JPH0218991A - 回路基板のヴィア形成方法 - 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】 〔概要〕 回路基板、特に、ガラス−セラミック複合材料で構成さ
れた多層回路基板のヴィア（ｖｉａ）の形成方法および
それに用いるヴィア（ｖ　ｉ　ａ）形成用粉末に関し、 多数かつ微細なヴィアを高品質で歩留り良く得る方法を
提供することを［１的とし、 グリーンシートの一方の平坦面上に、樹脂シートを敷設
一体化し、 これを一体化したまま）ｖさ方向に複数のスルーポール
を穿設し、 当該スルーホールの孔内にＣｕ粉末と Ｃｒ２Ｏ３粉末とを含み、Ｃｒ２Ｏ３粉末がＣｕ粉木１
００重量部に対し、２〜２０重量部含有される導体粉末
を充１ハし、しかる後、焼結するように構成する。

なお、ヴィア（ｖ　ｉ　ａ）とは、回路基板に穿設され
たスルーポールを導体で充填し形成した配線道をいい、
グリーンシートとは、基板原材料シートをいう。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、回路基板、特に、カラス−セラミ・／り複合
材料で構成された多層回路基板のヴィア（ｖ　ｉ　ａ）
の形成方法に関する。

近年、回路基板は優れた電気特性とともに、Ｌ　Ｓ　Ｉ
チップを高密度に実装するため、配線の微細化基板の多
層化が要求されている。

このため、種々の材料を組合せた多層回路基板が考案さ
れている。

このうち、基板の電気特性に優れるものとして、銅を配
線材料としたガラス−セラミック基板が開発されてきて
いるか、多層化、微細配線の要求のため各層の配線を接
続するヴィアも微細化する必要がある。

このなめ、導体ペーストをヴィア用スルーポールに充Ｊ
ハする方法か提案されている。

〔従来の技術〕

従来のガラス−セラミック多層基板のヴィア形成につい
て第４図に基づいて以下説明する。

まず、カラス−セラミッククリーンシート２（第４図（
ａ））にパンチング加］、によってヴィア用スルーホー
ル２０を穿設しく第４図（ｂ））、当該スルーホール２
０に位置合わぜしたスクリーンマスク９を介して導体ベ
ース１−１０をスクリーン印刷しく第４図（ｃ））、ヴ
ィア用スルーポール２０内に導体ペースト１０を充填す
る（第４図（ｄ））。しかる後、このクリーンシート２
にパターンを配線し、積層後、焼成することでヴィア用
スルーホール内の導体ペースト１０を焼結さぜヴィアを
形成する。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかしながら、近年、ヴィア用スルーポール２０の径は
微細化の傾向にあり、グリーンシー１へ１枚につき数千
〜・致方と数の多いヴィア用スルーホール２０の孔内に
、上記のスクリーンマスク９を用いて導体ペースト１０
を充填しようとした場合、マスク９の位置決めか難しく
、しかも導体ペースト１０が全く充填されないかあるい
は充填不足のヴィア用スルーホール２０か発生ずるとい
う問題がある。

位置決めを正確にするために、グリーンシート２表面に
直接スクリーンマスク９を密着さぜ、この上から導体ペ
ースト１０又は導体ボールを埋め込む方法も提案されて
いるが、前音の場合スクリーンマスクつとクリーンシー
１−界面に導体ベース１へか流れ込み、形成したヴィア
が短絡する欠点かある。

他方、後者の場合、導体ボールを埋め込むための工数か
多くかかり、量産に適さない。

これらの問題点以外にも形成後のヴィアと基板との密着
強度か十分でなく、品質の安定性に欠けるという問題も
ある６ そこで、本発明は、多数かつ微細なヴィアを高品質で歩
留り良く得る方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、グリーンシートの一方の平坦面上に、樹脂
シートを敷設一体止し、これを一体止したまま厚さ方向
に複数のスルーボールを穿設し、該スルーホールの孔内
にＣｕ粉末とＣｒ２Ｏ３粉末とを含み、Ｃｒ２Ｏ３粉末
がＣｕ粉末１００重量部に対し、２〜２０重量部含有さ
れる導体粉末を充すｐし、しかる後、焼結するように構
成する。

