JPH0389544A - 厚膜回路基板の製造方法 - Google Patents

厚膜回路基板の製造方法

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JPH0389544A
JPH0389544A JP1226284A JP22628489A JPH0389544A JP H0389544 A JPH0389544 A JP H0389544A JP 1226284 A JP1226284 A JP 1226284A JP 22628489 A JP22628489 A JP 22628489A JP H0389544 A JPH0389544 A JP H0389544A
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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 本発明は厚膜回路基板の製造方法に関するものである。
従来の技術 電子機器製品の小型化、高信頼性化のためにセラミック
基板上に厚膜回路を焼付けて製造する厚膜回路基板が注
目されている。
このような厚膜回路基板の製造方法としては、通常スク
リーン印刷法が用−いられている、この方法は、金属又
はプラスチックのメツシュに感光性樹脂を塗布し、所定
のパターンを形成したフォトマスクを通して光を当てて
樹脂を露光、現像し、所定のパターンを有する印刷用ス
クリーンを予め作製しておく、そして、このスクリーン
を通してセラミック基板上にAg/Pd、Cu等の導体
、又はガラス等の絶縁体の厚膜ペーストを印刷塗布し、
所定の厚膜ペーストパターンを形成する。厚膜ペースト
は、例えば導体であれば、Ag/PdやCu等の金属粒
子と有機物であるビヒクルと特性向上のための金属・無
機添加物と粘度調整用としての有機系希釈剤から構成さ
れている。その後100℃〜180℃で乾燥し、約80
0 ’C〜1000°Cで焼成している。
又、回路基板の高密度化のために多層化する場合には、
第6図に示すように、基板31上に導体厚膜ペーストの
印刷−乾燥一焼成を行って回路パターン32を形成した
後、通孔形成パターンを有するスクリーンを用いて絶縁
体厚膜ペーストの印刷−乾燥一焼成を行って通孔34を
備えた絶縁膜33を形成し、さらにその上に上記と同様
に回路パターン35を形成するという工程を繰り返して
いる。
ところが、このようなスクリーン印刷法では、回路パタ
ーン毎にスクリーンを必要とし、このスクリーンの作威
には所望のパターンと等しいフォトマスクを作成する必
要があるため、パターンの修正と変更に対して新たなフ
ォトマスクを作威しなければならず、コスト高になると
いう問題がある。又、スクリーンを使用するため、回路
パターンの幅を十分に小さくできず、高密度配線が困難
であるという問題がある。即ち、必要な導体や絶縁体の
厚さ、スクリーンの繰り返し寿命等の観点から現状では
約150〜300メツシユ程度のスクリーンを使用して
おり、その場合は回路の線幅、線間はO,15m5程度
が量産の限界値である。
又、多層回路基板の場合、その絶縁膜に0.3問以下の
微小な通孔を形成するのは困難であり、高密度化の障害
となるという問題があった。
そこで、特公昭59−29160号公報や特開昭61−
290796号公報には、レーザビーム加工によりこの
ような問題を解消する厚膜回路基板の製造方法が開示さ
れている。その方法は、第7図に示すように、基板上に
厚膜ペーストを塗布し、この厚膜ペーストにレーザビー
ムを回路パターンに対応するパターンで照射して仮焼威
し、その後レーザビーム未照射部の厚膜ペーストを溶融
除去して所定のパターンを形成し、次いで炉中で本焼成
している。
又、多層回路基板の場合には、上記のように回路パター
ンを形成した後、その上に厚膜絶縁ペーストを塗布し、
炉中で焼成し、その後レーザビームを用いて通孔を形成
している。
又、特開昭61−194759号公報には、基板に厚膜
