JPH02128496A - 低温焼成多層基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野コ 本発明は、低温焼成の多層基板に関するものである。

［従来の技術］ 従来ＩＣのへアーチツブの搭載用の低温焼成多層基扱け
、該低温焼成多層基板の表面に金を形成し、内部は金（
Ａｕ）導体又は銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ　）等の導
体を使用していたが、表面に金導体のみを形成させてい
る場合は、１ｃのベアーデツプの搭載とワイヤーボンデ
ィングは容易に行なえるが、特殊な半田付を使用しない
限り他の部品の半田付けができないという欠点があった
。

また、別の従来例として第２図に示すように低温焼成多
層基板の表面にＡｇ−Ｐｄ導体１３を形成し、セラミッ
クス層１６．１７．１８．１９の間にＡｇ−Ｐｄ導体Ｉ
Ｉ、＋５を形成したものではＩＣデツプ１４の実装は、
半田１２によってＩＣチップ１４のピンとＡｇ−Ｐｄ導
体１３とを接着させることが行なわれ、ヘアーチップの
実装は容易にできなかった。

［発明の解決しようとする課題］ 本発明の目的は、従来技術が有していた前述の欠点を解
消しようとするものであり従来知られていなかった低温
焼成多層基板を新規に提供することを目的とする。

［課題を解決するだめの手段］ 本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり
、低温焼成多層基板の表面に半田付は用の金属導体と金
導体を有することを特徴とする低温焼成多層基板を提供
するものである。

以下本発明について詳細に説明する。本発明は低温焼成
多層基板の内部には金と金以外の金属の少なくとも一方
により導体を形成し、該低温焼成多層基板の表面にはベ
アーチップ搭載用の金導体と半田付は部品用の金以外の
金属導体を形成することによって、ベアーチップの搭載
と半田付は用の部品の両方搭載を確実にしたものである
。第１図は本発明の低温焼成多層基板の一例の断面図を
示す。第１図において１は、金以外の金属導体、２は金
線、３は金導体、４はベアーデツプ、５はピアホール内
の導体であるビア導体６．７．８．９は低温焼成多層基
板のセラミックス層、１０は低温焼成多層基板表面の金
以外の金属導体、１１は半田付は用の部品である。

金導体３は金導体ペーストを焼成して得られるが、現在
実用化されている金導体ペーストは、該金導体ペースト
が含んでいる有機バインダーの飛散のために空気等の酸
化性雰囲気中で焼成する必要があるため、金属導体ｌ、
１０が上記酸化性雰囲気中で酸化せず焼成可能な金属で
あるＡｇかＰｄの少なくとも一方が通常使用される。ま
たビア導体５は、上記と同様の理由で酸化性雰囲気中で
も酸化されない。金又はＡｇかＰｄの少なくとも一方が
通常使用される。セラミックス層６、７．８．９の材質
は、ベアーチップ５の材質であるシリコンとほぼ同じ熱
膨張率のもので１０００℃以下で焼成できるものなら特
に限定されず使用できる。−・例を掲げると５ｉ０２−
Ａ１２０３−８２０３−ＢａＯ系のガラスとＡ１□０３
及び２Ｍｇ０・ＳｉＯ□からなる以下のものが使用でき
る。尚、％は特に記載しない限り重量％を意味する。上
記のガラス成分の割合は５ｉｎ２：　３０〜５０％ Ａ１□０．］：５５〜１３ ％２Ｏ３：３０〜４０％ ＢａＯ：５〜２５％ である。

