高融点金属からなる導体層が酸化されないよ
うに、前記最外層のセラミックス層に設けられた開口部
から露出する前記高融点金属からなる導体層上に耐酸化
バリアが設けられる。

【０００３】前記構成を有するセラミックス多層配線基
板として、例えば特開平３−４８４９６号公報に記載さ
れているものがある。

【０００４】前記公報記載のセラミックス多層配線基板
は次のようにして製造される。

【０００５】まず、図８に示すように、所定の位置にビ
アホール８１を備える複数のセラミックスグリーンシー
ト８２を複数積層して予備積層体８３を形成する。セラ
ミックスグリーンシート８２においては、ビアホール８
１内に第１の高融点金属導体ペースト８４が、表面に第
２の高融点金属導体ペースト層８５がそれぞれ印刷して
設けられている。前記第１及び第２の高融点金属として
は、一般に、モリブデンまたはタングステンが用いられ
る。なお、予備積層体８３上にもタングステンまたはモ
リブデンからなる導体ペースト層８６がビアホール８１
から露出する第１の高融点金属導体ペースト８４を被覆
するように印刷して設けられている。

【０００６】次に、導体ペースト層８６が設けられてい
る予備積層体８３上に、焼成されるとセラミックス層を
形成する絶縁ペースト層８７を印刷して設ける。絶縁ペ
ースト層８７はセラミックスグリーンシート８２のビア
ホール８１上、すなわち導体ペースト層８６上に、開口
部８８を形成するように設けられる。開口部８８には、
さらにタングステン又はモリブデン導体ペースト層８９
が印刷して充填される。このとき、開口部８８の下部に
は導体ペースト層８６が設けられているので、開口部８
８の形成位置が多少変動しても、導体ペースト層８９と
第１の高融点金属導体ペースト８４とは導体ペースト層
８６を介して接続が保障される。

【０００７】次に、このようにして、予備積層体８３上
に導体ペースト層８６、絶縁ペースト層８７及び導体ペ
ースト層８９が形成された積層体を、還元雰囲気中、１
６００℃程度の温度で焼成し、焼成積層体９０を得る。
前記焼成を還元雰囲気中で行うのは、空気中で焼成する
とモリブデン及びタングステンが酸化されるためであ
る。

【０００８】焼成積層体９０は、セラミックスグリーン
シート８２が焼成されてなるビアホール８１ａを備える
複数のセラミックス層８２ａ及び絶縁ペースト層８７が
焼成されてなる開口部８８ａを備えるセラミックス層８
７ａからなり、内部に前記第１の高融点金属導体ペース
ト８４が焼成されてなる第１の高融点金属導体８４ａ及
び第２の高融点金属導体ペースト層８５が焼成されてな
る第２の高融点金属導体層８５ａが多層に設けられてお
り、開口部８８ａの下部には第１の高融点金属導体８４
ａを被覆するように導体ペースト層８６が焼成されてな
るランド８６ａが設けられている。そして、最外層のセ
ラミックス層８７ａの開口部８８ａからランド８６ａ上
に設けられ、導体ペースト層８９が焼成されてなる導体
層８９ａが露出している。

【０００９】次に、導体層８９ａ上にニッケルメッキ層
９１を形成し、さらにその上に金−銀合金層９２を積層
して、ニッケルメッキ層９１及び金−銀合金層９２から
なる耐酸化バリア９３を形成し、セラミックス多層配線
基板が完成される。

【００１０】前記公報記載のセラミックス多層配線基板
は、最外層のセラミックス層８７ａ上にさらに酸化ルテ
ニウム系厚膜抵抗体が形成される。酸化ルテニウム系厚
膜抵抗体は空気中、８５０℃程度の温度で焼成しなけれ
ばならないので、酸化ルテニウム系厚膜抵抗体と前記セ
ラミックス配線基板内部の高融点金属導体８４ａ、８５
ａ、８６ａ及び８９ａとを接続する厚膜導体パターンも
空気中で焼成できる材料、例えば、銀−パラジウム合
金、銀−白金合金等により形成される。

