JPH0697658A

JPH0697658A - 多層回路基板

Info

Publication number: JPH0697658A
Application number: JP24486292A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Koiwa; 馨小岩; Yasushi Iyogi; 靖五代儀; Koji Yamakawa; 晃司山川; Yasuaki Yasumoto; 恭章安本; Nobuo Iwase; 暢男岩瀬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1994-04-08

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミック焼成基板を使用した多層回路基板に
おいて、任意のセラミック焼成基板を必要に応じて取り
替えて容易にリペアすることを可能にする。【構成】少なくとも一方の表面に回路１２が形成された
セラミック焼成基板１１が複数積層されてなる。前記セ
ラミック焼成基板１１は金属突起物１４を介して積層さ
れており、且つ各セラミック焼成基板１１の表面の回路
１２間は、金属突起物１４によって導通されていること
を特徴とする。【効果】任意のセラミック焼成基板を、当該セラミック
焼成基板とその上層および／または下層のセラミック焼
成基板とを接合する金属突起物を切断または除去するこ
とによって、単独で取り出しリペアすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック焼成基板を
使用した多層回路基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の軽薄短小化に伴って、
ＬＳＩの大規模化、高集積化、多ピン化が進んでおり、
このようなＬＳＩが搭載される回路基板においても配
線、接続用リードピン等、多ピン狭ピッチ化による高密
度化の傾向にある。また、コンデンサや抵抗、インダク
タ等の電子部品もチップ化、小型化している状況にあ
り、ひいては、これら電子部品を実装する回路基板にお
いて、配線の狭ピッチ及び高密度化、更には、微細な配
線の多層化が強く望まれている。

【０００３】このような要求に対応する電子部品実装用
の回路基板の一つとして、セラミック焼成基板を使用し
た多層回路基板が知られている。このような多層回路基
板は、熱放散性に優れ高密度実装に好適である。具体例
として、特公平４−１６０４０号には、表面に回路が形
成されたセラミック焼成基板が複数積層され、各セラミ
ック焼成基板表面の回路が、スルーホールを介して接続
された多層回路基板が記載されている。当該多層回路基
板は、以下の如きプロセスによって作製される。

【０００４】まず、セラミックグリーンシートに孔を形
成した後、このシートを焼成して基板を作製し、孔内部
には絶縁材料を充填する。更に、基板表面に配線、即ち
所定のパターンからなる回路を形成する。

【０００５】次いで、夫々異なるパターンの回路を有す
る基板複数枚を、孔の位置が対応するように接着剤等を
使用して積層し熱圧着した後、全基板に亘って上記の如
く絶縁材料が充填された孔を再度貫通させ、スルーホー
ルを形成する。続いて、このスルーホール内のメッキ処
理によって、各基板表面の回路間を導通させ、多層回路
基板を完成させる。

【０００６】しかしながら、このような多層回路基板で
は、ある一つの基板の回路に不良が生じた場合、また、
ある一つの基板の回路の設計を変更しようとする場合、
全基板を貫通するスルーホールが存在するため、当該基
板だけを適宜取り替えて、リペアすることが困難である
という問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の欠点
を解決するためになされたもので、セラミック焼成基板
を複数使用した多層回路基板であって、任意のセラミッ
ク焼成基板を必要に応じて取り替えて容易にリペアする
ことが可能である、高密度実装に好適な多層回路基板を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の多層回路基板
は、少なくとも一方の表面に回路が形成されたセラミッ
ク焼成基板が複数積層されてなる多層回路基板であっ
て、前記セラミック焼成基板は金属突起物を介して積層
されており、且つ各セラミック焼成基板表面の回路は、
該金属突起物によって導通されていることを特徴とす
る。

【０００９】前記セラミック焼成基板は、例えば、セラ
ミック粉末、バインダー及び溶剤からなる厚さ数１００
μm 程度のグリーンシートを任意の条件によって焼成す
ることによって得られる。この焼成の前あるいは後に、
必要に応じて、グリーンシートにバイアホールとなるべ
き孔、即ち、相互に接するセラミック焼成基板表面の回
路間を導通させるための貫通孔を形成し、この孔内を無
電解メッキ等でメタライズして、孔内に導電材料を充填
する。当該セラミック焼成基板を構成するセラミック材
料としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、炭
化ケイ素、ムライト、ガラスセラミック等が使用され得
る。

