JPH0637454A - 多層配線セラミック基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】通常のセラミック材料を使用してもその誘電体
部の持つ実効比誘電率を小とすることが可能でかつ機械
的耐力が大なる多層配線セラミック基板を提供する。 【構成】第２のセラミック基盤と第３のセラミック基板
にこれら基板の広幅面に垂直な実を持つスルーホール２
を適切な間隔で設けておく。上述の大部分のスルーホー
ル２の内部に揮発性のペーストを充填しておき、第１か
ら第４までのセラミック基板１Ａから１Ｄをこの順に積
層しておき、加熱し前記揮発性ペーストを外部４へ揮発
させ、図３で示されている、中空部８Ａ〜８Ｂを形成さ
せ、地導体６Ｂ、６Ｃおよびこの地導体６Ａの間に介在
するセラミック基板の実効比誘電率を低下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層配線セラミック基板
およびその製造方法に関し、特に平板の断面内で上面部
と下面部付近のそれぞれに広幅面に平行な地導体と、前
述の地導体の中間に中心導体をもつストリップ線路を形
成する多層セラミック基板およびその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のストリップ線路を形成す
る基板の材料としてセラミックを使用しているものと、
低誘電率を持つガラスセラミックスを使用しているも
の、あるいは、内部に多数の微小な空孔もつセラミック
スを使用しているもの、さらには、基板材料として低誘
電率を有する有機材料を使用しているものがある。通常
のセラミックスを基板の材料としたものは、その比誘電
率が通常１０程度となり、ある規定の特性インピーダン
スを有するストリップ線路を形成させるためには、セラ
ミック基板の有する比誘電率の値が大きすぎるために、
ストリップ線路としての高周波特性が比誘電率が２程度
である他の有機材量から成る基板を用いたストリップ線
路より劣化するため、近年セラミック基板の代りに、た
とえば、ポリイミドなどの有機材量を基板とするもの、
あるいは、セラミック中に微小な無数の空孔を有するセ
ラミックを基板として用いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ストリップ線路の特性
インピーダンスはストリップ線路の断面形状が同一であ
るとすると、このストリップ線路を形成する誘電体基板
の比誘電率の値の平方根に逆比例するので、たとえば、
使用すべきストリップ線路の特性インピーダンスが５０
オームに規定されているとき、このような特性インピー
ダンスの値を実現するときには、誘電体基板の比誘電率
が大となるほど、特性インピーダンスの値が小となるの
で、上述のような規定の特性インピーダンスを保つため
には、ストリップ線路の中心導体と地導体との間隔を大
とするか、中心導体の幅を小とすることが必要であり、
中心導体の幅を小とすると電気的な損失が増加し、中心
導体と地導体との間隔を大とすると誘電体基板の厚さが
大となり、断面形状が大となるので、従来は、通常のセ
ラミックスより比誘電率の小なる有機材量を誘電体基板
として使用するか、上述のように微小な空孔を多数有す
るセラミックを誘電体基板として使用し通常のセラミッ
クスを誘電体基板としたものよりも断面形状が小なるス
トリップ線路としている。しかしながら、有機材量を使
用したものは、セラミックスを使用したものにくらべ
て、耐熱性が低いという欠点を有しており、また微小な
空孔を有するセラミックスを誘電体基板としたもので
は、機械的な強度がこのような空孔を持たない通常のセ
ラミックスを使用したものにくらべて十分ではないの
で、機器に実装され使用中に加えられる外力に対して破
壊し易いという欠点を有している。