〔作用〕

即ち本発明は、グリーンシートとマスクの役目をする１
６１脂シートとを敷設一体止したままスルーホールを穿
設し、しかもこの樹脂シー１−をクリーンシートに圧着
一体止させた状態で当該スルーホール内に導体粉末を充
１ハする。

そのため、スルーホールとマスク（樹脂シー１−　）と
の位置すれかなく、しかもマスクとクリーンシートとの
界面に導体ペーストか入り込むといった問題も生じない
。

また、導体粉末を所定配合のＣｕ粉末とＣｒ２Ｏ３粉末
とを含有させてつくることにより、焼結後ガラスーセラ
ミックとの密着性、充タハ性等を向、Ｌさせることがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図〜第３図に示される一実繕例によ
り具体的に説明する。

第１図に示されるように、板状のグリーンシート２の一
方の平坦面上に、当該グリーンシート２と同程度の平面
積を有する樹脂シート３か敷設−体止される。かかる樹
脂シー１−３が敷設一体止されたグリーンシートは、ド
クターブレード法でグリーンシートを形成する際、溶媒
を蒸発乾燥した段階で樹脂シート３をグリーンシートに
ロール等で圧接させ連続的に形成してもよく、又、グリ
ーンシーｌ−を形成し、所定寸法に切断後樹脂シートを
プレス等でグリーンシートに圧着一体止させて形成して
もよい。

クリーンシート２は、カラス−セラミック、例えばＡ　
Ｊ　２０３とほう？１い酸ガラスとの系、或いはＡ　Ｉ
　２０３とシリカガラスとはうけい酸カラス系のカラス
−セラミックからなり、その厚さは通常、１００〜５０
０μｍ程度とされる。

このようなりリーンシート２の一方の平坦面に力父設一
体化される樹脂シート３は、種々の素材のものが用いら
れ得るか中でも平面平滑度の良いポリエチレンテレフタ
レート樹脂とすることか好ましく、その厚さは、通常１
０〜５０μＩｎ程度とされる。

なお、敷設一体止に際しては、通常その密着性を良くす
るために種々の圧着手段が用いられる。

このように一体止されたクリーンシーｈ　２と樹脂シー
ト３は、第２図に示されるように、穿設手段、例えばス
ルーホール用パンチ針４を有するプレス加工機５１．５
５によって、一体止されたままの状態で厚さ方向に複数
のスルーポール１（第３図に示される）か設けられる。

方向）させることによって、−疫に複数のスルーホール
１か樹脂シート３とともにクリーンシーｌ−２内に穿設
される。

このように穿設されたスルーホール１の孔径は微細配線
のためできるだけ微細化することか好ましいが、後述す
る導体粉末のスルーホール１内ノ＼の光中性等をら考慮
し適宜選定されるものであり、例えば５０〜２００μＩ
ＴＩ程度の孔径とすることか考えられる。穿設されるス
ルーホールの個数ら特に制限はなく、基板配線等に応じ
た個数とすれはよい。

なお、′０′設ＬＦ２は上記ａ）グしス方式に限定され
るものではなく　その曲のＦｌｉ　／の手段、例えはド
リル加［の方法等を用いてらよいことはムらろんである
。

このように穿１没さｈだスルーポール１内には第３図に
示さ）土る光Ｊｉ　ｒ　Ｉ−２に上って導体粉末１５か
充Ｊハさ７′Ｌる。

すなわち、図示されるように樹脂シート３の辺のＪ″１
・ｊ゛みＩ−に、充ｊ１″！ｊ−るに十分な導体粉末１
５を盛りり、　ｃ）て：６゛き、このものを例えばゴＪ
１製のスＮ−シ（図示しない）を用いて樹脂シート３而
」二を矢印（ｔｒ　）　Ｈ向に摺動、移動させる。

