JPH03239394A - 多層セラミック回路基板の製造方法 - 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】 （概要） 多層セラミック回路基板の製造方法に関し、半導体集積
回路素子を搭載する多層セラミ・ンク回路基板を実用化
することを目的とし、導体パターンを印刷した低誘電率
ガラスセラミックグリンシートと強化ガラスセラミック
グリンシートとを選択的に積層し、一体化した後に焼成
してなる多層セラミック回路基板において、強化ガラス
セラミックスを構成する硼硅酸ガラスを低軟化点ガラス
に部分置換して強化ガラスセラミツツクグリンシートを
作り、前記低誘電率ガラスセラミックグリンシートと一
体化して形成することを特徴として多層セラミック回路
基板の製造方法を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体集積回路素子を搭載する多層セラミック
回路基板の製造方法に関する。

大量の情報を高速に処理する必要から、情報処理技術の
進歩は著しく、光通信が広く行われるようになった。

こ覧で、光通信の特徴は信号の多重化と共に高速伝送が
可能なことであり、この特徴を活かすためにＬＳＩやＶ
ＬＳＩなどの半導体素子は信号の高速化に適するように
素子構成がなされている。

そこで、これらの半導体素子を搭載する回路基板も低損
失で、耐熱性が優れ、また電子回路は導体抵抗の少ない
金属材料を用いてパターン形成が行われていることが必
要である。

［従来の技術］ 当初、多層セラミック回路基板の基板材料としてはアル
ミナ（ｌｚＯ：＋）が使用され、また電子回路の構成材
料としてはタングステン（Ｗ）が使用されていた。

この理由はアルミナは耐熱性が優れた安定した酸化物で
あり、また熱伝導率は２０Ｗ／ｍＭと比較的優れている
からである。

然し、アルミナの融点は２０１５°Ｃと高く、焼結温度
どして１６００’Ｃ程度が必要である。

そのため、アルミナからなるグリーンシートの上にスク
リーン印刷して導体線路を形成する構成材料としてはＷ
のように高融点（３３８７°Ｃ）の金属しか使用できな
かった。

こ覧で、Ｗの導体抵抗は約１０ｍΩ／口と大きく、信号
の伝播遅延および伝送損失が大きく、高速伝送には不利
である。

また、アル条すの誘電率は８〜１０と大きく、方、多層
セラミック基板の単位層の厚さは約２００μｍと薄いこ
とから、層間の配線間に静電容量を生し、漏話（Ｃｒｏ
ｓｓ−ｔａｌｋ）が生して伝送損失が増加すると云う問
題もある。

そのため、誘電率が少なく、誘電特性が優れた材料とし
て硼硅酸ガラスが着目された。

こ＼で、硼硅酸ガラスは誘電率が組成化により異なるも
の覧４．１〜４．８とアルミナに較べれば遥かに少なく
、また電気的特性も優れている。

然し、そのま覧では軟化温度が低く、スクリーン印刷法
で形成した銅からなる導体回路の焼威ができず、また機
械的強度も劣っている。

そこで、軟化温度を上げ、また機械的強度を向上するた
めにセラミックとの複合誘電体からなるガラスセラミッ
ク基板が実用化された。

こ＼で使用されるセラミックスはアルミナ（ｉ２０、）
やムライト（３＾１２０３　　・２５ｉ（ｈ）などであ
る。

これにより、複合誘電率は少し増加するが、軟化温度は
１０００°Ｃ程度となり、導体抵抗が１．５ｍΩと少な
いＣｕを導体線路の構成材として使用することが可能と
なる。

然し、実際の使用に当たっては回路基板にはかなりの曲
げ応力が加わる為にガラスセラミック基板では強度が不
足である。

そこで、多層セラミック回路基板を構成する電気的特性
の優れた複数のガラスセラミック層（以下略して低誘電
率層）の−・部を機械的強度の優れたガラスセラミック
ス層（以下略して強化層）に置換することが行われてい
る。

然し、強化層は低誘電率層に較べると誘電率が高くなり
、電気的特性も低下することから、これら強化層には信
号を伝播する電子回路を形成しないように工夫されてい
る。

例えば、アース層を形成する層に強化層が用いられてい
る。

第４図はこの構成を示すもので、同図（Ａ）は積層前、
また同図（Ｂ）は焼成後の構成を示している。

すなわち、信号線路１は低誘電率ガラスセラミンクグリ
ーンシート２の１に、またアース線３や回路接続用のピ
ンなどは強化ガラスセラミックグリーンシート４を用い
で形成する。

そして、積層し、焼成することにより低誘電率層５と強
化層６とが一体化した多層セラミック回路基板が作られ
ている。

然しなから、低誘電率層５と強化層６とでは熱処理にお
いて収縮の挙動が異なることから両種のグリーンシート
を積層して焼威し、多層セラミック回路基板を形成する
場合に剥離が生し易く、製造歩留まりが低いことが問題
であった。

〔発明が解決しようとする課題］ 以上記したように低誘電率ガラスセラ壽ツクスと強化ガ
ラスセラミックスとでは膨張・収縮の挙動が異なること
から多層セラミック回路基板を形成する場合に剥離が生
し易く、製造歩留まりが低いことが解決を要する課題で
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は導体パターンを印刷した低誘電率ガラスセ
ラミックグリンシートと強化ガラスセラミックグリンシ
ートとを選択的に積層し、一体化した後に焼成してなる
多層セラミック回路基板において、 強化ガラスセラミックスを構成する硼硅酸ガラスを低軟
化点ガラスに部分置換して強化ガラスセラミツツクグリ
ンシートを作り、前記低誘電率ガラスセラくツクグリン
シートと一体化して形成することを特徴として多層セラ
ミック回路基板の製造方法を構成することにより解決す
ることができる。

