JPH0348496A - セラミック多層配線基板およびその製造法 - 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） 本発明は、セラミック多層配線基板およびその製造法に
関し、特に安定した電気導電性を有するように改良した
配線基板およびその製造法に関するものである。

（従来の技術） 従来、セラミック多層配線基板は印刷多層基板と積層多
層基板に大別され、以下のような方法で製造されていた
。印刷多層基板を例にとり以下に説明する。まず、絶縁
層を形成する絶縁ペーストと高融点金属導体層を形成す
る導体ペーストとを、セラミックグリーンシ一ト上に交
互に複数層印刷したのち、還元雰囲気で同時焼成して露
出導体層を有する多層配線基板を得る。次に、得られた
多層配線基板の露出導体層上に部品実装ならびに厚膜素
子形成用導体ペーストを印刷した後、酸化雰囲気で焼成
してセラミック多層配線基板を得ていた。

すなわち、第４図に上述した製造工程のうち、印刷法で
多層配線部を形成し還元雰囲気で同時焼成して得た露出
導体層を有する多層配線基板の一例を示すように、グリ
ーンシ一トもしくは多層配線を内蔵したグリーンシ一ト
１上に高融点金属から成る導体層を形成する導体ペース
トにより配線パターンＭｌ，次に絶縁層を形成する絶縁
ペーストＺｌを印刷し、その後高融点金属から成るヴイ
アホールを形成する導体ペーストによりヴイア埋めパタ
ーンＭ２を印刷し、以後絶縁ペーストＺ２、導体ペース
トＭ３、絶縁ペーストＺ３を印刷した後、導体ペースト
の酸化を防ぐため還元雰囲気中で焼成していた。その後
、導体層Ｍ３上の絶縁層Ｚ３以外の面に内部導体の酸化
を防ぐための例えばニッケルメッキ２およびＡｕ−Ａｇ
合金層３からなる耐酸化バリヤを設けるとともに、部品
実装ならびに厚膜素子形成用導体ペーストを印刷して酸
化雰囲気で焼成して、目的とするセラミック多層配線基
板を得ていた。

ここで、絶縁ペーストと導体ペーストとを交互に印刷す
る理由は、例えば、絶縁ペーストを複数層連続して印刷
すると、その分段差が厳しくなるので次の導体ペースト
を印刷する際に絶縁不良ならびに印刷欠陥か生じるため
である。

しかしながら、上述した従来のセラミック多層配線基板
において、第５図の部分的拡大断面図に示すように、同
時焼成される多層配線基板の絶縁層のうち最外層の絶縁
層Ｚ３の端部Ｔが、絶縁ぺ一スト印刷の印刷ダレ、ニジ
ミにより、薄くなる。

通常絶縁層Ｚ３の厚さはｌＯ〜２０μｍであるか、この
端部Ｔにおいてはその厚さが１〜２μｍ程度になるとこ
ろもあり、そして、このような状態になると、その端部
Ｔにはピンホールもしくはセラミック粒子の数が少なく
なる事によるセラミック粒子間の隙間を介してその絶縁
層に欠陥が生じる可能性が高く、またこの部分にはニッ
ケルメッキ２ならびにＡｕ　−　Ａｇ合金層３からなる
耐酸化バリヤ層が設けられていないため、高温の酸化雰
囲気での焼成において内部の導体層Ｍ３の端部が第５図
中斜線で示すように酸化される問題があることを本発明
者達は発見した。そして、その結果、導体パターンのオ
ーブンもしくは電気導電性が劣化する等の種々の問題か
生じ、製造上の歩留りか悪くなる問題が生じる。

本発明の目的は上述した課題を解消して、絶縁層の欠陥
がなく、安定した電気導電性を有するセラミック多層配
線基板およびその製造法を提供しようとするものである
。

（課題を解決するための手段） 本発明のセラミック多層配線基板は、絶縁層と高融点金
属導体層とが交互に複数層形成され、かつ露出導体層上
に耐酸化バリヤおよび厚膜導体を設けて成るセラミック
多層配線基板において、露出導体層を画成する絶縁層の
端部が該露出導体層て覆われていることを特徴とするも
のである。