低温焼成多層基板のセラミックス材料は」−記ガラス　
　　　２５〜６５％ ＡＩ□０３２０〜６０％ ２Ｍｇ０・５ｉ０２５〜４０％ からなる。

本発明にかかる低温焼成多層基板は次のように製造され
る。」１記したようなアルミナ粉末、ガラスフリット等
のセラミックスの原料粉にブヂラール樹脂、アクリル樹
脂等の有機バインダフタル酸ジブデル、フタル酸ジオク
チル、フタル酸ブチル−ベンジル等の可塑剤、トルエン
、アルコール等の溶剤を添加して混練してスラリーを作
成する。そして、該スラリーをシート状に成形し、いわ
ゆるグリーンシートが作成される。該グリーンシートに
ピアホール用等の孔を開け、表面に配線用等のΔｕ、　
Ｃｕ、Ａｇ、　Ａｇ−Ｐｄ等の導体ペーストを所定の回
路に印刷する。この時、ピアホールにはＡｕ、　Ｃｕ、
　Ａｇ、　Ａｇ−Ｐｄ等の導体ペストが満たされる。次
にこれらの印刷されたグリーンシートを金以外の金属導
体ペーストと金導体ペーストを同一表面上に印刷したグ
リンシートが最上段にくるように所定の枚数重ね合わせ
熱圧着により積層化し、焼成して低温焼成多層基板とな
る。このようにして製造された低温焼成多層基板は回路
が絶縁基板を介して多層に積層されたものとなる。

尚、低温焼成多層基板の表面に金導体３を形成する他の
方法は」１記の如く行なうことによって表面に金属導体
１０を形成し金導体３を形成していない焼成済の低温焼
成多層基板を製造し、この低温焼成多層基板の表面に金
導体ペーストを印加して酸化性雰囲気中で再焼成しても
よい。また、この場合逆に表面に金導体３が形成され金
属導体１０を形成していない焼成済の低温焼成多層基板
の表面に金属導体１０用のペーストを印刷して上記の如
く再焼成してもよい。また、表面に導体を全く形成して
いない焼成後の低温焼成基板の表面に金属導体ＩＯ用の
ペーストと金導体ペーストの印刷を２度にわたって行な
い、上記の如く再焼成してもよい。

尚、金属導体１０と金導体３は低温焼成多層基板の両面
に形成してもよい。

非酸化性雰囲気中で有機バインダーが飛散可能な金導体
ペーストが開発された後は、金属導体１．ＩＯとビア導
体５は銅（Ｃｕ）も使用でき、この場合は、低温焼成多
層基板の焼成は酸素濃度２０ｐｐｍ以下の窒素（Ｎ２）
等の非酸化性雰囲気で行なうのが望ましい。

［実施例］ 実施例１ ガラス組成５ｉＯｚ　４５％、　ＡＩ□０３１０％、Ｂ
Ｊ３３５％、Ｂａ０１０％とし、ガラス４０％、アルミ
ナ５０％、フ１ルステライト１０％の組成のガラスセラ
ミック粉末８８％と、アクリル樹脂９％とフタル酸エス
テル３％よりなるグリーンシートと、Ａｇ　９５％、Ｐ
ｄ５％の粉末８５％、グリーンシート中のガラスと同組
成のガラス２％、ビヒクル１３％からなるＡｇ−Ｐｄペ
ーストとＡｕ粉末８５％、グリーンシート中のガラスと
同組成のガラス２％、ビヒクル１３％からなる金導体ペ
ーストを用意した。

まず、４枚のグリーンシートにピアホール用の孔を開け
、Ａｇ−Ｐｄ導体ペーストを印刷によりピアホールへつ
める。次に最上層以外のグリンシートに回路パターンを
Ａｇ−Ｐｄ導体ペーストで印刷する。一方、最上層のグ
リーンシートに金導体ペーストとＡｇ−Ｐｄ導体ペース
トで回路パターンなどを印刷する。次に４枚のグリーン
シトを８０℃、　ｌ００ｋｇ／ｃｍ２で熱圧着し、ベル
ト炉で最高温度９００℃で焼成した。このようにして得
られた低温焼成多層基板のＡｇ−Ｐｄ導体上に第１図に
示すように部品を半田付けし、更に金導体」−に９％５
ｍｍのシリコンのベアーチップを、Ａｕ−３ｉ共品４５
０℃で接着し、−５５℃−４１５０℃のヒートサイクル
を、１０００回行なった後、該接着の界面付近の接着状
態を顕微鏡観察したところ、クラック等の異状は認めら
れなかった。表面金導体特性として、ワイヤボンディン
グ性とダイボンディング性を評価した。ワイヤボンディ
ングは、２５μｍφ金ワイヤをに＆Ｓ社製、超音波併用
熱圧着ボンダーでボンディングを行ない、　１５０℃、
ｌ０００ｈｒｓの高温放置後の引張り強度を測定し、平
均８．３ｇ、最小５．１ｇであったので問題はない。

