JPH0213837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、厚膜集積回路基板を多数重ねた多層
厚膜集積回路基板に関するもので、回路の集積密
度を高めることができ、かつ、製造が安価にして
容易にでき、更に品質が安定して信頼性を高める
ことができると共に基板の積層数が制限されるこ
とがなく、しかも多数積層された回路基板の中間
層の回路基板にも電子部品を搭載することのでき
る新規な多層厚膜集積回路基板を提供しようとす
るものである。

電子回路が、より複雑で、より多くの回路部品
を必要とする場合、これに用いる集積回路ICの
形状も比例的に大きくしなければならないが、こ
の場合、集積回路基板の平面形状を小さく維持す
るために多数枚の集積回路基盤を上下に重ねて多
層化することが行なわれている。これが多層集積
回路であり、本発明は厚膜集積回路基板を積層し
た多層厚膜集積回路基板に関するものであるが、
従来のこの種の多層厚膜集積回路基板には様々な
欠点があつた。

第１図及び第２図において、従来の多層厚膜集
積回路基板を説明する。

第１図はグリーン・シート法と称される製造方
法によつて得られる多層厚膜集積回路基板ａを３
層構造の例で示すものである。ｂ，ｃ，ｄは、セ
ラミツク板のような絶縁基板で、未だ焼成されな
い所謂生基板であり、少なくとも第２層基板ｃと
第３層基板ｄには上下の基板における導体配線を
相互に結線するためのスルーホールｅ，ｅ，……
及びｆ，ｆ，……を各所定の設計位置に予め穿孔
し、かつ各基板ｂ，ｃ，ｄの一方の面に電極ペー
ストをインクとしてそれぞれ所定の導体配線のパ
ターンをスクリーン印刷し、この後第１層基板ｂ
の上に第２層基板ｃを重ねて熱圧着し次いで第２
層基板ｃの上に第３層基板ｄを重ねて熱圧着し、
こうして３枚の基板ｂ，ｃ，ｄが３層に熱圧着さ
れた多層基板を焼成して、各層に厚膜の導体配線
ｇ，ｈ，ｉが形成され且つ該上下層の基板におけ
る所定の導体配線が相互に結線された多層厚膜集
積回路基板ａが得られ、つまり、焼成処理される
前の生基板に、予め導体配線をそれぞれ印刷し、
該各基板を多数熱圧着していわば「生」の状態で
多層化し、最後に基板と導体配線とを同時に焼成
するのである。グリーン・シート法による多層厚
膜集積回路基板はこのようにして幾層も積層でき
るわけであるが、その基板ｂ，ｃ，ｄには通常ア
ルミナが用いられ、このアルミナの焼成温度が約
1650℃であるから、これに合わせて導体配線ｇ，
ｈ，ｉに用いる材料も高い焼成温度のものを用い
なければならず、金、銀、パラジウム等の材料で
は最後の焼成において溶解してしまうため、タン
グステンやタンタルなど高温に耐えうる材料が用
いられる。ところが、このタングステン等は空気
中で焼成すると著しく酸化されてその抵抗値が大
きく変化する等、性能に重大な影響を与えてしま
うので、焼成は不活性ガス雰囲気中で行なわなけ
ればならない。するとその焼成の為の設備が複
雑、高価となり、その上、通常の厚膜集積回路基
板において導体配線と共に形成が可能な空気焼成
用抵抗が形成できないことになり、各層の基板上
には導体配線のみが形成されるに過ぎず、回路の
集積密度が大きく低下する。又、タングステン等
は直接半田づけができないので、焼成後改めて第
１層基板ｂや最小層基板（第１図の実施例では第
３層基板ｄ）の導体配線に、ニツケルメツキ等を
施す工程が必要となる。更に、上下の各基板にお
ける導体配線ｇとｈ及びｈとｉの間の結線が、基
板ｂ，ｃ，ｄの内面に穿設されたスルーホール
ｅ，ｅ，……，ｆ，ｆ，……を上下に合わせて為
されるので、そのパターン設計時やスクリーン印
刷時あるいは基板相互の熱圧着時における位置合
わせが極めて難しくなり、高い精度を要求され、
ともすれば、上下のスルーホールの位置合せがズ
レて結線不良を起す等々、様々な欠点があつた。