【００１１】一方、前記セラミックス多層配線基板内部
の高融点金属導体８４ａ、８５ａ、８６ａ及び８９ａは
空気中で焼成されると酸化されるモリブデンまたはタン
グステンから形成されている。そこで、前記セラミック
ス配線基板では、最外層のセラミックス層８７ａの開口
部８８ａから露出している導体層８９ａ上に耐酸化バリ
ア９３を形成することにより、高融点金属導体８４ａ、
８５ａ、８６ａ及び８９ａを形成するモリブデン及びタ
ングステンを焼成雰囲気から遮蔽、保護し、酸化される
ことがないようにしている。

【００１２】しかしながら、前記公報記載のセラミック
ス配線基板では、最外層のセラミックス層８７ａは印刷
により設けられた絶縁ペースト８７により形成されてい
るので、開口部８８ａは外側で広く開口するように形成
されてしまう。従って、最外層のセラミックス層８７ａ
上に設ける厚膜導体パターンの間隔を広く取らねばなら
ず、集積度を高めることが困難になるという不都合があ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、厚膜導体パターンを高い集積度で形成す
ることができるセラミックス配線基板を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、その内
部に空気中で焼成すると酸化される導体が設けられてい
るセラミックス配線基板であって、前記セラミックス配
線基板に前記導体を露出して設けられた開口部内に耐酸
化バリアが設けられ、該耐酸化バリアを介して該導体層
と接続する空気焼成用導体パターンが形成されているセ
ラミックス配線基板の製造方法において、予め所定の開
口部が設けられたセラミックスグリーンシートを前記導
体上に積層し、焼成する工程と、その後、前記開口部内
に前記耐酸化バリアを形成する工程と、を備えたことを
特徴とするセラミックス配線基板の製造方法が得られ
る。

【００１５】前記導体が前記セラミックス配線基板内に
設けられたビアホールに充填された導体であってもよ
い。

【００１６】また、前記導体が前記セラミックス配線基
板内に設けられたビアホールを被覆して設けられた導体
であってもよい。

【００１７】さらに、前記導体は前記セラミックス配線
基板内に設けられた導体層であってもよい。

【００１８】また、前記セラミックスグリーンシートに
設けられた開口部はその外側端部に面取り部を備えてい
ることが好ましい。

【００１９】

【作用】かかる手段によれば、前記導体上に予め所定の
開口部が設けられたセラミックスグリーンシートを積層
して、焼成しているから、専有面積の小さい開口部が得
られる。従って、その後、この開口部に耐酸化バリアを
形成し、この耐酸化バリアを介して空気焼成用導体パタ
ーンを形成すれば、その空気焼成用導体パターンの間隔
はもはや開口部の径によって規制されることが無くな
り、集積度を向上させることができる。

【００２０】また、セラミックス基板上にビアホールが
存在するときには、このビアホールを被覆して導体を設
け、このように設けられた導体上に、前記グリーンシー
トの開口部を位置させれば、前記セラミックスグリーン
シートの開口部の位置が多少変動して積層されても、そ
の開口部内に形成される耐酸化バリアと前記ビアホール
との接続が保障される。

【００２１】さらに、前記セラミックスグリーンシート
の開口部がその外側端部に面取り部を備えるものにする
ことにより、耐酸化バリアを容易にその開口部内に形成
できるようになる。

【００２２】なお、前記セラミックス配線基板であって
前記導体の下の部分はセラミックスグリーンシートを焼
成したものであってもよく、印刷により設けられる絶縁
ペースト層を焼成したものであってもよい。

【００２３】前記セラミックス配線基板に用いられるセ
ラミックス材料としては、好ましくはアルミナが用いら
れる。

【００２４】さらに、前記耐酸化バリアとしては、金−
銀合金が好ましくは用いられ、さらに好ましくはその下
にニッケル層が設けられる。

【００２５】また、前記空気焼成用導体パターンは好ま
しくは銀−パラジウム合金または銀−白金合金からなっ
ている。

【００２６】さらに、前記空気中で焼成すると酸化され
る高融点金属としては、モリブデンまたはタングステン
が好ましく用いられる。この場合、セラミックス配線基
板が多層配線されているときは、各配線層及びそれらを
接続するビアホール内のビア埋め金属としては、好まし
くは、モリブデンが用いられる。モリブデンの方がタン
グステンよりもアルミナ等のセラミックスと熱膨張係数
がより近いからである。また、最上層のビアホールを被
覆して導体を設け、その上に耐酸化バリアを設けるとき
は、タングステンによりビアホールを被覆することが好
ましい。タングステンの方がモリブデンよりも酸化され
にくいからである。