【００１０】前記セラミック焼成基板の少なくとも一表
面には、例えば、スパッタまたは蒸着等によって導体薄
膜を形成し、更に、この薄膜をフォトリソグラフィ技術
によりパターニングすることにより、約５０μｍ程度の
配線幅を有する回路を形成する。当該回路を構成する導
体には、Ｔｉ／Ｃｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ／Ｎｉ／
Ａｕ等の金属及び合金材料が使用され得る。

【００１１】本発明においては、上述したような回路を
有するセラミック焼成基板を、金属突起物を介して積
層、固定することにより、多層回路基板が作製される。
具体的には、予めセラミック焼成基板表面の回路上また
はバイアホール上の所定位置に金属突起物を形成し、こ
の金属突起物を介してセラミック焼成基板を積層した
後、金属突起物を、例えば溶着することによって積層さ
れたセラミック焼成基板を固定する。また必要に応じ
て、金属突起物が形成された位置以外の回路表面を含む
セラミック焼成基板表面に接着性材料を塗布し、積層さ
れたセラミック焼成基板を、この接着性材料によって接
着することにより固定してもよい。この積層、固定と同
時に、金属突起物によって相互に接するセラミック焼成
基板表面の回路間が導通され、多層回路基板が得られ
る。ここで、前記金属突起物の材料としては、例えば、
金、銅、ニッケルハンダ等が使用され得る。また、接着
性材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂
等が使用され得る。

【００１２】

【作用】本発明の多層回路基板は、複数のセラミック焼
成基板が金属突起物のみを介して積層されたものであ
り、また相互に接するセラミック焼成基板表面の回路間
はこの金属突起物のみによって導通されている。従っ
て、任意のセラミック焼成基板だけについて、当該セラ
ミック焼成基板とその上層および／または下層のセラミ
ック焼成基板とを接合している金属突起物および／また
は接着性材料を切断または除去することによって、多層
構造中から容易に取り出すことができる。ひいては、あ
るセラミック焼成基板表面に形成された回路に不良が生
じたとき、または任意のセラミック焼成基板表面に形成
された回路の設計を変更したいときに、当該セラミック
焼成基板だけを取り替えてリペアすることが可能にな
る。更に、場合によっては、新たなセラミック焼成基板
を使用することなく、取り出されたセラミック焼成基板
については、リペア前に形成されていた金属突起物を除
去した後、該セラミック焼成基板表面の回路上またはバ
イアホール上の所定位置に新たに金属突起物を設け、再
び元の多層構造中に組み込むこともできる。

【００１３】また、本発明の多層回路基板では、導体薄
膜からなる回路を形成することにより、配線幅及びピッ
チが低減され、各種電子部品をより高密度に実装するこ
とができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。尚、これら実施例は本発明の理解を容易にする目
的で記載されるものであり、本発明を特に限定するもの
ではない。

【００１５】図１は、本発明の一実施例になる多層回路
基板の断面構造を示す。同図において、多層回路基板１
は４枚のセラミック焼成基板１１が積層されてなる。セ
ラミック焼成基板１１には、夫々表面に所定の導体薄膜
からなる回路１２が形成されており、また表面から裏面
に貫通する孔１３が形成されている。尚、孔１３内には
導電材料が充填されている。

【００１６】各セラミック焼成基板１１の表面に形成さ
れた回路１２の所定位置には、金属突起物１４が形成さ
れている。この金属突起物１４を介してセラミック焼成
基板１１が積層されている。ここで、あるセラミック焼
成基板１１に形成された金属突起物１４は、その上層に
なるセラミック焼成基板１１を貫通する孔１３の裏面側
に対応するように設けられており、孔１３内に充填され
た導電材料と溶着等によって接合されている。こうし
て、相互に接するセラミック焼成基板の各表面に形成さ
れた回路１２は、孔１３をバイアホールとし、孔１３内
部の導電材料及び金属突起物１４によって導通されてい
る。

