JPH02142198A - セラミック多層配線板の製造方法 - 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〕 この発明は、セラミック多層配線板の製造方法に関し、
詳しくは、配線板の絶縁基板としてセラミック基板を用
いるとともに、積層された各層の導体回路をスルーホー
ルによって導通させる多層配線板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

セラミック配線板は、熱膨張率が小さく誘電率が高い等
の利点を有するセラミック基板を用いることによって、
導体回路の高密度配線が可能で、配線板の小型化を図る
ことのできるものとして開発が進められており、このセ
ラミック配線板をさらに高密度化するために、導体回路
を複数層設けた多層配線板を製造することも行われてい
る。

従来のセラミック多層配線板の製造方法は、般に次の２
つの方法に大別される。

（ａｌ　　予め焼成されたセラミック基板上に、導体ペ
ースト、誘電体ガラスペーストを交互に印刷した後、焼
成することによって、導体ペーストからなる導体回路と
誘電体ガラスペーストからなる絶縁層とが多層に積層さ
れた多層配線板を製造する方法。

（ｂｌ　　導体ペーストを印刷したセラミックグリーン
シートを複数枚積層したものを焼成することによって、
セラミックグリーンシートの焼成と同時に導体ペースト
を焼成一体化させて多層配線板を製造する方法。

これらの従来技術は、例えば、特開昭６１−１０８１９
２号公報、特開昭６１−１４７５９７号公報、特開昭６
１−１３４０９９号公報等に開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記従来技術のうち、（ａｌの方法では、導
体ペースト等を焼成する際に、多層に重ねて分厚く印刷
された導体ペーストおよび誘電体ガラスペーストとセラ
ミック基板の熱膨張率の差によって、導体回路の断線や
クランク等が発生し易く、しかも、積層する層数が増え
るにつれて基板の反りが大きくなるとともに断線等も発
生し易くなり、一定の回路パターンにしたがって印刷さ
れる導体ペーストの積層数が増えるほど表面の凹凸が大
きくなり導体ペーストの印刷ｌｉ度も低下する等の問題
があるため、積層する層数には限界があった。

（ｂ）の方法でも、焼成時に、多層に重ねたセラミック
グリーンシートと導体ペーストの焼成収縮率を全て一致
させておかないと、焼成後にセラミック基板の反りや導
体回路の断線等の問題が生じる。特に、表面に近い層と
内部の層との間では焼成作用に差が出るため、上記のよ
うな反りや断線が起きやすく、各層の間で導体回路およ
び基板の性能品質にばらつきが生じる問題もあり、やは
り積層数には一定の限度があった。

また、何れの方法でも、導体ペーストを印刷して導体回
路パターンを形成する必要があるが、導体ペーストの印
刷だれや印刷精度の限界によって、線幅１００μ重以下
の微細配線を形成することは困難である。さらに、導体
ペースト中にはガラス分が含まれているため、めっき法
等で形成されるほぼ純金属からなる導体回路に比べて、
導体のシート抵抗が高くなるというｔｊＭ題もある。導
体のシート抵抗が高くなると、回路抵抗が高くなったり
発熱が増えるため、高密度配線や配線板の小型化あるい
は回路性能の向上を阻害する要因となっていた。

そこで、この発明の課題は、セラミック基板を用いた多
層配線板の製造方法において、基板の反りや導体回路の
断線を無くし、品質性能に優れたセラミック多層配線板
を製造する方法を提供することにある。さらに、もう一
つの課題は、高密度化が可能で低抵抗な導体回路を備え
たセラミック多層配線板を製造する方法を提供すること
にある〔課題を解決するための手段〕 上記課題を解決する、この発明のうち、請求項１記載の
発明は、セラミック基板にスルーホール部を含む導体回
路が形成された複数枚の単位配線板を、絶縁性接着剤を
介して積層一体化した後、複数の単位配線板を上下に連
通ずるスルーホール部内に、スルーホール部同士を電気
的に接続する導通層を形成するようにしている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の実施に際
し、単位配線板の導体回路を、化学めっき法またはスパ
ッタリング法によって形成するようにしている。