一方、第２図は印刷法と称される製造方法によ
つて得られる多層厚膜集積回路基板ｊを示すもの
である。ｋは予め導体配線ｌ，ｌ，……と抵抗
ｍ，ｍ，……を印刷して既に焼成された第１層と
なる回路基板であり、この第１層回路基板ｋの上
に第２層回路基板となる絶縁体ｎを印刷し、その
絶縁体ｎの上に第２層回路となる導体配線ｏ，
ｏ，……と抵抗体ｐ，ｐ，……を印刷して焼成
し、更にその絶縁体ｎの上に第３層回路基板とな
る絶縁体ｑを印刷しその絶縁体ｑの上に第３層回
路となる導体配線ｒ，ｒ，……と抵抗体ｓ，ｓ，
……を印刷して焼成する。尚、各導体配線ｅ，
ｏ，ｒ及び各絶縁体ｍ，ｐ，ｓにはそれぞれ焼成
温度が800℃程度の材料を用いる。印刷法による
多層厚膜集積回路基板は、このようにして比較的
簡単な工程のくり返しによつて得られ、しかも通
常の厚膜集積回路基板と同様に、各基板ｋび絶縁
体ｎ，ｑ上に導体配線ｅ，ｏ，ｒと共に抵抗体
ｍ，ｐ，ｓを形成できるのであるが、上記の通
り、既に焼成された回路基板ｋの上に絶縁体ｎ，
ｑと導体配線ｏ，ｒ等を次々に重ね印刷しながら
焼成してゆくので、該基板ｋと各絶縁体ｎ，ｑの
熱膨張係数が合わせ難くなり、結局図示のような
３層構造が品質上及び製造上において限度とな
り、それ以上に積層数を増やすのは実装上不可能
に近く、更に、その印刷法はピンホールを起こし
やすいという最大の欠点を有し、このピンホール
による絶縁不良（絶縁抵抗の低下）が発生し易い
ものであつた。

本発明は上記した従来の多層厚膜集積回路基板
における数々の欠点に鑑みなされたもので、回路
の集積密度が高く、品質が安定し、製造が安価に
して容易になされると共に積層数が制限されるこ
とがなく、しかも多数積層された回路基板の中間
層の回路基板にも電子部品を搭載することのでき
る新規な多層厚膜集積回路基板を提供しようとす
るものである。そして、本発明多層厚膜集積回路
基板は、セラミツク等の板状にされた絶縁材料か
ら成る各基板の少なくとも表面には導体配線と抵
抗体とが形成され、上記導体配線の接続端は該基
板の側面にまで延長して形成され、各基板の裏面
の側縁部には上記導体配線の接続端と接続された
接続ターミナルが形成され、このように形成され
た各回路基板を上下に多数枚積層して上下に対応
する一方の回路基板の導体配線と他方の回路基板
の裏面接続ターミナルとを導電性接着剤によつて
回路接続をすると共に回路基板相互間の固着を
し、中間層の回路基板に該回路基板より下方の回
路基板に搭載された電子部品を収容する収容孔を
形成したことを特徴とする。

以下に、本発明の詳細を添付図面に示す実施の
一例に従つて説明する。

第３図は本発明多層厚膜集積回路基板を構成す
る回路基板の−１Ｃを示すものである。基板１
Caはセラミツク等の絶縁材料から成り、その表
面には同図Ｂに示す通り、導体配線２，２，……
及び抵抗体３，３，……が形成されると共に適宜
な電子部品１２，１２，……が搭載されている。
そして、基板１Caの側面４，４，……には該基
板１Caの厚み方向に延びる半円状の凹条５，５，
……が形成されていて、上記導体配線２，２，…
…の接続端６，６，……はこの凹条面まで延長し
て形成されている。又、基板１Caの裏面には同
図Ａに示す通り、少なくとも接続ターミナル７，
７，……がその裏面の側縁に形成され、この接続
ターミナル７，７，……は上記凹条５，５，……
にまで延長形成された表面導体配線２，２，……
の接続端６，６，……と接続されている。