【００１７】尚、最上層のセラミック焼成基板１１の表
面には、ＬＳＩチップ１５が実装されており、また最下
層のセラミック焼成基板１１の裏面側には、孔１３上に
実装用の半田バンプ１６が設けられている。

【００１８】このように構成された多層回路基板１で
は、セラミック焼成基板１１がその上層および／または
下層のセラミック焼成基板１１と、金属突起物１４のみ
を介して積層されている。従って、任意のセラミック焼
成基板１１について、当該セラミック焼成基板１１とそ
の上層および／または下層とを接合する金属突起物１４
を切断または除去することによって、単独で取り出すこ
とができる。ひいては、任意のセラミック焼成基板１１
だけを取り替えて、リペアすることが可能になる。

【００１９】上記実施例になる多層回路基板では、金属
突起物に加えて、接着性材料を併用してセラミック焼成
基板を積層、固定することができる。この場合、図２に
示す如く、セラミック焼成基板１１は、金属突起物１
４、及び金属突起物１４が形成された位置を除いてセラ
ミック焼成基板１１の表面を被覆する接着性材料層１７
を介して積層される。このような多層回路基板１´で
は、セラミック焼成基板１１間の接着性がより向上す
る。

【００２０】尚、図２に示す構造の多層回路基板１´に
ついては、金属突起物１４及び接着性材料層１７を切断
または除去することによって、任意のセラミック焼成基
板１１を取り出すことができる。

【００２１】更に、このような多層回路基板において
は、金属突起物に加えて、ろう材等を併用してセラミッ
ク焼成基板を積層、固定することができる。この場合、
図３に示す如く、セラミック焼成基板１１の表面の外周
部に回路１２とは絶縁されたメタライズ層１８を形成
し、セラミック焼成基板１１の積層時にメタライズ層１
８上に、例えばろう材１９を配置せしめ、金属突起物１
４の溶着と同時に、ろう材１９によって外周部を接合す
る。

【００２２】尚、図３に示す構造の多層回路基板１″に
おいては、セラミック焼成基板１１の両面の外周部にメ
タライズ層１８を形成することもでき、また使用される
ろう材１９によっては、メタライズ層１８を形成しない
構造も許容され得る。以下、前記実施例になる多層回路
基板の具体的な製造例を説明する。製造例１

【００２３】Ｙ₂Ｏ₃やＣａＯの焼結助剤を添加したＡ
ｌＮ粉末に成型用のバインダー等を加え、グリーンシー
トを形成した。グリーンシートに含まれるバインダーを
脱脂工程にて除去した後に、約１８００〜１９００℃の
温度で焼成して、セラミック焼成基板を作製した。

【００２４】続いて、このセラミック焼成基板を所定の
大きさ（６０ｍｍ×６０ｍｍ）に切断した後、これらセ
ラミック焼成基板の所定位置に、層間接続用のバイアホ
ールとなる貫通孔をドリリングによって形成した。続い
て、この貫通孔を有するセラミック焼成基板の一表面に
スパッタリングによってＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの導体薄膜を
形成し、更にフォトリソグラフィ技術によって、幅６０
μm 、ピッチ９０μmの回路を形成した。

【００２５】次いで、回路が形成されたセラミック焼成
基板の表面を、貫通孔の周辺及び回路上の一部を除いて
レジストでマスキングした。続いて、Ｃｕ無電解メッキ
を施し、貫通孔をＣｕで埋め、更に、露出した回路上に
金属突起物（径約５０μm ）を形成した後、マスキング
したレジストを除去した。

【００２６】以上のように加工された複数のセラミック
焼成基板を、相互に接するセラミック焼成基板の金属突
起物及び貫通孔が対応するように、外周を押さえ密着し
て積層した。この後、積層体に熱処理を施すことによっ
て金属突起物を溶着させ、セラミック焼成基板間の接合
及び導通を行い、図１に示す如き構造の多層回路基板を
得た。製造例２

