JPH06120633A - セラミック配線基板 - Google Patents

セラミック配線基板

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JPH06120633A
JPH06120633A JP26457392A JP26457392A JPH06120633A JP H06120633 A JPH06120633 A JP H06120633A JP 26457392 A JP26457392 A JP 26457392A JP 26457392 A JP26457392 A JP 26457392A JP H06120633 A JPH06120633 A JP H06120633A
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JP
Japan
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hole
metal
glass
wiring board
wiring
Prior art date
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Pending
Application number
JP26457392A
Other languages
English (en)
Inventor
Shosaku Ishihara
昌作 石原
Takashi Kuroki
喬 黒木
Seiichi Tsuchida
誠一 槌田
Norihiro Ami
徳宏 阿美
Etsuko Takane
悦子 高根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP26457392A priority Critical patent/JPH06120633A/ja
Publication of JPH06120633A publication Critical patent/JPH06120633A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0306Inorganic insulating substrates, e.g. ceramic, glass
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections

Abstract

(57)【要約】 【構成】貫通孔セラミック配線基板において、貫通孔部
分が金属ブロックから、また絶縁体部分がガラスから成
る。 【効果】貫通孔部分の導体に金属ブロックを、また絶縁
体となるセラミック部分にガラスを用いることによっ
て、貫通孔部分の比抵抗は同種の金属を配線として使用
した際の最低である金属と同等の比抵抗が得られる。ま
た、貫通孔の金属部分およびガラス部分にはボイドが無
いので研磨後の基板表面に凹みがほとんど無いため薄膜
配線を形成するのに適する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック配線基板に
係り、特にその基板表裏面に高密度な薄膜配線層を形成
するのに適した貫通孔部分の配線抵抗が小さな貫通孔セ
ラミック配線基板を提供することにある。
【0002】
【従来の技術】セラミック配線基板は、小型化が可能で
信頼性が高いという理由で、半導体チップや小型電子部
品搭載用の基板として用いられ、電子計算機、通信機
器、家電品等に組み込まれている。
【0003】セラミック配線基板のなかでも、グリ−ン
シ−トを用いる湿式セラミック配線基板が高密度配線に
有利であるためによく用いられる。この湿式セラミック
配線基板の製造方法は以下のようである。まず、セラミ
ック原料粉末を有機樹脂で結合したセラミック生シ−ト
(以下、グリ−ンシ−ト)を作製し、続いてグリ−ンシ−
トに貫通孔を加工した後、導体ペ−ストを用いて配線パ
タ−ンを形成するとともに、各シ−トの配線パタ−ンを
接続する貫通孔にも導体ペ−ストを充填する。次に、こ
のように配線パタ−ンを形成したグリ−ンシ−トを所定
枚数積み重ね積層圧着した後、焼成することによってセ
ラミック配線基板が作製される。
【0004】続いて、日経エレクトロニクス、1985
年、6月17日、P243〜266「マルチチップ・パ
ッケ−ジを水冷する」にあるように焼成したセラミック
配線基板表裏面に、薄膜法で配線パタ−ンを形成する。
ここで、より配線密度を上げようとするには、セラミッ
ク配線基板内に厚膜で配線を形成するよりも薄膜で配線
を形成するほうが適している。このように、配線を薄膜
