JP3493358B2 - セラミックス基板及びそのメタライズ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス基板
の表面に、配線等の精密なメタライズを施すセラミック
ス基板及びそのメタライズ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体チップを搭載するため
の基板としてセラミックス基板が使用されており、この
セラミックス基板の表面には、半導体素子の高集積度化
に伴なってメタライズ層からなる精密な配線が要求され
ている。

【０００３】前記セラミックス基板の外部及び内部のメ
タライズ配線を行なう方法としては、スクリーン印刷
法が知られている。そして、このスクリーン印刷法に
は、セラミックス基板が焼成前の状態（グリーンテー
プ）で印刷されるコファイヤー法と、一旦焼結したセラ
ミックス基板に印刷するポストファイヤー法とがある。

【０００４】また、他の配線方法として、一旦焼結した
セラミックス基板の表面に、金属スパッタと金属エッチ
ングを施して配線を形成する薄膜法が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
スクリーン印刷法と薄膜法とは、各々次の様な欠点が
あり、必ずしも好ましくはなかった。 スクリーン印刷法 （ａ） メッシュと遮蔽乳剤とから構成されているマス
クパターンを用いるため、極端に細かい配線や複雑な配
線がマスクパターン上に形成できない。

【０００６】（ｂ） メタル箔をエッチングして形成し
たメタルマスクパターンであれば、前記（ａ）と比べて
より細かいパターンの形成が可能となるが、その場合で
もエッチング部分で囲まれた部分を保持する事が不可能
であり、またメタル箔の厚みに制約を受ける（厚いとエ
ッチング精度が落ちるし、薄いと耐久性に欠ける）。

【０００７】（ｃ） 前記（ａ）法或は（ｂ）法を用い
て、仮に精密なスクリーンマスクが製作できたとして
も、同パターンを用いて印刷する以上、印刷時のニジミ
やカスレを完全に除去する事は難かしく、パターン精度
をそのまま保持してセラミックス基板にメタライズ回路
を形成する事は困難である。

【０００８】（ｄ） 前記（ａ）法或は（ｂ）法を用い
て、メタライズ回路を形成した場合、ペースト状のメタ
ライズパウダーを使用する以上、その断面形状は表面張
力により円弧状になり易い、よって半導体チップを実装
する上に於いての作業性（例えばワイヤーボンディング
性）に問題が生じ易くなる。

【０００９】（ｅ） 前記（ｄ）に示した現象により、
同じメタライズ厚みで比較した場合、円弧状の断面形状
の断面積は方形状の断面形状のものより小さくなるの
で、導通抵抗的に高くなり、セラミックス基板の電気特
性上、不利となる。 薄膜法 （ｆ） この方法は、印刷手法を用いずに直接セラミッ
ク表面にメタライズ配線を形成する方法なので、配線の
精度については相当なものが得られるが、一旦焼結した
セラミックス基板にしか回路形成ができないため、工程
が複雑化する。

【００１０】（ｇ） 前記（ｆ）で述べた様に、焼結物
にしか回路形成ができないため、セラミックス多層基板
の様に、同方法を用いて基板内部にもメタライズを設け
ることは不可能である。 （ｈ） 導体形成をスパッタ法又は湿式メッキ法で行な
うため、導体部分に充分な厚みを確保する事が困難であ
る。

【００１１】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れ、低コストで、しかも容易な作業によって、精密なメ
タライズ回路を形成できるセラミックス基板及びそのメ
タライズ方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、フィルム状パターン用部材に予め
所定の形状に溝加工を施して溝パターンを形成し、該溝
パターン内にメタライズペーストを注入し、その後焼成
前或は焼成後の予め接着層が形成されたセラミックス基
板に前記メタライズペーストを転写することを特徴とす
るセラミックス基板のメタライズ方法を要旨とする。 請求項２の発明は、前記メタライズペーストは、樹脂及
び溶剤が混合されてペースト状になった金属粉であるこ
とを特徴とする前記請求項１に記載のセラミックス基板
のメタライズ方法を要旨とする。

