JPH0685459A - 低温焼成セラミック多層回路基板の製造方法 - Google Patents

低温焼成セラミック多層回路基板の製造方法

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JPH0685459A
JPH0685459A JP4233360A JP23336092A JPH0685459A JP H0685459 A JPH0685459 A JP H0685459A JP 4233360 A JP4233360 A JP 4233360A JP 23336092 A JP23336092 A JP 23336092A JP H0685459 A JPH0685459 A JP H0685459A
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JP
Japan
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circuit pattern
ceramic multilayer
circuit board
green sheet
multilayer circuit
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JP4233360A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Otani
博之 大谷
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温焼成セラミック多層回路基板の製造方法
において、Auめっき工程が表面導体とセラミック基板
との密着強度を低下させるという課題を解決し、Cu導
体の密着強度を劣化させることなく、安価に、かつ高い
信頼性を有する低温焼成セラミック多層回路基板の製造
方法を提供する。 【構成】 Cuビアホール3とCu回路パターン4とを
有する第1のグリーンシート1と、その第1のグリーン
シート1上にCuビアホール3やCu回路パターン4と
接触しないようにAu回路パターン5を形成させた第2
のグリーンシート2を必要枚数積層して酸化雰囲気で脱
脂する工程と、還元雰囲気でCuOをCuにする工程
と、中性雰囲気で焼成する工程とからなる。 【効果】 表面導体の密着強度を劣化させず、安価に信
頼性の高い低温焼成セラミック多層回路基板を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器などの回路形
成に用いられる高精度配線が可能な低温焼成セラミック
多層回路基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、低温焼成セラミック多層回路基板
は熱伝導性や耐熱性、化学的耐久性が有機材料基板より
優れていることから、有機材料基板に代わるものとして
その利用が拡大してきている。また電子機器の小型化、
多様化に伴い高密度配線、高密度実装が可能な基板とし
て広く使用されるようになってきた。さらに今後は半導
体ベアチップ実装基板としてその需要は高まると予想さ
れ、微細な配線が容易で、かつ信頼性が高い、という特
徴を有することから特に低温焼成セラミック多層回路基
板の製造方法が必要になってくると考えられる。
【0003】以下に図面を参照しながら、従来の低温焼
成セラミック多層回路基板の一例について説明する。
【0004】図6に従来の低温焼成セラミック多層回路
基板の主構成を示す。図7は従来の製造方法による電子
部品を実装した低温焼成セラミック多層回路基板の構成
を示す。
【0005】図6に示すように、従来の低温焼成セラミ
ック多層回路基板はセラミックパウダーと熱可塑性樹脂
を主成分とするグリーンシート11にパンチ等で開孔
し、CuOと有機ビヒクルを主成分とする電極ペースト
を充填してビアホール導体12を形成し、さらに同じ電
極ペーストにて回路パターン13をスクリーン印刷等で
形成する。このようにしたグリーンシート11を必要枚
数積層して加熱加圧し、得られた積層体を酸化雰囲気で
脱脂し、その後還元雰囲気にてCuOをCuにし、85
0℃〜1000℃の中性雰囲気にて焼成し、さらにその
表面の回路パターン13上に酸、アルカリ処理を経てA
uめっき処理を行い、Au皮膜14を形成する。
【0006】つぎに、上記のように形成された低温焼成
セラミック多層回路基板に回路部品を実装し電子機器の
回路基板として使用する。