【００２７】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明のセ
ラミックス多層配線基板の製造方法についてさらに詳し
く説明する。図１乃至図６は本発明の製造方法に係わる
各実施例を示す説明的断面図、図７は本発明の第６の実
施例における金−銀合金層の焼成時の挙動を示す説明的
断面図である。

【００２８】本発明の製造方法の第１の実施例では、図
１に示すように、先ず所定の位置に設けられたビアホー
ル１内にモリブデン導体ペースト２が印刷により充填さ
れたアルミナグリーンシート３の表面にモリブデン導体
ペースト層２２を印刷して設け、このアルミナグリーン
シート３を複数積層して予備積層体４を形成する。予備
積層体４の最上層のアルミナグリーンシート３の表面に
はモリブデン導体ペースト層２２が設けられておらず、
アルミナグリーンシート３が露出している。

【００２９】次に、予備積層体４の最上層のアルミナグ
リーンシート３のビアホール１から露出するモリブデン
導体ペースト２を被覆するように、タングステン導体ペ
ースト層５を印刷して設ける。

【００３０】次に、予備積層体４上に、予めパンチング
により所定の位置に開口部６が形成されているアルミナ
グリーンシート７を、開口部６が予備積層体４の最上層
のアルミナグリーンシート３のビアホール１の上方に位
置するように積層する。従って、開口部６はタングステ
ン導体ペースト層５上に位置している。

【００３１】次に、予備積層体４上にタングステン導体
ペースト層５が印刷され、アルミナグリーンシート７が
積層された積層体を、還元雰囲気中、１６００℃で焼成
し、焼成積層体８を形成する。焼成積層体８は、ビアホ
ール１ａを備える複数のアルミナセラミックス層３ａ及
び開口部６ａを備えるアルミナセラミックス層７ａとか
らなり、タングステンからなるランド５ａに被覆された
モリブデン導体２ａ及びモリブデン導体層２２ａが内部
に多層に設けられている。そして、最外層のアルミナセ
ラミックス層７ａの開口部６ａからランド５ａが露出し
ている。前記製造方法では、焼成積層体８の最外層がア
ルミナグリーンシート７を用いて形成されたアルミナセ
ラミックス層７ａで構成されているので、その中に設け
られている開口部６ａは当初パンチングで形成された形
状を前記焼成後にも維持しており、端部が外側に広く開
口するようなことはない。

【００３２】次に、ランド５ａ上に無電解メッキにより
ニッケルメッキ層９を形成する。ニッケルは次工程で形
成される金−銀合金層に対して良好な濡れ特性を与える
ために用いられている。また、耐酸化性も多少有してい
る。

【００３３】次に、開口部６ａ上に金−銀合金ペースト
層（図示せず）を印刷して設ける。前記金−銀合金ペー
スト層は、次いで溶融されることにより開口部６ａ内に
導入され、ニッケルメッキ層９上に金−銀合金層１０を
形成する。ニッケルメッキ層９及び金−銀合金層１０に
より耐酸化バリア１１が形成される。

【００３４】尚、ランド５ａはモリブデンより耐酸化性
に優れるタングステンからなるので、焼成積層体８にお
いてモリブデン導体２ａ及びモリブデン導体層２２ａが
酸化されないよう保護するとともに、アルミナグリーン
シート７の積層位置が多少変動したときに耐酸化バリア
１１とモリブデン導体２ａとの接続を保障するために設
けられている。