ペーストを塗布し、乾燥、焼成を行った後にレーザビー
ムを照射し、レーザビーム照射部の焼成膜を除去するこ
とで所定の回路パターンを形成する厚膜回路基板の製造
方法が開示されている。
発明が解決しようとする課題 ところが、上記特公昭59−29160号公報等に開示
された方法においては、レーザビーム未照射領域の厚膜
ペーストを溶融除去する工程が必要であり、かつその溶
融除去用溶液の廃液処理に設備とコストを要するという
問題がある。又、表面にレーザビームを照射し、膜厚方
向の熱伝導により加熱して仮焼威しているが、第8図(
a)、(ロ)に示すように、その仮焼成領域41の断面
形状は仮想線で示す理想的な台形状に対して倒立台形状
になるとともにシャープな断面形状とならず、またレー
ザビームの走査方向に沿う側縁41aの直線性も良くな
いという問題がある。さらに、膜厚が厚い場合上層の蒸
発を防止しながら下層が所定温度になるように加熱する
必要があり、低出力、低速加工を余儀なくされるため、
膜厚を厚くすることができず、20μm程度の膜厚が限
界である等、種々の問題がある。
又、多層回路基板の場合に、その絶縁膜の通孔を形成す
るのに焼成後にレーザビームで加工しているので、微小
な加工は可能であるが加工に時間を要するという問題が
ある。
又、特開昭61−194759号公報に開示された方法
では、厚膜ペーストを焼成した後に、所望のパターン以
外の部分をレーザビームの照射で除去するようにしてい
るため、その除去に非常に大きなエネルギーを必要とし
、生産性及びエネルギー効率が悪いという問題がある。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、高密度でかつ膜厚の
厚い回路パターンを有する厚膜回路基板を低コストで生
産性良く製造でき、又回路の形状精度が高く、電気特性
にも優れた厚膜回路基板が得られ、さらに多層回路基板
の場合にもその絶縁膜に微小な通孔を能率的に形成でき
て高密度配線が可能な厚膜回路基板の製造方法を提供す
ることを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明の厚膜回路基板の製造方法は、上記目的を達成す
るために、基板上に厚膜ペーストを塗布する工程と、塗
布されたペースト膜を乾燥する工程と、乾燥ペースト膜
にレーザビームを照射し、レーザビーム照射部の乾燥ペ
ースト膜を除去してパターン膜を形成する工程と、パタ
ーン膜を焼成する工程とを備えたことを特徴とする。
前記乾燥工程においては、乾燥ペースト膜中の溶剤分重
量が、乾燥前のペースト膜中の溶剤分の重量の2〜50
%となるようにするとよい。また、パターン膜形成工程
において、レーザビーム照射加工時に発生する粉塵を吹
き飛ばし又は吸引して除去するのが好ましく、若しくは
焼成工程後に弱くエツチングしてもよい。
また、多層回路基板の製造方法においては、上記方法ま
たは他の方法にて基板上に焼成された回路パターン膜を
形成する工程と、回路パターン膜及び基板の表面に厚膜
絶縁ペーストを塗布する工程と、塗布された絶縁ペース
ト膜を乾燥する工程と、乾燥絶縁ペースト膜の所定位置
にレーザビームを照射して通孔を形威する工程と、通孔
を形威した乾燥絶縁ペースト膜を焼成する工程とを備え
たことを特徴とする。
作   用 本発明によると、厚膜ペーストを塗布したペースト膜を
乾燥した後レーザビームを照射し、その照射部分のペー
スト膜を蒸発除去することによってパターン膜を形威し
、その後焼成しているので、フォトマスクなしで微細な
パターン形成が可能であり、またペースト膜の溶融除去
工程及びその廃液処理が不要であり、かつ乾燥ペースト
膜のレーザビームの照射部分を蒸発除去してしまうので
、パターン膜の断面形状及び側縁がシャープに形威され
てノイズ、絶縁性、インピーダンス等の電気特性に優れ
た厚膜回路が得られ、又、膜厚が厚くても高出力のレー
ザーを用いて高速加工が可能であるため、膜厚の厚い厚
膜回路を生産性良く形成することができ、さらに配線抵