【0007】図7に示すように、Cuで形成されたビア
ホール導体12や回路パターン13を備えた低温焼成セ
ラミック多層回路基板15にAuめっき処理により回路
パターン13上に約1μm程度のAu層16を形成し、
半導体ベアチップ17をAuワイヤー18にてAu層1
6にボンディングして接続しているのが一般的である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、Auワイヤー18を品質よくボン
ディングするために必要なCuよりなる回路パターン1
3上へAuめっき処理を施す際、低温焼成セラミック多
層回路基板15を酸、アルカリ溶液中で処理しなければ
ならない。この処理により、本来表面導体の低温焼成セ
ラミック多層回路基板上への密着に寄与しているガラス
フリットが溶解消失するなどして表面導体の密着強度が
落ちるという問題が発生した。さらに部品実装後の信頼
性確保という問題に対して、酸やアルカリの残渣は極め
て重要な課題となる。またAuめっき工程は不要部への
高価なAuの付着や工程の複雑さでコストも高くなると
いう課題を有していた。
【0009】本発明は上記課題を解決するものであり、
Auワイヤーボンディングを品質よく形成することがで
き、Cu導体の密着強度も劣化させることなく、安価に
高い信頼性を有する低温焼成セラミック多層回路基板の
製造方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の低温焼成セラミック多層回路基板の製造方
法は、セラミックパウダーと熱可塑性樹脂を主成分とし
CuOと有機ビヒクルを主成分とする電極ペーストにて
形成されたビアホール導体と回路パターンとを有する第
1のグリーンシートとこの第1のグリーンシート上にA
uと有機ビヒクルを主成分としてなる電極ペーストによ
りビアホール導体および回路パターンと接触しないよう
に形成された回路パターンを有する第2のグリーンシー
トとを第2のグリーンシートが最表面にくるようにそれ
ぞれ必要枚数積層する工程と、その積層体を酸化雰囲気
にて脱脂する工程と、還元雰囲気にてCuOをCuにす
る工程と、850℃〜1000℃の中性雰囲気にて焼成
する工程とから構成されるものであり、また焼成後のA
uパターンとCuパターン間またはAuパターンとCu
ビアホール導体間をAuとCuの共融点以下の温度で焼
成可能な金属と有機ビヒクルを主成分とする電極ペース
トにて接続させ、中性雰囲気にて焼成する工程を備えた
ものである。
【0011】
【作用】したがって本発明によれば、グリーンシート上
に形成されたAuペーストを酸化雰囲気中で脱脂できる
ので、焼成工程でAu導体の密着性を低下させるところ
のカーボンが残ることがなく、またAuとCuが共融す
ることなく同時焼成でき、また、AuとCuの共融点以
下の温度で焼成することが可能な金属を用いて接続する
こともできるので、酸、アルカリ処理を必要とするAu
めっきを用いなくても、ワイヤーボンド実装することが
可能となる。さらに、酸、アルカリ処理しないので、表
面導体の密着強度も落ちず、安価で高い信頼性を得るこ
とができる。
【0012】
【実施例】(実施例1)以下に本発明の第1の実施例の
低温焼成セラミック多層回路基板の製造方法について図
面を参照しながら説明する。
【0013】図1に本発明の第1の実施例の低温焼成セ
ラミック多層回路基板の製造方法により得られた低温焼
成セラミック多層回路基板の構成を示す。図1に示すよ
うに、アルミナとほうけい酸鉛ガラスからなる低温焼成
セラミックの内層1、表層2には、CuOが還元されて
形成されたCuビアホール3を含み、さらに表層2の表
面には、CuOが還元されて形成されたCu回路パター
ン4と、Au回路パターン5が互いに接することなく配
置されており、その2つのパターン間にチップ部品6を
載置し、半田7によって接合している。またAu回路パ
ターン5には、ベアICチップ8がAuワイヤー9によ
ってボンディングされ接続されている。
【0014】前記構成を有する低温焼成セラミック多層
回路基板は、アルミナ、ほうけい酸鉛ガラスと熱可塑剤
樹脂を主成分とするグリーンシートにビアホール穴を開
孔し、CuOと有機ビヒクルを主成分とする電極ペース
トを上記ビアホール穴にスクリーン印刷等で充填し、さ
らにCuO電極ペーストにより所定回路パターンを印刷
等で形成する。これを第1のグリーンシートとする。さ
らにAuと有機ビヒクルを主成分とする電極ペーストを
上記第1のグリーンシート上に印刷して所定回路パター