【００３５】その後、さらに、最外層のアルミナセラミ
ックス層７ａ上に、厚膜抵抗体１２及び厚膜導体パター
ン１３が設けられる。厚膜導体パターン１３は厚膜抵抗
体１２に接続されるとともに、開口部６ａ内に導入され
た耐酸化バリア１１を介してモリブデン導体層２ａと導
通している。厚膜抵抗体１２は酸化ルテニウム系材料か
ら形成され、空気中、８５０℃程度の温度で焼成しなけ
ればならないため、厚膜導体パターン１３も空気中で焼
成できる銀−パラジウム合金または銀−白金合金などに
より形成される。

【００３６】一方、モリブデンまたはタングステンは空
気中で焼成されると酸化されるが、本実施例では、開口
部６ａ内に耐酸化バリア１１が形成されているので、内
部のタングステンランド５ａ及びモリブデン導体２ａ及
びモリブデン導体層２２ａは耐酸化バリア１１に保護さ
れて酸化されることがない。

【００３７】本発明の第２の実施例の製造方法は、図２
に示すように、予備積層体４上に図１示のタングステン
導体ペースト５を印刷せずに、予めパンチングにより所
定の位置に開口部２１が形成されているアルミナグリー
ンシート２５を、開口部２１が予備積層体４の最上層の
アルミナグリーンシート３のビアホール１の上方に位置
するように積層すること以外は前記第１の実施例の製造
方法と同様である。尚、開口部２１は、予備積層体４を
形成するアルミナグリーンシート３のビアホール１より
も小さな径に形成されている。

【００３８】本実施例の製造方法によれば、開口部２１
をビアホール１よりも小径に形成されているから、図１
示のタングステンランド５ａを形成しなくとも、アルミ
ナグリーンシート２５の積層位置が多少変動しても耐酸
化バリア１１とモリブデン導体２ａとの接続が保障され
る。

【００３９】本発明の第３の実施例の製造方法は、図３
に示すように、焼成されてアルミナセラミックス層３１
ａを形成する絶縁ペースト３１を予備積層体４の最上層
に所定位置にビアホール３２を形成するように印刷して
設け、ビアホール３２内にモリブデン導体ペースト２を
印刷して充填し、その上に図１示のアルミナグリーンシ
ート７を開口部６が予備積層体４の最上層のビアホール
３２の上方に位置するように積層すること以外は前記第
１の実施例の製造方法と同様である。

【００４０】本実施例の製造方法においては、印刷して
設けられた絶縁ペースト３１に設けられたビアホール３
２が外側で広く開口するように形成されるが、その上に
パンチングで開口部６が設けられたアルミナグリーンシ
ートからなるアルミナセラミックス層７ａが形成されて
いる。この結果、最外層の開口部の径は、アルミナセラ
ミックス層３１ａのビアホール３２ａの形状に拘わら
ず、アルミナセラミックス層７ａの開口部６ａの径に支
配されるので、その上に設けられる厚膜導体パターンの
間隔を小さくすることができる。

【００４１】本発明の第４の実施例の製造方法は、図４
に示すように、最上層がアルミナグリーンシート３の表
面に印刷されたモリブデン導体ペースト層２２からなる
予備積層体４１を用いること以外は、第１の実施例の製
造方法と同様である。

【００４２】本発明の第５の実施例の製造方法は、図５
に示すように、最上層にアルミナグリーンシート３の表
面の一部を露出するようにモリブデン導体ペースト層２
２を印刷してなる予備積層体５１を用い、アルミナグリ
ーンシート３の露出部分５２にタングステン導体ペース
ト５を印刷すること以外は、第１の実施例の製造方法と
同様である。

【００４３】本発明の第６の実施例の製造方法は、図６
に示すように、予めパンチングにより所定の位置に外側
端部に面取り部６１を備える開口部６２が形成されてい
るアルミナグリーンシート６３を、開口部６２が予備積
層体４の最上層のアルミナグリーンシート３のビアホー
ル１の上方に位置するように積層すること以外は前記第
１の実施例の製造方法と同様である。

