JP3493264B2 - 回路基板 - Google Patents
回路基板Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ガラス−セラミッ
ク材料を用いて、低温、例えば８００〜１０５０℃で焼
成可能な回路基板に関するものであり、特に、基板と一
体的に焼成されるＡｕ系の表面配線導体を有する回路基
板に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、焼成温度を８００〜１０５０
℃と比較的低い温度で焼成可能な材料を用いた回路基板
が提案されている。 【０００３】回路基板は、複数の誘電体（絶縁）層から
なる多層基板の各層間に内部配線導体を有し、同時に、
多層基板の厚み方向に所定内部配線導体を接続するビア
ホール導体を有し、さらに、多層基板の表面に、ＩＣチ
ップなどチップ部品を搭載するための表面配線導体が形
成されている。 【０００４】内部配線導体の導電率を高め、回路の高速
化のために、内部配線導体として、Ａｇ系の導体膜が使
用されている。また、誘電体層としては、Ａｇ系導体の
Ａｇの融点から、低温で焼成可能なガラス−セラミック
層が用いられる。 【０００５】また、表面配線導体としては、ＩＣチップ
を搭載して、ＡｌやＡｕのワイヤボンディング細線が可
能なように、Ａｕ系の導体膜が必要である。 【０００６】このような制約を満足するものとして、特
開昭６２−２７９６９５号が開示されている。 【０００７】上述の内部配線導体がＡｇ系の導体膜で、
表面配線導体膜がＡｕ系の同時焼結される回路基板にお
いて、最も問題となるのは、Ａｇ系導体膜とＡｕ系導体
膜との接続である。例えば、内部配線導体の一部である
Ａｇ系のビアホール導体の露出面にＡｕ系の表面導体を
重畳して、焼成処理をすると、Ａｇ系導体のＡｇ粒子が
Ａｕ導体膜中に取り込まれてしまい、安定した接続が達
成できないということである。しかも、このビアホール
導体と表面配線導体との接続は、回路基板においては、
必ず存在する構造である。 【０００８】そこで、上述の特開昭６２−２７９６９５
号では、Ａｇ系導体とＡｕ系導体との接続部分には、両
導体の接続界面部分にＮｉなどのメッキ層を形成し、Ａ
ｇ粒子のＡｕ導体膜への移行を防止し、接続信頼性を維
持していた。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかし、Ａｇ系の導体
とＡｕ系の導体との接続界面に、別の金属などのメッキ
層を介在させることにより、Ａｇ粒子のＡｕ系導体膜の
移行を防ぐことができるものの、製造工程中、厚膜技法
（導電性ペーストの印刷など）を中心とする工程に、メ
ッキ工程が途中で行わなくてはならず、製造工程の煩雑
化をおこしてしまうことになり、実際の工程に供さない
ものであった。 【００１０】本発明は、上述の問題的に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、Ａｇ系の導体とＡｕ系の導
体とを別の金属部材を用いることなく、接続信頼性を確
保し、また、実際の工程に適用した回路基板を提供する
ものである。 【００１１】 【問題点を解決するための手段】本発明の回路基板は、
ガラス−セラミック焼結体から成る基体の内部にＡｇ系
の内部配線導体、表面にＡｇ系の第１の表面配線導体、
Ａｕ系の第２の表面配線導体を一体的に形成し、前記内
部配線導体と第１の表面配線導体とをＡｇ系のビアホー
ル導体によって電気的に接続してなるものであって、前
記第１の表面配線導体は、その一部を第２の表面配線導
体上に重畳させて第２の表面配線導体に接続されてお
り、且つ、前記第１の表面配線導体の厚みが、第２の表
面配線導体の厚みに対して１．５倍以上であるものであ
る。 【００１２】 【作用】本発明では、基体上に表面配線導体がＡｇ系導
体とＡｕ系導体とが混在している。そして、Ａｕ系の第
２の表面配線導体は、主にＩＣチップの接続用パッドと
して用いられ、Ａｇ系の第２の表面配線導体は、主に回
路を構成する表面配線として、内部配線導体との接続す
るための導体膜として用いられる。 【００１３】さて、両者の接続に関しては、Ａｇ系導体
とＡｕ系導体とを接続して、一体的に焼成すると、Ａｇ
粒子のＡｕ系導体膜への移行が発生する。 【００１４】この点、本発明では、Ａｇ系導体膜をＡｕ
系導体膜上に重畳して、且つＡｇ粒子のＡｕ系導体膜へ
の移行が発生しても安定した接続が維持できるように、
Ａｇ系導体膜の膜厚を、Ａｕ系導体膜の厚みに対して
１．５倍以上とした。 【００１５】即ち、この膜厚の関係では、Ａｇ粒子がＡ
ｕ系導体膜に移行しても、互いの接続が不良となる程度
のＡｇ粒子の移行は発生せず、その結果、安定した接続
が維持できる。 【００１６】また、従来のように、別の金属部材を用い
ることがないため、また、メッキという異なる工程を用
いる必要がないため、製造工程も非常に簡素化されるこ
とになる。 【００１７】従って、回路基板上にＩＣチップを搭載し
て、第２の表面配線導体に対して安定的にワイヤボンデ
ィングを行うことができ、また、他のチップ部品を半田
を用いて、第１の表面配線導体に接合できることにな
る。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の回路基板を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係る回路基板の断
面図である。 【００１９】図１において、１０は回路基板であり、１
は基体（以下、積層体という）、２１は積層体１の表面
に形成した第１の表面配線導体、２２は第２の表面配線
導体、３は積層体１内の形成された内部配線導体、４は
積層体１内の形成されたビアホール導体、５は積層体１
の表面に搭載したＩＣチップ部品であり、６は他の電子
部品である。 【００２０】積層体１は、ガラス−セラミック層１ａ〜
１ｅと、ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅの各層間に
は、所定回路網を達成するや容量成分を発生するための
