JPH03285396A - 多層セラミック回路基板 - 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】 Ｊ牟既　　要二 多層セラミック回路基板に関し、 機械的強度のために軟化温度の低し）ガラス成分を含む
ガラス／セラミック複合材料が用いろれるが、金属ペー
ストによる配線層中にガラス成分が侵入して電気抵抗を
高めたり、配線層の下部でバインダーが抜けにくく配線
層と絶縁層の間で剥離が生じる問題を解決することを目
的として、配線層、特に信号層の周囲を軟化点の高いガ
ラス成分を含む絶縁層で覆うか、又は軟化点の高いガラ
ス成分を含むガラス／セラミック複合体層を配するよう
に構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、多層セラミック回路基板に関する。

近年のコンピュータの高速化の要求に伴い、回路基板中
を伝わる信号の伝播速度を小さくすることが要求されて
いる。このため、少ない面積に微細なパターンを数多く
配線することが必要であり、内部にも何層もの配線を有
する多層セラミック回路基板が使用される。

〔従来の技術〕

多層セラミック回路基板においては、基板材料はセラミ
ックとガラスの複合体を使用することが一般的である。

信号層の材料に銅を用いた場合、ガラスセラミック基板
は銅の融点（１０８３℃）以下で焼結しなければならな
いので、軟化温度の高いガラスをガラス／セラミック複
合体に用いると、ガラス／セラミック複合体の機械的強
度は低くなる。このため、ガラス／セラミック複合体の
機械的強度を高くするには、比較的軟化温度の低いガラ
スを用いる必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、軟化温度の低いガラスを用い、信号層にガラス
成分を含まない銅ペーストを用いた場合、信号層中へガ
ラス／セラミック複合体中のガラス成分が侵入しやすく
なり信号層の電気抵抗を高くすることがある。このため
、信号層の電気抵抗を低くするには、ガラス／セラミッ
ク複合体中のガラスが信号層中に入り込まないようにす
る必要がある。

また、軟化温度が低いガラス成分を絶縁層に用いるき、
信号層の下部でバインダーが抜けにくく、信号層と絶縁
層の間で剥離が生じるという問題がある。回路基板は雰
囲気中でバインダー抜きを行った後、本焼成を行って得
る。信号層および絶縁層（ガラスセラミック）のバイン
ダーは、バインダー抜きの際、カーボンに分解して炭酸
ガスとなり、信号層および絶縁層の隙間を通って抜ける
。

この場合、バインダーは焼成温度が高い程、抜けやすい
が、ガラスセラミックよりも信号層の方が先に焼結が完
了するので、絶縁層に軟化温度の低いガラス成分が多く
含まれていると、信号層の下部でバインダーが抜けにく
くなってカーボンとして残留しやすい。

ご課題を解決するための手段〕 本発明は、上記課題を解決するたｔに、基板材料として
ガラス／セラミック複合材料を用いた多層セラミック回
路基板において、信号層をガラス成分を含まなし）金属
ペーストを用いて形成し、該信号層の周囲を基板材料中
のガラス成分より軟化点の高し１ガラス成分を含む絶縁
ペーストで覆ったことを特徴とする多層セラミック回路
基板；信号層、グランド層および電源供給層をガラス成
分を含まない金属ペーストを用いて形成し、該信号層の
周囲には高い軟化点のガラス成分を含むガラス／セラミ
ック複合体の層を配し、該グランド層および電源供給層
の周囲には低い軟化点のガラス成分を含むガラス／セラ
ミック複合体の層を配したことを特徴とする多層セラミ
ック回路基板；及び配線層をガラス成分を含まない金属
ペーストで用いて形成し、該配線層の周囲に基板材料中
のガラス成分より軟化点の高いガラス成分を含むガラス
／セラミック複合体の層を配したことを特徴とする多層
セラミック回路基板を提供する。

上記ガラス成分の軟化点の差が大きいときには、層間に
中間の軟化点のガラス成分を含む層を挿入し、軟化点が
漸進的に変化するようにして、焼成時に生じる収縮率の
ミスマツチによる層間Ｏ密着力低下を防ぐ二とができる
。

〔作　用ご 信号層の周囲を軟化温度が高いガラス成分を含む絶縁ペ
ーストで覆うと、信号層の周囲の絶縁ペーストが軟化す
る前に信号層（鋸など）の焼結が完了するので、焼成中
にガラス成分が信号層中に入り込みにくくなる。信号層
の周囲に軟化点の高いガラス成分を含むガラス／セラミ
ンク層を配する場合も園様である。このとき、グランド
層及び電源供給層は比較的に電気抵抗が高くてもよいの
で、周囲に軟化点が低いガラス成分を含むガラス／セラ
ミック層を配すると、回路基板の機械的強度を稼ぐこと
ができる。

また、信号層の周囲を軟化温度が高いガラス成分を含む
ガラス／セラミック複合体層で覆うと、信号層の下部の
バインダーは信号層の焼結が完了した後でも、信号層周
囲の層の隙間を通って抜けやすくなり、信号層と絶縁層
の間に生じる剥離を低減することができる。