ンを形成する。これを第2のグリーンシートとする。こ
のときCuOとAuは接続されていない。第1のグリー
ンシートを内層1とし、第2のグリーンシートを表層2
として所定枚数積層し、加熱加圧して一体化する。この
積層体を空気中で500℃に加熱、脱脂を行う。さら
に、N2+H2雰囲気下で200℃〜300℃においてC
uOをCuに還元し、その後N2中にて900℃で焼成
する。
【0015】以上の製造方法によって得られる低温焼成
セラミック多層回路基板について、以下にその製造工程
をさらに具体的に説明する。
【0016】図2に示すように、第2のグリーンシート
で構成される表層2はアルミナ、ほうけい酸鉛ガラスか
らなり、その表面にCuビアホール3とCu回路パター
ン4が形成され、さらにAu回路パターン5が形成され
る。空気中での脱脂工程で、グリーンシートおよび電極
に含まれる樹脂成分等よりなる有機物は燃焼、除去さ
れ、還元工程においてCuOはCuとなり、さらに中性
雰囲気中、900℃で焼成される。このとき、CuとA
uは接していないので、合金となって溶解することはな
い。
【0017】以上のように本実施例によれば、CuOと
Auとを用いて互いに接することのないように回路を形
成した後、酸化雰囲気で脱脂し、還元、同時焼成する工
程からなるので、AuとCuが共融することなく、Cu
回路パターン4とAu回路パターン5とを形成すること
ができるので、酸、アルカリ処理を必要とするAuめっ
きが不要となる。これによって、表面に形成されている
回路パターンの基板に対する密着成分であるガラスフリ
ットが溶解することもなく、高い密着強度を保つことが
でき、さらに酸、アルカリ残渣による信頼性上の不安も
なくなり、安価に低温焼成セラミック多層回路基板を製
造することができる。
【0018】(実施例2)つぎに本発明の第2の実施例
について図面を参照しながら説明する。
【0019】図3は本発明の第2の実施例の製造方法に
より得られた低温焼成セラミック多層回路基板の構成を
示すものであり、図1に示す第1の実施例と同一部分に
は同一番号を付して説明する。
【0020】図3に示すようにアルミナとほうけい酸鉛
ガラスからなる低温焼成セラミックの内層1、表層2に
はCuOが還元されてできるCuビアホール3、Cu回
路パターン4が形成されている。また表層2の表面には
Au回路パターン5も形成されており、ベアICチップ
8がAuワイヤー9によって接続されている。以上は図
1の構成と同様なものであるが、図1の構成と異なるの
はAu回路パターン5が、600℃焼成可能なCu導体
10によって、Cuビアホール3やCu回路パターン4
と接続されている点である。
【0021】上記構成の第2の実施例における低温焼成
セラミック多層回路基板の製造方法は第1の実施例にお
ける製造工程と同様なものであるが、さらに低温焼成セ
ラミック多層回路基板をN2中で900℃同時焼成した
後にAuとCuの共融点より低い温度で焼成可能な金属
ペーストであるところの600℃焼成用Cuペーストで
すでに形成されているAu回路パターン5とCu回路パ
ターン4間を接続し、N2中、600℃で焼成するもの
である。
【0022】以下、その製造方法の工程をさらに具体的
に説明する。図4に示すように、アルミナ、ほうけい酸
鉛ガラスよりなる第2のグリーンシート2上に形成され
たCu回路パターン4はCuOの還元によりCuとな
り、Au回路パターン5は空気中脱脂の後、900℃、
2中で同時焼成によって形成される。その後、600
℃、N2中で焼成して形成されたCu導体10によって
Cu回路パターン4とAu回路パターン5が接続され
る。
【0023】また、図5に示すように、アルミナ、ほう
けい酸鉛ガラスよりなる第2のグリーンシート2に形成
されたCuビアホール3は、CuOの還元によりCuと
なり、Au回路パターン5は空気中で脱脂した後、90
0℃、N2中で同時焼成によって形成される。さらに6
00℃N2中で焼成して形成されたCu導体10によっ
てAu回路パターン5とCuビアホール3が接続され
る。
【0024】このように第2の実施例によれば、Cuビ
アホール3とAu回路パターン5とを互いに接すること
のないように形成した後、酸化雰囲気で脱脂し、その後
還元雰囲気中で同時焼成しているので、AuとCuが共
融することなく、Au回路パターン5が形成でき、酸、
アルカリ処理を必要とするAuめっきをする必要がな
く、表面導体の密着強度を向上させることができ、高い
信頼性を得ることができる。さらにAuとCuとが共融
