JPH0410591A - セラミック多層回路板および半導体モジュール - 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、セラミック多層回路板に係り、特に機能モジ
ュールの構成に好適なセラミック多層回路板およびその
製法に関する。

［従来の技術］ 従来、グリーンシート上に導体ペーストと絶縁ペースト
を交互に印刷等により形成し、焼成したセラミック多層
回路板が知られている（特公昭５２−３７５８８号公報
）。また、グリーンシート上にフォトリングラフの技術
を用いて微細配線を形成し、それを積層、焼成したセラ
ミック多層回路板が特公昭６３−３７５１８号公報に、
緻密質アルミナセラミック層と多孔質アルミナセラミッ
ク層を組み合わせたセラミック多層回路板が特開昭５９
−２２３９８号公報に、また、表面層にアルミナのよう
な高強度層を設け、内層にムライトのような低誘電率層
を設けたセラミック多層回路板が特開昭６０−１４４９
４号公報等により知られている。また、有機系の多層回
路板の分野でも、異種の有機系シートを積層した多層回
路板が知られている（特開昭６１−２２０４９９号公報
）。

［発明が解決しようとする課題］ 近年、大型電子計算機は、演算速度の高速化のために高
密度実装が要求され、これを達成するために、高密度多
層回路板が実用化されつシある。

そして、セラミック多層回路板においては、電気信号の
高速化のために基板材料の低誘電率化が要求される一方
、実装の信頼性の点から高強度であることも要求される
。しかし、この二つの特性を一種の材料で両立させるこ
とは困難である。

上記課題の解決手段としては、例えば、特開昭６０−１
４４９４号公報に開示されるように、多層回路板の最外
層を高強度材、内層を低誘電率材で形成することが考え
られる。しかし、このような構成では、接続ピンを有す
る多層回路板のピン付は強度に対しては有効であるが、
回路板全体の強度はその大部分を占める内層の低誘電率
材の強度に左右される。また、高強度層と低誘電率層の
界面においてクラックや剥離が生じ易く、また、誘電率
が高い高強度層が信号伝達速度に影響を及ぼすと云う問
題がある。

セラミックは、一般に焼成に伴って収縮する。

特に、異種材料を積層して焼成すると、収縮特性の違い
により異種材料間で剥離やクラックが発生し易い。

また、通常のセラミック多層回路板をグリーンシートか
ら製造する方法は、該シートに配線パターンを形成後、
該シートを一枚一枚検査した上で、−括積層するため多
層化には有利であり、歩留りもよい。しかし、微細配線
が形成された高密度多層回路板を作製する場合には、特
性インピーダンスの点から絶縁層の厚さも薄くしなけれ
ばならないため、グリーンシートも薄くなければならな
い。

しかし、このように薄いグリーンシートは、強度も弱く
、変形し易いので取扱いにくいと云う問題がある。

一方、導体Ｒ’Ｊ　（配線）と絶縁層の形成の都度、焼
成する逐次積層法による薄膜多層回路板は、配線の微細
化および高密度化の点で有利であるが、−層ずつ積層、
焼成して行くため、途中で不良が発生すると全部が不良
となってしまい製造歩留りが悪いと云う問題がある。ま
た、−層毎に焼成するため工程数が多くなり、量産性が
悪い。

本発明の目的は、高強度化と信号伝播速度の高速化を両
立させたセラミック多層回路板を提供することにある。

また、該セラミック多層回路板の量産性の優れた製法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するための本発明の要旨は下記のとおり
である。

（１）セラミック絶縁材料からなる絶縁層が複数積層さ
れ、各絶縁層間には導体が形成されており。

各層の導体を電気的に接続するビアホールを有するセラ
ミック多層回路板において、 前記絶縁層は高強度層と低誘電率層の２種類の絶縁層の
積層体からなり。

高強度層は低誘電率層よりも高強度材で構成され、 低誘電率層には信号層を有し、該低誘電率層と前記高強
度層の間に電源層またはグランド層が設けられているこ
とを特徴とするセラミック多層回路板。

（２）また、前記セラミック多層回路板の製法において
、 前記高強度層用のセラミックグリーンシートを作成する
工程、 該高強度層用のセラミックグリーンシート上に導体ペー
ストを用いて電源層またはグランド層となる導体層を形
成する工程、 離型処理した有機高分子フィルム上に前記低誘電率層用
のセラミックグリーンシートを形成する工程。

前記低誘電率層用のセラミックグリーンシート上に導体
ペースト用いて信号層を形成する工程、 前記高強度層用のセラミックグリーンシートの導体層を
形成した側に前記低誘電率層用のセラミックグリーンシ
ートを位置合わせして積層し、前記高分子フィルムを剥
離する工程、前記高強度層用と低誘電率層用の積層グリ
ーンシートの複数組を圧着、積層しグリーンシート積層
体を形成する工程、 前記グーリーンシート積層体のバインダ抜きおよび焼成
を行う工程を含むことを特徴とするセラミック多層回路
板の製法。