【００２７】Ｙ₂Ｏ₃やＣａＯの焼結助剤を添加したＡ
ｌＮ粉末に成型用のバインダー等を加え、グリーンシー
トを形成した。このグリーンシートを扱い易い大きさに
切断し、シート内に含まれるバインダーを脱脂工程にて
除去した後に、約１８００〜１９００℃の温度で焼成し
て、セラミック焼成基板を作製した。

【００２８】続いて、このセラミック焼成基板を所定の
大きさ（６０ｍｍ×６０ｍｍ）に切断した後、これらセ
ラミック焼成基板の所定位置に、層間接続用のバイアホ
ールとなる貫通孔をドリリングによって形成した。続い
て、この貫通孔を有するセラミック焼成基板の一表面に
スパッタリングによってＴｉ／Ｃｕの導体薄膜を形成
し、更にフォトリソグラフィ技術によって、幅６０μm
、ピッチ９０μm の回路を形成した。

【００２９】次いで、回路が形成されたセラミック焼成
基板の表面を、貫通孔の周辺及び回路上の一部を除いて
レジストでマスキングした。続いて、Ｃｕ無電解メッキ
を施し、貫通孔をＣｕで埋め、更に、露出した回路上に
金属突起物（径約５０μm ）を形成した後、マスキング
したレジストを除去した。

【００３０】以上のように加工された複数のセラミック
焼成基板を、相互に接するセラミック焼成基板の金属突
起物及び貫通孔が対応するように、また金属突起物が形
成された位置を除いて接着性材料としてエポキシ系樹脂
を挟装した状態で、外周を押さえ密着して積層した。こ
の後、積層体に熱処理を施すことによって金属突起物を
溶着させる同時に接着性材料を硬化させて、セラミック
焼成基板間の接合、接着及び導通を行い、図２に示す如
き構造の多層回路基板を得た。製造例３

【００３１】Ｙ₂Ｏ₃やＣａＯの焼結助剤を添加したＡ
ｌＮ粉末に成型用のバインダー等を加え、グリーンシー
トを形成した。このグリーンシートに、層間絶縁用のバ
イアホールとなる貫通孔をドリリングによって形成し、
孔内に導電材料を充填した。グリーンシートに含まれる
バインダーを脱脂工程にて除去した後に、約１８００〜
１９００℃の温度で焼成して、セラミック焼成基板を作
製した。

【００３２】続いて、この貫通孔を有するセラミック焼
成基板を所定の大きさ（６０ｍｍ×６０ｍｍ）に切断し
た。このセラミック焼成基板の一表面にスパッタリング
によってＴｉ／Ｃｕの導体薄膜を形成し、更にフォトリ
ソグラフィ技術によって、幅６０μm 、ピッチ９０μm
の回路を形成した。

【００３３】次いで、回路が形成されたセラミック焼成
基板の表面を、所定の貫通孔の周辺及び回路上の一部を
除いてレジストでマスキングした。続いて、Ｃｕ無電解
メッキを施し、露出した貫通孔及び回路上に金属突起物
（径約５０μm ）を形成した後、マスキングしたレジス
トを除去した。

【００３４】以上のように加工された複数のセラミック
焼成基板を、相互に接するセラミック焼成基板の金属突
起物及び貫通孔が対応するように、外周を押さえ密着し
て積層した。この後、積層体に熱処理を施すことによっ
て金属突起物を溶着させてセラミック焼成基板間の接
合、接着及び導通を行い、図１に示す如き構造の多層回
路基板を得た。製造例４

【００３５】Ｙ₂Ｏ₃やＣａＯの焼結助剤を添加したＡ
ｌＮ粉末に成型用のバインダー等を加え、グリーンシー
トを形成し、該シートに層間接続用のバイアホールとな
る貫通孔をドリリングによって形成した。この貫通孔を
有するグリーンシートを扱い易い大きさに切断し、シー
ト内に含まれるバインダーを脱脂工程にて除去した後
に、約１８００〜１９００℃の温度で焼成して、セラミ
ック焼成基板を作製した。

【００３６】続いて、貫通孔を有するセラミック焼成基
板を所定の大きさ（６０ｍｍ×６０ｍｍ）に切断した
後、これらセラミック焼成基板の一表面にスパッタリン
グによってＡｌの導体薄膜を形成し、更にフォトリソグ
ラフィ技術によって、幅６０μm 、ピッチ９０μm の回
路を形成した。