抗を少なくした線幅の広いパターンも生産性よく形成で
きる。また、基板上に厚膜ペーストを所定パターンで形
威し、必要箇所をレーザビームで加工するようにして印
刷とレーザビーム加工を組み合わせて実施することも可
能である。
また、ペースト膜を半乾燥状態にしてレーザビーム加工
を行うと加工性が良好となり、パターンの側縁の直線性
が優れ、又基板への付着力も高まる。
また、レーザビーム照射加工時に発生する粉塵を吹き飛
ばしたり吸引したりして除去し、若しくは焼成後に弱く
エツチングを行うことによって、配線間に付着した粉塵
によって絶縁性が劣化することがなく、絶縁性の高い回
路基板が得られる。
さらに、回路パターン間に絶縁膜を介装した多層回路基
板においても、その絶縁膜に形成する通孔を乾燥状態の
絶縁ペースト膜にレーザビームを照射して形成すること
によって、0.05〜0゜1a+−程度の微細な通孔を
能率的に形成でき、高密度の多層配線基板が得られる。
実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の第1実施例を示す第1図及び第2図において、
まずセラミック製の基板l上に厚膜ペースト2を塗布す
る。その塗布方法としては、第1図の工程(a)に示す
スクリーン印刷法や工程(ロ)に示すディッピング法等
を用いることができる。工程(a)において、3はスク
リーン、4はスキージであり、工程(b)において、5
はペースト槽である。
次に、工程(C)に示すように、この基板lを乾燥炉6
に挿入して略70 ’Cで5〜30分乃至150°Cで
2〜15分加熱乾燥する。この乾燥工程においては、乾
燥後のペースト膜中の溶剤用重量が、乾燥前のペースト
中の溶剤用の重量の2〜50%となるようにするのが好
ましい。
次に、工程(山に示すように、基板l上の乾燥ペースト
膜に所望のパターンに沿ってレーザビーム7を照射する
ことによってレーザビーム照射部を加熱蒸発させて除去
し、パターン膜を形成する。
レーザビーム7を出力するレーザとしては、YAGレー
ザ、CO!レーザ、エキシマレーザ、YAGの第二次高
調波を用いたレーザ等を用いることができ、レーザ繰返
し周波数が1〜10 KHz、出力が0.5〜LOWで
、lO〜35μ−〇膜厚の乾燥ペースト膜を5〜200
Illll/secの速度で加工することができる。又
、形成されるパターン膜としては線幅が20〜50μ鋼
程度の微細なパターンが可能である。
又、この時レーザビーム照射部に吹出しノズル8からエ
アや不活性ガスを吹きつけて発生した粉塵を吹き飛ばた
り、或いは発生した粉塵を吸引ノズル9にて吸引除去す
ることによって、第3図(a)に示すようにパターン1
1,11間のレーザ除去部12に粉F113が付着する
のを防止でき、第3図(ロ)に示すように、パターン1
1,11間に粉塵13等の無い絶縁性の高いパターンが
得られる。
次に、工程(e)に示すように、パターン膜を形成され
た基板lを焼成炉10に挿入して600℃〜900℃で
焼成する。
その後、工程(f)に示すように、基板1をエツチング
溶液14中に浸漬して弱くエツチングを行った後洗浄す
れば、パターン11.11間に残存した粉m13を確実
に除去して、絶縁性の高いパターン11が得られる。な
お、上記のようにレーザビーム照射時に粉塵を吹き飛ば
したり、吸引するようにした場合にはこのエツチング工
程を無くしてもよく、逆にこのエツチングを行えば、レ
ーザビーム照射時のガスの吹き付けや吸引は省略しても
よく、両方を行えばより確実に粉塵の付着を防止するこ
とができる。
以上の説明では、厚膜ペーストの種類について特定しな
かったが、Ag/Pd、Cu等の厚膜導体ペースト、ガ
ラス等の厚膜絶縁体ペースト、各種厚膜抵抗体ペースト
等を用いることによって各々任意のパターンの導体回路
パターン、絶縁膜、抵抗体等を形成することができる。
具体例を示すと、純度96%のアルミナ基板に250メ
ツシユ、乳剤厚み10μmのステンレススクリーンを用
いて厚膜導体ペースト(デュポン社製のカタログNo、