この第３図に示す回路基板１Ｃの裏面には上記
接続ターミナル７，７，……のみ形成してある
が、表面と同様に導体配線や抵抗体を形成しても
良く、その場合、裏面の接続ターミナル７，７，
……の幾つかは、裏面導体配線の接続端ともな
る。尚、表面の導体配線２，２，……の接続端
６，６，……を形成する為の凹条５，５，……の
形状は半円形に限らず角形等でもよいが、半円形
の方が製造上都合がよい。また、このような凹条
５，５，……は必ずなければならないというもの
ではなく、かかる凹条を省略して、基板１Ｃの側
面４，４，……上に即ち平担な側面上に接続端
６，６，……を形成してもよいが、凹条を形成し
た方が半田付等の作業性が良く、又、接続端が基
板１Ｃ内方に隠れて保護されるから好都合であ
る。

第４図は多層厚膜集積回路基板１０を構成する
３層の回路基板１Ａ，１Ｂ，１Ｃを示すもであ
る。図中、１Ａは第１層回路基板を、１Ｂは第２
層回路基板を、１Ｃは第３層回路基板を示し、第
１層回路基板１Ａの表面中央には例えばICなど
の電子部品２７を搭載し、第２層回路基板１Ｂの
中央には上記第１層回路基板１Ａに搭載された電
子部品２７を収容する収容孔２８が形成され、第
３層回路基板１Ｃの表面には適宜な電子部品１
２，１２，……が搭載されている。

第５図は、上記のようにした各回路基板１Ａ，
１Ｂ，１Ｃを積層した多層厚膜集積回路基板１０
を示すものである。各回路基板１Ａ〜１Ｃにはそ
れぞれ導体配線２，２，……及び抵抗体３，３，
……が形成されている。そして、これら各層の回
路基板１Ａ〜１Ｃは、それぞれ上下に対向する一
方の回路基板の表面導体配線２，２，……と他方
の回路基板の裏面の接続ターミナル７，７，……
とを導電性接着剤１１，１１，……で接着され
て、回路接続をされると共に、回路基板１Ａ〜１
Ｃ相互間の固着がなされている。

本発明多層厚膜集積回路基板は上述のように構
成されるのであるが、このような多層厚膜集積回
路を用いて混成集積回路体が製作され、適宜プリ
ント回路板に取り付けられるので、その取り付け
を第６図にて説明する。

多層厚膜集積回路基板１０の最上部の回路基板
即ち第３層の回路基板１Ｃの表面には、ICやコ
ンデンサあるいはダイオード等の電子部品１２，
１２，……が設けられ、これら能動素子１２，１
２，……を組み込んで多層形成された混成集積回
路を得る。１３はプリント回路板で、その表面に
多数の導体１４，１４，……が形成されており、
これら導体１４，１４，……の適宜のものと上述
した多層厚膜集積回路基板１０の最下層の回路基
板１Ａの導体配線２，２，……とが接続される。
先ず、多層厚膜集積回路基板１０をプリント回路
板１３の上に重ね合わせ、第１層回路基板１Ａの
接続端６，６，……と、これが接続されるべき導
体１４，１４，……とを位置的に一致させ、それ
から接続端６，６，……と導体１４，１４，……
とを半田付け１５，１５，……する。この半田付
け１５，１５，……によつて、多層厚膜集積回路
基板１０の接続端、具体的には第１層回路基板１
Ａの接続端６，６，……とプリント回路板１３の
導体１４，１４，……とが接続されると同時に、
多層厚膜集積回路基板１０がプリント回路板１３
に取り付けられることになる。なお、図中、１
６，１６，……はプリント回路板１３に設けられ
た電子部品群である。