【００３７】次いで、回路が形成されたセラミック焼成
基板の表面を、貫通孔の周辺及び回路上の一部を除いて
レジストでマスキングした。続いて、Ｃｕ無電解メッキ
を施し、貫通孔をＣｕで埋め、更に、露出した回路上に
金属突起物（径約５０μm ）を形成した後、マスキング
したレジストを除去した。

【００３８】以上のように加工された複数のセラミック
焼成基板を、相互に接するセラミック焼成基板の金属突
起物及び貫通孔が対応するように、また金属突起物が形
成された位置を除いて接着性材料として不飽和ポリエス
テル系樹脂を挟装した状態で、外周を押さえ密着して積
層した。この後、積層体に熱処理を施すことによって金
属突起物を溶着させる同時に接着性材料を硬化させて、
セラミック焼成基板間の接合、接着及び導通を行い、図
２に示す如き構造の多層回路基板を得た。製造例５

【００３９】Ｙ₂Ｏ₃やＣａＯの焼結助剤を添加したＡ
ｌＮ粉末に成型用のバインダー等を加え、グリーンシー
トを形成した。このグリーンシートに、層間絶縁用のバ
イアホールとなる貫通孔をドリリングによって形成し、
孔内に導電材料を充填した。グリーンシートに含まれる
バインダーを脱脂工程にて除去した後に、約１８００〜
１９００℃の温度で焼成して、セラミック焼成基板を作
製した。

【００４０】続いて、この貫通孔を有するセラミック焼
成基板を所定の大きさ（６０ｍｍ×６０ｍｍ）に切断し
た。このセラミック焼成基板の一表面にスパッタリング
によってＴｉ／Ｎｉ／Ａｕの導体薄膜を形成し、更にフ
ォトリソグラフィ技術によって、幅６０μm 、ピッチ９
０μm の回路と、この回路とは絶縁された外周部のメタ
ライズ層を形成した。

【００４１】次いで、回路が形成されたセラミック焼成
基板の表面を、所定の貫通孔の周辺及び回路上の一部を
除いてレジストでマスキングした。続いて、Ｃｕ無電解
メッキを施し、露出した貫通孔及び回路上に金属突起物
（径約５０μm ）を形成した後、マスキングしたレジス
トを除去した。

【００４２】以上のように加工された複数のセラミック
焼成基板を、相互に接するセラミック焼成基板の金属突
起物及び貫通孔が対応するように、また外周部のメタラ
イズ層上にＡｕ−Ｓｎのろう材を挟装した状態で、外周
を押さえ密着して積層した。この後、積層体に熱処理を
施すことによって金属突起物ろう材を溶着させて、セラ
ミック焼成基板間の接合、接着及び導通を行い、図３に
示す如き構造の多層回路基板を得た。尚、得られた多層
回路基板では、上述したように外周部にメタライズ層が
形成されているため、外部磁場に起因する誤動作の発生
を防止することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
セラミック焼成基板を使用し、任意のセラミック焼成基
板を必要に応じて取り替えて容易にリペアすることが可
能であり、高密度実装に好適な多層回路基板を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる多層回路基板の構造を
示す断面図。

【図２】本発明の他の実施例になる多層回路基板の構造
を示す断面図。

【図３】本発明の更に他の実施例になる多層回路基板の
構造を示す断面図。

【符号の説明】

１，１´，１″…多層回路基板、１１…セラミック焼成
基板、１２…回路、１３…孔、１４…金属突起物、１５
…ＬＳＩチップ、１６…半田バンプ、１７…接着性材料
層，１８…メタライズ層、１９…ろう材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安本恭章神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者岩瀬暢男神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の表面に回路が形成され
たセラミック焼成基板が複数積層されてなる多層回路基
板であって、前記セラミック焼成基板は金属突起物を介して積層され
ており、且つ各セラミック焼成基板表面の回路は、該金
属突起物によって導通されていることを特徴とする多層
回路基板。