〔実施例〕

実施例１ 酸化アルミニウムを５５ｖｔ％、酸化ケイ素を２５ｗｔ
％、酸化ホウ素を１３ｗｔ％、■族元素酸化物を１ｗｔ
％、■族元素酸化物１ｗｔ％、で合計１００ｗｔ％とな
るような無機粉末をエチルセルソルブ等の有機溶媒・可
塑剤、およびバインダーとしてポリヒ゛ニルブチラール
（ＰＶＢ）　　と共に混合しスラリー状にする。このス
ラリーをドクターブレード法により厚さ２００μのグリ
ーンシート１に成形する。

次に、これらグリーンシートを１００ｍｍ角に切断し、
ボール盤によりピアホールを形成し、ピアホール中に銅
ペーストを印刷、充填する。

さらに、信号層を形成する位置にデュポン５９９２３ペ
ースト（商品名；ガラス５％；ガラス軟化点６５０ｔ＞
２を印刷する。その上に幅３００＝、厚さ６０声でガラ
ス成分を含まない銅ペースト３を印刷し、信号層を形成
する。銅ペーストの上にもう一度、絶縁ペースト４を印
刷する。

（第２図） 次に、これらグリーンシートを重ね合わせ、温度１００
℃、圧力２０ＭＰａで積層プレスするっこの積層体を窒
素雰囲気中９００℃で焼成し、多層セラミック回路基板
を得る。

第１図は、この多層セラミック回路基板の断面で、１１
は銅パターン、１２は絶縁ペースト、１３は多層基板で
ある。

表１に今回得られたセラミック基板の信号層の電気抵抗
値の結果を示す。また、比較例として、信号層を絶縁ペ
ーストで覆わない場合の信号層の電気抵抗値の結果を示
す。

表１より、今回の発明によれば、信号層を絶縁ペースト
で覆うことにより、信号層の電気抵抗が低い多層セラミ
ック回路基板を得ることができることがわかる。

表　１　電気抵抗の測定結果 実施例２ 表２に示すように、セラミック粉末、硼珪酸ガラス粉末
（軟化温度７０３℃）、アルミナ珪酸ガラス（軟化温度
８９６℃）、バインダー、可塑剤、溶剤を各々調合し、
ボールミルで２０時間混練した。

これによりａ来たスラリーをドクターブレード法により
厚さ２００−のグリーンシートに成形した。

次にこれらグリーンシートを１００ｍｍ角に切断し、ボ
ール盤によりピアホールを形成した。さらに、ピアホー
ル中に銅ペーストを印刷、充填した。

次に、組成１　（表２）のグリーンシート２１上に、幅
３００−１厚さ６０−の信号層３１とグランド層を銅ペ
ーストにてスクリーン印刷し、組成２のグリーンシート
２２上には、グランド層３３またはランド層を形成した
。さらに、組成３，４．５のグリーンシート２３．２４
．２５上にはランド層を形成した。次に、第３図に示す
要領でグリーンシート２１〜２５を重ね合わせ、温度１
００℃、圧力２０　Ｍ　Ｐ　ａで積層プレスした。この
積層体を窒素雰囲気中で焼成し、多層セラミック回路基
板を得た。

表３に今回得られたセラミック基板の臣げ強さと、その
信号層の電気抵抗値の結果を示す。また、比較例として
、組成１単一系と組成５単一系のセラミック基板の曲げ
強さと、その信号層の電気抵抗値の結果を示す。

表３より、二〇発閂によれば、ガラス／セラミックの組
成を組成１−５の複合系とすることにより、信号層の電
気抵抗が低く、かつ、機械的強度の高い多層セラミンク
回路基板を得ることができることがわかる。

表　２　グリーンシート調合組成 表　３　測定結果 実施例３ 表４に示すように、アルミナ粉末、硼珪酸ガラス粉末（
軟化温度７０３℃）、アルミナ珪酸ガラス粉末（８９８
℃）、バインダー、可塑剤、溶剤を各々調合して、ボー
ルミルで２０時間混練した。これにより出来たスラリー
をドクターブレード法により厚さ２００−のグリーンシ
ートに成形した。次にこれらグリーンシートを１００皿
角に切断し、ボール盤によりピアホールを形成した。さ
ろに、ピアホール中に銅ペーストを印刷、充填した。

次に、組成１１（表４）のグリーンシート上に、１１１
Ｍ３００Ｊａ、厚さ６０−の信号層銅ペーストにてスク
リーン印刷した。組成１２，１３，１４，１５のグリー
ンシート上にはランド層を形成した。次に、第３図に示
す要領でグリーンシートを重ね合わせ、温度１００℃、
圧力２０λ）Ｐａで積層プレスした。

この積層体を窒素雰囲気中で焼成し、信号層−絶縁層界
面で剥離のない多層セラミック回路基板を得ることがで
きた。

表５に今回得られたセラミック基板の曲げ強さと、基板
中に残留するカーボンの量を示す。また、比較例として
、組成１１単一系と組成１５単一系のセラミック基板の
曲げ強さと、残留カーボン量を示す。