【００１３】請求項３の発明は、前記セラミックス基板
は、焼成前のグリーンシートであることを特徴とする前
記請求項１又は２に記載のセラミックス基板のメタライ
ズ方法を要旨とする。 請求項４の発明は、フィルム状パターン用部材に予め所
定の形状に溝加工を施して溝パターンを形成し、該溝パ
ターン内に樹脂及び溶剤が混合されてペースト状になっ
た金属粉であるメタライズペーストを注入し、次いで該
メタライズペーストを転写用部材に転写し、その後該転
写用部材上のメタライズパターンを表面が柔軟な焼成前
の接着層が形成されたセラミックス基板に埋め込んで転
写することを特徴とするセラミックス基板のメタライズ
方法を要旨とする。

【００１４】請求項５の発明は、前記溝パターンの断面
形状が方形を成していることを特徴とする請求項１〜４
のいずれかに記載のセラミックス基板のメタライズ方法
を要旨とする。 請求項６の発明は、前記請求項５に記載のセラミックス
基板のメタライズ方法により製造されたセラミックス基
板であって、 前記セラミックス基板に形成されたメタラ
イズ層の断面形状が方形で、かつその表面が平坦である
ことを特徴とするセラミックス基板を要旨とする。

【００１５】ここで、本発明におけるセラミックス基板
とは、例えば半導体もしくはこれに準ずる部品に使用さ
れるものをさし、単層及び多層のものを含む。これらの
基板は、例えば、ドクターブレード法やプレス法等を用
いて製造される。セラミックス基板は、絶縁性を有する
基板であり、例えばＡｌ₂Ｏ₃を９０〜９４重量％含有す
るアルミナセラミックスなどの電気絶縁材料から構成さ
れる。

【００１６】また、メタライズペーストによって形成さ
れるメタライズ層は、例えばモリブデン，マンガン，タ
ングステン及び銀パラジウム等の金属粉末にバインダー
を混合したものを、焼成前のセラミックス基板（グリー
ンテープ）上、もしくは焼成後のセラミックス基板上
に、回路として形成される。

【００１７】前記請求項１〜６における発明において
は、前記セラミックス基板上へのメタライズ形成を、溝
加工及び転写による方法を採用し、従来のスクリーン印
刷法以外の方法にて形成する。ここで、溝加工の方法と
しては、例えばエッチングや機械加工等が挙げられる。

【００１８】その方法の概略を挙げると、予め所定の回
路形状にエッチングされた金属平板もしくは樹脂膜付き
の金属箔のエッチング面に、適当な樹脂及び溶剤と混合
されてペースト状になった金属粉（メタライズペース
ト）を塗布する。次に、ゴム製や金属製のブレード等を
用いて余分なメタライズペーストを除去し、エッチング
された回路部分（凹み部分）のみにメタライズペースト
が充填された形とする。次に、このメタライズペースト
を乾燥した後、接着性溶剤塗布や熱等によって接着性が
生じたグリーンテープと加圧接着する。次に、このエッ
チング板（もしくは箔）をグリーンテープから剥離する
事により、グリーンテープ上にメタライズ回路を形成
（転写）する。

【００１９】ここで、前記エッチング板（箔）の凹み部
分に充填されたメタライズペーストは、乾燥後、直接グ
リーンテープに転写しても良いが、一旦何かの板（例え
ばガラス板や樹脂製のフィルム）に転写した後グリーン
テープに転写しても良い。つまり、請求項１の発明で
は、グリーンテープ上等にメタライズ回路が凸状に形成
されるのに対し、請求項４の発明では、より平坦に形成
される。