次に、上述した回路基板１Ｃの製造方法を詳細
に説明する。尚、便宜上、各製造工程毎に(イ)、
(ロ)，……に段落見出を付す。

(イ) 多層に積層される第３図に示すような回路基
板１Ｃの基板１Caには、セラミツク等の絶縁
材、例えば、焼成されたアルミナ（酸化アルミ
ニウム）材を用いる。この基板材には板厚が通
常0.6ミリメートル程度、若しくは0.6ミリメー
トル以上のものを用いる。そして、これら板厚
の基板から、正方形あるいは長方形等の所定形
状とした基板１Ca，１Ca，……を板取りし、
各基板１Caの表面には所定のパターンを有す
る導体配線２，２，……と抵抗体３，３，……
及び側面の凹条５，５，……に沿う接続端６，
６，……、更に裏面の接続ターミナル７，７，
……を形成する。その板取りと、導体配線２，
２，……と抵抗体３，３，……及び側面の凹条
５，５，……、接続端６，６，……及び接続タ
ーミナル７，７，……の製造方法の一例を第７
図及び第８図によつて説明する。

１７は上記した如き基板材で、この基板材１
７から何故かの単一の基板１Ca，１Ca，……
を板取りすることができる。基板材１７の所定
の箇所には、単一の基板１Ca，１Ca，……を
得るための切り離し線となる仮想線１８，１
８，……上に沿つて多数の小孔１９，１９，…
…を穿設してある。一方、２０は上記した基板
材１７が載置される基台で、該基台には基板材
１７の小孔１９，１９，……に対応した箇所に
吸引孔２１，２１，……が設けられている。２
２は基台２０の上方に配設された印刷スクリー
ン（例えばステンレススチールの網）で、この
スクリーン２２には、各基板１Ca表面上に印
刷形成すべき導体配線２，２，……又は抵抗体
３，３，……の所定のパターンフイルムが添付
されている。２３は導体配線２，２，……又は
抵抗体３，３，……を形成するペーストインク
であり、導体配線２，２，……を印刷するとき
は銀パラジウム等の粉末にガラス粉末とバイン
ダ（樹脂等）とを練合わせたペーストを用い、
抵抗体３，３，……を印刷するときは、ルテニ
ウム系の導電材料をベースとしたペーストを用
いる。そして、該ペースト２３をスクリーン２
２の上に供給しながらスキージローラ２４で該
スクリーン２２を基板材１７の方へ押圧接触さ
せつつペーストインク２３を移動させてゆけ
ば、ペーストインク２３がスクリーン２２に添
加されたパターンフイルムのパターン通りに、
基板材の上に印刷される。このとき、同時に上
述の吸引孔２１，２１，……を介して真空ポン
プ２５にて真空吸引すると、ペーストインク２
３はこれに吸引されて、小孔１９，１９，……
の内周面にも付着する。そして、更に、基板材
１７も裏返して裏面を出し、この裏面に上述と
同様にして、所定の箇所に接続ターミナル７，
７，……を印刷する。なお、この裏面の接続タ
ーミナル７，７，……は上記切り離しのための
仮想線１８，１８，……上の小孔１９，１９，
……の周囲を囲うように印刷され、また、この
接続ターミナル７，７，……の印刷用ペースト
インクには、表面の導体配線の上記したペース
トインクと同様のものを用いる。

このようにして、表面と小孔内周面及び裏面
にそれぞれ所定の印刷をした後、該印刷された
ペーストインク２３を例えば850℃の温度にて
焼成し、次いで切り離し線１８，１８，……に
て切り離す。この切り離しによつて、各単一の
回路基板１Ｃ，１Ｃ，……が得られ、その側面
の凹条５，５，……は上記小孔１９，１９，…
…を半分に割つた半円形の凹条として同時に形
成される。

(ロ) 次に、こうして得た回路基板１Ｃを上述の回
路基板１Ａ，１Ｂに積層するには、前述の導電
性接着剤１１を用いて仮接着しながら順次積層
してゆく。この導電性接着剤は、回路基板１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ上の導体配線２，２，……や抵
抗体３，３，……の形成に用いる上述のペース
トインク材の焼成温度（上述の例では850℃と
した）よりもある程度低い焼成温度の材料、例
えば、銀の粉末にエポキシ樹脂の粉末をバイン
ダと共に練り合わせた銀エポキシ材の導電性接
着剤を用いる。そのような導電性接着剤１１
を、まず、第１層となる回路基板１Ａの導体配
線２，２，……の接続端６，６，……に近接す
る箇所に印刷により付与する。この付与は例え
ば上述の印刷と同様にスクリーン印刷によつて
行なう。