〔作　　用］ セラミック基板にスルーホール部を含む導体回路が形成
された単位配線板を製造するのは、通常のセラミ、り単
層配線板の製造方法によって、基板の反りや導体回路の
断線のないものが製造できる。このようなセラミック単
位配線板を複数枚重ねて、絶縁性接着剤で積層一体化す
れば、各単位配線板の導体回路が複数層に績み重なった
多層の導体回路を有する積層配線板が得られる。このよ
うに接着によって積層一体化すれば、積層配線板に反り
が生じず、内部の導体回路が断線する心配もない。また
、積層する単位配線板の枚数が増えても、何ら支障なく
積層することができる。但し、この積層配線板は、各単
位配線板の導体回路同士が互いに導通されていない。そ
こで、複数の単位配線板を上下に連通ずるスルーホール
部内に、スルーホール部同士を電気的に接続する導通層
を形成すれば、各単位配線板の導体回路を自由に導通さ
せることができる。

請求項２記載の発明によれば、セラミック単位配線板を
製造する際に、導体回路の形成方法として、化学めっき
法またはスパッタリング法を用いることによって、ガラ
ス分等の不純物を含まない純金属に近い導体回路が得ら
れ、低抵抗かつ高密度な微細配線が可能になる。

〔実　施　例〕

第１図〜第４図は、この発明にかかる製造方法の１例を
工程順に示しており、この工程にしたがって説明する。

まず、第１図に示すようなセラミック基板１を複数枚用
意する。セラミック基板ｌとしては、アルミナ、ムライ
ト、ジルコニア等の酸化物系セラミック基板、あるいは
、窒化アルミ、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物系
セラミック基板等、通常のセラミック配線板に用いられ
ている基板材料が使用できる。

このセラミック基Ｉｔ　ｌには、所定の位置にスルーホ
ール用孔１０を形成しておく。スルーホール用孔１０の
形成方法は、セラミック基板１を焼成製造した後、レー
ザー加工によって孔明けしたり、焼成前のセラミックグ
リーンシートにパンチング、ドリル加工等の手段で孔明
けを行っておく等、通常のセラミック配線板におけるス
ルーホール形成方法が採用できる。

第２図に示すように、スルーホール用孔１０が形成され
たセラミック基板１に、通常の回路形成工程を経て導体
回路２を形成する。導体回路２は、セラミック基板１の
片面もしくは両面の表面部分に所定の回路パターンで形
成されているとともに、スルーホール用孔１０の内壁面
およびその周縁部分には筒状のスルーホール部２０が形
成されている。なお、一部のスルーホール用孔１０ａに
は、導体回路２のスルーホール部２０が形成されていな
いが、このスルーホール用孔１０ａは後工程で導通部を
形成する際に利用される。

導体回路２の形成方法は、導体ベーストをスクリーン印
刷等の手段でセラミック基板１の表面およびスルーホー
ル用孔１０の内面に塗布し、この導体ペーストを焼成す
る方法、あるいは、化学めっき法、スパッタリング法等
によって、セラミック基板１に導体金属層を形成し、こ
の導体金属１偏をエツチング加工して、所定の導体回路
２を形成する方法等、通常のセラミック配線板製造技術
で採用されている各種の導体回路の形成方法が採用され
る。

このうら、化学めっき法、スパッタリング法等を採用す
る場合には、予め、セラミック基板ｌの表面を化学的も
しくは物理的に粗化しておくと、導体回路２とセラミッ
ク基板ｌの密着力を向上できる。

上記した導体回路２の形成方法のうち、化学めっき法や
スパッタリング法は、はぼ純金属に近い導体金属層が形
成されるので、導体ペースト法に比べて、微細かつ高精
度な導体回路２を形成すること、すなわち高密度配線が
可能になるとともに、回路を構成する導体全屈のシート
抵抗が低く、回路性能を向上させることができる。但し
、導体回路２の形成方法は、上記以外にも、通常の配線
板の製造に採用されている各種の形成手段が用いられる
。