基板の高強度化と信号伝播速度の高速化とを１種類のセ
ラミック絶縁材料で両立させることが困難なことを記述
したが、本発明では前記のような構成とすることによっ
て解決した。即ち、信号配線のほとんどを低誘電率層に
形成し、また、高強度層と低誘電率層の界面には電源ま
たはグランド層となる導体層を形成した構造にある。こ
うすることにより、信号伝播速度は高強度層の影響をほ
とんど受けなくなる。従って、信号伝播速度は信号配線
を形成する低誘電率層の比誘電率ではＳ決まり、高速化
することができる。

また、該多層回路板に加えられる機械的応力の大半は、
比較的ヤング率の高い材料で形成された高強度層によっ
て受けるようにしたことにある。

また、１層以上の高強度層と、２層以上の低誘電率層を
交互に積層することによって、焼成収縮特性の差から生
じる応力や、異種材料間で生じる熱膨張係数の差に基づ
く熱応力は、各層に比較的均一にかＳるため層間剥離や
クラック等が生じにくシなる。

更にまた、焼成収縮特性が異なる高強度層と低誘電率層
を組合せた場合には、収縮開始温度の低い方が収縮を始
めても、もう一方が収縮開始温度に達していないと、両
者の接着界面で面方向の収縮が抑制され、基板の収縮は
どちらがと云うと厚さ方向に起こる。そして、次に収縮
開始温度の高い方が収縮し始める温度になると、既に焼
結されているもう一方がその収縮を抑制するため、これ
も厚さ方向に収縮する。その結果、多層回路板全体の面
方向の収縮を小さくすることができ、焼成収縮率のばら
つきも小さいと云う効果がある。

また、本発明は前記のように高強度層を挾んでその両側
に形成される導電層（電源層またはグランド層）間に電
位差を有しても、該高強度層は比較的誘電率が高いため
、電圧変動を抑えて小さくする効果がある。

前記低誘電率層と高強度層間には、層間剥離等が問題と
なるが、材料の選択により解決することができる。例え
ば、両者を構成するガラスに同じものを使用し、無機フ
ィラ（以下フィラと云う）が異なる材質のものを用いる
ことによって、層間の接着強度が優れた多層回路板を得
ることができる。

前記高強度層用フィラとしては、例えば、Ａｌ２Ｏ．．
８４Ｃ，ＳｉＣ等のヤング率の高い材料が好ましい。

また、ガラス粉末としては、酸化物に換算してＭｇＯを
２０〜３０ｍｏＱ％、ＣａＯを　０．１−３　ｍ　ｏ　
０％、ＡＱ、Ｏ，を１０−３０　ｍ　ｏ　０％、Ｂ２０
．を３５〜４５ｍｏＱ％、ＳｉＣ２をＯ〜３０ｍｏＱ％
の範囲で調製したものが好ましい。

低誘電率層用フィラとしては、例えば、α石英、Ｓ　ｉ
　Ｏ，，５ｉｎ２の中空機／ｈ球等の低誘電率フィラが
好ましい。また、ガラス粉末は、高強度層に使用したガ
ラス粉末と同じ組成のものを用いることができる。該ガ
ラスは焼成時に主に２Ａｌ２Ｏ゜・Ｂ２Ｏ３の結晶を析
出する結晶化ガラスがよい。

また、低誘電率層として、セラミックペーパやセラミッ
ククロスまたはガラスクロスのような無機質繊維基材の
表面に、前記セラミック粉末を付着させたものを焼成し
て用いることができる。これは、からみ合った無機質繊
維がセラミック粉末の内部侵入を阻止するため、表面が
緻密で内部に気孔を含むものが得られ、低誘電率化に好
ましい材料である。

ビアホールに充填する導体ペーストは、平均粒径５μｍ
のガラス粉末２〜２０重量％に金、銅。

銀−バラジュウム、銀−白金等の粉末を９８〜８０重景
％配合し、この混合粉末にメタクリル酸系のバインダと
溶媒例えばブチルカルピトールアセテート等を適量配合
したものを混合し、適当な粘度に調整して用いる。なお
、該ペーストのガラス粉末組成は、酸化物に換算しＳｉ
Ｏ□７０〜８０ｍｏＱ％、ＡＭ、０．１０〜１５ｍｏ　
０％、Ｃｕ、０１０”１５ｍｏΩ％配合したものが好ま
しい。

セラミック多層回路板は、薄いグリーンシートにビアホ
ールを形成した後、信号配線または導体層を形成し、こ
れらを−括積層して焼成すれば、歩留りよく回路板が形
成できそうに思われるが、実際にはこうした薄いグリー
ンシートは強度が小さいことや、グリーンシートの伸び
によるパターン変形が大きい等から高精度のものを得る
ことは容易でない。