【００４４】本実施例においては、第１の実施例と同様
に、ニッケルメッキ層９上に金−銀合金層１０が設けら
れている。この金−銀合金層１０は、図７に示すよう
に、まず開口部６２ａ上にスクリーン印刷により金−銀
合金層１０’として形成され、その後の焼成時に溶融し
て開口部６２ａ内に導入されることによって形成され
る。従って、本実施例のように開口部６２の外側端部に
面取り部６１を設けておけば溶融した金−銀合金層１
０’は図７に示すように面取り部６１ａによって案内さ
れ、容易に開口部６２ａ内に導入される。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、前記導体上に予め所定
の開口部が設けられたセラミックスグリーンシートを積
層して、焼成しているから、専有面積の小さい開口部が
得られる。従って、その後、この開口部に耐酸化バリア
を形成し、この耐酸化バリアを介して空気焼成用導体パ
ターンを形成すれば、その空気焼成用導体パターンの間
隔はもはや開口部の径によって規制されることが無くな
り、集積度を向上させることができる。

【００４６】また、セラミックス基板上に設けられたビ
アホールを被覆して導体を設け、このように設けられた
導体上に、前記グリーンシートの開口部を位置させるこ
とにより、前記セラミックスグリーンシートの開口部の
位置が多少変動して積層されても、その開口部内に形成
される耐酸化バリアと前記ビアホールとの接続を保障で
きる。

【００４７】さらに、前記セラミックスグリーンシート
の開口部がその外側端部に面取り部を備えるものにする
ことにより、耐酸化バリアを容易にその開口部内に形成
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法に係わる第１の実施例を示す
説明的断面図。

【図２】本発明の製造方法に係わる第２の実施例を示す
説明的断面図。

【図３】本発明の製造方法に係わる第３の実施例を示す
説明的断面図。

【図４】本発明の製造方法に係わる第４の実施例を示す
説明的断面図。

【図５】本発明の製造方法に係わる第５の実施例を示す
説明的断面図。

【図６】本発明の製造方法に係わる第６の実施例を示す
説明的断面図。

【図７】本発明の第６の実施例における金−銀合金層の
焼成時の挙動を示す説明的断面図。

【図８】従来のセラミックス多層配線基板の製造方法を
示す説明的断面図。

【符号の説明】

１、１ａ…ビアホール、２…モリブデン導体ペースト、
２ａ…モリブデン導体、３…アルミナグリーンシー
ト、 ３ａ…アルミナセラミックス層、４…予備積層
体、５…タングステン導体ペースト層、 ５ａ…タング
ステンランド、６、６ａ…開口部、７…アルミナグリー
ンシート、 ７ａ…アルミナセラミックス層、８…焼成
積層体、９…ニッケルメッキ層、 １０…金−銀合金
層、 １１…耐酸化バリア、２２…モリブデン導体ペー
スト層、 ２２ａ…モリブデン導体層。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−35553（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−48496（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−252290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−171198（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292896（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−230393（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その内部に空気中で焼成すると酸化される
   導体が設けられているセラミックス配線基板であって、
   前記セラミックス配線基板に前記導体を露出して設けら
   れた開口部内に耐酸化バリアが設けられ、該耐酸化バリ
   アを介して該導体層と接続する空気焼成用導体パターン
   が形成されているセラミックス配線基板の製造方法にお
   いて、 予め所定の開口部が設けられたセラミックスグリーンシ
   ートを前記導体上に積層し、焼成する工程と、 その後、前記開口部内に前記耐酸化バリアを形成する工
   程と、 を備えたことを特徴とするセラミックス配線基板の製造
   方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のセラミックス配線基板の製
   造方法において、前記導体が前記セラミックス配線基板
   内に設けられたビアホールに充填された導体であること
   を特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１記載のセラミックス配線基板の製
   造方法において、前記導体が前記セラミックス配線基板
   内に設けられたビアホールを被覆して設けられた導体で
   あることを特徴とするセラミックス配線基板の製造方
   法。
4. 【請求項４】請求項１記載のセラミックス配線基板の製
   造方法において、前記導体が前記セラミックス配線基板
   内に設けられた導体層であることを特徴とするセラミッ
   クス配線基板の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１記載のセラミックス配線基板の製
   造方法において、前記セラミックスグリーンシートに設
   けられた開口部がその外側端部に面取り部を備えること
   を特徴とするセラミックス配線基板の製造方法。