（作用〕 発明者等は積層したセラミックグリーンシートを焼成後
に低誘電率層と強化層とが剥離するのは収縮挙動が異な
るためであることから、低誘電率層と強化層について密
度の温度依存性を測定した。

第１表は低誘電率層と強化層の成分組成であり、また第
１図は８６０から１０８０°Ｃまで焼成温度を上げてゆ
く場合の密度の変化を示している。

第工表 第１図において、実線で示す低誘電率層８の密度曲線と
破線で示す強化層９の密度曲線から両者の密度はかなり
異なっているが、融点（約１０８０’Ｃ）に達して漸く
一致していることが判る。

さて、低誘電率層と強化層との剥離を無くするには両者
の密度の温度特性を一致させばよく、この場合強化層の
密度を上げるのがよいが、その方法として軟化温度が従
来の硼硅酸ガラスよりも低い硼硅酸ガラス（以下低軟化
点ガラスと云う）を用いることを思い付いた。

すなわち、低軟化点ガラスは軟化温度が低いことから、
シリカ（５ｉＯｚ）ガラスやムライト（３＾℃２０３　
　・２５ｉＯｚ）のバインダとして働き、密度を大きく
することができる。

こ覧で、低軟化点ガラスには各種のものがあるが、本発
明においては軟化温度が７２５°Ｃのものを使用した。

第２表は三種類の低軟化点ガラスの成分組成を示してい
るが、軟化温度は従来の硼珪酸ガラスに較べ約１００　
’Ｃ少なくなっている。

第２表　（単位重量％） 第３表は従来の強化層を構成している硼硅酸ガラス（第
２表において従来品として示す）を区分Ａで示す低軟化
点ガラスに徐々に置換した場合の組成比を示すものであ
り、第２図はか覧る強化層の焼成温度と密度との関係を
示している。

第３表 そのため、密度の温度特性と曲げ強さの両方から置換量
を決めることが必要で、この例の場合は１５％の置換が
適当である。

第１図の一点破線は部分置換、した強化層１０の温度特
性で低融点率層８の特性に近似している。

第２図から硼硅酸ガラスを低軟化点ガラスに置換するに
従って、焼成温度と密度との特性は高密度側に移行する
のが判る。

これよりすると、低軟化点ガラスの置換量を増して強化
層の密度特性と一致させればよいが、多すぎる場合は強
化層の曲げ強さが低下してくる。

第３図は置換量と曲げ強さの関係であって、１５重量％
を超えると曲げ強さの減少が顕著となるのが判る。

〔実施例〕

第３表の区分りすなわち硼硅酸ガラス１５重量％。

ＳｉＯ。ガラス５０％、３ＡＩ！、２０３　　・２　Ｓ
ｉＯ□２０％、低軟化点ガラス１５％の原料を強化層用
とし、また、第１表に示したように、硼硅酸ガラス４５
％。

ＳｉＯ□ガラス５０％、３ＡｆｆｚＯｉ　　・２　Ｓｉ
Ｏ□を５％の組成の原料を低誘電率層用とし、バインダ
としてポリビニルブチラールを５０重量部１可塑剤とし
てジブチルフタレートを１５重量部、またアセトンを溶
剤として４００重量部を加え、それぞれボールミルを用
いて混練した後、ドクタブレード法により厚さが３００
μｍのグリーンシートを作って強化ガラスセラミックグ
リーンシートおよび低誘電率ガラスセラミックグリーン
シートを作った。

１ これを１００ＩＩＩ１１角に打ち抜き、これにパイヤホ
ールを形成した後、Ｃｕペーストをスクリーン印刷して
信号線路とアースをパターン形成した後、２０枚を位置
合わせしながら積層し、１５０　’Ｃで１０Ｐａの条件
で加圧して積層体とした。

次に、これを窒素（Ｎ２）中で１０３０°Ｃで焼成した
ところ層間剥離のない多層基板を得ることができた。

なお、この基板の曲げ強さは１７０　ＭＰａであった。

〔発明の効果〕

以上記したよ３うに本発明の実施により剥離のない多層
回路基板を製造歩留まりよく得ることができる。

２ 強さの関係図、 第４図は多層セラミック回路基板の構成を示す断面図、 である。

図において、 ■は信号線路、 ２は低誘電率ガラスセラミックグリーンシート、３はア
ース線、 ４は強化ガラスセラ兆ツクグリーンシート、５は低誘電
率層、　　　　　６は強化層、８は低誘電率層、　　　
　９は強化層、１０は部分置換した強化層、 である。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼成温度と密度との関係図、 第２図は強化層の硼珪酸ガラスを低軟化点ガラスに置換
した場合の焼成温度と密度との関係図、第３図は強化層
の低軟化点ガラス置換量と曲げ槌做宅 佃椰Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　導体パターンを印刷した低誘電率ガラスセラミックグ
   リンシートと強化ガラスセラミックグリンシートとを選
   択的に積層し、一体化した後に焼成してなる多層セラミ
   ック回路基板において、強化ガラスセラミックスを構成
   する硼硅酸ガラスを低軟化点ガラスに部分置換して強化
   ガラスセラミッツクグリンシートを作り、前記低誘電率
   ガラスセラミックグリンシートと一体化して形成するこ
   とを特徴とする多層セラミック回路基板の製造方法。