そこで、本発明では比較的厚いグリーンシート上に、導
体層または信号層と、ビアホールを形成した無機薄膜絶
縁層とを交互に数層積層したものを一組とし、これを数
組積層して焼成し多層回路板とした。

前記無機薄膜絶縁層は、厚いグリーンシート上に直接形
成しても、また、他の基板上で作製したものを厚いグリ
ーンシート上に転写等によって形成してもよい、なお、
厚いグリーンシート上に逐次積層する方法で無機薄膜絶
縁層を形成するに当たってはその積層数は数層程度とす
る。こうすることによって、全層を逐次積層する従来方
式のものに比べ、その不良発生率を１／２以下とするこ
とができる。

［作用］ 本発明のセラミック多層回路板が信号伝播の高速化を図
ることができるのは、信号配線の大部分が低誘電率層に
形成されており、かつ、低誘電率層と高強度層との間に
設けた電源層またはグランド層によって、誘電率の高い
高強度層の電気的影響が少ないためと考える。

また、基板に加わる機械的応力は、少なくとも数層毎に
挿入されている高強度層が受は持つので。

強度の高い基板とすることができる。

更にまた、本発明のセラミック多層回路板の製造歩留り
を向上することができるのは、比較的厚いグリーンシー
ト上に数層の薄膜多層回路を形成したものを一組として
、これを複数組積層する方法で作製するためである。

［実施例〕 以下に、本発明の実施例を第１図〜第９図を用いて具体
的に説明する。

〔実施例１〕 第１図は本発明のセラミック多層回路板の概要を示す断
面図、第２図は本発明のセラミック多層回路板の転写法
による製造工程を示すフロー図である。

第２図のセラミック多層回路板の高強度層用のグリーン
シート１３として、平均粒径５μｍのガラス粉７０重量
％、平均粒径１μｍのＡｎ２０．粉末３０重量％用意す
る。前記ガラス粉末は、酸化物ニｍｉＬテＭ　ｇ　Ｏ２
２，８ｍ　ｏ　Ｑ　％、Ｃａ　０１．２ｍｏｊ１％、Ａ
１１．０．２８ｍｏＡ％、Ｂ、Ｏ。

３８．４ｍｏＩ１％、Ｓｉｎ、９．６ｍｏＱ％配合した
ものである。

次に前記のガラス粉末およびＡＱ、０３粉末の混合物１
００重量部に、メタクリル酸系の有機バインダ２０重量
部、トリクロロエチレン９９重量部、テトラクロロエチ
レン２６重量部、ｎ−ブチルアルコール３５重量部、フ
タル酸ジ−ｎ−ブチル１重量部を加え、ボールミルで２
４時時間式混合してスラリを作製した。該スラリは、減
圧脱気処理により適当な粘度に調整した。

次いで、前記スラリをドクターブレードを用いて、シリ
コーンコートしたポリエステルフィルム上に　１．５　
ｍｍ厚さに塗布した後、乾燥しポリエステルフィルムを
剥離してグリーンシート１３を作製した。

次に、第１図のビアホール３に充填する導体ペーストは
、平均粒径５μｍのガラス粉末１０重量％に銅粉末を９
０重量％配合し、この混合粉末１００重量部に対してメ
タクリル酸系の有機バインダ３０重量部、プチルカルビ
トールアセテート１００重量部を加えたものをらいかい
機で３０分混合し、適当な粘度に調整した。なお、該ペ
ーストのガラス粉末組成は酸化物に換算し、Ｓ１０２７
５ｍｏｎ％、Ａｆ１２０３１２．５ｍｏ　Ｑ％、Ｃｕ２
０１２．５ｍｏΩ％配合したものである。

次に、前記グリーンシート１３に、機械加工により直径
１００μｍφの穴１２を穿け、第１図のビアホール３を
形成するため前記導体ペースト９を埋め込んだ。更に、
上記の導体ペーストの粘度を調整して、このグリーンシ
ート上にグランド層９′を印刷により形成した。

一方、低誘電率層としては、ポリエステルフィルム１０
上に前記の粘度を再調整した導体ペーストを用いて、厚
さ１５μｍ×幅５０μｍの信号層５を印刷配線し、この
上に低誘電率層用のスラリ１１を印刷塗布した。なお、
該スラリは、平均粒径５μｍのガラス粉６０重量％と平
均粒径１μｍのＳｉ○２粉４０粉量０重量％したものを
用い。

前記の高強度層と同様にして作製した。用いたガラス粉
末の組成は、高強度層に使用したガラス粉末と同じ組成
のものである。またこのガラスは、焼成時に２Ａρ２０
３・Ｂ２０．の結晶を析出する結晶化ガラスである。