9153と6001)を塗布し90℃で10分乾燥して
膜厚的20μmの乾燥導体ペースト膜を得た。
ここで、厚膜ペーストNo、9153に対して、レーザ
繰返し周波数3KHz、出力1.5Wのレーザビームを
照射し、吹出しノズルからエアを吹いて20〜30 a
m/ secの速度で線幅及び線間距離が20〜50μ
鋼の微細導体パターンを形成し、その後N8連続焼威炉
により900℃で1o分焼威したところ、線幅、絶縁性
及び連続性の良好なパターンが形成された。
また、厚膜ペーストNo、6001に対して、レーザ繰
返し周波数3KHz、出力lWのレーザビームを照射し
、吹出しノズルからエアを吹いて20〜30 n’s/
 secの速度で線幅及び線間距離が20〜50μ輌の
微細導体パターンを形成し、N2連続焼威炉により60
0″Cで5分焼成したところ、線幅、絶縁性及び連続性
の良好なパターンが形成された。
次に、本発明を多層厚膜回路基板の製造に適用した第2
実施例を第4図及び第5図に基づいて説明する。
先ず、第4図の工程(a)に示すように基板21上に厚
膜導体ペーストを塗布して導体ペースト膜22を形成し
てこれを乾燥し、次に工程(b)でレーザビームを照射
して導体回路パターン23を形成した後これを焼成する
0以上の工程は第1実施例と同様である。
次に、工程(C)で導体回路パターン23及び基板21
上に厚膜絶縁ペーストを塗布して絶縁ペースト膜24を
形成してこれを乾燥し、次に工程(ロ)で乾燥した絶縁
ペースト膜24の所定位置にレーザビームを照射して一
般にヴイアホールと呼ばれている通孔25を形成する。
このレーザ加工により0.05〜0.1msの微細な通
孔25を形成することができるとともに、絶縁ペースト
膜24が未焼成であるため能率的に形成することができ
る。
この通孔25を形成した後焼成して絶縁膜26を得る。
次に、2層目の導体回路を形成するため、工程(e)に
示すように絶縁膜26上に厚膜導体ペーストを塗布して
2層目の導体ペースト膜27を形成する。このとき、厚
膜導体ペーストが通孔25を通して先に形成された導体
回路パターン23に接続される。その後この導体ペース
ト膜27を乾燥し、次に工程(f)でレーザビームを照
射して上層の導体回路パターン28をレーザ加工し、こ
れを焼成する。以上の工程も第1実施例と同様である。
以降、工程(C)〜(f)を繰り返すと、3層以上の導
体回路パターンを有する多層回路基板を製造することが
できる。
尚、上記第2実施例では導体回路パターンを形成する際
に、第1実施例で示したように導体厚膜ペースト膜の塗
布、乾燥、レーザ加工、焼成という工程を経るものを例
示したが、この導体回路パターンの形成工程はスクリー
ン印刷法等の他の方法で行ってもよい。
発明の効果 本発明によれば、厚膜ペーストを乾燥した後レーザビー
ムを照射し、その照射部分のペースト膜を蒸発除去する
ことによってパターンを形成し、その後焼成しているの
で、フォトマスクなしで微細配線が可能であり、また厚
膜ペーストの溶融除去工程及びその廃液処理が不要であ
り、かつレーザビームの照射部分を蒸発除去するので、
厚膜パターンの断面形状及び側縁がシャープに形成され
てノイズ、絶縁性、インピーダンス等の電気特性に優れ
た厚膜回路が得られ、又、膜厚が厚くても高出力のレー
ザーを用いて高速加工が可能であるため、20〜407
711程度の膜厚の厚い厚膜回路を生産性良く形成する
ことができ、さらに配線抵抗を少なくした線幅の広いパ
ターンも生産性よく形成できる。また、基板上に厚膜ペ
ーストを所定パターンで形成し、必要箇所をレーザビー
ムで加工するようにして印刷とレーザビーム加工を組み
合わせて実施することも可能である。
又、厚膜ペーストを半乾燥状態にしてレーザビーム加工
を行うと加工性が良好となり、回路パターンの側縁の直
線性が優れ、又基板への付着力も高まる。
また、レーザビーム照射加工時に発生する粉塵を吹き飛
ばしたり吸引したりして除去し、若しくは焼成後に弱エ
ツチングを行うことによって、配線間に付着した粉塵に