【００２０】尚、メタライズ回路をグリーンテープに転
写することについて言及したが、焼成後のセラミック基
板に適用することも可能である。 （作用） 請求項１の発明では、フィルム状パターン用部材に予め
所定の形状に溝加工を施して溝パターンを形成するの
で、精密な回路等のパターンの形成が可能である。そし
て、この溝パターン内にメタライズペーストを注入し、
焼成前或は焼成後の予め接着層（例えば接着溶剤の層）
が形成されたセラミックス基板に溝パターンのメタライ
ズペーストを転写するので、十分な厚さを備えたメタラ
イズペーストのパターンがセラミックス基板上に形成さ
れる。請求項２の発明では、メタライズペーストとし
て、樹脂及び溶剤が混合されてペースト状になった金属
粉を用いることができる。 請求項３の発明では、セラミ
ックス基板として、焼成前のグリーンシートを用いるこ
とができる。

【００２１】また、請求項４の発明では、フィルム状パ
ターン用部材に溝パターンを形成し、溝パターン内に樹
脂及び溶剤が混合されてペースト状になった金属粉であ
るメタライズペーストを注入し、一旦メタライズペース
トを転写用部材に転写してから、柔軟な表面を有する焼
成前のセラミックス基板に転写するので、メタライズペ
ーストの層はセラミックス基板に埋め込まれた状態とな
って、その表面全体がフラットなものとなる。

【００２２】つまり、前記請求項１〜請求項４の発明で
は、溝加工と転写とを利用してメタライズのパターンの
形成を行なうので、前記（ａ）〜（ｈ）の課題が解決さ
れ、容易に精密なパターンニングが可能となる。また、
形成されるメタライズパターンの厚みと断面形状は、フ
ィルム状パターン用部材へのパターン（回路）形成時の
溝の深さとその溝の形状、または金属箔の場合は、箔の
厚みと溝の形状により一義的に決まるので、メタライズ
の厚みと断面形状のコントロールが簡単になる。

【００２３】特に、請求項５の発明では、前記溝パター
ンの断面形状が方形を成しているので、請求項６の発明
の様に、セラミックス基板上に形成されるメタライズ層
の断面形状も方形となり、しかもその表面が平坦にな
る。この様に、例えばセラミックス基板の外部に出てい
るメタライズ層の断面形状を方形にすることは、外部端
子の接続（ワイヤーボンディング等）の観点から見ても
有効接続面積（あるいは平坦度）上、非常に有利であ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成作用を
一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例に
ついて説明する。 （実施例１） まず、図１に示す様に、ラミネートフィルム２のステ
ンレス箔１に対して、周知のエッチングを行なって、メ
タライズ回路のための溝パターンを形成する。

【００２５】図１は、本発明の一実施例に利用したラミ
ネートフィルム２の斜視断面図である。このラミネート
フィルム２は、予めステンレス箔１とポリエステルフィ
ルム３とを接着した状態で、ステンレス箔１の部分を所
定の回路にエッチングしたものである。本実施例でのス
テンレス箔１の厚みは０．０３０mm，ポリエステルフィ
ルム３の厚みは０．２００mmであり、エッチングパター
ンの巾は０．１５０mm，パターンの間隔は０．１００m
m，パターンのピッチは０．２５０mmである。

【００２６】尚、本実施例では、金属としてはステンレ
ス箔１を使用しているが、ＡｌやＣｕ等、他の金属箔に
代替する事もできる。また、ポリエステルフィルム３に
ついても、その他の樹脂（塩ビ、アルリル等）への代替
も可能である。また、図１の様に金属箔と樹脂フィルム
の接合体（ラミネートフィルム）でなくとも、例えば金
属の板の一部をエッチング加工して凸凹をつけたもので
も可能である。

【００２７】次に、図２に示す様に、ラミネートフィ
ルム２の凹凸のある表面に、メタライズペースト（イン
ク）４を塗布する。図２は、ラミネートフィルム２にメ
タライズペースト４を塗布した状態の断面を示してい
る。ここで、ラミネートフィルム２の表面には、メタラ
イズペースト４とラミネートフィルム２との離型性を向
上させるために、予めシリコーン樹脂等の離型剤が塗布
されている。