前記スラリ１１を乾燥後、レーザーで所定の位置に直径
１００μｍφの穴１２を穿け、前記Ｃｕ系導体ペースト
９を印刷法により埋め込んだ。

次に、上記ポリエステルフィルム１０上に形成した低誘
電率層を、前記高強度層用のグリーンシート１３上に位
置合せして圧着、積層しポリエステルフィルム１０を剥
がした。

次に、この上に同様にしてビアホールのみの層あるいは
信号層５を同様に転写積層し３層からなる低誘電率層７
を形成した。さらにこの積層体上へ前記Ｃｕ系導体ペー
ストでグランド９′を印刷した。

こうして得た高強度層１層と低誘電率層３層からなる積
層体を５組積層し、熱間プレスにより圧着した。圧着条
件は、温度１００℃、圧力は５０ｋｇｆ／ｍｍ２である
。

こうして作製した積層体は、１００℃／ｈの昇温速度で
室温から昇温しでバインダ抜きを行い、９８０℃で１時
間焼成して焼成品を得た。なお、焼成雰囲気としては、
３０容量％の水蒸気を含む窒素中である。

このようにして作製したセラミック多層回路板は、高強
度層の厚さ３５０μｍ、低誘導率層の厚さ８０μｍで、
導体層（信号層、電源層、グランド層）およびビアホー
ルの回りにクラックや剥離等は認められなかった。

更に、第１図に示すように、焼成品にピン８を付け、Ｌ
ＳＩチップ１をはんだ２により装着した。

ピン８の周辺にもクラック等は認められなかった。

また基板の反りや変形等も認められなかった。

該セラミック多層回路板の曲げ強さは１５ｋｇｆ　／　
ｍ　ｍ　２であり、信号伝播速度は比誘電率４の材料中
を伝播する時の速度１．５　Ｘ　１０”ｍ／秒と同じで
、高強度化と伝号伝播速度の高速化を両立したセラミッ
ク多層回路板を得ることができる。

また、グリーンシートとして積層が困難であった薄い絶
縁層の形成が、前記のようにすることにより比較的容易
に行うことができた。本実施例は、Ｍ１層が薄く形成で
きるので、インダクタンスが小さく、電気的ノイズの発
生率も従来のものに比べて少ない。

〔実施例２〕 実施例１と同様にして、第１，２表に示すガラスを用い
て第３表に示す組成のセラミックスで高強度層用のグリ
ーンシート１３を作製した。

次に実施例１と同様に穴を穿け、第３表に示す導体ペー
ストを充填し、導体層を印刷形成した。

更に、第３表に示す低誘電率層用のセラミックスのスラ
リを調製して、実施例コ、と同様にポリエステルフィル
ム上に薄膜を形成した後、これを転写、積層したものを
複数組積層して積層体とし、焼成してセラミック多層回
路板とした。

得られたセラミック多層回路板の導体層やビアホールの
回りにはクラックや剥がれ等は認められず、基板に反り
、変形なども認められなかった。

また、装着したＬＳＩチンブーセラミック多層回路板−
ピン８の電気的な接続不良は発生しなかった。なお、前
記のセラミック多層回路板の低誘電率層の厚さは６０μ
ｍ、配線幅は２０μｍである。

〔実施例３〕 第３図は高強度層に繊維を複合化したセラミック多層回
路板の概要を示す断面図である。

酸化物に換算して５ｉ０２７８重量％、Ｂ２０゜１４．
５重量％、アルカリ土類金属酸化物（Ｍ　ｇ　Ｏ）２重
量％、アルカリ金属酸化物（Ｋ２Ｏ）３重量％、Ａｌ２
Ｏ３１．５重量％、不純物１重量％の平均粒径５μｍの
ホウケイ酸ガラス粉末７０重量％と、平均粒径１μｍの
Ｓｉｎ、３０重量％とを配合し、実施例１と同様にスラ
リを調製した。

次に、第３図に示すようにＡｌ２Ｏ．長繊維１８をクロ
ス状に編んだ厚さ約１００μｍのシートの両面に、前記
スラリを約５０μｍの厚さに塗布した。次に機械加工に
より１００μｍφの穴を穿け、４体ペーストを埋め込ん
でビアホール３を形成し、導体層（電源層またはグラン
ド層）４を両面に印刷し高強度層６を形成した。なお、
用いた導体ペーストは、Ｐｔ１重量％とＡｇ９９重量％
からなる導体粉末およびアクリル系バインダ、ブチルカ
ルピトールアセテートを混合し適当な粘度に調整したも
のである。