で形成する際にセラミック配線基板として必要となる配
線は、貫通孔のみがあれば良い。この貫通孔としては、
当然配線を高密度化するために、径が小さくまた貫通孔
のピッチも小さいセラミック配線基板が必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術で述べたような手法で、貫通孔の径が小さなセラミ
ック配線基板を作製した場合、貫通孔部分の配線抵抗が
大きくなり、益々高集積化され大電力を必要とするLS
Iを搭載することが出来ないという問題点があった。
【0006】すなわち、従来法のセラミック配線基板の
貫通孔部分は、グリ−ンシ−トに穴加工をし、続いてビ
ヒクルと導体金属粉末とを混練してペ−スト状としたも
のをスクリ−ン印刷法でその穴の中に充填した後、焼成
されて出来上がる。従って、充填されるペ−スト中の導
体金属粉末の含有割合としては、焼成時に収縮が起こる
こと及びその焼成時の収縮量をグリ−ンシ−トの焼成収
縮量と一致させる必要から、最高でも50vol%以下
となってくる。このとき、焼成後の貫通孔部分に占める
導体金属粉末の体積割合としては最高でも60〜70v
ol%となる。また、このペ−ス中の導体金属粉末の含
有割合は、貫通孔の径や貫通孔のピッチとは無関係であ
ることから、貫通孔の径が小さくなるにつれて、その断
面積に反比例して貫通孔部分の配線抵抗が増加してゆ
く。
【0007】本発明の目的は、上述したような問題が無
く、高密度な薄膜配線を形成するのに適した貫通孔部分
の配線抵抗が小さな貫通孔セラミック配線基板およびそ
の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的は、貫通孔のみ
を有する構造のセラミック配線基板において、貫通孔部
分が金属ブロックから、また絶縁体部分がガラスから成
るようにすることによって達成される。
【0009】
【作用】貫通孔部分を金属ブロックとすることで、貫通
孔部分の比抵抗は金属と同じ比抵抗が得られ、当然この
比抵抗は同種の金属を配線として使用した際の最低の値
となる。その結果、従来技術では金属粉末の焼結体であ
ることから比抵抗が金属としての比抵抗の2〜3倍とな
ることと比べ、大幅な配線抵抗の低減が出来る。
【0010】貫通孔部分を金属ブロックとしたセラミッ
ク配線基板を作製するには以下のようにすればよい。
【0011】始めに、貫通孔部分に用いる金属ブロック
をダイサ−等で加工し、所望の断面積及びピッチの貫通
孔の配列となるように、金属ブロックを剣山状に分割す
る。
【0012】続いて、分割を終えた金属ブロックを加熱
され溶融状態にあるガラス中に浸し、泡ぬきをしてから
冷却する。続いて、固化したガラスで埋められた剣山状
の金属ブロック部分を切り出し、貫通孔のみのセラミッ
ク配線基板を得る。ここで、剣山状の金属ブロックは、
金属板に一方を埋め込んだ金属ワイヤとしても良い。
【0013】このような構造のセラミック配線基板の貫
通孔部分の金属としては、比抵抗が小さく且つその金属
の融点がガラスの溶融温度より高いものがよく、例え
ば、タングステン、モリブデン、銅などがよい。また、
ガラスとしてはその溶融温度が金属の融点より低く、ま
た、セラミック配線基板として薄膜配線層を形成した後
LSIを搭載することから、ガラスの材料としては熱膨
張係数がSiに近いことが望ましく、例えば主成分がホ
ウケイ酸ガラスであるガラスなどがよい。
【0014】さらに、セラミック配線基板とした時に金
属とガラスの熱膨張係数の差に起因する強度低下やクラ
ック発生を避けるために、金属とガラスの熱膨張係数の
差は小さいほどよい。
【0015】
【実施例】(実施例1)金属ブロックとしてタングステ
ン、ガラスとしてホウケイ酸ガラス(主成分ZnO−B
23−SiO2系ガラス、熱膨張係数4.3×10~6
℃、軟化点600℃)とした場合の貫通孔セラミック配
線基板について述べる。
【0016】厚さ10mm、大きさ100mm角のタン
グステンブロックの片面をダイサ−で切断加工して、5
mm長さで0.15mm角のタングステン柱が縦横とも
0.35mmピッチで並んだ剣山状のものを作る。続い
て、この剣山状タングステンブロックを軽くエッチング
した後洗浄する。
【0017】次に、上記のホウケイ酸ガラスと剣山状タ
ングステンブロックを坩堝に入れて窒素雰囲気中でガラ
スが十分流動するようになる温度(1100℃以上)ま
で加熱し剣山状タングステンブロックがホウケイ酸ガラ
ス内に完全に沈むようする。続いて、減圧をして溶融し
ているガラス内の気泡を抜いた後、再び窒素雰囲気中で
除冷する。