内部配線導体膜３が配置されている。また、ガラス−セ
ラミック層１ａ〜１ｅには、その層の厚み方向を貫くビ
アホール導体４が形成されている。 【００２１】ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅは、例え
ば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成可能
にするガラス−セラミック材料からなる。具体的なセラ
ミック材料としては、クリストバライト、石英、コラン
ダム（αアルミナ）、ムライト、コージライトなどが例
示できる。また、ガラス材料として複数の金属酸化物を
含むガラスフリットを焼成処理することによって、コー
ジェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、ス
ピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタ
ライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類を析
出するものである。このガラス−セラミック層１ａ〜１
ｅの厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。 【００２２】内部配線導体膜３、ビアホール導体４は、
Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）など導
体膜（導体）からなり、内部配線導体膜３の厚みは８〜
１５μｍ程度であり、ビアホール導体４の直径は任意な
値とすることができるが、例えば直径は８０〜２５０μ
ｍである。 【００２３】また、積層体１の表面には、２種類の表面
配線導体膜２１、２２が形成されている。第１の表面配
線導体膜２１は、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−Ｐｄなどの
Ａｇ合金）導体膜からなり、第２の表面配線導体膜２２
は、Ａｕ系（Ａｕ単体、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｔなどの
Ａｕ合金）導体膜からなる。 【００２４】第１の表面配線導体膜２１は、主に表面の
回路配線を構成するとともに、半田を介して接合される
電子部品６の接続パッドとなったり、また、厚膜抵抗
膜、厚膜コンデンサ素子の端子電極となる。特に、内部
配線導体膜３との接続において、この第１の表面配線導
体膜２１とガラス−セラミック層１ａから露出するビア
ホール導体４と接続する。 【００２５】第２の表面配線導体膜２２は、主に、ボン
ディング細線によって接続されるＩＣチップ５の接続パ
ッド（ワイヤボンディングパッド）として用いられる。 【００２６】回路基板の表面において、第１の表面配線
導体膜２１と第２の表面配線導体膜２２との接続構造
は、図２に示すように、第２の表面配線導体膜２２の一
部に、第１の表面配線導体膜２１が直接重畳して、接続
を達成している。 【００２７】ここで、第１の表面配線導体膜２１の膜厚
は、２５μｍ以上であり、第２の表面配線導体膜の膜厚
は１０〜１５μｍ程度であるこの膜厚は、少なくとも第
１の表面配線導体膜２１と第２の表面配線導体膜２２と
の接続部分または接続部分とその周囲の膜厚である。従
って、第１の表面配線導体膜２１の接続部分以外の膜厚
は、１０〜１５μｍ程度と第２の表面配線導体膜２２同
一にしても構わない。 【００２８】このような接続構造によれば、製造工程
中、特に焼成工程において、Ａｕ系の第２の表面配線導
体膜２２に、第１の表面配線導体膜２１のＡｇ粒子の移
行が発生しても、Ａｇ系の第１の表面配線導体膜２１に
は充分な膜厚が存在するために、接続部分が不良となる
ことはない。 【００２９】以上のように、本発明の低温焼成回路基板
において、積層体１の第１又は第２の表面配線導体膜２
１、２２に機械的に接合されたＩＣチップと表面配線導
体膜との電気的に接続するにあたり、Ａｇ系の導体膜で
ある第２の表面配線導体膜２２との間にＡｌまたはＡｕ
のボンディング細線を用いてワイヤボンディングするこ
とができる。 【００３０】また、このようにＩＣチップ６と電気的に
接続された第２の表面配線導体膜２２と第１の表面配線
導体との接続とが安定的に達成され、全体として、接続
信頼性が維持できる。 【００３１】上述の回路基板の製造方法について説明す
る。 【００３２】まず、ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅと
なるガラス−セラミック材料から成るグリーンシートを
形成する。具体的には、セラミック粉末、低融点ガラス
成分のフリット、有機バインダ、有機溶剤を均質混練し
たスラリーを、ドクタブレード法によって所定厚みにテ
ープ成型して、所定大きさに切断してシートを作成す
る。 【００３３】セラミック粉末は、クリストバライト、石
英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージライ
トなどの絶縁セラミック材料、ＢａＴｉＯ3 、Ｐｂ4 Ｆ
ｅ2Ｎｂ2 Ｏ12、ＴｉＯ2 などの誘電体セラミック材
料、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト（広
義の意味でセラミックという）なとの磁性体セラミック
材料などが挙げられ、その平均粒径１．０〜６．０μ
ｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍに粉砕したものを用
いる。尚、セラミック材料は２種以上混合して用いられ
てもよい。特に、コランダムを用いた場合、コスト的に
有利となる。 【００３４】低融点ガラス成分のフリットは、焼成処理
することによってコージェライト、ムライト、アノーサ
イト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイ
ト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶や