【０００４】本発明の目的は、通常のセラミックスにス
ルーホールを適当数設けて実効比誘電率を低下させしか
も従来の微小な空孔を多数有するセラミックスを誘電体
基板としたものより機械的な強度が大で、かつ従来の有
機材量を誘電体基板として使用したものより耐熱性の高
いストリップ線路を実現できる多層配線セラミック基板
およびその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線セラミ
ック基板の製造方法は、それぞれセラミックスの微粉末
とバインダから成る平板状の第１の基板の所望の複数の
互いに異る広幅面上の位置に前記第１の平板の広幅面と
垂直な第１のスルーホールを設け、前記第１の平板と同
一材料から構成される第２と第３の平板の広幅面にこの
広幅面と直交し前記第１のスルーホールの延長上に位置
する所に前記第１のスルーホールと同一口径の複数の第
２のスルーホールを設ける工程と、前記第２と第３の平
板には前記第２のスーホールの中間に前記第２のスルー
ホールと平行な軸方向を持つ第３のスルーホールを設け
る工程と、前記第１のスルーホールおよび前記第２の平
板上にあり前記第１のスルーホールの延長上に位置する
前記第２のスルーホールに金属ペーストを充填する工程
と、前記以外の第２のスルーホールと前記第３のスルー
ホールには揮発性のペーストを充填する工程と、前記第
２の平板の下方の広幅面で前記第１のスルーホールの間
の部分に前記第１のスルーホールに接続しない地導体を
前記広幅面上に金属製ペーストを塗布により形成する工
程と、また、前記第１の平板の下方の広幅面あるいは前
記第３の平板の上方の広幅面の少なくとも何れか一方で
前記第１のスルーホールの延長上に位置するスルーホー
ルを含む近傍に第１の地導体を金属ペーストの塗布によ
り形成させる工程と、前記第１の平板と同一の材料で構
成される第４の平板の上方の広幅面で前記第１の地導体
のすべてと前記第２と第３の平板を介して対向する部分
に金属製ペーストの塗布により第２の地導体を形成させ
る工程と、前記第１の平板の下面の広幅面に前記第２の
平板の上方の広幅面を接せしめ、かつ、前記第２の平板
の下方の広幅面に前記第３の平板の上方の広幅面を接せ
しめ、前記第３の平板の下方の広幅面を前記第４の平板
の上方の広幅面に接せしめ、前記第１のスルーホールの
延長上に前記該当すべき第２のスルーホールが位置する
ように、また、第４の平板に設けられた第２の地導体が
前記第１の地導体と前記第２と第３の平板を介して対面
するように配置し、前記第１から第４までの平板の互い
に対面する広幅面同志が圧着されるように外力を加えて
圧着せしめつつ加熱し焼成する工程とを含んでいる。

【０００６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【０００７】図１（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の多層セラミ
ック基板の製造方法の工程を示す各セラミック基板を側
方より見た説明図であり、図２は図１（Ｃ）の次の工程
を示すセラミック基板を側方より見た説明図であり、図
３は、図１および図２で示された工程により製造された
多層セラミック基板の一部を横断面で示した側面図であ
る。

【０００８】本発明の多層配線セラミック基板の製造方
法は、図１（Ａ）に示すように、第１のセラミック基板
１Ａから第４のセラミック基板１Ｄまでの内の第１のセ
ラミック基板１Ａに外部配線との接続部（ビアホール）
を形成するためのスルーホール２をその軸方向がセラミ
ック基板１Ａの広幅面と垂直な方向に設ける。

【０００９】なお、セラミック基板１Ａから第４のセラ
ミック基板１Ｄは図１（Ａ）から（Ｄ）および図２にお
いては、何れもセラミックスの微小粉末とバインダとよ
り成る加工の容易な状態（以下このような状態のセラミ
ック基板をグリーンシートと称する）に置かれている。

【００１０】同様に、第２と第３のセラミック基板１Ｂ
と１Ｃにも第１のセラミック基板１Ａに設けたスルーホ
ールの延長上に位置する部分とその他の部分にスルーホ
ール２を設ける。これらスルーホールの軸方向は互いに
平行にしておく。

【００１１】これらのスルーホールの断面形状は円形で
あっても、多角形であってもよい。つづいて、図１
（Ｂ）に示されているように、第１のセラミック基板１
Ａに設けられたスルーホール２と、第２のセラミック基
板１Ｂに設けられたスルーホール２の内で第１のセラミ
ック基板１Ａに設けられたスルーホール２の延長上に位
置するスルーホール２内に高温状態で固化する金属ペー
スト３を充填する。

【００１２】続いて、図１（Ｃ）に示されているよう
に、第２と第３のセラミック基板１Ｂおよび１Ｃに設け
られた残りのスルーホール２内に、高温状態で揮発する
揮発性のペースト、たとえば、カーボンペースト４を充
填する。