以」二の工程を経て、セラミック単位配線板ｒｎが製造
されるが、これまでの製造工程については、実施例以外
にも、通常のセラミック配線板の製造技術を任意に組み
合わせて実施することができる第３図に示すように、複
数枚の単位配線板ｒｎを、絶縁性の接着剤３で貼り合わ
せる。絶縁性の接着剤３としては、（δ）エポキシ、ポ
リイミド等の有機樹脂、（ｂｌこれらの有機樹脂をガラ
スクロスに含浸させたもの、（Ｃ）　誘電体ガラス等か
らなるもの等が用いられる。

このうち、（ａｌの有機樹脂からなる接着剤３を用いる
場合は、スクリーン印刷、ロール、スプレー等の手段で
セラミック単位配線板ｍの被接着面全面に接着剤３を塗
布した後、単位配線板ｍを重ねて加圧しながら加熱硬化
させる。接着剤３は接着面の片方のみに塗布してもよい
し、両面に塗布してもよい。接着剤３を塗布するときに
、スルーホール部２０の内部には接着剤３が入らないよ
うにしており、積層された積層配線板Ａの接着剤３層に
は、スルーホール部２０に相当する位置に貫通孔３０が
おいている。

（ｂｌの有機樹脂含浸ガラスクロスからなる接着剤３を
用いる場合には、上記ガラスクロスを単位配線板ｍの間
に挟んで、加圧とともに加熱硬化さセる。ガラスクロス
のうち、単位配線板ｍのスルーホール部２０に相当する
個所に、予め、貫通孔３０を形成しておけば、後工程に
おける導通部の形成に都合がよい。

（Ｃ）の誘電体ガラスからなる接着剤３を用いる場合に
は、誘電体ガラスペーストを、単位配線板ｍの被接着面
のうち、スルーホール部２０を除く全面にスクリーン印
刷等の手段で塗布した後、焼成して接着剤３層を形成す
る。この接着剤３層が形成された被接着面同士を合わせ
て加熱することによって、誘電体ガラスが接着性を発現
し、ｍ位記線板ｍを接着する。誘電体ガラスペーストは
、被接着面の片面あるいは両面に塗布することができる
。単位配線板ｍの導体回路２が銅で形成されている場合
には、誘電ガラスペーストとして窒素中で焼成可能なも
のを用いれば、誘電体ガラスペーストを窒素中で焼成し
て、銅からなる導体回路２が酸化されないようにするこ
とができる。

このようにしてセラミック単位配線板ｍを積層一体化し
た後、各層のスルーホール部２０のうち、後工程で導通
部を形成する個所では、上下のスルーホール部２０が完
全に連通ずるように、ドリル加工等の孔明は手段によっ
て、接着剤３層に貫通孔３０をあけるとともに、スルー
ホール部２０の内面にはみ出した接着剤３を除去してス
ルーホール部２０内をクリーニングする。接着剤３層に
予め貫通孔３０があけである場合には、スルーホール部
２０内のクリーニングのみを行う。

つぎに、第４図に示すように、上下のスルーホール部２
０を導通させるために、スルーホール部２０および接着
剤３の貫通孔３０の内面に導電性材料からなる導通部４
を形成する。導通部４の形成方法としては、（ａｌ化学
めっき法、（ｂｌスパッタリング法、ｔｅｌハンダ、１
コウ材または導体ベース１−の流し込み、（ｄ）導通ピ
ンの打ち込み、等の方法が採用できる。

（ａ）の化学めっき法で導通部４を形成する場合には、
例えば、スルーホール部２０の内面を含む積層配線板Ａ
の全面に、通常のセンチーアクチ法等でＰｄ核を付けた
後、導通部４を形成するスルーホール部２０の内面、お
よび、スルーホール部２０をつなぐ接着剤３のＴ通孔３
０の内面を除く積層配線板Ａの全面にメンキレジストを
塗布する。

