JP3229021B2

JP3229021B2 - 回路基板

Info

Publication number: JP3229021B2
Application number: JP17081892A
Authority: JP
Inventors: 正和安井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1992-06-29
Filing date: 1992-06-29
Publication date: 2001-11-12
Anticipated expiration: 2016-11-12
Also published as: JPH0616454A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に第１及び第
２配線層の形成された配線回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面配線の高密度化を実現するための回
路基板として、絶縁性基板と、絶縁性基板上に形成され
かつ複数の配線層を重ねてなる積層配線層と、積層配線
層を構成する各配線層間に配置されかつ各配線層間を絶
縁するためのガラス層とを備えたものが知られている。

【０００３】ところで、この種の回路基板では、積層配
線層を構成する配線層間を絶縁するためのガラス層が例
えばホウ珪酸鉛ガラスのように酸化鉛を含むガラス材料
から構成されている（例えば特公平４−６０４５号、特
公平１−２１１０６号、特公昭６３−１６３４５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の回路基板
は、絶縁性基板上に第１配線層、ガラス層、第２配線層
とを順に積層して積層配線層を設けていた。ここで、ガ
ラス層は、上述のガラス材料を含むペーストを印刷・乾
燥し、その後焼成することにより形成される。ところ
が、ガラス材料は還元され易い酸化鉛を含んでいるた
め、焼成時に有機ビヒクルに含まれているカーボンによ
り酸化鉛が還元され、その結果、ＣＯやＣＯ₂ が発生す
るので多孔質状のガラス層を形成し易い。多孔質状のガ
ラス層は、空気中の水分を吸収し易く、耐圧性や絶縁性
が低下する。

【０００５】また、多孔質状のガラス層は、表面が凹凸
なため、その上面に第２配線層をファイン化して形成す
る場合の妨げになる。

【０００６】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、絶縁性が高く、また繰り返し
焼成に耐え得るガラス層を形成し、絶縁性基板上の第１
配線層と第２配線層との間の絶縁性を高め、しかも、安
定して第２配線層を形成することができる回路基板であ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板上
に、銀または銅からなる第１配線層を形成し、該第１配
線層上にガラス層を形成し、該ガラス層上に銀または銅
からなる第２配線層を形成した回路基板であって、前記
ガラス層は、ＳｉＯ₂ を４３〜５５モル％、Ａｌ₂Ｏ₃
を１５〜２４モル％、ＭｇＯを１４〜２１モル％、Ｚｎ
Ｏを３〜１５モル％及びＢ₂Ｏ₃を２〜１４モル％含むホ
ウ珪酸系ガラスフリットと、無機物フィラーとを含むガ
ラス材料からなる回路基板である。

【０００８】

【作用】本発明の回路基板は、絶縁性基板上に設けられ
た第１配線層、ガラス層、第２配線層を順次形成し、絶
縁性基板上に積層構造の配線層を有している。そして、
第１配線層と第２配線層とは、上述のガラス材料からな
るガラス層により絶縁されている。上述のガラス材料
は、還元され易い酸化鉛を含んでいないため焼成時に発
泡しにくく、耐圧性及び絶縁性が良好で、しかも表面に
凹凸の発生のないガラス層を得ることができる。このた
め、ガラス層上に安定して第２配線層を形成でき、しか
も、第１配線層との絶縁性が高くなる。また、このガラ
ス材料は、焼成するとガーナイト及びコージェライトを
生成する。このため、このガラス材料により形成された
ガラス層は、繰り返し焼成に耐え得る。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に、本発明の一実施例に係る
回路基板を示す。図１において、回路基板１は、絶縁性
基板（以下、単に絶縁基板という）２と、絶縁基板２上
に形成された積層配線層３とから構成されている。積層
配線層３は、ガラス層４を含み、ガラス層４の下部に配
置される第１配線層５と、ガラス層４の上部に配置され
る第２配線層６とから構成されている。

【００１０】絶縁基板２は、矩形の板状であり、例えば
アルミナセラミックス製である。この絶縁基板２は、例
えば複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成す
ることにより得られた複数の一体化したシートからなる
多層基板であり、内部に内部配線層（図示せず）を有し
ている。

【００１１】積層配線層３は、絶縁基板２上に形成され
た第１配線層５と、該第１配線層５の一部を被覆するガ
ラス層４、第１配線層５上にガラス層４を介して重ねて
設けられ、かつ第１配線層５と交差する第２配線層６と
を備えている。なお、図１では積層配線層３の一部のみ
表示し、詳細は省略している。第１配線層５及び第２配
線層６は、銀系や銅系の導体材料から構成されており、
所定の部位で絶縁基板２内に設けられた内部配線層とビ
アホールを介して接続している。