よって絶縁性が劣化することがなく、絶縁性の高い回路
基板が得られる。
さらに、回路パターン間に絶縁膜を介装した多層回路基
板においても、その絶縁膜に形成する通孔を乾燥状態の
絶縁体ペースト膜にレーザビームを照射して形成するこ
とによって、微細な通孔を能率的に形成でき、高密度の
多層配線基板が得られる等、大なる効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の厚膜回路基板の製造過程
の説明図、第2図は同工程図、第3図(a)、(b)は
レーザビーム照射加工時に粉塵が付着した状態と除去し
た状態を示す斜視図、第4図は本発明の第2実施例の多
層厚膜回路基板の製造過程の説明図、第5図は同工程図
、第6図は従来のスクリーン印刷法による多層厚膜回路
基板の製造過程の説明図、第7図は従来のレーザビーム
照射加工法による厚膜回路基板の製造方法の工程図、第
8図(a)は同レーザビーム照射による焼成時の加熱状
態を示す断面図、同図(ロ)は形成された回路パターン
の斜視図である。 1.21・・・・・・基板、2・・・・・・厚膜ペース
ト、6・・・・・・乾燥炉、7・・・・・・レーザビー
ム、8・・・・・・吹出しノズル、9・・・・・・吸引
ノズル、10・・・・・・焼成炉、11・・・・・・パ
ターン、12・・・・・・レーザ除去部、13・・・・
・・粉塵、14・・・・・・エツチング溶液、22・・
・・・・導体ペースト膜、23・・・・・・導体回路パ
ターン、24・・・・・・絶縁ペースト膜、25・・・
・・・通孔、26・・・・・・絶縁膜27・・・・・・
導体ペースト膜、28・・・・・・導体回路パターン。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に厚膜ペーストを塗布する工程と、塗布さ
    れたペースト膜を乾燥する工程と、乾燥ペースト膜にレ
    ーザビームを照射し、レーザビーム照射部の乾燥ペース
    ト膜を除去してパターン膜を形成する工程と、パターン
    膜を焼成する工程とを備えたことを特徴とする厚膜回路
    基板の製造方法。
  2. (2)乾燥工程において、乾燥ペースト膜中の溶剤分重
    量が、乾燥前のペースト膜中の溶剤分の重量の2〜50
    %となるように乾燥することを特徴とする請求項1記載
    の厚膜回路基板の製造方法。
  3. (3)パターン膜形成工程において、レーザビーム照射
    加工時に発生する粉塵を吹き飛ばし又は吸引して除去す
    ることを特徴とする請求項1記載の厚膜回路基板の製造
    方法。
  4. (4)焼成工程後、弱くエッチングする工程を備えるこ
    とを特徴とする請求項1記載の厚膜回路基板の製造方法
  5. (5)基板上に焼成された回路パターン膜を形成する工
    程と、回路パターン膜及び基板の表面に厚膜絶縁ペース
    トを塗布する工程と、塗布された絶縁ペースト膜を乾燥
    する工程と、乾燥絶縁ペースト膜の所定位置にレーザビ
    ームを照射して通孔を形成する工程と、通孔を形成した
    乾燥絶縁ペースト膜を焼成する工程とを備えたことを特
    徴とする厚膜回路基板の製造方法。
  6. (6)基板上に厚膜導体ペーストを塗布する工程と、塗
    布された導体ペースト膜を乾燥する工程と、乾燥導体ペ
    ースト膜にレーザビームを照射し、レーザビーム照射部
    の乾燥導体ペースト膜を除去して回路パターン膜を形成
    する工程と、回路パターン膜を焼成する工程と、焼成さ
    れた回路パターン膜及び基板の表面に厚膜絶縁ペースト
    を塗布する工程と、塗布された絶縁ペースト膜を乾燥す
    る工程と、乾燥絶縁ペースト膜の所定位置にレーザビー
    ムを照射して通孔を形成する工程と、通孔を形成した乾
    燥絶縁ペースト膜を焼成する工程とを備えたことを特徴
    とする厚膜回路基板の製造方法。
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