また、本発明のセラミック多層配線基板の製造法は、絶
縁層を形成する絶縁材料と、高融点金属導体層を形成す
る導体ペーストとを交互に形成した後、還元雰囲気で同
時焼成して得た多層配線基板の露出導体層上に耐酸化バ
リヤを設け、さらにその上に厚膜素子形成用ペーストを
印刷して酸化雰囲気中で焼成するセラミック多層配線基
板の製造法において、最外層の絶縁材料を絶縁ペースト
により印刷した後、露出導体層を形成する導体ぺ−スト
を、前記絶縁ペーストにより画成される開口に設け、前
記絶縁ペーストの端部を、露出導体層を形成する導体ペ
ーストで覆うことを特徴とするものである。

（作　用） 上述した構造により、露出導体層を画成する絶縁層端部
を耐酸化バリヤて覆うことができるので、絶縁層端部の
欠陥をなくすことができ、高温酸化雰囲気下でも内部の
導体層を酸化することはない。

また、上記構造は、従来の多層配線基板の製造法と異な
り、最外層の絶縁層を形成するための絶縁ペーストおよ
びこの絶縁ペーストにより画成される露出導体層を形成
するための導体ペーストの形成を、最外層の絶縁ペース
トを先に印刷した後露出導体層用の導体ペーストを設け
ることにより゛達成できる。

（実施例） 第１図は本発明のセラミック多層配線基板を印刷法で形
成した一例の構成を示す図である。第ｌ図において、絶
縁層を形成するためにＡＩ　２０ａ，ＡＩ！Ｎ，ムライ
ト等の絶縁ペーストＺｌ．　Ｚ２，　Ｚ３と高融点金属
から成る導体層を形成するためにＭｏ，　Ｗ等の酸化さ
れ易い導体ペーストＭｌ．　Ｍ２，　Ｍ３とを、セラミ
ックグリーンシ一トも・しくは多層配線を内蔵したグリ
ーンシ一ト１上に交互に複数層印刷したのち、このグリ
ーンシ一ト１とともに還元雰囲気で同時焼成して高融点
金属からなる露出導体層を有する多層配線基板を得てい
る。

第１図に示した構造の多層配線基板は、グリーンシ一ト
１上に導体ペーストＭｌ，絶縁ペーストＺ１、導体ペー
ストＭ２、絶縁ペーストＺ２および絶縁ぺ一ストＺ３を
順に印刷した後最後に導体ペーストＭ３を印刷して設け
ることにより得ることができる。即ち、第４図に示した
従来技術においては、同時焼成した多層配線基板の最外
層となる導体ペーストＭ３と絶縁ペーストＺ３とを形成
する際に、導体ぺ一ストＭ３の方を先に形成していたの
に対し、本発明においてはそれらの順序を逆にして絶縁
ペーストＺ３の方を先に形成するところに特徴かある。

そして、その結果、形成された絶縁層Ｚ３の端部か最外
層である高融点金属層Ｍ３により完全に覆われた構造と
なる。引続き、この状態において露出する導体層Ｍ３上
に例えばニッケル（Ｎｉ）メッキ２等のメッキ層を形成
し、その後、シンターリングを行う。さらに、このニッ
ケルメッキ２上に例えばＡｕ−Ａｇ合金をＡｕ．　Ａｇ
を金属成分とする厚膜ペーストとして印刷し、窒素ある
いは水素雰囲気中にてその軟化点以上の温度で溶融する
ことにより耐酸化バリア層としてのＡｕ−Ａｇ合金層３
を形或する。なお、Ａｕ　−　Ａｇ合金層３中には５〜
１５％ガラスか入りている。又、この合金層は他の貴金
属により形成しても良い。