一方、低誘電率層７のグリーンシートは、セラミックス
原料としてホウケイ酸ガラスを６０重量％、５ｊＯ２ガ
ラスを４０重量％配合した混合粉末を用い、実施例１と
同様にしてスラリを調製し、ドクターブレードを用いて
シリコーンコートしたポリエステルフィルム上に７００
μｍ厚さに塗布。

乾燥し、厚さ２３０μｍのグリーンシートを作製した。

前記の低誘電率層用グリーンシート３枚に１００μｍφ
の穴を穿け、前記Ｐｔ−Ａｇペーストを充填してビアホ
ール３とし、更に信号層５を印刷した。配線幅は１３０
μｍである。該グリーンシートを前記高強度層用グリー
ンシート上に位置合わせして転写、積層した。

次に、前記繊維を含んだ高強度層シート１層に対して、
信号層または導体層を印刷した繊維を含まない低誘電率
層シート３層を１組とする積層体を５組積層し、実施例
１と同様に加圧して積層体を作製した。

上記の積層体を大気中、１００℃／ｈの昇温速度で室温
より昇温し、９００℃、１時間焼成して焼成品を得た。

該焼成品にピン付けおよびＬＳＩチップを装着しセラミ
ック多層回路板を得た。

該多層回路板の導体層４およびビアホール３の回りにク
ラックや剥離等は認められなかった。また基板に反りや
変形等も認められなかった。

本実施例のセラミック多層回路板は、繊維が面方向の焼
成収縮を抑えるため、面方向の焼成収縮率が約１％であ
り、高寸法精度のセラミック多層回路板とすることがで
きる。またＡｌ２Ｏ３ｗ＆維が、セラミック多層回路板
の強度を向上し、その曲げ強さは１５　ｋ　ｇ　ｆ　／
ｍｍ２であり、信号伝播速度は、比誘電率４の材料中を
伝播する時と同し速度の１．５　Ｘ　１０層ｍ／秒であ
った。

〔実施例４〕 高強度層用グリーンシートとして、酸化物に換算してＭ
　ｇ　０２５　ｍ　ｏ　２％、ＡＭ２０３１５ｍｏｕ％
、Ｂ、０．４０ｍｏＱ％、Ｓｉ０．２０ｍ、ｏ１２％を
基本組成とする平均粒径５μｍのガラス粉末７０重量％
と、平均粒径１μｍのＡ　Ｑ　ｓ○、粉末３０重量％と
を混合し、実施例１と同様にしてスラリを調製した。該
スラリをドクターブレードを用いて、シリコーンコート
したポリエステルフィルム上に１ｍｍ厚さに塗布し、乾
燥してグリーンシートを作製した。

第７図に示すように前記グリーンシート１３に、機械加
工により１００μｍφの穴１２を穿け、この穴に実施例
１で使用したＣｕ系導体ペースト９を充填した。さらに
実施例１と同様にしてＣｕ系導体ペースト９で導体層を
印刷した。

次に、低誘電率層グリーンシートとして。

Ｓｉｎ、ガラス短繊維をランダムに並べて、布状にした
厚さ５０μｍのセラミックペーパ１６の両面にスラリ１
１を２０μｍずつ塗布した。該スラリ１１は、平均粒径
５μｍのガラス粉を６０重量％、平均粒径１μｍのＳ　
ｉ　Ｏ２ガラス粉を４０重量％配合し、実施例１と同様
にして作製した。ここで用いた平均粒径５μｍのガラス
粉は、高強度層に使用したものと同じ、Ｍｇ０−ＡＱ、
０３Ｂ２０３−８ｉ○２系のガラスである。前記スラリ
１１を塗布した低誘電率層シートに１００μｍの穴１２
を穿け、実施例１で使用したＣｕペースト９を充填した
。

次に、感光性樹脂とセラミック原料を用いてスラリ１１
を作製し、ポリエステルフィルム１０上に厚さ２０μｍ
に塗布し、さらに配線パターン状のマスクをして紫外線
照射後、配線部分の感光性樹脂を含むスラリを溶剤で現
像して除去し、配線パターンを形成後該パターン以外に
マスクをし、Ｃｕを蒸着して配線パターンに無電解Ｃｕ
メツキを施し厚さ２０μｍ、＠４０μｍのＣｕ配線を形
成した。該シートを２枚作製してＸ方向の信号層５、Ｙ
方向の信号層５とした。

前記スラリ１１を塗布した低誘電率層用の繊維を含んだ
シート１６の両面に位置合せしてＸ方向の信号層、Ｙ方
向の信号層を転写、積層した。

次に、空洞１５を有する層を作製した。空洞の作製方法
は、繊維の両面に塗布したものと同じスラリ１１を金属
板上へ塗布し、所定の位置に電子ビームで穴を穿け、こ
の穴に上記のＣｕ導体ペーストを印刷法で充填しビアホ
ール３を形成した。