【００１２】ガラス層４は、図２に示すように、第１配
線層５と第２配線層６との交差部において第１配線層５
と第２配線層６との間に配置されており、第１配線層５
と第２配線層６とを絶縁している。ガラス層４はホウ珪
酸系ガラスフリットと、無機物フィラーとして例えばア
ルミナフィラーとを含んでいる。

【００１３】ガラス材料のホウ珪酸系ガラスフリット
は、ＳｉＯ₂を４３〜５５モル％、Ａｌ₂Ｏ₃を１５〜２
４モル％、ＭｇＯを１４〜２１モル％、ＺｎＯを３〜１
５モル％及びＢ₂Ｏ₃を２〜１４モル％含んでいる。ここ
で、ＳｉＯ₂ は、ガラス材料の軟化点を下げ、ガラス材
料の焼結性を向上させるための成分である。Al₂Ｏ
₃は、ガラス層４中にガーナイト及びコージェライトの
結晶相を構成するための成分である。ＭｇＯは、ガラス
層４にコージェライトの結晶相を形成するための成分で
ある。ＺｎＯは、ガラス層４にガーナイトの結晶相を形
成するための成分である。Ｂ₂Ｏ₃ は、ＳｉＯ₂ と同様
にガラス材料の軟化点を下げてガラス材料の焼結性を向
上させるための成分である。

【００１４】アルミナフィラーは、ガラス層４の耐酸性
や緻密性を高め、また熱抵抗を低下するための成分であ
る。このようなガラス材料からなるガラス層４は、ガラ
ス材料が焼成時に発泡しにくいため多孔質状になりにく
く、その表面の凹凸が非常に少なくなる。このため、ガ
ラス層４は、耐圧性及び絶縁性が良好であり、積層配線
層３において第１配線層５と第２配線層６との絶縁性を
高めることができ、ガラス層４上の第２配線層６をファ
イン化しても安定して形成することができる。

【００１５】次に、前記回路基板１の製造方法について
説明する。まず、絶縁基板２を用意する。絶縁基板２
は、例えばセラミックグリーンシートを焼成すると得ら
れる。絶縁基板２が多層回路基板の場合は、複数のセラ
ミックグリーンシートを用意し、各セラミックグリーン
シートに導体材料ペーストを用いて所定の内部配線パタ
ーンを印刷する。また、所定部位に内部配線相互を接続
するためのビアホールを形成する。そして、セラミック
グリーンシートを所定の順に積層し、一体焼成する。

【００１６】次に、絶縁基板２上の所定部位に第１配線
層５を形成する。第１配線層５は、上述の導体材料から
なるペーストを絶縁基板２上に印刷して焼成すると得ら
れる。次に、第１配線層５上の所定部位にガラス層４を
形成する。ガラス層４は、上述のガラス材料を含むガラ
スペーストを第１配線層５上の所定部位に配置し、これ
を焼成すると得られる。

【００１７】ガラス層４を形成するためのガラスペース
トは、上述のホウ珪酸系ガラスフリットと、アルミナフ
ィラーと、ビヒクルとを混練したものである。ホウ珪酸
系ガラスフリットは、上述の無機成分を所定の割合で混
合して熔解によりガラス化し、これを水冷することによ
り、又は厚い鉄板上に流してフレーク状に成形すること
により得られたガラス片をアルミナボールミル等を用い
て微粉末状に粉砕すると得られる。この際、微粉末の平
均粒径は１〜４μｍに設定するのが好ましい。アルミナ
フィラーは、平均粒径が１〜４μｍ、好ましくは２〜３
μｍのものを用いるのが好ましい。ビヒクルは、バイン
ダーとしてエチルセルロース、ポリビニルブチラール等
を含み、溶媒としてβ又はαテルピネオール、ｎ−ブチ
ルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、エチ
ルカルビトールアセテート等を含む一般的なものが用い
られ得る。

【００１８】なお、上述のガラス材料用ペーストを製造
するときは、ホウ珪酸系ガラスフリットとアルミナフィ
ラーとの混合割合をホウ珪酸系ガラスフリットが３０〜
９５重量％、アルミナフィラーが５〜７０重量％になる
よう設定するのが好ましい。ホウ珪酸系ガラスフリット
の割合が３０重量％未満の場合は、ガラス層４の空隙を
埋めるだけのガラスフリットが不足し、結果的にガラス
層４が多孔質になる。逆に、９５重量％を超える場合
は、繰り返し焼成時に、ガラス層４の保形性が損なわれ
る。