このように処理した積層配線板Ａを化学めっき液中に＆
漬して、スルーポール部２０の内面を電気的に接続する
導通部４を形成する。化学めっき法を行った上に電解め
っき法を併用すれば、導通部４の厚みをより分厚くする
ことができる。導通部４が形成された後、通常の手段に
よりメツキレジストを除去すればよいが、その必要がな
ければメツキレジストを残したままにしておいてもよい
。

予め、接着剤３にＰｄ）５が含有されたものを用いれば
、積層配線板Ａの全面にＰｄ核を付ける工程を省いても
、スルーホール部２０の導通に必要な個所に化学めっき
で導通部４を形成することができる。この場合には、Ｐ
ｄ核付は工程およびその後のメンキレジストの塗布工程
が省略できる。

（ｂｌのスパッタリング法で４通部４を形成する場合に
は、例えば、導通部４を形成するスルーホール部２０に
相当する位置に貫通孔のあいたメタルマスクを積層配線
板Ａの表面に配置した状態で、通常のスパッタリング法
によってスルーホール部２０およびそれをつなく接着剤
３の貫通孔３０に導体金属を堆積させて導通部４を形成
する。スルーホール部２０の配置によって、積層配線板
への片面側からのスパッタリング処理のみでは必要な個
所の導通部４が形成できない場合には、積層配線板への
反対側の表面からも上記同様のスパッタリング処理を行
う。スパッタリング法では、ｍ層配線板Ａの中心に近い
ほど導体金属の堆、ｆｌｌが少なくなるので、積層配線
板への中心部分で導通部４の厚みが薄くなってしまう場
合がある。この場合には、スパッタリング法に、前記し
た（ａｌ、　（ｃｌ、　ｔｄ＋等の形成方法を併用する
ことが好ましい。

（Ｃ１のハンダ等の流し込みで導通部４を形成する場合
には、例えば、クリーム状のハンダあるいはロウ材等を
積層配線板Ａの表面からスルーホール部２０の内部に充
填した後、加熱することによって、ハンダ等を熔かして
スルーホール部２０に接合して導通部４を形成する。導
体ペーストを用いるときには、接着剤３が有機樹脂系の
ものの場合は、有機系の導体ペーストをスルーホール部
２０内に充填した後、加熱硬化させる。接着剤３が誘電
体ガラスからなるものの場合は、この誘電体ガラスより
も低い焼成温度を有する無機系導体ペーストをスルーホ
ール部２０内に充填した後、焼成して導通部４を形成す
る。

ｆｄｌの導通ピンの打ち込みによって導通部４を形成す
る場合には、例えば、４２アロイ、コバール等の金属か
らなる導通ピンをスルーホール部２０内に打ち込んで、
スルーホール！７１１２ｏをつなく導通部４とする。導
通ピンとスルーホール部２０との電気的な接続性をより
良好にするには、前記したロウ材やハンダの流し込み法
と併用した方が好ましい。

導通部４を形成するには、積層配線板Ａの表面までスル
ーホール部２０が連通している必要がある。しかし、積
層配線板Ａの内部のスルーホール部２０および導体回路
２のみを導通させたい場合もある。この場合には、導通
させたいスルーホール部２０から積層配線板Ａの表面に
到達するとともにスルーホール部２０が形成されていな
いスルーホール用孔１０ａを予め設けておけば、めっき
やスパッタリングによる導体金属が、積層配線板Ａの表
面から」二記スルーボール用孔１０ａを通して、内部の
スルホール部２０まで到達して、内部のスルーホール部
２０のみに導通部４を形成することができる。

導通部４の形成は、図示したように、最終的に積層する
全ての単位配線板ｍを積層一体化した後、必要な導通部
４を形成する方法のほか、一部枚数の単位配線板ｍを積
層一体化した段階で導通部４を形成し、ついで残りの単
位配線板ｍを積層−体化させた後、再び導通部４を形成
する方法や、導通部４が形成された部分的な債屓配線板
へを複数組合わせて積層一体化した後、各積層配線板へ
を導通させる導通部４を形成する方法も採用できる。こ
のように、導通部４の形成を複数段階に分割すれば、最
終的に積層された積層配線板へでは表面に開口しない埋
め込み状態になるスルーホール部２０にも導通部４を形
成しておくことができる。