スピネル構造の結晶相を析出するものであればよく、例
えば、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、アル
カリ土類酸化物を含むガラスフリットが挙げられる。こ
の様なガラスフリットは、ガラス化範囲が広くまた屈伏
点が６００〜８００℃付近にあるため、８５０〜１０５
０℃程度の低温焼成に適し、Ａｇ系内部配線導体膜３、
Ａｇ系表面配線導体膜２となる導体膜との焼結挙動が近
似している。尚、このガラスフリットの平均粒径は、
１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍで
ある。 【００３５】上述のセラミック材料とガラス材料との構
成比率は、８５０〜１０５０℃の比較的低温で焼成する
ために、セラミック材料が１０〜６０ｗｔ％、好ましく
は３０〜５０ｗｔ％であり、ガラス材料が９０〜４０ｗ
ｔ％、好ましくは７０〜５０ｗｔ％である。 【００３６】有機バインダは、固形分（セラミック粉
末、低融点ガラス成分のフリット）との濡れ性も重視す
る必要があり、比較的低温で且つ短時間の焼成工程で焼
失できるように熱分解性に優れたものが好ましく、アク
リル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキ
シル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和
化合物が好ましい。 【００３７】溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用い
ることができる。例えば、有機溶剤の場合には、２．
２．４−トリメチル−１．３−ペンタジオールモノイソ
ベンチートなどが用いられ、水系溶剤の場合には、水溶
性である必要があり、モノマー及びバインダには、親水
性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。 【００３８】その付加量は酸価で表せば２〜３００あ
り、好ましくは５〜１００である。付加量が少ない場合
は水への溶解性、固定成分の粉末の分散性が悪くなり、
多い場合は熱分解性が悪くなるため、付加量は、水への
溶解性、分散性、熱分解性を考慮して、上述の範囲で適
宜付加される。 【００３９】次に、ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅと
なるグリーンシートには、各層のビアホール導体４の形
成位置に対応して、所定径の貫通穴をパンチングによっ
て形成する。 【００４０】次に、グリーンシートの貫通穴に、ビアホ
ール導体４の導体をＡｇ系導電性ペーストを印刷・充填
するとともに、ガラス−セラミック層１ｂ〜１ｅとなる
グリーンシート上に、各内部配線導体膜３となる導体膜
を印刷し、乾燥処理を行う。 【００４１】ここで、ビアホール導体、内部配線導体膜
のＡｇ系導電性ペーストは、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−
ＰｄなどのＡｇ合金）粉末、ホウ珪酸系低融点ガラスフ
リット、エチルセルロースなどの有機バインダー、溶剤
を均質混合したものが用いられる。 【００４２】また、ガラス−セラミック層１ａとなるグ
リーンシート上に、第２の表面配線導体膜２２となる導
体膜を表面配線用のＡｕ系導電性ペーストを用いて印刷
し、乾燥処理を行い、続いて、第１の表面配線導体膜２
２となる導体膜を表面配線用のＡｇ系導電性ペーストを
用いて印刷し、乾燥処理を行う。両者の接続部、即ち、
第２の表面導体膜２２となる導体膜上に、第１の表面配
線導体となる導体膜が直接重畳して成る部分において、
それぞれの膜厚を制御しなくてはならない。 【００４３】このため、この接続重畳部においては、第
２の表面配線導体膜２２となる導体膜を形成した後、少
なくとも第１の表面配線導体部２１の接続部分を、第２
の表面配線導体膜２２となる導体膜を印刷した回数の
１．５倍以上の回数を施して、重印刷を行う。 【００４４】ここで、第１の表面配線導体膜用のＡｇ系
導電性ペーストは、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−Ｐｄなど
のＡｇ合金）粉末、Ｐｔ粉末、低融点ガラスフリット、
有機バインダー、溶剤を均質混合したものが用いられ、
第２の表面配線導体膜用のＡｕ系導電性ペーストは、Ａ
ｕ系（Ａｕ単体、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−ＰｔなどのＡｕ合
金）粉末、低融点ガラスフリット、有機バインダー、溶
剤を均質混合したものが用いられる。尚、その他に、Ｖ
2 Ｏ5 粉末を各金属成分に対して０．２〜１．０ｗｔ％
添加すると、積層体１との接着強度が向上して望まし
い。 【００４５】このようにビアホール導体４となる導体、
内部配線導体膜３となる導体膜が形成されたガラス−セ
ラミック層１ｂ〜１ｅとなるグリーンシート、第１の表
面配線導体膜となるＡｇ系の導体膜、第２の表面配線導
体膜となるＡｕ系の導体膜が形成されたガラス−セラミ
ック層１ａとなるグリーンシートを、積層体１のガラス
−セラミック層１ａ〜１ｅの積層順に応じて積層一体化
する。 【００４６】次に、未焼成の積層体を、酸化性雰囲気ま
たは大気雰囲気で焼成処理する。焼成処理は、脱バイン
ダ過程と焼結過程からなる。 【００４７】脱バインダ過程は、ガラス−セラミック層
１ａ〜１ｅとなるグリーンシート、内部配線導体膜３と
なる導体膜、ビアホール導体４となる導体、表面配線導
体膜２となる導体膜に含まれる有機成分を焼失するため
のものであり、例えば６００℃以下の温度領域で行われ
る。 【００４８】また、焼結過程は、ガラス−セラミックの
グリーンシートのガラス成分を結晶化させると同時にセ
ラミック粉末の粒界に均一に分散させ、積層体に一定強
度を与え、内部配線導体膜３となる導体膜、ビアホール
導体４となる導体、表面配線導体膜２１、２２となる導
体膜の導電材料の金属粉末、ＡｇまたはＡｕ粉末を粒成
長させて、低抵抗化させ、ガラス−セラミック層１ａ〜