【００１９】上述のガラス材料ペーストを焼成する際
は、焼成温度を８５０〜９００℃に設定するのが好まし
い。焼成工程において、上述のガラス材料は、コージェ
ライト及びガーナイトの結晶相を形成する。次に、第２
配線層６を形成する。第２配線層６は、上述の導体材料
からなるペーストをガラス層４上で第１配線層５と交差
するよう絶縁基板２上に所定のパターンで印刷し、これ
を焼成すると得られる。ここで、ガラス層４は、再び焼
成処理を受けることになるが、コージェライト及びガー
ナイトの結晶相を含むため、繰り返し焼成に耐え得る。

【００２０】〔実験例〕表１に示す組成の、平均粒径が
２μｍのガラスフリットを用意した。そして、このガラ
スフリット７０重量％と、平均粒径が１〜３μｍのアル
ミナフィラー３０重量％とを湿式混合した。この際、ア
ルミナポットミルとアルミナボールとを用い、混合時間
を６〜１２時間に設定した。また、溶媒には水又はメタ
ノールを用いた。

【００２１】次に、混合物乾燥し、１００〜３００メッ
シュのふるいに掛けてガラス材料を得た。このガラス材
料の平均粒径は、１〜３μｍであった。次に、ガラス材
料８５重量％と、エチルセルロース５重量％と、ターピ
ネオール１０重量％とを混合し、３本ロールを用いてペ
ースト化した。得られたペーストを、絶縁基板２上に形
成された厚さ１５μｍの第１配線層５上に通常の厚膜手
法を用いて厚みが２０〜４０μｍとなるよう印刷し、こ
のペーストを１００〜１２０℃で１０〜３０分間乾燥し
た後に９００℃で３０分間焼成した。これにより、配線
層上にガラス層が得られた。

【００２２】次に、ガラス層４上に、厚さ１５μｍの第
２配線層６を通常の厚膜手法により重ねて形成した。こ
のようにして得られた回路基板のサンプルについて、ガ
ラス層４に含まれるガーナイト及びコージェライトの結
晶量と、ガラス層の絶縁抵抗値及び耐電圧値を測定し
た。結果を表１に示す。なお、結晶量、絶縁抵抗及び耐
電圧は、次のように求めた。（結晶生成量）Ｘ線回折法
を用いた、具体的には、所定の結晶量を含む基準試料を
用いて検量線を作成し、この検量線に従って結晶生成量
を求めた。（絶縁抵抗）ＪＩＳ−Ｃ２１４１に準拠して
測定した。

【００２３】なお、１０¹⁴Ω以上が合格である。（耐電
圧）ＪＩＳ−Ｃ２１４１に準拠して測定した。なお、１
０ＫＶ以上が合格である。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１において、サンプルＮｏ．９，１０，
１１は比較例である。表１から明らかなように、本発明
のガラス材料からなるガラス層は、絶縁抵抗及び耐電圧
がいずれも良好なことがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の回路基板は、絶縁性基板上に形
成された第１配線層、ガラス層及び第２配線層からなる
積層配線層で、第１及び第２配線層間を絶縁するための
ガラス層が、所定成分のホウ珪酸系ガラスフリットと無
機物フィラーとから構成されている。そして、ホウ珪酸
系ガラスフリット、無機物フィラーとを所定比率として
いる。このため、ガラス層が多孔質になり、表面が凹凸
になったり、また、繰り返し焼成時にガラス層が保形性
が損なわれたりすることがなく、第１配線層と第２配線
層との間の絶縁性を高く維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る回路基板の斜視図。

【図２】図１のII−II断面図。

【符号の説明】

１回路基板２絶縁基板３積層配線層４ガラス層５第１配線層６第２配線層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に、銀または銅からなる第
１配線層を形成し、該第１配線層上にガラス層を形成
し、該ガラス層上に銀または銅からなる第２配線層を形
成した回路基板であって、前記ガラス層は、ＳｉＯ₂ を４３〜５５モル％、Ａｌ₂
Ｏ₃を１５〜２４モル％、ＭｇＯを１４〜２１モル％、
ＺｎＯを３〜１５モル％及びＢ₂Ｏ₃を２〜１４モル％含
むホウ珪酸系ガラスフリットと、無機物フィラーとを含
むガラス材料からなることを特徴とする回路基板。