【００２８】次に、図３に示す様に、ラミネートフィ
ルム２上の余分なメタライズペースト４を除去する。図
３は、メタライズペースト４が塗布されたラミネートフ
ィルム２における、余分なメタライズペースト４をブレ
ード（金属や樹脂やゴム等）５にて除去する様子を示し
ている。これにより、メタライズペースト４は、ラミネ
ートフィルム２の凹み部分６のみに充填されたメタライ
ズ層の形となって、ラミネートフィルム２の側に所定の
形状のメタライズ回路が形成される。尚、本実施例で使
用したメタライズペースト４はパウダーとしてＷを主体
として調整されたものであり、他にビヒクルとして、セ
ルロース系の樹脂と脂肪族系の溶剤が使われている。

【００２９】次に、図４に示す様に、ラミネートフィ
ルム２の凹み部分６が形成された側に仮フィルム７を押
し当て、その後ラミネートフィルム２を剥して、メタラ
イズ回路を仮フィルム７へ転写する。図４は、押圧され
た仮フィルム７を剥すことによって、メタライズ回路を
仮フィルム７へ転写する様子を示している。本実施例で
は、仮フィルム７としてポリエステルフィルムを使用し
たが、他にガラスや金属の板でも良い。またメタライズ
ペースト４の仮フィルム７への接着性（転写性）を良く
するために、予め仮フィルム７上に接着溶剤として、ブ
チラール系の樹脂と脂肪族系の溶剤の混合物が塗布され
ている。尚、予めメタライズペースト４中に、熱のみに
て容易に接着性の出る樹脂等を加えておけば、これらの
接着剤の塗布の必要はない。

【００３０】次に、図５に示す様に、メタライズ回路
が転写された仮フィルム７をグリーンテープ（シート）
８に接着する。図５は、メタライズ回路を持つ仮フィル
ム７が、グリーンテープ８に接着された状態を示してい
る。この場合、グリーンテープ８とメタライズペースト
４との接着性を高めるとともに、メタライズ回路の凹凸
を吸収するために、予めグリーンテープ８の表面に接着
溶剤（脂肪族系）を塗布し、グリーンテープ８の表面を
スラリー状態にして接着している。尚、接着溶剤の代わ
りに、セラミックペースト（スラリー状のグリーンセラ
ミック）を予め印刷して接着しても良い。

【００３１】最後に、グリーンテープ８から、仮フィ
ルム７を剥して、メタライズ回路のグリーンテープ８へ
の転写を完了する。図６は、メタライズ回路が転写され
たグリーンテープ８を示しており、メタライズペースト
４がグリーンテープ８内に埋まっており、その断面形状
は方形を呈している。

【００３２】この様に、本実施例では、ステンレス箔１
にエッチングを施して、溝パターンを備えたラミネート
フィルム２を形成し、このラミネートフィルム２に形成
されたメタライズ回路を、まず仮フィルム７に転写し、
次いで仮フィルム７からグリーンテープ８に転写してい
る。従って、精密なメタライズ回路の形成が可能で、そ
の作業も極めて容易である。

【００３３】また、本実施例では、メタライズペースト
４の上面とグリーンテープ８の上面とが同一平面となっ
てフラットであるので、同様なメタライズ回路が形成さ
れたグリーンシート８を積層して、容易にセラミックス
多層基板を製造することができるという顕著な利点があ
る。

【００３４】更に、断面が方形のメタライズ回路を形成
することにより、メタライズ部分の平坦度が保たれるの
で、外部リードの接合（ワイヤーボンディング等）の作
業性が向上する。更に、メタライズの断面積が増大する
ので、電気的特性（導通抵抗等）が有利となる。 （実施例２）本実施例は、基本的には実施例１と同じ様
な方法であるが、仮フィルムを用いずに、直接グリーン
テープにメタライズ回路を転写したことが大きく異な
る。