【００１３】続いて、図２に示したように、第１のセラ
ミック基板１Ａの下面で、スルーホール２とその近傍以
外の所定の領域を導電性ペーストで印刷しストリップ線
路の上方の地導体６Ｂおよび６Ｃとし、同様に導電性ペ
ーストにより第３のセラミック基板１Ｃの上面で第１の
セラミック基板１Ａに設けられたスルーホール２の延長
上に位置するスルーホール２の上面を含み他の隣接する
スルーホール２を含まない予め定められた領域を印刷し
ストリップ線路の中心導体７Ａ〜７Ｂを形成させ、か
つ、第４のセラミック基板１Ｄの上面で前述した地導体
６Ａ〜６Ｃに対面し、さらにこれら領域の間の領域にも
対面する部分に導電性ペーストを印刷し地導体６Ａを形
成させる。

【００１４】このような処理を行った第１から第４まで
のセラミック基板をこの順に図２に示した状態のまます
べて重ね合せ、上下方向から圧着した状態で全体を高温
にして焼結し、図３の状態とする。このとき、第１から
第４のセラミック基板１Ａから１Ｄの互いに直接接する
面は一体となり、揮発性ペースト４はこの焼結の過程で
自由空間に揮発してしまい中空部８Ａおよび８Ｂとが形
成される。

【００１５】また、第１のセラミック基板１Ａに設けら
れたスルーホール２の内部の導電性ペースト３は中心導
体７Ａまたは７Ｂと電気的に接続され固着されて外部と
の電気的接続部になる。

【００１６】このようなスルーホール２と地導体６Ａ〜
６Ｃおよび中心導体７Ａ〜７Ｂは図１および図２におい
ては一つの断面上について示してあるが、紙面の手前お
よび後方の部分にも設けることができる。

【００１７】第２と第３のセラミック基板１Ｂと１Ｃに
設けられたスルーホール２の内で図３に示した中空部８
Ａおよび８Ｂについて、隣接する中空部の間隔を小と
し、セラミック基板１と中空部８Ａおよび８Ｂとから成
る部分の実効比誘電率の値をセラミック基板１だけで構
成される場合の比誘電率の値より小とすることができ
る。

【００１８】また、このような中空部８Ａおよび８Ｂを
有するセラミック基板１は、一般に微小な空孔を無数に
有するセラミック基板よりも機械的強度を大にすること
ができる。

【００１９】図４は本発明の多層配線セラミック基板の
別の実施例を示す横断面図であり、隣接する中空部８Ａ
同志および隣接する中空部８Ａと８Ｂとの間隔を等しく
した場合で、図３に示した本発明の実施例より隣接する
中空部間の間隔を小とした場合を示したものである。す
なわち、図３においては、隣接する金属ペースト３の充
填されたスロットの間のピッチ間隔をＰとし、隣接する
中空部８Ａ、８Ｂの間隔をＱとすると、Ｑをどこでも一
定とし、Ｑを整数倍したものをＰとした場合を示してい
る。このようにＱを予め定めておくことにより、図１に
示したスロット２の加工が単純となる。

【００２０】図５は、図３および図２とは別な本発明の
多層配線セラミック基板の実施例を示す横断面図であっ
て、図１の第２のセラミック基板１Ｂと第３のセラミッ
ク基板１Ｃとの間に別の第５のセラミック基板を挿入
し、同時に、第３のセラミック基板１Ｃと第４のセラミ
ック基板１Ｄとの間に第６のセラミック基板を介在させ
て焼結したもので、これら第５と第６のセラミック基板
には、図１において、揮発性ペースト４を充填するため
のスロット２を設けないでおく。