次に、第６図に示すように、Ａｕ−Ａｇ合金層３および
絶縁ＮＺＳ上に選択的にＡｇ−Ｐｄ，Ａｇ等の部品実装
および厚膜素子形成用導体ペーストを印刷し、酸化雰囲
気で焼成して厚膜導体５を形成する。この際、このＡｕ
−Ａｇ合金層３と厚膜導体５の間に、信頼性を向上する
ために厚膜接続導体層を設けてもよい。そしてその上に
、例えば酸化ルテニウム，ルテニウムのパイロクロア構
造を有する材料等から成る抵抗体ペーストを必要個所に
印刷し、焼成する事によって抵抗体９が形成される。さ
らに、その上に選択的に３００〜７００゜Ｃの温度範囲
で、例えば４６０゜Ｃ程度の融点を有する低融点ガラス
からなる保護ガラス７を形成し、その保護ガラス７の開
口部において、チップコンデンサ１１等の部品を半田１
３により接着する。

本実施例によると、上述したように、絶縁層のうちで最
外層となる絶縁層Ｚ３の端部が、高融点金属層のうちで
最外層となる高融点金属層Ｍ３により覆われており、高
融点金属層Ｍ３により覆われていない絶縁層Ｚ３の部分
は比較的厚い厚さを有しているので、厚膜素子形成用ペ
ーストの酸化雰囲気中における焼成工程においても絶縁
層Ｚ３の欠陥からその下の高融点金属層が酸化されると
いうような不具合が生じにくくなる。

尚、言うまでもなく、高融点金属層Ｍ３上にはニッケル
メッキ２およびＡｕ−Ａｇ合金層からなる耐酸化バリア
層が存在しているために、ここから内部か酸化されるこ
とはない。又、Ａｕ−Ａｇ合金層３と絶縁層Ｚ３の接合
面は予めＡｕ−Ａｇ合金層３に含まれるガラス等のフリ
ット成分により密着・シールされるため酸素の侵入が遮
断される。

上記実施例の構造の耐酸化ダイア部と第４図に示した構
造のヴイア部とを実際に試作した各々１０００個に対し
、８５０″ＣてｌＯ分間トータルで６０分間酸化雰囲気
にて繰り返し焼成を行い、各ダイア部の導通抵抗値の初
期値に対する変化率を測定した。

・第−３図に各ヴイアの導通抵抗の変化率の変化値と焼
成繰り返し回数との関係を示す。

第３図の結果から、本発明の耐酸化ヴイア部では６回の
繰り返しでも、導体抵抗値はそれほど変化しないのに対
し、従来のヴイア構造のものは４回めの焼成においてヴ
イア部が酸化してヴイア内部の導体の抵抗値が増大し、
最終的には断線してしまうことがわかる。

次に、上記実施例の他の特徴点について説明する。

上記実施例では、絶縁ペーストＺ３の高融点金属層Ｍ３
を画成するための開口の大きさが、絶縁ぺ一ストＺ２開
口の大きさより大きくなるように形成している。

このように形成することにより、部品実装ならびに厚膜
素子形成用導体ペーストの焼成時に高融点金属層Ｍ３に
より覆われていない絶縁層Ｚ３に仮に欠陥が生じたとし
ても、その絶縁層Ｚ３の下には充分厚い膜厚を有する絶
縁層Ｚ２が存在しているので高融点金属層が酸化するこ
とがな《、より信頼性を高めることができる。又、第７
図に示すように、仮に導体ペーストＭ３の印刷時に印刷
ずれか生じてしまい導体ペーストＭ３が絶縁ペーストＺ
３上に形成されなかったとしても、絶縁ペースト２３下
には絶縁ペーストｚ２がずれて配置しているので、この
絶縁ペーストｚ２により高融点金属層の酸化を防止する
ことができる。従ってこの構造によると絶縁べ一ストＺ
２とＺ３のずれ分ｇａｐだけ印刷時のずれを吸収できる
という効果かある。