１ｅと一体化させるものである。これは、ピーク温度８
５０〜１０５０℃に達するまでに行われる。 【００４９】この工程で、内部に内部配線導体膜３、ビ
アホール導体４が形成され、且つ表面に表面配線導体膜
２が形成された積層体１が達成されることになる。 【００５０】その後、必要に応じて、第１の表面配線導
体膜２１に接続する厚膜抵抗素子や所定形状の絶縁保護
膜を形成して、各種電子部品６を半田などで接合・実装
を行う。さらに、所定配線導体膜上にＩＣチップ６を搭
載して、第２の表面配線導体膜２２との間でＡｌまたは
Ａｕのボンディング細線を介して、ワイヤボンディング
接合を行う。 【００５１】これにより、図１に示す回路基板が達成す
ることになる。 【００５２】上述の説明では、主に第１の表面配線導体
膜２１と第２の表面配線導体膜２２との接続構造につい
て説明したが、回路基板は、積層体１の内部に内部配線
導体膜３、ビアホール導体とで構成された回路網と積層
体１の表面に第１の表面配線導体膜２１、第２の表面配
線導体膜２２とで構成された回路網を接続させなければ
ならない。 【００５３】ここで、内部配線導体膜電極３と表面配線
導体膜とを接続するガラス−セラミック層１ａに形成さ
れたビアホール導体４は、Ａｇ系導体で形成されてい
る。従って、このビアホール導体４と表面配線導体との
接続は、同じＡｇ系の第１の表面配線導体膜２と接続さ
せる必要がある。即ち、単純に、ガラス−セラミック層
１ａの表面に露出するビアホール導体４の端面を、第１
の表面配線導体膜２１で覆うように重畳すればよいこと
になる。 【００５４】これにより、本発明の回路基板の内部導体
膜３と第１の表面配線導体膜２１との接続は安定に行わ
れることになる。 【００５５】 【実験例】本発明者は、積層体１の表面におけるＡｇ系
の第１の表面配線導体膜２１とＡｕ系の表面配線導体膜
２２との構造及びその膜厚を種々の変更による検討を行
った。 【００５６】参考例として、積層体１の表面にＡｇ系の
表面配線導体膜となる導体膜を形成し、その上面にＡｕ
系の第２の表面配線導体膜となる導体膜を形成して、大
気雰囲気中で同時焼成した。即ち、本発明の構造におい
て、第１の表面配線導体膜２１と第２の表面配線導体膜
２２とが逆構造となっている。即ち、ビアホール導体４
にＡｕ系の第２の表面配線導体膜２２を重畳接続するこ
とを想定した構造である。 【００５７】この場合、下地のＡｇ系の第１の表面配線
導体膜２１の膜厚に係わらず、Ａｕ系の第２の表面導体
膜が浮き上がった状態で形成され、その部分の引っ張り
強度は、０．５ｋｇｆ／２ｍｍ角の力で簡単に剥離して
しまう。 【００５８】次に、接続部分の重畳構造を、Ａｕ系の第
２の表面配線導体膜２２、Ａｇ系の第１の表面配線導体
膜２１の順に形成した。この時、Ａｕ系の第２の表面配
線導体膜２２の膜厚は、１５μｍとなるように形成し、
Ａｇ系の第１の表面配線導体膜２１の膜厚を種々変更
（１８μｍ、２１μｍ、２３μｍ）した。 【００５９】第１の表面配線導体膜の厚みが１８μｍ
（第２の表面配線導体膜２２に対して、約１倍＝略同
じ）時には、接続部分から延びる回路配線部分との境界
付近で断線が生じてしまった。 【００６０】第１の表面配線導体膜の厚みが２１μｍ
（第２の表面配線導体膜２２に対して、約１・４倍）時
には、接続部分から延びる回路配線部分との境界付近で
断線しかかっている状態であった。 【００６１】これらは、第１の表面配線導体膜となる導
体膜と第２の表面配線導体膜２２となる導体膜の同時焼
成時、第１の表面配線導体膜２１のＡｇ粒子が、Ａｕ系
の第２の表面配線導体膜２２側に拡散・移行して発生す
るものである。 【００６２】第１の表面配線導体膜の厚みが２３μｍ
（第２の表面配線導体膜２２に対して、約１・５３倍）
時には、接続部分から延びる回路配線部分との境界付近
でも安定した接続が維持できる。 【００６３】さらに、２３μｍ以上の第１の表面配線導
体膜２１を形成した場合では、より接続信頼性が向上す
ることを確認した。 【００６４】尚、接続部分の接合強度に難点がある場合
には、第２の表面配線導体膜２２となる導体膜、第１の
表面配線導体膜２１となる導体膜の重畳部分を覆うよう
に、絶縁保護膜となる絶縁膜を形成すればよい。また、
焼成した後において、樹脂などの絶縁保護膜を形成して
も構わない。 【００６５】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガラス−
セラミック焼結体から成る基体の内部にＡｇ系の内部配
線導体、表面にＡｇ系の第１の表面配線導体、Ａｕ系の
第２の表面配線導体を一体的に形成し、前記内部配線導
体と第１の表面配線導体とをＡｇ系のビアホール導体に
よって電気的に接続してなる回路基板おいて、前記第２
の表面配線導体膜上に、該第２の表面配線導体膜の膜厚
に対して１．５倍以上の第１の表面配線導体膜を直接重
畳することによって、安定した接続状態で接続させるこ
とができる。 【００６６】これによって、従来のように、製造工程が
異質な別金属部材を用いることなく、さらに、ＩＣチッ
プなどをボンディング細線で接続できることになり、こ
れによって、実用に適した回路基板となる。
ク材料を用いて、低温、例えば８００〜１０５０℃で焼
成可能な回路基板に関するものであり、特に、基板と一
体的に焼成されるＡｕ系の表面配線導体を有する回路基
板に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来より、焼成温度を８００〜１０５０
℃と比較的低い温度で焼成可能な材料を用いた回路基板
が提案されている。 【０００３】回路基板は、複数の誘電体（絶縁）層から
なる多層基板の各層間に内部配線導体を有し、同時に、
多層基板の厚み方向に所定内部配線導体を接続するビア
ホール導体を有し、さらに、多層基板の表面に、ＩＣチ
ップなどチップ部品を搭載するための表面配線導体が形
成されている。 【０００４】内部配線導体の導電率を高め、回路の高速
化のために、内部配線導体として、Ａｇ系の導体膜が使
用されている。また、誘電体層としては、Ａｇ系導体の
Ａｇの融点から、低温で焼成可能なガラス−セラミック