第５図に示すように、信号層パターンと同じパターン状
の突起部を有する電極１４と、導体１４′を一対とする
電極間に低誘電率層用のグリーンシート１１′を挾んで
高周波電圧を印加した。高周波電圧による放電によって
、グリーンシート内に空洞１５が形成される。該空洞１
５の形状は信号の高速化に適した形状とする。

次に第７図に示すように、前記の繊維を含む層１６、Ｘ
およびＹ方向の信号層５を含む層を積層したものの両面
に、上記の空洞を形成したシート２１を転写、積層した
。更に、この積層体に導体層４を印刷した。そしてこの
積層体と上記で作製した高強度層のグリーンシート１３
を１組とし、合計５組積層した。

前記積層体は実施例１と同様にバインダ抜きし、９８０
℃で１時間焼成して、信号層４に接した空洞１５を有す
る焼成品を得た。

前記空洞１５の形成法は、グリーンシートにレーザーを
照射することにより形成してもよい。また、セラミック
スのバインダとして感光性樹脂を使用し、配線パターン
のマスクをして紫外線を照射し、該感光性樹脂の溶剤へ
の溶解性の差を利用してパターンを形成する、いわゆる
フォトリソグラフィ技術を用いても空洞を形成すること
ができる。

また、繊維状シートに前記スラリを塗布すると、スラリ
中のセラミックス粉末は、繊維の内部にほとんど侵入せ
ず、該シート表面が緻密でシート内部に気孔を多く含む
ものが得られる。

信号層のまわりに、前記空洞や気孔を多く含んだ繊維層
を存在させることにより、信号層の単位長さ当りのキャ
パシタンスを小さくすることができ、信号伝播速度を高
速化することができる。

なお、第６図に示す本実施例のセラミック多層回路板は
、導体層４およびビアホール３の回りにクラックや剥離
等は認められなかった。更に、焼成品にピン付けおよび
ＬＳＩチップをＣＣＢ接合により装着した。ピン付部の
周辺にはクラック等は認められず、基板に反り、変形等
も詔められなかった。

本実施例のセラミック多層回路板の曲げ強さは１０ｋｇ
ｆ／ｍｍ”であり、信号伝播速度は１．９Ｘ　１０”ｍ
／秒である。

〔実施例５〕 第４図に示すように、高強度層用グリーンシートとして
酸化物に換算してＳｉｎ、７５重量％、Ｂ、０３１８重
量％、Ｍｇ０２重量％、Ｌｉ２Ｏ＋に、Ｏを３重量％、
Ａｌ２Ｏ３２重量％からなる組成の平均粒径５μｍのガ
ラス粉末５０重量％と。

平均粒径１μｍのＡｌ２Ｏ３粉末５０重量％とを配合し
、実施１と同様にスラリとした。

次に実施例４と同様にしてグリーンシートを作製した。

該グリーンシートに１００μｍφの穴を穿は実施例３で
使用したＰｔ−Ａｇペーストを充填した。さらに、該導
体ペーストで導体層４を印刷形成した。

次に、低誘電率層用グリーンシートとして、前記のホウ
ケイ酸ガラス粉６０重量％と内部に気孔を有する平均粒
径２０μｍのＳｉ○２中空微小球２８を４０重量％配合
し、実施例１と同様にスラリを作製し、ドクターブレー
ドを用いてシリコーンコートしたポリエステルフィルム
上に３００μｍ厚さに塗布、乾燥し、厚さ１００μｍの
グリーンシートを５枚作製した。該グリーンシートに１
００μｍφの穴を穿け、前記Ｐｔ−Ａｇペーストを充填
して低誘電率層７を作製した。

次に、前記低誘電率層用グリーンシートの２枚を配線幅
１００μｍのＸ方向信号層用に、他の２枚を配線幅１０
０μｍのＹ方向信号層用とし、残り１枚には導体層４を
前記導体ペーストを用いて印刷した。

このＳｉ○２中空微小球を含むグリーンシート２１と、
前記の高強度層用のグリーンシートを１組とし、５組積
層した。

次に実施例１と同様に、該積層体のバインダ抜きを行な
った後、大気中９５０℃で１時間焼成して焼成品を得た
。

得られた多層回路板の信号層５のまわりに気孔を多く含
む低誘電率層７を形成したことにより。

信号Ｉｆ９５の単位長さ当りのキャパシタンスを小さく
することができ、信号伝播速度を高速化することができ
た。また、導体層４およびビアホール３の回りにクラッ
クや剥れ等は認められなかった。