【0018】このようにして、出来上がったホウケイ酸
ガラスに表面を覆われた剣山状タングステンブロックの
上部をダイサ−で切り出した後、切削・研磨加工をして
厚さ4mm、大きさ110mm角の貫通孔セラミック配
線基板を作製した。
【0019】続いて、基板表面にポリイミドとCr/C
u/Crの薄膜配線を4層形成した。
【0020】(比較例1)グリ−ンシ−ト法でムライト
系材料の貫通孔セラミック配線基板を作製する場合につ
いて説明する。セラミック粉末として、ムライト、アル
ミナ、シリカ、マグネシアの微粉末を、有機バインダ−
としてポリビニルブチラ−ルおよび可塑剤としてブチル
フタリル・ブチルグリコレ−トを、さらにトリクロルエ
チレン、テトラクロルエチレン、ブチルアルコ−ルから
成るアゼオトロ−プ組成の溶剤を加えあわせ、ボ−ルミ
ルにて十分混合し、セラミック粉末が均一に分散したス
ラリ−を作る。続いて、スラリ−を撹拌しながら減圧中
で気泡分を脱気した後、ドクタ−ブレイド型キャスチン
グ装置を用いて、厚さ0.25mmのグリ−ンシ−トを
作製した。このようにして作製したグリ−ンシ−トの外
形を切断し所定寸法とする。さらに上下間の配線の導通
をとるための貫通穴を超硬製ピンを配置した打ち抜き金
型を用いて穿孔する。穿孔する穴としては、焼成後に径
が0.15mm、ピッチが0.35mmとなるようにし
た。
【0021】次に、タングステン微粉末が含有割合とし
て80wt%となるよう、エチルセルロ−スとジエチレ
ングリコ−ルを加え合わせ、らいかい機および3本ロ−
ルで混練した後、n−ブチルカルビト−ルアセテ−トを
加えて粘度調製をして、タングステンペ−ストを作製し
た。
【0022】続いて、スクリ−ン印刷法で、上記タング
ステンペ−ストを用い、前記グリ−ンシ−トの貫通穴に
ペ−ストを充填した。次に、同様にペ−ストを充填した
グリ−ンシ−トを積み重ね、温度:130℃、圧力:1
00kg/cm2 でグリ−ンシ−トを互いに接着し一体
化する。続いて、焼成工程にはいる。焼成は、前記セラ
ミック生配線基板を、モリブデンを発熱体とする電気炉
を用い、窒素、水素、水蒸気の混合ガス雰囲気中で、所
定温度まで昇温して厚さ4mm大きさ110mm角の貫
通孔セラミック配線基板を作製した。続いて、実施例1
と同様に基板表面にポリイミドとCr/Cu/Crの薄
膜配線を4層形成した。
【0023】このようにして作製した、実施例1および
比較例1の貫通孔セラミック配線基板の貫通孔部分の配
線抵抗から比抵抗を求めた。その結果、比較例1の貫通
孔部分の比抵抗は11.5μΩ・cmであったのに対
し、実施例1ではタングステン固有の比抵抗である5.
5μΩ・cmであった。また、表面の薄膜配線について
は、実施例1のショ−ト・オ−プンの欠陥発生率は比較
例1の欠陥発生率の10分の1以下であった。この原因
は、実施例1ではタングステン金属およびガラス部分に
はボイドが無いので研磨後の基板表面に凹みがほとんど
無いのに対し、比較例1では貫通孔およびセラミック部
分に微小なボイドがあるため研磨後の基板表面に凹みが
存在することによる。
【0024】(実施例2)金属ブロックとしてモリブデ
ン、ガラスとして実施例1と同じホウケイ酸ガラスとし
た場合の貫通孔セラミック配線基板について述べる。
【0025】実施例1と異なる点は金属材料がタングス
テンからモリブデンに代わったことだけで、その他は全
く同様の方法にて貫通孔セラミック配線基板(実施例
2)を作製した。
【0026】また比較例1と同様に、タングステン粉末
の代わりにモリブデン粉末を用いてグリ−ンシ−ト法で
貫通孔セラミック配線基板(比較例2)を作製した。
【0027】このようにして作製した、実施例2および
比較例2の貫通孔セラミック配線基板の貫通孔部分の配
線抵抗から比抵抗を求めた結果、比較例2の貫通孔部分
の比抵抗は10.3μΩ・cmであったのに対し、実施
例1ではタングステン固有の比抵抗である5.6μΩ・
cmであった。
【0028】以上の実施例で述べたように、従来技術で
は貫通孔部分が金属粉末の焼結体であることから比抵抗
が金属としての比抵抗の2〜3倍となるのに対し、貫通
孔部分に金属ブロックを、また絶縁体となるセラミック
部分にガラスを用いることによって、貫通孔部分の比抵
抗は同種の金属を配線として使用した際の最低である金
属と同等の比抵抗が得られる。また、従来技術では貫通
孔およびセラミック部分に微小なボイドがあるため研磨
後の基板表面に凹みが存在するのに対し、実施例で述べ
たように貫通孔の金属部分およびガラス部分にはボイド
が無いので研磨後の基板表面に凹みが発生しないため、
薄膜配線を形成するのに適する。