層が用いられる。 【０００５】また、表面配線導体としては、ＩＣチップ
を搭載して、ＡｌやＡｕのワイヤボンディング細線が可
能なように、Ａｕ系の導体膜が必要である。 【０００６】このような制約を満足するものとして、特
開昭６２−２７９６９５号が開示されている。 【０００７】上述の内部配線導体がＡｇ系の導体膜で、
表面配線導体膜がＡｕ系の同時焼結される回路基板にお
いて、最も問題となるのは、Ａｇ系導体膜とＡｕ系導体
膜との接続である。例えば、内部配線導体の一部である
Ａｇ系のビアホール導体の露出面にＡｕ系の表面導体を
重畳して、焼成処理をすると、Ａｇ系導体のＡｇ粒子が
Ａｕ導体膜中に取り込まれてしまい、安定した接続が達
成できないということである。しかも、このビアホール
導体と表面配線導体との接続は、回路基板においては、
必ず存在する構造である。 【０００８】そこで、上述の特開昭６２−２７９６９５
号では、Ａｇ系導体とＡｕ系導体との接続部分には、両
導体の接続界面部分にＮｉなどのメッキ層を形成し、Ａ
ｇ粒子のＡｕ導体膜への移行を防止し、接続信頼性を維
持していた。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】しかし、Ａｇ系の導体
とＡｕ系の導体との接続界面に、別の金属などのメッキ
層を介在させることにより、Ａｇ粒子のＡｕ系導体膜の
移行を防ぐことができるものの、製造工程中、厚膜技法
（導電性ペーストの印刷など）を中心とする工程に、メ
ッキ工程が途中で行わなくてはならず、製造工程の煩雑
化をおこしてしまうことになり、実際の工程に供さない
ものであった。 【００１０】本発明は、上述の問題的に鑑みて案出され
たものであり、その目的は、Ａｇ系の導体とＡｕ系の導
体とを別の金属部材を用いることなく、接続信頼性を確
保し、また、実際の工程に適用した回路基板を提供する
ものである。 【００１１】 【問題点を解決するための手段】本発明の回路基板は、
ガラス−セラミック焼結体から成る基体の内部にＡｇ系
の内部配線導体、表面にＡｇ系の第１の表面配線導体、
Ａｕ系の第２の表面配線導体を一体的に形成し、前記内
部配線導体と第１の表面配線導体とをＡｇ系のビアホー
ル導体によって電気的に接続してなるものであって、前
記第１の表面配線導体は、その一部を第２の表面配線導
体上に重畳させて第２の表面配線導体に接続されてお
り、且つ、前記第１の表面配線導体の厚みが、第２の表
面配線導体の厚みに対して１．５倍以上であるものであ
る。 【００１２】 【作用】本発明では、基体上に表面配線導体がＡｇ系導
体とＡｕ系導体とが混在している。そして、Ａｕ系の第
２の表面配線導体は、主にＩＣチップの接続用パッドと
して用いられ、Ａｇ系の第２の表面配線導体は、主に回
路を構成する表面配線として、内部配線導体との接続す
るための導体膜として用いられる。 【００１３】さて、両者の接続に関しては、Ａｇ系導体
とＡｕ系導体とを接続して、一体的に焼成すると、Ａｇ
粒子のＡｕ系導体膜への移行が発生する。 【００１４】この点、本発明では、Ａｇ系導体膜をＡｕ
系導体膜上に重畳して、且つＡｇ粒子のＡｕ系導体膜へ
の移行が発生しても安定した接続が維持できるように、
Ａｇ系導体膜の膜厚を、Ａｕ系導体膜の厚みに対して
１．５倍以上とした。 【００１５】即ち、この膜厚の関係では、Ａｇ粒子がＡ
ｕ系導体膜に移行しても、互いの接続が不良となる程度
のＡｇ粒子の移行は発生せず、その結果、安定した接続
が維持できる。 【００１６】また、従来のように、別の金属部材を用い
ることがないため、また、メッキという異なる工程を用
いる必要がないため、製造工程も非常に簡素化されるこ
とになる。 【００１７】従って、回路基板上にＩＣチップを搭載し
て、第２の表面配線導体に対して安定的にワイヤボンデ
ィングを行うことができ、また、他のチップ部品を半田
を用いて、第１の表面配線導体に接合できることにな
る。 【００１８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の回路基板を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係る回路基板の断
面図である。 【００１９】図１において、１０は回路基板であり、１
は基体（以下、積層体という）、２１は積層体１の表面
に形成した第１の表面配線導体、２２は第２の表面配線
導体、３は積層体１内の形成された内部配線導体、４は
積層体１内の形成されたビアホール導体、５は積層体１
の表面に搭載したＩＣチップ部品であり、６は他の電子
部品である。 【００２０】積層体１は、ガラス−セラミック層１ａ〜
１ｅと、ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅの各層間に
は、所定回路網を達成するや容量成分を発生するための
内部配線導体膜３が配置されている。また、ガラス−セ
ラミック層１ａ〜１ｅには、その層の厚み方向を貫くビ
アホール導体４が形成されている。 【００２１】ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅは、例え
ば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成可能
にするガラス−セラミック材料からなる。具体的なセラ
ミック材料としては、クリストバライト、石英、コラン
ダム（αアルミナ）、ムライト、コージライトなどが例
示できる。また、ガラス材料として複数の金属酸化物を
含むガラスフリットを焼成処理することによって、コー
ジェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、ス
ピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタ
ライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類を析
出するものである。このガラス−セラミック層１ａ〜１