以上の特性評価結果より、本発明の低温焼成多層基板は
ワイヤボンディング信頼性に問題はなく、サイズの大き
なシリコンチップのダイボンディングも信頼性のあるも
のとなってなり、非常に優れていることがわかる。

実施例２ 実施例１と同一組成のグリーンシートとＡｇＩ’ｄ導体
ペーストを用意した。該グリーンシート４枚にピアホー
ル用の孔を開け、Ａｇ−Ｐｄ導体ペーストを印刷により
孔へつめる。次に、これら４枚のグリーンシートに回路
パターンをＡｇ−Ｐｄ導体ペーストで印刷する。次に、
４枚のグリーンシートを８０℃、　１００ｋｇ／ｃｍ２
で熱圧着し、最高温度９００℃のベルト炉で焼成した。

更に焼成後、この低温焼成多層基板のＡｇ−Ｐｄ導体が
形成されである最上層の表面に、山中マッセイ社製金導
体ペーストＴＲ−１＋４Ｈを印刷し最高温度８５０℃の
ベルト炉で焼成した。

以上の工程で製造した低温焼成多層基板の特性を、実施
例１と同様な方法でベアーチップを実装し評価した。そ
の結果、ワイヤボンディング強度は、　１５０℃、１０
００ｈｒ後で平均８．７ｇ、最小５、５ｇであり問題は
なく、ダイボンディング信頼性試験結果でも異状は認め
られなかったので、回路基板として非常に優れているこ
とがわかる。

比較例１ 比較例としてアルミナ多層基板の場合を示す。Ａｌ１ｏ
３９６％、　５Ｉ０２２．５％、　ＭｇＯ１，５％組成
のセラミックス粉末と、実施例１と同様の有機物よりな
るグリーンシートと、タングステン（Ｗ）粉末８５％、
ビヒクル１５％よりなるＷ導体ペーストを用意した。

まず、該グリーンシート４枚にピアホール用の孔を開け
、Ｗ導体ペーストを印刷により該孔へつめる。次に、こ
れら４枚のグリーンシートにＷ導体ペーストで回路パタ
ーンを印刷する。

更に、４枚のグリーンシートに金導体ペーストとＡｇ−
Ｐｄ導体ペーストで回路パターンγｊ　ｒ、７ａ−ｆｌ
ＪＩｌｌ　Ｔる。次に４枚のグリーンシートを８０℃、
］００ｋｇ／ｃｍ２で熱圧着し、Ｎ２−Ｎ２雰囲気炉で
最高温度１５５０℃で焼成した。焼成後のアルミナ多層
基板の最上層の表面のＷ導体上にＮｉ電解メツキ３μｍ
、更にＡｕ電解メツキを　１．５μｍ施して回路基板を
作った。

以上の工程で製造したアルミナ多層基板上に実施例１で
使用したのベアーデツプを実施例１と同様に実装しその
特性を実施例１と同様に評価した。その結果、アルミナ
多層基板は、ワイヤボンディング強度は、　１５０℃、
１０００ｈｒ後で平均８．５ｇ、最小５．６ｇであり問
題はないが、グイボンディング信頼性試験結果ではシリ
コンチップとしてアルミナ基板の熱膨張係数の差（シリ
コン３５ＸｌＯ−７／’Ｃ、アルミナ？７Ｘ　１０−’
／　’Ｃ）が原因と思われるクラックが、界面に認めら
れた。