又、上記実施例では、第８図（ａ）に示すように、絶縁
層ｚ３の開口部の肩部Ｓよりもヴイアの内側に高融点金
属層Ｍ３の端部Ｅが配置するように設計されている。以
下、このようにすることの効果を説明する。Ａｕ−Ａｇ
合金層３の溶融時には上述したよ゛うにガラス等のフリ
ット成分が金属成分の外周に溶出し、これがＡｕ　−　
Ａｇ合金層３と絶縁層ｚ３の接合面に密着、シールする
ために酸素の侵入が遮断されるという効果があるが、第
８図（ｂ）に示すように高融点金属層Ｍ３の端部Ｅが絶
縁層Ｚ３の肩部Ｓよりも外側に配置していると溶出した
フリット成分は絶縁層Ｚ３上に分散してしまい、このよ
うな効果を期待できない。それに対して、第８図（ａ）
のように形成すると、Ａｕ　−　Ａｇ合金層３と絶縁層
Ｚ３との間に窪みかできるために析出したフリット成分
Ｆはその窪みに溜まり易くなり上述した効果を奏するこ
とができる。尚、上記肩部Ｓは絶縁層Ｚ３においてダレ
によりその膜厚が薄くなり始める起点となる所である。

第２図は本発明のセラミック多層配線基板を積層法で形
成した他の例の構成を示す図である。第２図において高
融点金属から成る導体層を形成する導体ペーストを印刷
したシートを複数層積層した多層配線グリーンシ一ト１
上に絶縁層を形成する絶縁ペーストＺｌと高融点金属か
ら成るヴイアホールを形成する導体ペーストＭ３とを印
刷した後、還元雰囲気で同時焼成して高融点金属から成
る露出導体層を有する多層配線基板を得る。尚、図中４
ａは位置ずれを吸収するためにスルーホール４内の導体
と同じ導体により形成したランドである。

従来技術と構造上異なる点はスルーホール４から成る露
出導体層を画成する印刷絶縁層Ｚｌの端部が露出導体層
を形成する高融点金属層Ｍ３により完全に覆われている
点である。さらにこの高融点金属層Ｍ３の開口部上には
例えばニッケルメッキ２及びＡｕ−Ａｇ合金層３からな
る耐酸化バリヤ層が設けられているため部品実装ならび
に厚膜素子形成用ペーストを印刷して酸化雰囲気で焼成
しても、欠陥の出やすい最外層の絶縁層Ｚｌの端部上に
は高融点金属層Ｍ３が存在し、その結果ニッケルメッキ
２及びＡｕ−Ａｇ合金層３からなる耐酸化バリア層も存
在するため内部の高融点金属導体が酸化されることはな
い。

第２図に示した構造の本発明の多層配線基板はグリーン
シ一ト１上に絶縁ペーストＺｌ，導体ペーストＭ３を印
刷して設けることにより得ることができる。

以上、本発明を上述した実施例により説明したか、本発
明はその主旨を逸脱しない限り例えば以下に示すように
種々変形可能である。

（１）グリーンシ一ト部は上述した印刷法、積層法又は
、両者の組み合わせのいずれにおいても本発明構造の露
出導体層を有する多層配線基板を得る事が可能でありい
ずれも同様の効果が期待できる。

（２）第１図に示した実施例においては絶縁ペーストＺ
２を印刷し、引続き絶縁ペーストＺ３を印刷した後に導
体ペーストＭ３を印刷するようにしているが、第９図に
示すように、絶縁ペーストＺ２を印刷した後に絶縁ペー
ストＺ３を印刷することなく導体ぺ−ストＭ３を印刷す
るようにしてもよい。このようにしても絶縁ペーストＺ
２の端部は導体ペーストＭ３にて覆われるので上記実施
例と同様の効果を得ることができる。