【００２１】このようにして、焼結したとき、図１
（Ｃ）に示した揮発性ベースト４が揮発して生ずる中空
部８の長さを図４に示した実施例における中空部８Ａと
は異ならせ、形成されるストリップ線路に存在するセラ
ミック基板の実効比誘電率を調節することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
により製造した多層配線セラミック基板は、従来と同一
の材料から成るセラミック基板を使用しても、この基坂
内に最終的に形成させる中空部により、実効比誘電率を
セラミック基板の持つ比誘電率より小とすることができ
るので従来と同一のセラミック基板を使用してストリッ
プ線路を形成させたときその高周波特性を向上させるこ
とができ、しかも、従来の微小空孔を多数有するセラミ
ック基板より機械的な強度の大きな多層配線セラミック
基板を実現することができるという効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線セラミック基板について横断
面で示した製造方法の説明図である。

【図２】図１に続く本発明の製造方法の説明図である。

【図３】図１および図２で示した方法により製造された
多層配線セラミック基板の横断面図である。

【図４】図３で示したとは別の本発明の多層配線セラミ
ック基板の横断面図である。

【図５】図４とは別の本発明の多層配線セラミック基板
の横断面図である。

【符号の説明】

１ セラミック基板 ２ スルーホール ３ 金属ペースト ４ 揮発性ペースト ６Ａ〜６Ｃ 地導体 ７Ａ〜７Ｂ 中心導体 ８ 中空部 ８Ａ〜８Ｂ 中空部 １Ａ 第１のセラミック基板 １Ｂ 第２のセラミック基板 １Ｃ 第３のセラミック基板 １Ｄ 第４のセラミック基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれセラミックスの微粉末とバイン
   ダから成る平板状の第１の基板の所望の複数の互いに異
   る広幅面上の位置に前記第１の平板の広幅面と垂直な第
   １のスルーホールを設け、前記第１の平板と同一材料か
   ら構成される第２と第３の平板の広幅面にこの広幅面と
   直交し前記第１のスルーホールの延長上に位置する所に
   前記第１のスルーホールと同一口径の複数の第２のスル
   ーホールを設ける工程と、前記第２と第３の平板には前
   記第２のスーホールの中間に前記第２のスルーホールと
   平行な軸方向を持つ第３のスルーホールを設ける工程
   と、前記第１のスルーホールおよび前記第２の平板上に
   あり前記第１のスルーホールの延長上に位置する前記第
   ２のスルーホールに金属ペーストを充填する工程と、前
   記以外の第２のスルーホールと前記第３のスルーホール
   には揮発性のペーストを充填する工程と、前記第２の平
   板の下方の広幅面で前記第１のスルーホールの間の部分
   に前記第１のスルーホールに接続しない地導体を前記広
   幅面上に金属製ペーストの塗布により形成する工程と、
   また、前記第１の平板の下方の広幅面あるいは前記第３
   の平板の上方の広幅面の少なくとも何れか一方で前記第
   １のスルーホールの延長上に位置するスルーホールを含
   む近傍に第１の地導体を金属ペーストの塗布により形成
   させる工程と、前記第１の平板と同一の材料で構成され
   る第４の平板の上方の広幅面で前記第１の地導体のすべ
   てと前記第２と第３の平板を介して対向する部分に金属
   製ペーストの塗布により第２の地導体を形成させる工程
   と、前記第１の平板の下面の広幅面に前記第２の平板の
   上方広幅面を接せしめ、かつ、前記第２の平板の下方の
   広幅面に前記第３の平板の上方の広幅面を接せしめ、前
   記第３の平板の下方の広幅面を前記第４の平板の上方の
   広幅面に接せしめ、前記第１のスルーホールの延長上に
   前記該当すべき第２のスルーホールが位置するように、
   また、第４の平板に設けられた第２の地導体が前記第１
   の地導体と前記第２と第３の平板を介して対面するよう
   に配置し、前記第１から第４までの平板の互いに対面す
   る広幅面同志が圧着されるように外力を加えて圧着せし
   めつつ加熱し焼成する工程とを含むことを特徴とする多
   層配線セラミック基板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法により製造され
   た多層配線セラミック基板。
3. 【請求項３】 前記第１から第３までのスルーホールで
   形成されるすべてのスルーホールの内で連接するスルー
   ホールの間隔をすべて相等しくかつこの隣接するスルー
   ホールの間隔を配線ルール以下の間隔としたことを特徴
   とする請求項２記載の多層配線セラミック基板。