ｅの厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。 【００２２】内部配線導体膜３、ビアホール導体４は、
Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）など導
体膜（導体）からなり、内部配線導体膜３の厚みは８〜
１５μｍ程度であり、ビアホール導体４の直径は任意な
値とすることができるが、例えば直径は８０〜２５０μ
ｍである。 【００２３】また、積層体１の表面には、２種類の表面
配線導体膜２１、２２が形成されている。第１の表面配
線導体膜２１は、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−Ｐｄなどの
Ａｇ合金）導体膜からなり、第２の表面配線導体膜２２
は、Ａｕ系（Ａｕ単体、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−Ｐｔなどの
Ａｕ合金）導体膜からなる。 【００２４】第１の表面配線導体膜２１は、主に表面の
回路配線を構成するとともに、半田を介して接合される
電子部品６の接続パッドとなったり、また、厚膜抵抗
膜、厚膜コンデンサ素子の端子電極となる。特に、内部
配線導体膜３との接続において、この第１の表面配線導
体膜２１とガラス−セラミック層１ａから露出するビア
ホール導体４と接続する。 【００２５】第２の表面配線導体膜２２は、主に、ボン
ディング細線によって接続されるＩＣチップ５の接続パ
ッド（ワイヤボンディングパッド）として用いられる。 【００２６】回路基板の表面において、第１の表面配線
導体膜２１と第２の表面配線導体膜２２との接続構造
は、図２に示すように、第２の表面配線導体膜２２の一
部に、第１の表面配線導体膜２１が直接重畳して、接続
を達成している。 【００２７】ここで、第１の表面配線導体膜２１の膜厚
は、２５μｍ以上であり、第２の表面配線導体膜の膜厚
は１０〜１５μｍ程度であるこの膜厚は、少なくとも第
１の表面配線導体膜２１と第２の表面配線導体膜２２と
の接続部分または接続部分とその周囲の膜厚である。従
って、第１の表面配線導体膜２１の接続部分以外の膜厚
は、１０〜１５μｍ程度と第２の表面配線導体膜２２同
一にしても構わない。 【００２８】このような接続構造によれば、製造工程
中、特に焼成工程において、Ａｕ系の第２の表面配線導
体膜２２に、第１の表面配線導体膜２１のＡｇ粒子の移
行が発生しても、Ａｇ系の第１の表面配線導体膜２１に
は充分な膜厚が存在するために、接続部分が不良となる
ことはない。 【００２９】以上のように、本発明の低温焼成回路基板
において、積層体１の第１又は第２の表面配線導体膜２
１、２２に機械的に接合されたＩＣチップと表面配線導
体膜との電気的に接続するにあたり、Ａｇ系の導体膜で
ある第２の表面配線導体膜２２との間にＡｌまたはＡｕ
のボンディング細線を用いてワイヤボンディングするこ
とができる。 【００３０】また、このようにＩＣチップ６と電気的に
接続された第２の表面配線導体膜２２と第１の表面配線
導体との接続とが安定的に達成され、全体として、接続
信頼性が維持できる。 【００３１】上述の回路基板の製造方法について説明す
る。 【００３２】まず、ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅと
なるガラス−セラミック材料から成るグリーンシートを
形成する。具体的には、セラミック粉末、低融点ガラス
成分のフリット、有機バインダ、有機溶剤を均質混練し
たスラリーを、ドクタブレード法によって所定厚みにテ
ープ成型して、所定大きさに切断してシートを作成す
る。 【００３３】セラミック粉末は、クリストバライト、石
英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージライ
トなどの絶縁セラミック材料、ＢａＴｉＯ3 、Ｐｂ4 Ｆ
ｅ2Ｎｂ2 Ｏ12、ＴｉＯ2 などの誘電体セラミック材
料、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト（広
義の意味でセラミックという）なとの磁性体セラミック
材料などが挙げられ、その平均粒径１．０〜６．０μ
ｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍに粉砕したものを用
いる。尚、セラミック材料は２種以上混合して用いられ
てもよい。特に、コランダムを用いた場合、コスト的に
有利となる。 【００３４】低融点ガラス成分のフリットは、焼成処理
することによってコージェライト、ムライト、アノーサ
イト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイ
ト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶や
スピネル構造の結晶相を析出するものであればよく、例
えば、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、アル
カリ土類酸化物を含むガラスフリットが挙げられる。こ
の様なガラスフリットは、ガラス化範囲が広くまた屈伏
点が６００〜８００℃付近にあるため、８５０〜１０５
０℃程度の低温焼成に適し、Ａｇ系内部配線導体膜３、
Ａｇ系表面配線導体膜２となる導体膜との焼結挙動が近
似している。尚、このガラスフリットの平均粒径は、
１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍで
ある。 【００３５】上述のセラミック材料とガラス材料との構
成比率は、８５０〜１０５０℃の比較的低温で焼成する
ために、セラミック材料が１０〜６０ｗｔ％、好ましく
は３０〜５０ｗｔ％であり、ガラス材料が９０〜４０ｗ
ｔ％、好ましくは７０〜５０ｗｔ％である。 【００３６】有機バインダは、固形分（セラミック粉
末、低融点ガラス成分のフリット）との濡れ性も重視す
る必要があり、比較的低温で且つ短時間の焼成工程で焼
失できるように熱分解性に優れたものが好ましく、アク