更にピン８けおよびＬＳＩチップ１の装着を行なったが
、ピン付は部分の周辺にはクラック等は認めらず、また
、基板に反り、変形なども認められなかった。

本実施例のセラミック多層回路板の曲げ強さは１０ｋｇ
ｆ／ｍｍ”であり、信号伝播速度は１．６×１０８であ
る。

〔実施例６〕 平均粒径０．１μｍのＡｆｉ、０３粉末９９重量％とＭ
ｇ○粉末１重量％の混合比の原料粉末を用いて、実施例
１と同様にスラリを作製した。次に、ＡＲ２０，長繊維
１８をクロス状に編んだ厚さ４００ＡＬｍのシートの両
面に、上記のスラリを厚さ２００μｍずつ塗布し乾燥後
、２００μｍの穴を穿け、該穴にＷペーストを充填し、
水素と水蒸気を含む窒素中で１６００℃、１時間焼成し
て第８図に示すＡＱ、Ｏ１板１９を作製した。

このように繊維１８を複合化したことにより、比較的大
面積の焼結体でも反りの発生を防止することができる。

次に前記ＡＱ、Ｏ，板１９の両面を研磨した後、実施例
３．実施例４の繊維を含んだ積層体と、前記Ａρ２０．
板とを位置合せして圧着し、実施例３同じ条件で焼成し
て、ＡＱ、０３板１９とガラスセラミックスが一体化さ
れたセラミック多層回Ｉ＠板を作製した。

Ｗ部分にＮｉおよびＡｕの無電解メツキをした後、電気
信号入出力のピン８をはんだ付けした。

繊維を含んだ積層体は、面方向の焼成収縮率が小さいた
め、Ａｆｌ、Ｏ，焼結体と一体焼成を行うことができる
。またピン付けは、強度の高いＡＭ２０゜板に行うこと
ができ、信頼性の高いピン付けが可能となる。

〔実施例７〕 第９図に本発明の多層回路板を用いた半導体モジュール
の概要を示す。

前記実施例において作製したセラミック多層回路板とＬ
ＳＩチップ１との接続に、ポリイミド２９を絶縁材料と
しＣｕを導体層５とした銅ポリイミド薄膜多層配線２３
を形成し、この上にキャリア基板２７を介してＬＳＩチ
ップ１を装着した。

キャリア基板２７にはＡＱＮキャップ２２を装着し、冷
却フィンを介して冷却用ベローズ２０を装着した。また
、＠源回路板３０にピン８を介して接続できるようにし
た。

該半導体モジュールは優れた信号伝播速度と過酷なヒー
トサイクルにも耐え得る高強度特性を有している。

［発明の効果］ 本発明によれば、低誘電率層と高強度層の界面に導体層
が形成さ九ていることにより、低誘電率層と高強度層は
電気的に分離されており、低誘電率層に形成された信号
層は高強度層の影響が少なく高信号伝播速度のセラミッ
ク多層回路板が得られる。