表５より、この発明によれば、ガラスセラミックの組成
を１１−１５の複合系とすることにより、機械的強度が
強（、剥離のないセラミック基板を得ることができるこ
とがわかる。

第４図は従来の多層セラミック回路基板４１の銅パター
ン４２下にカーボン４３が残留する様子を示し、第５図
は銅パターン４２の周囲に高軟化点ガラス成分を含むガ
ラス／セラミック複合材料層４４を配することによって
バインダーの抜は道４５ができる様子を示す。

アノ↓ミナ　　硼珪酸　１１ア　ル　ミ　す　　１バイ
ンダー　　；　可塑　）溶剤、：ｆＪプラス　　：　珪
酸カラス　　（１剤　　：組成１１１２５０　　ｊ　　
Ｏ’　　２６０　　　′３７　　’２５組成１２．２５
０　１２１　　　：　　２３９　　１　３７　　’２５
組成組成１１単 一系 １３ ７ ２５　１５００ 表　５　測定結果 実施例４ 酸化アルミニウムを５５ｗｔ％、酸化珪素を２５ｗｔ％
、酸化ホウ素を１３ｗｔ％、■族元素酸化物を１ｗｔ％
、■族元素酸化物１ｗｔ％、の無機粉末をエチルセルソ
ルブ等の有機溶媒・可塑剤、およびバインダーとしてＰ
ＶＢと共に混合しスラリー状にした。このスラリーをド
クターブレード法により厚さ２００戸のグリーンノート
に成形した。

次に、これらグリーンシートを１００＋ｎｍ角に切断し
て、ボール盤によりピアホールを形成し、ピアホール中
に銅ペーストを印刷・充填した。

さらに、信号層を形成する位置にデュポン：：９９４９
ペーストを印刷した。その上に幅３００戸Ｍ、厚さ６０
−の銅ペーストを印刷し、信号層を形成した。銅ペース
トの上にもう一度、絶縁ペーストを印刷したく第２図）
。

次に、これらグリーンシートを重ね合わせ、温度１００
℃、圧力２０ＭＰａで積層プレスした。この積層体を窒
素雰囲気９００℃で焼成して、剥離のない多層セラミッ
ク回路基板を得ることが出来た。

表６に今回得られたセラミック基板中に残留するカーボ
ンの量を示す。比較例として、信号層を絶縁ペーストで
覆わない場合の残留カーボン量も示す。

表６より、この発明によれば、信号層を絶縁ペーストで
覆うことにより、残留カーボン量が少なく剥離のない回
路基板を得ることができることがわかった。

表　６　測定結果 〔発明の効果〕 本発明によれば、ガラス／セラミック複合材料を用いた
多層セラミック回路基板において、回路基板の機械的強
度を低下させることなく、配線層、特に信号層の電気抵
抗を低くすることができ、またバインダーにもとづく残
留カーボン量を減るして配線層と絶縁層との剥離を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は銅パターンを絶縁ペーストで覆った様子を示す
断面図、第２図ａ−ｄは第１図の回路基板を作成するた
めの印刷工程を説明する図、第３図は銅パターンを高軟
化点ガラス／セラミック層で挟む回路基板の積層構造を
示す模式区、第４図は銅パターン下にカーボンが残留す
る様子を示す断面図、第５図は本発明によりバインダー
の抜は道ができた様子を示す図である。 １・・・グリーンシート、２・・・絶縁ペースト、３・
・・銅パターン、　　　４・・・絶縁ペースト、１１・
・・銅パターン、１２・・・絶縁ペースト、１３・・・
多層セラミック回路基板、 ２１〜２５・・・組成１〜５のグリーンシート、３１・
・・信号層、　　　　３３・・・グランド層、４・・・
ガラス／セラミック絶縁層、 ４２・・・銅パターン、　　４３・・・残留カーボン、
４４・・・高軟化点ガラス／セラミック層、４５・・・
バインダー抜は道。 第１　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板材料としてガラス／セラミック複合材料を用い
   た多層セラミック回路基板において、信号層をガラス成
   分を含まない金属ペーストを用いて形成し、該信号層の
   周囲を基板材料中のガラス成分より軟化点の高いガラス
   成分を含む絶縁ペーストで覆ったことを特徴とする多層
   セラミック回路基板。 ２、基板材料としてガラス／セラミック複合材料を用い
   た多層セラミック回路基板において、信号層、グランド
   層および電源供給層をガラス成分を含まない金属ペース
   トを用いて形成し、該信号層の周囲には高い軟化点のガ
   ラス成分を含むガラス／セラミック複合体の層を配し、
   該グランド層および電源供給層の周囲には低い軟化点の
   ガラス成分を含むガラス／セラミック複合体の層を配し
   たことを特徴とする多層セラミック回路基板。 ３、基板材料としてガラス／セラミック複合材料を用い
   た多層セラミック回路基板において、配線層をガラス成
   分を含まない金属ペーストで用いて形成し、該配線層の
   周囲に基板材料中のガラス成分より軟化点の高いガラス
   成分を含むガラス／セラミック複合体の層を配したこと
   を特徴とする多層セラミック回路基板。