リル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキ
シル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和
化合物が好ましい。 【００３７】溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用い
ることができる。例えば、有機溶剤の場合には、２．
２．４−トリメチル−１．３−ペンタジオールモノイソ
ベンチートなどが用いられ、水系溶剤の場合には、水溶
性である必要があり、モノマー及びバインダには、親水
性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。 【００３８】その付加量は酸価で表せば２〜３００あ
り、好ましくは５〜１００である。付加量が少ない場合
は水への溶解性、固定成分の粉末の分散性が悪くなり、
多い場合は熱分解性が悪くなるため、付加量は、水への
溶解性、分散性、熱分解性を考慮して、上述の範囲で適
宜付加される。 【００３９】次に、ガラス−セラミック層１ａ〜１ｅと
なるグリーンシートには、各層のビアホール導体４の形
成位置に対応して、所定径の貫通穴をパンチングによっ
て形成する。 【００４０】次に、グリーンシートの貫通穴に、ビアホ
ール導体４の導体をＡｇ系導電性ペーストを印刷・充填
するとともに、ガラス−セラミック層１ｂ〜１ｅとなる
グリーンシート上に、各内部配線導体膜３となる導体膜
を印刷し、乾燥処理を行う。 【００４１】ここで、ビアホール導体、内部配線導体膜
のＡｇ系導電性ペーストは、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−
ＰｄなどのＡｇ合金）粉末、ホウ珪酸系低融点ガラスフ
リット、エチルセルロースなどの有機バインダー、溶剤
を均質混合したものが用いられる。 【００４２】また、ガラス−セラミック層１ａとなるグ
リーンシート上に、第２の表面配線導体膜２２となる導
体膜を表面配線用のＡｕ系導電性ペーストを用いて印刷
し、乾燥処理を行い、続いて、第１の表面配線導体膜２
２となる導体膜を表面配線用のＡｇ系導電性ペーストを
用いて印刷し、乾燥処理を行う。両者の接続部、即ち、
第２の表面導体膜２２となる導体膜上に、第１の表面配
線導体となる導体膜が直接重畳して成る部分において、
それぞれの膜厚を制御しなくてはならない。 【００４３】このため、この接続重畳部においては、第
２の表面配線導体膜２２となる導体膜を形成した後、少
なくとも第１の表面配線導体部２１の接続部分を、第２
の表面配線導体膜２２となる導体膜を印刷した回数の
１．５倍以上の回数を施して、重印刷を行う。 【００４４】ここで、第１の表面配線導体膜用のＡｇ系
導電性ペーストは、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−Ｐｄなど
のＡｇ合金）粉末、Ｐｔ粉末、低融点ガラスフリット、
有機バインダー、溶剤を均質混合したものが用いられ、
第２の表面配線導体膜用のＡｕ系導電性ペーストは、Ａ
ｕ系（Ａｕ単体、Ａｕ−Ｐｄ、Ａｕ−ＰｔなどのＡｕ合
金）粉末、低融点ガラスフリット、有機バインダー、溶
剤を均質混合したものが用いられる。尚、その他に、Ｖ
2 Ｏ5 粉末を各金属成分に対して０．２〜１．０ｗｔ％
添加すると、積層体１との接着強度が向上して望まし
い。 【００４５】このようにビアホール導体４となる導体、
内部配線導体膜３となる導体膜が形成されたガラス−セ
ラミック層１ｂ〜１ｅとなるグリーンシート、第１の表
面配線導体膜となるＡｇ系の導体膜、第２の表面配線導
体膜となるＡｕ系の導体膜が形成されたガラス−セラミ
ック層１ａとなるグリーンシートを、積層体１のガラス
−セラミック層１ａ〜１ｅの積層順に応じて積層一体化
する。 【００４６】次に、未焼成の積層体を、酸化性雰囲気ま
たは大気雰囲気で焼成処理する。焼成処理は、脱バイン
ダ過程と焼結過程からなる。 【００４７】脱バインダ過程は、ガラス−セラミック層
１ａ〜１ｅとなるグリーンシート、内部配線導体膜３と
なる導体膜、ビアホール導体４となる導体、表面配線導
体膜２となる導体膜に含まれる有機成分を焼失するため
のものであり、例えば６００℃以下の温度領域で行われ
る。 【００４８】また、焼結過程は、ガラス−セラミックの
グリーンシートのガラス成分を結晶化させると同時にセ
ラミック粉末の粒界に均一に分散させ、積層体に一定強
度を与え、内部配線導体膜３となる導体膜、ビアホール
導体４となる導体、表面配線導体膜２１、２２となる導
体膜の導電材料の金属粉末、ＡｇまたはＡｕ粉末を粒成
長させて、低抵抗化させ、ガラス−セラミック層１ａ〜
１ｅと一体化させるものである。これは、ピーク温度８
５０〜１０５０℃に達するまでに行われる。 【００４９】この工程で、内部に内部配線導体膜３、ビ
アホール導体４が形成され、且つ表面に表面配線導体膜
２が形成された積層体１が達成されることになる。 【００５０】その後、必要に応じて、第１の表面配線導
体膜２１に接続する厚膜抵抗素子や所定形状の絶縁保護
膜を形成して、各種電子部品６を半田などで接合・実装
を行う。さらに、所定配線導体膜上にＩＣチップ６を搭
載して、第２の表面配線導体膜２２との間でＡｌまたは
Ａｕのボンディング細線を介して、ワイヤボンディング
接合を行う。 【００５１】これにより、図１に示す回路基板が達成す
ることになる。 【００５２】上述の説明では、主に第１の表面配線導体
膜２１と第２の表面配線導体膜２２との接続構造につい
て説明したが、回路基板は、積層体１の内部に内部配線
導体膜３、ビアホール導体とで構成された回路網と積層
体１の表面に第１の表面配線導体膜２１、第２の表面配
線導体膜２２とで構成された回路網を接続させなければ
ならない。 【００５３】ここで、内部配線導体膜電極３と表面配線
導体膜とを接続するガラス−セラミック層１ａに形成さ
れたビアホール導体４は、Ａｇ系導体で形成されてい
る。従って、このビアホール導体４と表面配線導体との
接続は、同じＡｇ系の第１の表面配線導体膜２と接続さ
せる必要がある。即ち、単純に、ガラス−セラミック層