これにより、Ｘダ（ホ）イ分木１５か複数のスルーホー
ルｌ内に充填される。

なおこの充填を碍実なら！−ぬるために図示のごとく固
定台７の中にグリーンシート２と同程度の゛ト面積を有
する空洞部（図中、破線で示される）を設けこの空洞部
を配儒：を介して真空ボン１８に連接し、前記空洞部の
−Ｅに吸引紙６をかぶせ、この吸引社（６を介して、ク
リーンシー１−２全体を均一・に吸引しなから１）ｑ１
紀導泳粉末１５の充Ｑ７操イ１−を行なうことか好まし
い。

吸引紙０はいわゆるろ紙の役１−１をするもので夕）す
、粉末が均一に真空吸引て゛き、しがも導体粉末１５を
構成する粉末の飛１１ｋを１υノ止するために用いられ
る。

本発明に用いられる導体粉末１５は、Ｃｕ粉末とＣｒ２
Ｏ３粉木とを含有しており、Ｃｒ２Ｏ３粉末は、ＣＩＪ
扮粉末　００　ｊｌ’ｕ址部に対して２〜２０屯鼠部ご
ヤ存される。この値が２重献部未満となると後述する焼
結後のカラス　セラミ・ツクとの密着強度が低］′ニジ
、一方、このＩＬ〔１か２０東量部を超えると、スルー
ポール１の孔内の充Ｊｉ・門：に欠け、また焼結により
導１＋か緑色に変色という不都合もある。

このような導体粉末１５の粒径は、Ｃｕ扮末、Ｃｒ２Ｏ
３粉末ともにスルーホール１径に対し１／１０以下、特
に１／１０〜１１５００程度とする。上記のごとくスル
ーホール１の孔内に導体粉末１５を充１ハした後、マス
クとして用いた樹脂シ−ト３を除去し、スルーホール部
に導体粉末が充填されたグリーンシート上に導体ペース
トをスクリーン印刷してこのグリーンシート２に所定の
配線パターンを形成し、しかる後、焼成しダイア（ｖｉ
ａ）を形成する。

焼成条件は、特に制限はなく通常の種々の条件で行なわ
れる。

なお、クリーンシート２を積層後、焼成することによっ
て多層基板のダイア（ｖｆａ）が形成される。

上述してきた本発明の効果を、以下の実験例に基づいて
さらに詳細に説明する。

実験例１ 厚さ３００μｍのＡ　ｊ　２０３系ガラス−セラミック
グリーンシートに厚さ３０μｍの樹脂シート（マイラー
シート、ｄｕ　　Ｐｏｎｔ社製）を圧着一体止させ、こ
のグリーンシートにφ９０μｍのスルーホールをパンチ
針により１万個穿設した。

次にこの樹脂シート付グリーンシートを樹脂シート面か
上になるように固定し、この樹脂シート上に下記の要領
で作製した導体粉末をのせ、このものをゴム製スキージ
で樹脂シー　ト面を移動させ、当該導体粉末をスルーホ
ール内に充ｊｌした。この際、第３図に示される真空ポ
ンプ８、吸引紙６等の吸引システムを利用した６しかる
後、樹脂シート３を除去した。

導体粉末は粒径１．４μＩｎのＣｕ粉末１００重量部と
、粒径１．ｃｚｍのＣｒ２Ｏ３粉末１０ｆｆｉｆｆｉ部
とをＶを混合機で６時間混合したものを用いた。

このようにスルーホールの充填が完了したグリーンシー
トに必要に応じ、グリーンシー１へ上に導体ペーストの
スクリーン印刷により配線パターンを形成した後クリー
ンシートを１０層積層し圧力をかけた状態で１０００℃
、４時間、窒素雰囲気中で焼結してダイア（ｖｉａ）を
形成した。

このようにして形成されたダイア（ｖｉａ）の入口断面
およびダイアの縦断面のそれぞれについて拡大写真を撮
ってスルーホール内の充■ハ状態を確認したところ、ス
ルーホールは完全に充填されており、しかもガラス−セ
ラミックスとの密着性も格段と優れたものであることが
確認された。