以上のような工程を経て、この発明にかかるセラミック
多層配線板が製造されるが、各工程における具体的な加
工方法および手段は、実施例で説明したものに限らず、
この発明の範囲内で、通常の配線板の製造技術で採用さ
れている各種の方法や手段を組み合わせて実施すること
ができる。

つぎに、この発明にかかる製造方法を用いてセラミック
多層配線板を製造した具体的実施例について説明する。

一実施例１− 市販の９６％アルミナ基板（大きさ２ｊｎ角ＸＪＷさ０
．２ｍｍ）を３枚用意し、このセラミック基板１の所定
の位置にレーザー加工で０．２　ｍｍψのスルーホール
用孔ＩＯを形成した。

３３０℃に加熱したリン酸中に、上記セラミック基板１
を３分間浸漬し、基板表面を粗化した。

リン酸を充分に洗浄した後、公知のセンシー７クチ法で
、スルーボール用孔１０の内面を含むセラミック基板ｌ
の全面にＰｄの植付は処理を行った。その後、市販の厚
付はタイプの化学銅めっき液中にセラミック基板１を？
Ｕ　？Ｍして、全面に厚さＩＯμ層の銅層を形成した。

ついで、エツチング処理によって、スルーホール部２０
を含む導体回路２を形成した。導体回路２の最小線幅は
７０μ鴎であった。

こうして製造された単位配線板ｍの被接着面に、Ｐｄ核
を含有するエポキシ樹脂からなる接着剤３をロールで約
１５μ■の厚さに塗布した。各単位配線板ｍの被接着面
同士を合わせ、加圧しながら１６０℃で３０分間保持し
て、接着剤３を硬化させ、単位配！ｊＩ扱ｍを積層一体
化させた。

積層された積層配線板Ａのスルーホール部２０に対して
、直径約１８０μ鳳のドリルを用いて、スルーホール部
２０内面に付着した余分な接着剤３等を除去した。

つぎに、約５％の塩酸で積層配線板Ａのスルーボール部
２０の内面を活性化させた後、再び前記同様の厚付タイ
プの化学銅めっき液中に積層配線Ｆｊ、Ａを浸漬して、
スルーホール部２０の内面に約１０μｍの銅層からなる
導通部４を形成した。

こうして製造されたセラミック多層配線板は、導体回路
２の断線がなく、配線板の反りもほとんどない、優れた
品質のものであった。

一実施例２ 接着剤３として、実施例１のエポキシ樹脂の代わりに誘
電体ペーストを用いた以り（は、実施例１と同様の材料
および手段で、セラミック単位配線板ｍを製造した。

単位配線板ｍのそれぞれの被接着面に対して、スルーホ
ール部２０以外の全面に、接着剤３となる市販の誘電体
ペーストを塗布し乾燥させた後、Ｎ２雰囲気中９５０°
Ｃで１０分間焼成し、約１５μ層の誘電体ガラス層を形
成した。この単位配線板ｍの被接着面同士を重ねて加圧
しながら、さらに、Ｎｚ雰囲気中９５０℃で１０分間の
熱処理を行い誘電体ガラス層を熔融させて、各単位配線
板ｍを接着した。その後、実施例１と同様にして、スル
ーホール部２０の内面をクリーニングした。

積層された積層配線板Ａに対して、所定のスルーホール
部２０内に市販の銅ペーストを充填し、Ｎ２雰囲気中６
５０℃１０分間で焼成して導通部４を形成した。こうし
て製造されたセラミック多層配線板は、導体回路２の断
線はなく、配線板の反りもほとんど無かった。

実施例３ 実施例１と同様の工程でセラミック単位配線板ｍを製造
した。

接着剤３としてｌ）ｄ核含有のエポキシ樹脂を含浸した
ガラスクロス（厚み１００μｍ）を用い、３枚の単位配
線板ｍの被接着面の間に、上記ガラスクロスを挟み、加
圧しながら１６０℃で３０分間熱処理を行って樹脂を硬
化させ、ｌｌ’ｊ位配線仮配線板ｍ同士一体化させた。