また、セラミック多層回路板に加わる外力を高強度層が
受けるので強度の高いセラミック多層回路板が得られる
。

また積層数の多い多層回路板を歩留りよく作製すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミック多層回路板の断面模式図、
第２図は本発明のセラミック多層回路板の製造工程のフ
ロー図、第３図は高強度層に繊維を複合化したセラミッ
ク多層回路板の断面模式図、第４図は低誘電率層に５ｉ
ｎ２中空微小球を適用したセラミック多層回路板の断面
模式図、第５図はグリーンシートに高周波電流で空洞を
形成する方法の原理図、第６図は低誘電率層に空洞を形
成したセラミック多層回路板の断面模式図、第７図は第
６図のセラミック多層回路板の製造工程のフロー図、第
８図は補強板付きセラミック多層回路板の断面模式図、
第９図は本発明のセラミック多層回路板を用いた半導体
モジュールの断面模式図である。 ｌ・・・ＬＳＩチップ、２・・・はんだ、３・・・ビア
ホール、４・・・導体層、５・・・信号層、６・・・高
強度層、７・・・低誘電率層、８・・・ピン、９・・・
導体ペースト、１ｏ・・・ポリエステルフィルム、１１
・・・スラリ、　１１′２１・・・低誘電率層用グリー
ンシート、１２・・・穴、１３・・・高強度層用グリー
ンシート、１４．１４’・・・電極、１５・・・空洞、
１６・・・セラミックベーパ、１７・・・高周波電源、
１８・・・繊維、１９・・・補強板、２ｏ・・・冷却用
ベローズ、２２・・・ＡＱＮキャップ、２３・・・銅ポ
リイミド薄膜多層配線、２４・・銅導体、２５・・・プ
リント板、２６・・・冷媒流路、２７・・・キャリア基
板、２８・・・Ｓ　ｉ　Ｏ２中空微小球、２９・・・ポ
リイミド、３０・・・電源回路板。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミック絶縁材料からなる絶縁層が複数積層され
   、各絶縁層間には導体が形成されており、各層の導体を
   電気的に接続するビアホールを有するセラミック多層回
   路板において、 前記絶縁層は高強度層と低誘電率層の２種類の絶縁層の
   積層体からなり、 高強度層は低誘電率層よりも高強度材で構成され、 低誘電率層には信号層を有し、該低誘電率層と前記高強
   度層の間に電源層またはグランド層が設けられているこ
   とを特徴とするセラミック多層回路板。
2. ２．セラミック絶縁材料からなる絶縁層が複数積層され
   、各絶縁層間には導体が形成されており、各層の導体を
   電気的に接続するビアホールを有するセラミック多層回
   路板において、 前記絶縁層は高強度層と低誘電率層の２種類の絶縁層の
   複数積層体からなり、 高強度層は低誘電率層よりも高強度材で構成され、該高
   強度層の両面には電源層またはグランド層が設けられて
   おり、 該電源層またはグランド層を介して前記低誘電率層が設
   けられており、該低誘電率層は信号層を有することを特
   徴とするセラミック多層回路板。
3. ３．セラミック絶縁材料からなる絶縁層が複数積層され
   、各絶縁層間には導体が形成されており、各層の導体を
   電気的に接続するビアホールを有するセラミック多層回
   路板において、 前記絶縁層は高強度層と少なくとも２層の低誘電率層の
   ２種類の絶縁層の複数積層体からなり、 前記信号層は低誘電率層間に形成されており、該低誘電
   率層の信号層を形成していない側に前記電源層またはグ
   ランド層が設けられており、該電源層またはグランド層
   を挾んで前記高強度層が設けられており、該高強度層は
   低誘電率層よりも高強度材で構成されていることを特徴
   とするセラミック多層回路板。
4. ４．前記低誘電率層に設けた信号層に沿い、かつ、該低
   誘電率層の前記電源層またはグランド層に近い側に該信
   号層に隣接して空洞部が設けられていることを特徴とす
   る請求項第１項〜第３項のいずれかに記載のセラミック
   多層回路板。
5. ５．前記高強度層と前記低誘電率層を構成するセラミッ
   クのガラス成分が同じで、前者の無機フィラがＡｌ＿２
   Ｏ＿３、Ｂ＿４Ｃ、ＳｉＣ　の少なくとも１種、後者の
   無機フィラがα石英、ＳｉＯ＿２、ＳｉＯ＿２中空微小
   球の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項第１
   項〜第３項のいずれかに記載のセラミック多層回路板。
6. ６．前記信号層の信号伝播速度が１．２×１０＾８ｍ／
   秒以上であることを特徴とする請求項第１項〜第３項の
   いずれかに記載のセラミック多層回路板。
7. ７．セラミック絶縁材料からなる絶縁層が複数積層され
   、各絶縁層間には導体が形成されており、各層の導体を
   電気的に接続するビアホールを有し、前記絶縁層が高強
   度層と低誘電率層の積層体からなるセラミック多層回路
   板の製法において、 前記高強度層用のセラミックグリーンシートを作成する
   工程、 該高強度層用のセラミックグリーンシート上に導体ペー
   ストを用いて電源層またはグランド層となる導体層を形
   成する工程、 離型処理した有機高分子フィルム上に前記低誘電率層用
   のセラミックグリーンシートを形成する工程、 前記低誘電率層用のセラミックグリーンシート上に導体
   ペーストを用いて信号層を形成する工程、 前記高強度層用のセラミックグリーンシートの導体層を
   形成した側に前記低誘電率層用のセラミックグリーンシ
   ートを位置合わせして積層し、前記高分子フィルムを剥
   離する工程、 前記高強度層用と低誘電率層用の積層グリーンシートの
   複数組を圧着、積層しグリーンシート積層体を形成する
   工程、 前記グリーンシート積層体のバインダ抜きおよび焼成を
   行う工程を含むことを特徴とするセラミック多層回路板
   の製法。
8. ８．前記高強度層用のセラミックグリーンシートとして
   、前記低誘電率層用のセラミックグリーンシート１層の
   膜厚の２倍以上の膜厚を有するものを用いたことを特徴
   とする請求項第７項記載のセラミック多層回路板の製法
   。
9. ９．多層回路板上にキャリヤ基板を介して半導体素子を
   搭載し、前記キャリヤ基板により多層回路板と半導体素
   子を電気的に接続した半導体モジュールにおいて、 前記多層回路板が、セラミック絶縁材料からなる絶縁層
   が複数積層され、各絶縁層間には導体が形成されており
   、各層の導体を電気的に接続するビアホールを有し、 前記絶縁層は高強度層と低誘電率層の２種類の絶縁層の
   積層体からなり、 高強度層は低誘電率層よりも高強度材で構成され、 低誘電率層には信号層を有し、該低誘電率層と前記高強
   度層の間に電源層またはグランド層が設けられているこ
   とを特徴とする半導体モジュール。