（３）第２図に示した実施例においては絶縁ペース｝Ｚ
ｌを印刷した後に導体ペーストＭ３を印刷しているが、
第１図に示した実施例のように絶縁ペーストを多層重ね
て印刷した後に導体ペーストＭ３を印刷してもよい。

（４）上述のメッキ層としては、Ｎｉメッキ＋Ａｕメッ
キ、Ｃｒメッキ＋Ｎｉメッキ、Ｃｒメッキ＋Ｎｉメッキ
＋Ａｕメッキ、Ｃｒメッキ＋Ｃｕメッキ、Ｃｕメッキ、
Ｎｉメッキ＋Ｃｕメッキ等のメッキ層であってもよい。

又、高融点金属層Ｍｌ，　Ｍ２．　Ｍ３に用いる材料は
全て同じ組成の高融点金属層でなくてもよい。ただし、
最外層の高融点金属層Ｍ３は酸化されうる材料であるこ
とが前提になっている。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明のセラミック多
層配線基板およびその製造法によれば、露出導体層を画
成する絶縁層端部の欠陥部上に導体層が形成されている
ため、絶縁層の欠陥部を原理的に耐酸化バリヤで覆うこ
とができ、高温酸化雰囲気下でも内部の導体層を酸化す
ることがないセラミック多層配線基板を得ることができ
る。その結果、安定した電気導電性を有するセラミック
多層配線基板を歩留りよく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明のセラミック多層配線基板の一例の構成
を示す断面図、 第２図は本発明のセラミック多層配線基板を積層法で形
成した一例の構成を示す断面図、第３図はヴイア構造の
導通抵抗の変化率の平均値と焼成繰り返し回数との関係
を示すグラフ、第４図は従来のセラミック多層配線基板
の一例の構成を示す断面図、 第５図は従来のセラミック多層配線基板の問題点を説明
するための断面図、 第６図は第１図に示す実施例の構成を最終工程まで示し
た断面図、 第７図および第８図（ａ）．　（ｂ）は第１図に示す実
施例の効果を説明するための断面図、 第９図は第１図に示す実施例の他の例を示す断面図であ
る。 Ｉ・・・セラミックグリーンシ一ト ２・・・ニッケルメッキ　　３・・・Ａｕ　−　Ａｇ合
金層５・・・厚膜導体　　　　　７・・・保護ガラス９
・・・抵抗体　　　　　　ｌ１・・・チップコンデンサ
１３・・・半田 第１図 第２図 大走ＡＪＪり山！ｔ回辛ｆｅ（ＦＢ） 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁層と高融点金属導体層とが交互に複数層形成さ
   れ、かつ露出導体層上に耐酸化バリヤおよび厚膜導体を
   設けて成るセラミック多層配線基板において、露出導体
   層を画成する絶縁層の端部が該露出導体層で覆われてい
   ることを特徴とするセラミック多層配線基板。 ２、絶縁層を形成する絶縁材料と、高融点金属導体層を
   形成する導体ペーストとを交互に形成した後、還元雰囲
   気で同時焼成して得た多層配線基板の露出導体層上に耐
   酸化バリヤを設け、さらにその上に厚膜素子形成用ペー
   ストを印刷して酸化雰囲気中で焼成するセラミック多層
   配線基板の製造法において、最外層の絶縁材料を絶縁ペ
   ーストにより印刷した後、露出導体層を形成する導体ペ
   ーストを、前記絶縁ペーストにより画成される開口に設
   け、前記絶縁ペーストの端部を、露出導体層を形成する
   導体ペーストで覆うことを特徴とするセラミック多層配
   線基板の製造法。 ３、最外層の絶縁層の開口を、下層の絶縁層で画成され
   る導体層の開口よりも大きく形成した請求項２記載のセ
   ラミック多層配線基板の製造法。