つぎに、直径約１８０μＩのトリルを用いて、ガラスク
ロスからなる接着剤３層のスルーホール部２０に相当す
る個所に貫通孔３０をあけると同時にスルーホール部２
０の内面をクリーニングした。さらに、実施例１と同様
の工程で導通部４を形成したところ、実施例１と同様の
良好な仕上がりが得られた。

実施例４− セラミック基板１のスルーホール用孔１０の径を４００
μ商にした以外は、実施例２と同様の工程で積層配線板
Ａを得た後、ｉ予３８０μ鳳のドリルを用いてスルーホ
ール部２０の内面をクリーニングした。

この積層配線板Ａのスルーホール部２０に直径３８０μ
ｍの４２アロイからなる導通ビンを打ち込み、さらに、
ハンダを流しこんでスルーホール部２０と導通ビンとの
接続を完全にして導通部４を形成したところ、実施例２
と同様の良好な仕上がりが得られた。

一実施例５一 実施例１において、セラミック単位配線板ｒｎを製造す
る際に、導体回路２の形成手段として、セラミック基板
ｌの表面を粗化して化学めっき法で導体回路２を形成す
る代わりに、市販のＡ　ｇ　／　Ｐｄ導体ペーストを印
刷した後、９５０℃で１０分間焼成して導体回路２を形
成した。上記以外の工程は実施例１と同様にしてセラミ
ック多層配線板を製造したところ、導体回路２の断線や
配線板の反りはなく良好な結果が得られた。なお、この
実施例において、導体回路２の最小の線幅は１００μｌ
であった・ 一実施例６ 実施例１において、セラミック単位配線板ｒｒｌを製造
する際に、導体回路２の形成手段を、スバ。

クリング法で行った。すなわち、スパッタリング法で銅
層を約ｌＯμ曙形成した後、エツチング加工によって導
体回路２を形成した。このとき、導体回路２の最小線幅
は７０１１１であった。上記以外の工程は、実施例１と
同様で実施した。但し、導通部４の形成工程で、化学め
っき法の後でスルーホ−ル部２０の内部にハンダを流し
込んだ。その結果、実施例１と同様に良好な品質のセラ
ミック多層配線板が得られた。

〔発明の効果〕

以上に説明した、この発明にかかる製造方法のろう、請
求項１記載の方法によれば、予め製造さた単位配線板を
、接着剤を介して積層一体化しているため、製造された
セラミック多層配線板に導体回路の断線や配線板の反り
が発生せず、しかも、積層する導体回路の層数が増えて
も、何ら問題なく製造でき、出来上がったセラミック多
層配線板の品質性能は良好であり、従来の製造方法のよ
うな積層数の制限はない。導体回路の形成手段として、
導体ペーストの焼成以外の手段を採用することもできる
ので、要求性能や用途に応じて、最も通した形成手段を
選択することができる。

請求項２記載の方法によれば、導体回路をめっき法また
はスパッタリング法で形成することによって、従来の導
体ペースト法に比べて、はるかに低抵抗かつ高密度で微
細な配線を備えたセラミック多層配線板を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、この発明にかかる製造方法の実施例
を工程順に示す概略断面図である。 ■・・・セラミック基板　１０・・・スルーポール用孔
２・・・導体回路　２０・・・スルーポール部　３・・
・接着剤　４・・・導通部　ｍ・・・単位配線板　Ａ・
・・積層配線板 代理人　弁理士　　松　本　武　彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　セラミック基板にスルーホール部を含む導体回路が
   形成された複数枚の単位配線板を、絶縁性接着剤を介し
   て積層一体化した後、複数の単位配線板を上下に連通す
   るスルーホール部内に、スルーホール部同士を電気的に
   接続する導通層を形成することを特徴とするセラミック
   多層配線板の製造方法。 ２　単位配線板の導体回路を、化学めっき法またはスパ
   ッタリング法によって形成する特許請求の範囲第１項記
   載のセラミック多層配線板の製造方法。