よって、アルミナ多層基板は高速回路で大きなベアーチ
ップを搭載するような基板には不向きである。認められ
なかったので、回路基板として非常に優れていることが
わかろう 比較例２ もう１つの比較例として従来の低温焼成多層基板の場合
を示す。実施例１と同一組成のグリＩ −ンシートとＡｇ−Ｐｄ導体ペーストを用意した。

該グリーンシート４枚にピアホール用の孔を開け、Ａｇ
−Ｐｄ導体ペーストを印刷によりビアポル用の孔へつめ
る。次に、十記４枚のグリーンシートにＡｇ−Ｐｄ導体
ペーストで回路パターンを印刷する。次に、４枚のグリ
ーンシートを８０℃、Ｉ　００ｋｇ／ｃｍ２で熱圧着し
、最高温度９００　℃のベルト炉で焼成した。

以上の工程で製造した低温焼成多層基板の最上層のＡｄ
−Ｐｄ導体上にベアーチップを実装し、その特性を実施
例１と同様に評価した。その結果、この低温焼成多層基
板のワイヤボンディング強度は、　ＩＦＩＯ℃、ｌ００
０ｈｒ後で平均５．０ｇ、最小２．２ｇと低くバラツキ
も大きく、実用には供しえない。また、Ａｕ−３ｉ共品
のグイボンディングはできないので、銀導体ペーストで
ベアーチップを接着したので熱伝導率が悪く発熱の大き
いＩＣチップの場合、熱抵抗が大きいので信頼性上問題
である。

比較例３ 実施例１においてグリーンシート組成を変えた場合を実
施した。ガラス組成をＳｉ０□５０％。

Ｂ２０．１０％、ＰｂＯ２Ｑ％、　　Ｃａ１ｌ　　１０
％、Ｎａ２Ｏ１ｏ％とし、ガラス５０％とアルミナ５０
％からなるセラミック粉末８８％と、アクリル樹脂９％
とフタル酸エステル３％よりなるグリーンシートと、実
施例１と同様のＡｇ−Ｐｄ導体ペースト、金導体ペース
トを用意する。以下の工程を実施例】と同様にしてベア
ーチップを実装した低温焼成多層基板を作製した。

まず、この低温焼成多層基板の熱膨張係数を測定したと
ころ７５ＸｌＯ−’／℃あり、アルミナ基板とほぼ同等
であった。以下に実施例１と同様に評価したところワイ
ヤボンディング強度は（１５０℃、１００（ｌｈｒ後）
、平均８．４ｇ、最小５．５ｇであり、ともに問題はな
いが、グイボンディング信頼性試験では比較例１と同様
クラックが認められ、大型サイズのへアーチツブの搭載
には使用できない。

［作用・発明の効果］ 本発明の低温焼成多層基板は、表面に半田付は用の金属
導体と金導体の両方が形成されているので、金導体上に
は表面がシリコンのベアーップを搭載させ加熱すること
によって金導体とペアチップのシリコーンとの間に共晶
を生じさせ、ベアーチップと低温焼成多層基板の活着を
確実にするとともに金のワイヤーボンディングも信頼性
が高くなる効果も認められる。また上記金属導体上には
へアーチツブ以外の半田付は用に部品を実装できる。更
に、ヘアーチップのシリコンとほぼ同じ熱膨張率の等し
いセラミックス材料を使用することにより、クラックな
どが発生しにくいという効果も認められる。

【図面の簡単な説明】

第１Ｎ：本発明の低温焼成多層基板の一例の断面図。 第２図：導体としてＡｇ−Ｐｄを使用した従来の低温焼
成多層基板の断面図。 １：金属導体 ２　： 金線 ３　： 金導体 第 園

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．低温焼成多層基板の表面に半田付け用の金属導体と
   金導体を有することを特徴とする低温焼成多層基板。