(ハ) そして、その導電性接着剤の付与後、直ち
に、第２層回路基板１Ｂ裏面の接続ターミナル
７を該導電性接着剤１１と位置合わせして重
ね、この重ね合わせた第１層回路基板１Ａと第
２層回路基板１Ｂを適宜な乾燥炉に入れ、ここ
で約100℃の温度にて導電性接着剤１１を半乾
燥させ、この半乾燥によつて第１層回路基板１
Ａと第２層回路基板１Ｂとを仮接着する。

(ニ) 上記のようにして第１層回路基板１Ａに仮接
着された第２層回路基板１Ｂの導体配線２，
２，……に上記(ロ)の工程におけると同様に導電
性接着剤１１を付与し、この後直ちに、第３層
回路基板１Ｃ裏面の接続ターミナル７を該導電
性接着剤１１と位置合わせして重ね、この重ね
合わせた第１層回路基板１Ａと第２層回路基板
１Ｂと第３層回路基板１Ｃとを上記(ハ)の工程に
おけると同様に適宜な乾燥炉に入れ、第２層回
路基板１Ｂと第３層回路基板１Ｃの間の導電性
接着剤１１を半乾燥させ、この半乾燥によつて
第２層回路基板１Ｂと第３層回路基板１Ｃとを
仮接着する。なお、第３層回路基板１Ｃが最上
層回路基板となる場合は、半乾燥による仮接着
は必須の工程ではない。

(ホ) 上記(ニ)までの工程によつて多数層に積み重ね
られ、上下相互の回路基板が仮接着されたもの
を、各層回路基板間にて半乾燥された導電性接
着剤を例えば150℃の温度で本乾燥して、各層
の回路基板１Ａ〜１Ｃを相互に固着する。

なお、上述の実施例における導電性接着剤１
１は、乾燥タイプの材料のものを用いたが、こ
れに替えて高温焼成、例えば焼成温度500℃程
度の銀などを用いることもでき、このような焼
成タイプの導電性接着剤を用いた場合は、最終
工程であるこの(ホ)における処理は本乾燥ではな
く、焼成処理になる。

又、各回路基板１Ａ〜１Ｃに形成された抵抗体
３，３，……には焼成温度の高いルテニウム系材
料を用いたので、各回路基板を積層する際におけ
る導電性接着剤１１の乾燥温度による抵抗値変化
が起らないので、各回路基板を積層する前に、該
焼成された抵抗体３，３，……を予めトリミング
しておくとよい。

以上に記載したところから明らかなように、本
発明多層厚膜集積回路基板は、積層された各々の
回路基板導体配線のみならず抵抗体をも形成でき
るから、回路の集積密度を高めることができ、こ
れに伴つて、最上層の回路基板には、必要な能動
素子等の電子部品を塔載でき、集積密度を一段と
高めることができる。又、各回路基板上の導体配
線の接続端が各基板の側面に形成されるため、上
下に対応する各層回路基板間の導体配線相互の接
続が、この回路基板の側面部に集中して、具体的
には、この側面の接続端と接続された基板裏面の
側面に近接した位置に形成される接続ターミナル
との間において行なわれるから、従来のような回
路基板中央辺りに散在するスルーホールによつて
接続されるものに比して、上下相互の接続箇所の
位置合わせが簡単であり、従つて、接続不良等を
起す虞れはない。また、回路基板の積層数が全く
制限されないので、必要な積層数の回路基板を重
ねることができるから、平面積を所定の小形状に
維持したまま回路の集積度を高めることができ
る。更に、導体配線の接続端が基板側面に形成さ
れているから、該接続端をプリント回路板の導体
に半田付けするだけで、その回路接続と同時に、
プリント回路板への多層厚膜集積回路基板の取り
付けを行なうことができる。しかも、多数積層さ
れた回路基板の中間層の回路基板にも電子部品
を、換言すれば立体部品を搭載することのできる
構成のものであるから、形状が簡素化されると共
に回路基板の積層数が少なくて済み、薄型の高密
度な多層厚膜集積回路基板を得ることができる。