１ａの表面に露出するビアホール導体４の端面を、第１
の表面配線導体膜２１で覆うように重畳すればよいこと
になる。 【００５４】これにより、本発明の回路基板の内部導体
膜３と第１の表面配線導体膜２１との接続は安定に行わ
れることになる。 【００５５】 【実験例】本発明者は、積層体１の表面におけるＡｇ系
の第１の表面配線導体膜２１とＡｕ系の表面配線導体膜
２２との構造及びその膜厚を種々の変更による検討を行
った。 【００５６】参考例として、積層体１の表面にＡｇ系の
表面配線導体膜となる導体膜を形成し、その上面にＡｕ
系の第２の表面配線導体膜となる導体膜を形成して、大
気雰囲気中で同時焼成した。即ち、本発明の構造におい
て、第１の表面配線導体膜２１と第２の表面配線導体膜
２２とが逆構造となっている。即ち、ビアホール導体４
にＡｕ系の第２の表面配線導体膜２２を重畳接続するこ
とを想定した構造である。 【００５７】この場合、下地のＡｇ系の第１の表面配線
導体膜２１の膜厚に係わらず、Ａｕ系の第２の表面導体
膜が浮き上がった状態で形成され、その部分の引っ張り
強度は、０．５ｋｇｆ／２ｍｍ角の力で簡単に剥離して
しまう。 【００５８】次に、接続部分の重畳構造を、Ａｕ系の第
２の表面配線導体膜２２、Ａｇ系の第１の表面配線導体
膜２１の順に形成した。この時、Ａｕ系の第２の表面配
線導体膜２２の膜厚は、１５μｍとなるように形成し、
Ａｇ系の第１の表面配線導体膜２１の膜厚を種々変更
（１８μｍ、２１μｍ、２３μｍ）した。 【００５９】第１の表面配線導体膜の厚みが１８μｍ
（第２の表面配線導体膜２２に対して、約１倍＝略同
じ）時には、接続部分から延びる回路配線部分との境界
付近で断線が生じてしまった。 【００６０】第１の表面配線導体膜の厚みが２１μｍ
（第２の表面配線導体膜２２に対して、約１・４倍）時
には、接続部分から延びる回路配線部分との境界付近で
断線しかかっている状態であった。 【００６１】これらは、第１の表面配線導体膜となる導
体膜と第２の表面配線導体膜２２となる導体膜の同時焼
成時、第１の表面配線導体膜２１のＡｇ粒子が、Ａｕ系
の第２の表面配線導体膜２２側に拡散・移行して発生す
るものである。 【００６２】第１の表面配線導体膜の厚みが２３μｍ
（第２の表面配線導体膜２２に対して、約１・５３倍）
時には、接続部分から延びる回路配線部分との境界付近
でも安定した接続が維持できる。 【００６３】さらに、２３μｍ以上の第１の表面配線導
体膜２１を形成した場合では、より接続信頼性が向上す
ることを確認した。 【００６４】尚、接続部分の接合強度に難点がある場合
には、第２の表面配線導体膜２２となる導体膜、第１の
表面配線導体膜２１となる導体膜の重畳部分を覆うよう
に、絶縁保護膜となる絶縁膜を形成すればよい。また、
焼成した後において、樹脂などの絶縁保護膜を形成して
も構わない。 【００６５】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、ガラス−
セラミック焼結体から成る基体の内部にＡｇ系の内部配
線導体、表面にＡｇ系の第１の表面配線導体、Ａｕ系の
第２の表面配線導体を一体的に形成し、前記内部配線導
体と第１の表面配線導体とをＡｇ系のビアホール導体に
よって電気的に接続してなる回路基板おいて、前記第２
の表面配線導体膜上に、該第２の表面配線導体膜の膜厚
に対して１．５倍以上の第１の表面配線導体膜を直接重
畳することによって、安定した接続状態で接続させるこ
とができる。 【００６６】これによって、従来のように、製造工程が
異質な別金属部材を用いることなく、さらに、ＩＣチッ
プなどをボンディング細線で接続できることになり、こ
れによって、実用に適した回路基板となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回路基板の断面図である。
【図２】本発明に第１の表面配線導体膜と第２の表面配
線導体膜との接続部分の概略図である。 【符号の説明】 １０・・・・・・回路基板 １・・・・・・・積層体 １ａ〜１ｅ・・・ガラス−セラミック層 ２１・・・・・・Ａｇ系の第１の表面配線導体 ２２・・・・・・Ａｕ系の第２の表面配線導体 ３・・・・・・・内部配線導体 ４・・・・・・・ビアホール導体
線導体膜との接続部分の概略図である。 【符号の説明】 １０・・・・・・回路基板 １・・・・・・・積層体 １ａ〜１ｅ・・・ガラス−セラミック層 ２１・・・・・・Ａｇ系の第１の表面配線導体 ２２・・・・・・Ａｕ系の第２の表面配線導体 ３・・・・・・・内部配線導体 ４・・・・・・・ビアホール導体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−115947（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−94866（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−119096（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05K 3/46
H05K 1/09
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】ガラス−セラミック焼結体から成る基体の
内部にＡｇ系の内部配線導体、表面にＡｇ系の第１の表
面配線導体、Ａｕ系の第２の表面配線導体を一体的に形
成し、前記内部配線導体と第１の表面配線導体とをＡｇ
系のビアホール導体によって電気的に接続してなる回路
基板であって、前記第１の表面配線導体は、その一部を
第２の表面配線導体上に重畳させて第２の表面配線導体
に接続されており、且つ、前記第１の表面配線導体の厚
みが、第２の表面配線導体の厚みに対して１．５倍以上
であることを特徴とする回路基板。
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|---|---|---|---|
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