【００３５】すなわち、図１〜図３までは、実施例１と
同じであるが、図３の段階のラミネートフィルム（メタ
ライズ充填済み）を直接グリーンテープと接着し、ラミ
ネートフィルムのみを剥離して、メタライズ回路を形成
したものである。この場合、実施例１とは異なり、図７
に示す様に、メタライズペースト１０からなる回路はグ
リーンテープ１１の上に凸状に配置されるが、その断面
形状やファイン性については実施例１に劣るものではな
い。

【００３６】尚、この方法を用いれば、メタライズ回路
の転写は、グリーンテープ１１のみならず、焼成後のセ
ラミックス基板にも可能となる。以上本発明の実施例に
ついて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定
されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲に
おいて、様々なる態様で実施しうる事は勿論である。

【００３７】例えば、予めグリーンテープに、スルーホ
ールを配することによって、縦方向の導通も可能とな
る。また、金属箔や金属板のエッチングによって回路形
成が成されているが、機械加工等による回路形成によっ
ても可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した様に請求項１〜請求項４の
発明によれば、従来のスクリーン印刷では得られない様
な精密なメタライズの配線を、低コストにてしかも簡易
な操作で、セラミックス基板上に形成することができ
る。特に、請求項４の発明では、未焼成のセラミックス
基板にメタライズパターンが埋め込まれた状態となり、
それによって表面全体が平坦になるので、この様な基板
を多数積層することによって、密着性に優れたセラミッ
クス多層基板を容易に製造することができる。

【００３９】更に、請求項５及び請求項６の発明では、
メタライズの断面形状を方形とすることができるので、
外部からのメタライズ回路への電気的接続の作業性を向
上させ、かつ抵抗値を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１のラミネートフィルムの断面斜視図
である。

【図２】 メタライズペースト塗布後の断面図である。

【図３】 メタライズペースト除去後の断面図である。

【図４】 仮フィルムの転写後の断面図である。

【図５】 グリーンテープと接着した断面図である。

【図６】 仮フィルム剥離後の断面図である。

【図７】 実施例２のグリーンテープへの直接転写後の
断面図である。

【符号の説明】

１…ステンレス箔 ２…ラミネートフィル
ム ３…ポリエステルフィルム ４，１０…メタライズ
ペースト ７…仮フィルム ８，１１…グリーンテ
ープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/10 - 3/38

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルム状パターン用部材に予め所定の
   形状に溝加工を施して溝パターンを形成し、該溝パター
   ン内にメタライズペーストを注入し、その後焼成前或は
   焼成後の予め接着層が形成されたセラミックス基板に前
   記メタライズペーストを転写することを特徴とするセラ
   ミックス基板のメタライズ方法。
2. 【請求項２】 前記メタライズペーストは、樹脂及び溶
   剤が混合されてペースト状になった金属粉であることを
   特徴とする前記請求項１に記載のセラミックス基板のメ
   タライズ方法。
3. 【請求項３】 前記セラミックス基板は、焼成前のグリ
   ーンシートであることを特徴とする前記請求項１又は２
   に記載のセラミックス基板のメタライズ方法。
4. 【請求項４】 フィルム状パターン用部材に予め所定の
   形状に溝加工を施して溝パターンを形成し、該溝パター
   ン内に樹脂及び溶剤が混合されてペースト状になった金
   属粉であるメタライズペーストを注入し、次いで該メタ
   ライズペーストを転写用部材に転写し、その後該転写用
   部材上のメタライズパターンを表面が柔軟な焼成前の接
   着層が形成されたセラミックス基板に埋め込んで転写す
   ることを特徴とするセラミックス基板のメタライズ方
   法。
5. 【請求項５】 前記溝パターンの断面形状が方形を成し
   ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   のセラミックス基板のメタライズ方法。
6. 【請求項６】 前記請求項５に記載のセラミックス基板
   のメタライズ方法により製造されたセラミックス基板で
   あって、 前記セラミックス基板に形成されたメタライズ層の断面
   形状が方形で、かつその表面が平坦であることを特徴と
   するセラミックス基板。