することなくCu導体10によって接続することができ
る。
【0025】
【発明の効果】上記実施例の説明から明らかなように本
発明は、セラミックパウダーと熱可塑性樹脂を主成分と
しCuOと有機ビヒクルを主成分とする電極ペーストで
形成されたCuビアホールとCu回路パターンとを有す
る第1のグリーンシートとその第1のグリーンシート上
にAuと有機ビヒクルを主成分とする電極ペーストによ
り、CuビアホールおよびCu回路パターンと接触しな
いように形成させたAu回路パターンを有する第2のグ
リーンシートとを第2のグリーンシートが表面にくるよ
うに必要枚数積層する工程と、酸化雰囲気にて脱脂する
工程と、還元雰囲気にてCuOをCuにする工程と、8
50℃〜1000℃の中性雰囲気にて焼成する工程とを
含み、さらにAu回路パターンとCu回路パターン間ま
たはAu回路パターンとCuビアホール間を、それぞれ
AuとCuの共融点以下で焼成可能な金属ペーストで接
触後、中性雰囲気にて焼成する工程からなるものであ
り、従来のようにAuめっきをする必要がないので、表
面導体の密着強度を損なわず、安価な信頼性の高い低温
焼成セラミック多層回路基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の低温焼成セラミック多
層回路基板の製造方法により得られた低温焼成セラミッ
ク多層回路基板の要部断面図
【図2】同製造方法における第2のグリーンシートの要
部断面図
【図3】本発明の第2の実施例の低温焼成セラミック多
層回路基板の製造方法により得られた低温焼成セラミッ
ク多層回路基板の要部断面図
【図4】同製造方法における第2のグリーンシートの要
部断面図
【図5】同製造方法における他の第2のグリーンシート
の要部断面図
【図6】従来の低温焼成セラミック多層回路基板の要部
断面図
【図7】同低温焼成セラミック多層回路基板に部品を実
装した状態を示す要部断面図
【符号の説明】
1 内層(第1のグリーンシート) 2 表層(第2のグリーンシート) 3 Cuビアホール 4 Cu回路パターン 5 Au回路パターン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックパウダーと熱可塑性樹脂を主成
    分としCuOと有機ビヒクルを主成分とする電極ペース
    トで形成されたCuビアホールとCu回路パターンとを
    有する第1のグリーンシートとその第1のグリーンシー
    ト上にAuと有機ビヒクルを主成分とする電極ペースト
    により前記CuビアホールおよびCu回路パターンと接
    触しないように形成されたAu回路パターンを有する第
    2のグリーンシートとを、第2のグリーンシートが最表
    面にくるようにそれぞれ必要枚数積層する工程と、前記
    積層してなる積層体を酸化雰囲気にて脱脂する工程と、
    還元雰囲気にてCuOをCuにする工程と、850℃〜
    1000℃の中性雰囲気にて焼成する工程とを含む低温
    焼成セラミック多層回路基板の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の積層体の焼成後のAu回路
    パターンとCu回路パターン間またはAu回路パターン
    とCuビアホール間をAuとCuの共融点以下の温度で
    焼成可能な金属と有機ビヒクルを主成分とする電極ペー
    ストにて接続させ、中性雰囲気にて焼成する低温焼成セ
    ラミック多層回路基板の製造方法。
  3. 【請求項3】AuとCuの共融点以下の温度で焼成可能
    な金属がCuである請求項2記載の低温焼成セラミック
    多層回路基板の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107535048A (zh) * 2015-04-27 2018-01-02 京瓷株式会社 电路基板以及具备该电路基板的电子装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107535048A (zh) * 2015-04-27 2018-01-02 京瓷株式会社 电路基板以及具备该电路基板的电子装置
CN107535048B (zh) * 2015-04-27 2019-10-18 京瓷株式会社 电路基板以及具备该电路基板的电子装置

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