【0029】さらに、これらのことは金属ブロックとガ
ラスで構成されるすべての貫通孔セラミック配線基板に
有効で、金属ブロックおよびガラスの種類とは無関係で
あることは明らかである。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、貫
通孔セラミック配線基板において、貫通孔部分が金属ブ
ロックから、また絶縁体部分がガラスから成るようにす
ることによって、貫通孔部分の配線抵抗が小さく、また
高密度な薄膜配線を形成するのに適した貫通孔セラミッ
ク配線基板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による貫通孔セラミック配線基板の断面
模式図を示す。
【図2】従来技術による貫通孔セラミック配線基板の断
面模式図を示す。
【符号の説明】
1…貫通孔、2…ガラス、3…金属ブロック、4…金属
粉末焼結体、5…セラミック粉末焼結体、6…ボイド、
7…表面の凹み。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿美 徳宏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 高根 悦子 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線として貫通孔のみを有することを特徴
    とするセラミック配線基板。
  2. 【請求項2】請求項1において、貫通孔部分が金属ブロ
    ックから、また絶縁体部分がガラスから成ることを特徴
    とするセラミック配線基板。
  3. 【請求項3】請求項1において、基板の表裏面に薄膜層
    を形成したことを特徴とするセラミック配線基板。
JP26457392A 1992-10-02 1992-10-02 セラミック配線基板 Pending JPH06120633A (ja)

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JP26457392A JPH06120633A (ja) 1992-10-02 1992-10-02 セラミック配線基板

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JP26457392A JPH06120633A (ja) 1992-10-02 1992-10-02 セラミック配線基板

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JPH06120633A true JPH06120633A (ja) 1994-04-28

Family

ID=17405171

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JP26457392A Pending JPH06120633A (ja) 1992-10-02 1992-10-02 セラミック配線基板

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JP (1) JPH06120633A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043468A (ja) * 2000-07-27 2002-02-08 Fujitsu Ltd 表裏導通基板及びその製造方法
JP2005538570A (ja) * 2002-09-06 2005-12-15 フラウンホファー ゲセルシャフトツール フェールデルンク ダー アンゲヴァンテン フォルシュンク エー.ファオ. ガラス状材料からなる平面基板の構造化方法
JP2007194646A (ja) * 2007-02-09 2007-08-02 Fujitsu Ltd 表裏導通基板の製造方法および表裏導電基板
US8884165B2 (en) 2008-07-09 2014-11-11 Nec Schott Components Corporation Packaging device and base member for packaging

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JP2007194646A (ja) * 2007-02-09 2007-08-02 Fujitsu Ltd 表裏導通基板の製造方法および表裏導電基板
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