実験例２ 導体粉末の配合を、以下表１に示されるような種々の粉
末の配合とし、上記実験例１の場合と同様な作製方法で
ダイアを形成しこれらについてカラス−セラミックとの
密着強度を測定した。結果を下記表１に示す。

※（）内は重量部を表わす 害」１套［ユ 導体粉末の配合をＣｕ粉木とＣｒ２Ｏ３粉末の２種類と
して、これらの配合比率（Ｃｒ２０３添加ｎ）を変化さ
せて形成したダイアについて表２に示されるダイア（ｖ
ｉａ）特性を測定した。結果を下記表２に示す。

表　　２ 充ｆｂ比および導電付の評価については、それぞれ○・
・・良、△・・・可、Ｘ・・・イ河の３１１Ｊ’ｒＦ？
ｌ’価とした。

特にＣｒ２Ｏ３が２０重量部を超えた場合には、導体が
緑色に変色するという問題が生じた。

〔発明の効果〕

以上の結果より本発明の効果が明らかである。

すなわち、本発明によれば、グリーンシー１−と樹脂シ
ートとを一体化したままスルーポールを穿設し、さらに
その状態で、導体ペースではなく導体粉末を充填するの
で、従来のスクリーンマスクを用いる場合のようにポー
ルとマスクとの位置合ぜをする必要がなく、さらに従来
法のごとくグリーンシートのマスクの界面に導体ペース
トが流出し、ダイアか短絡することもない。

また、導体粉末を所定配分のＣｕ粉木とＣｒ２Ｏ３粉末
とすることにより、密着強度、充１ハ性、焼結後の導電
性は格段と向−ヒする。

これにより多数かつ微細なダイアを高品質で歩留り良く
形成することができる。

６・・・吸引紙、 １５・・・導体粉末。

【図面の簡単な説明】

第１図はグリーンシート上に樹脂シートを敷設した状態
を示す斜視図、 第２図はスルーポールを穿設する状態を示す断面図、 第３図はスルーホール内に導体粉末を充填する状態を示
す斜視図、 第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、それぞれ従来のダ
イア形成方法の手順を示すＩｔｌｉ面図である。 ■・・・スルーポール、 ２・・・クリーンシート、 ３・・・ｌ？Ｊ脂シート、 ４・・・パンチ針、 り゛リーンシートよＬ二Ｍ用トノ一トを獣放した才に葱
を示すを日尾回 芋　Ｉ　固 スルーホーλし丙に導１本猾水衣光填するユ１入烹、も
示す今時り区 スクレーホール【免訣する４人°定、を示す断面因某　
２　図 手 続 ネＴ口 正 書 （方式） ％式％ １　事件の表示 昭和６３年特許願第１６９５１８号 ２　発明の名称 回路基板のダイア形成方法 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （５２２）富士通株式会ネ」ニ （Ｃ） 昭 和 ６３年 Ｃｄ） （発送臼 昭和６３年 月２７日） 従来Ｏつλ丁形底力法Ｏ手２１頃を示す断面図第４１ 補正の対象 願書の「発明の名称」の欄および明細書の「発明の名称
」補ＩＶの内容 ｌ汀１Ｆする。 明細書の発明の名称を 「回路括阪のヴイ １１３成方法」 と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　グリーンシート（２）の一方の平坦面上に、樹脂
   シート（３）を敷設一体化し、 これを一体化したまま厚さ方向に複数のスルーホール（
   １）を穿設し、 該スルーホール（１）の孔内にＣｕ粉末と Ｃｒ＿２Ｏ＿３粉末とを含み、Ｃｒ＿２Ｏ＿３粉末がＣ
   ｕ粉末１００重量部に対し、２〜２０重量部含有される
   導体粉末（１５）を充填し、 しかる後、焼結することを特徴とする回路基板のヴィア
   （ｖｉａ）形成方法。