第９図は本発明多層厚膜集積回路基板の第２の
実施例を示すものである。３０Ａは第１層回路基
板、３０Ｂは第２層回路基板、３０Ｃは第３層回
路基板を示し、第１層回路基板３０Ａの表面上に
は、当該集積回路体として必要な全ての電子部品
３１，３１，……を搭載し、第２層回路基板３０
Ｂには、上記第１層回路基板３０Ａ上に搭載され
る電子部品３１，３１，……を収容する収容孔３
２が形成されている。そして、第１層回路基板３
０Ａと第２層回路基板３０Ｂには前述の第１の実
施例におけると同様所定の導体配線２，２，……
や抵抗体３，３，……が印刷形成されているが、
第３層回路基板３０Ｃの表面にはそれら導体配線
や素子は全く形成されない。そして、上下に積み
重ねられた回路基板３０Ａと３０Ｂとの間及び３
０Ｂと３０Ｃとの間の間隙の周縁部には樹脂３
３，３３，……が塗布されてシーリングされる。

すなわち、この実施例のものにおいては、当該
集積回路体が必要とする電子部品は、中間層の回
路基板内に全て収容され、最上層の回路基板は、
電子部品の収容孔の蓋として積み重ね、更に、積
層した各回路基板の周囲の間隙を樹脂でシーリン
グし、これによつて、中間部に収容された電子部
品と、各回路基板に形成された導体配線や抵抗体
を密閉する構成となしたものである。

この第２の実施例のものによれば多層厚膜集積
回路基板それ自体で、密閉処理をすることができ
るから、改めて、モールド剤を塗布したり、ケー
スに入れたりする必要がなく、耐水性等に優れた
より小型の多層厚膜集積回路基板を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多層厚膜集積回路基板の一例を
示す分解斜視図、第２図は同じく従来の多層厚膜
集積回路基板の他の一例を示す概略側面図、第３
図は本発明多層厚膜集積回路基板を構成する一の
回路基板を示すもので、Ａは裏面を示す斜視図、
Ｂは表面を示す斜視図、Ｃは一部を拡大して示す
縦断側面図、第４図は本発明多層厚膜集積回路基
板の第１の実施例を示すもので、Ａは分解斜視
図、Ｂは概略の縦断側面図、第５図は第４図に示
す回路基板を積層した状態を示すもので、Ａは全
体の斜視図、Ｂは一部を拡大して示す縦断側面
図、第６図は本発明多層厚膜集積回路基板をプリ
ント回路板に取り付けた状態を示すもので、Ａは
側面図、Ｂは一部を拡大して示す斜視図、第７図
及び第８図は多層厚膜集積回路基板の製造方法の
一例を示すもので、第７図は基板材の平面図、第
８図は製造途中を示す断面図、第９図は本発明多
層厚膜集積回路基板の第２の実施例を示すもの
で、Ａは分解斜視図、Ｂは概略の縦断側面図であ
る。 符号の説明、１Ca……基板、１Ａ〜１Ｃ……
回路基板、２……導体配線、３……抵抗体、４…
…基板側面、５……凹条、６……接続端、７……
接続ターミナル、１０……多層厚膜集積回路基
板、１１……導電性接着剤、２７，３１……電子
部品、２８，３２……収容孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セラミツク等の板状にされた絶縁材料から成
   る各基板の少なくとも表面には導体配線と抵抗体
   とが形成され、上記導体配線の接続端は該基板の
   側面にまで延長して形成され、各基板の裏面の側
   縁部には上記導体配線の接続端と接続された接続
   ターミナルが形成され、このように形成された各
   回路基板を上下に多数枚積層して上下に対応する
   一方の回路基板の導体配線と他方の回路基板の裏
   面接続ターミナルとを導電性接着剤によつて回路
   接続をすると共に回路基板相互間の固着をし、中
   間層の回路基板に該回路基板より下方の回路基板
   に搭載された電子部品を収容する収容孔を形成し
   たことを特徴とする多層厚膜集積回路基板。