JPH0756913B2 - セラミック多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子回路部品として使用されるセラミック多層
配線基板の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来から、セラミックグリーンシート等からなる絶縁層
と、導体ペーストからなる高融点金属を主成分とする導
体層とが交互に積層された積層体を同時焼成してセラミ
ック基板を作成し、このセラミック基板の内層導体露出
部（以下、必要に応じてビヤ部と称する）に耐酸化バリ
ア層を設けた後、接続用導体をスクリーン印刷形成した
後、前記接続用導体上に厚膜導体を印刷形成する複合セ
ラミック多層配線基板が多用されている。配線の高密度
化が図れるためである。

この場合、第５図に示すように、セラミック基板１の導
体露出部２上に耐酸化バリア層を設けた後印刷形成され
る接続用導体４は、前記導体露出部２の全面を覆うよう
に形成される。接続部の信頼性を確保するためである。

［発明が解決しようとする課題］ 然しながら、このように接続用導体４をスクリーンメッ
シュにより印刷形成する場合において、第６図に示すよ
うに、セラミック基板1aの収縮のバラツキに起因して導
体露出部2aに位置ずれが発生するために、導体露出部2a
と、スクリーンメッシュのマスクパターンを介して印刷
形成される接続用導体４との相互位置関係にずれを発生
して、最悪の場合には、導体露出部2aの中、接続用導体
４に覆われなくなる部分６（ハッチング部分）が発生す
る。これを回避するために接続用導体４の面積、換言す
れば、スクリーンメッシュのマスクパターンを予め相当
に大きく形成することも考えられるが、高密度配線の要
請には添わない。

本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであって、予
めセラミック基板の収縮のバラツキを考慮した接続用導
体を形成することにより、導体露出部に位置ずれが生起
してもなお接続用導体に覆われているようにして接続部
の信頼性を確保し、結果として高密度配線を可能とする
セラミック多層配線基板の製造方法を提供することを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明に係るセラミック
多層配線基板の製造方法は、 セラミックからなる絶縁層と、高融点金属を主成分とす
る導体層とを交互に積層して積層体を作成した後、前記
積層体を同時焼成して導体露出部を有するセラミック基
板を作成する第１の工程と、 前記セラミック基板の導体露出部上に耐酸化バリア層を
設けた後、接続用導体を形成する際、前記セラミック基
板の中央点を基準点とし、この基準点からの距離に応じ
て接続用導体の面積が大きくなるように形成する第２の
工程と、 前記接続用導体上に厚膜導体を形成し、当該厚膜導体を
焼成する第３の工程と、 を有することを特徴とする。

［構成の具体的説明］ 上記構成に係る発明は、三つの工程を有している。

第１工程では、第２図Ａに示すように、セラミックグリ
ーンシートからなる絶縁層10を準備し、さらに前記グリ
ーンシートと同一成分を主原料とする絶縁ペーストから
なる絶縁層12、14と、タングステン、モリブデン等の高
融点金属を主成分とする導体ペーストからなる導体層1
6、18、20とを交互に印刷して導体露出部22を有する積
層体24を形成した後、同時焼成して導体露出部22a、22
b、22c、22d、22e、22fを有するセラミック基板26（第
２図Ｂ参照）を作成する。さらに、導体露出部22a乃至2
2f上にニッケルめっき層および貴金属の溶融体からなる
耐酸化バリア層27a乃至27fを形成しておく。

この場合、焼成後のセラミック基板26は焼成前の積層体
24に比較して、第２図Ａ、Ｂから理解されるように、収
縮して小さくなる。第２図Ｂにおいて、同時焼成後の絶
縁層、導体層の符号には夫々添字ａを付して第２図Ａに
おける絶縁層、導体層と区別している。

なお、セラミック基板の作成法としては、このような印
刷法以外に、グリーンシートからなる絶縁層と高融点金
属からなる導体ペーストを印刷して導体層とし、積層し
て同時焼成する、所謂、積層法によってもよい。また、
積層法と印刷法とを共用してもよい。

第２工程では、先ず、第３図Ａに示すように、前記セラ
ミック基板26と平行に接続用導体28a、28b、28c、28d、
28e、28f用の開口（マスクパターン）30a、30b、30c、3
0d、30e、30fが形成されたスクリーンメッシュを配置す
る。

次に、前記導体露出部22a乃至22f（耐酸化バリア層27a
乃至27fが同じ大きさで設けられている）を覆うように
ペースト状の貴金属導体、ガラス等からなる接続用導体
28a乃至28f（第３図Ａ、第３図Ｂ平面図参照）をスキー
ジ（図示せず）を用いて印刷形成して、さらに焼成す
る。なお、接続用導体28a乃至28fを形成するのは導体露
出部22a乃至22fで形成される厚膜導体との接続の信頼性
を確保するためである。

この場合、接続用導体28a乃至28fの形状は所定の基準点
からの距離に応じてその面積が大きくなるように形成し
ている。

所定の基準点をセラミック基板26の中央点Ｐに選択した
場合には、ｘ、ｙ直交座標上の基準点の移動（位置ず
れ）量が最も少なく、その他の座標点（x,y）の移動量
は基準点から外側に放射状に徐々に大きくなる。そこ
で、接続用導体28a乃至28fの形状は、第３図Ｂから理解
されるように、中央点Ｐにおいては、最も小さい面積に
形成し、中央点Ｐより外側に向かうにつれてその面積が
徐々に大きくなるように形成する。換言すれば、積層体
24の焼成後にオーバーラップ部分Ｅ（第３図Ｂ中、網掛
部分）が所定量以上残存するように接続用導体28a乃至2
8fを印刷形成する。なお、接続用導体28a乃至28fを矩形
形状に選択しているのはスクリーンメッシュ32（第３図
Ａ参照）にマスクパターンを作成するための利便性を考
慮したためであり、これ以外の形状、例えば、円形状、
楕円形状、または焼成前後の導体露出部の外形に沿った
形状等とすることも本発明に含まれる。

ここで、接続用導体のパターン形成についてさらに一般
的に説明する。なお、基板焼成時におけるセラミックの
収縮は基板上において平面的に発生するので、基準点
（原点）をＨとするｘ、ｙ直交座標上のｘ方向、ｙ方向
の夫々の方向について説明する。

そこで、第１図に示すように、隣り合う導体露出部R1、
R2上に形成され、その座標中心が（x1,y1）、（x2,y2）
であり、その面積が夫々（Ax・Ay）、（Bx・By）である
場合の接続用導体Q1、Q2について考察する。また、図に
おいて破線で囲繞された領域38、40は、夫々導体露出部
R1、R2が基板収縮によって移動（位置ずれ）する可能性
のある範囲を表している。

そこで、接続用導体Q1、Q2が形成される部分の基板の収
縮率の標準偏差σは、その領域が小さいことから、同一
であるものとし、予め測定される、その値は、ｘ方向、
ｙ方向について、（σx,σｙ）（％）であるとする。こ
の場合、導体露出部R1およびR2の移動量は、統計学上の
見地から±３（σx,σｙ）内に制限される。

従って、座標が（x1,y1）である導体露出部R1の位置
は、 の範囲（前記領域38に対応する）でバラツキを有するこ
とが理解される。この式から理解されるように、バラツ
キの範囲は座標の定め方、すなわち、基準点Ｈの定め方
によって決定されるので、基板全体としての位置のバラ
ツキ量を小さくするためには、基準点Ｈが基板の中央点
Ｐに設定されることが好ましい。

導体露出部R1上に形成される接続用導体Q1の面積は、当
該導体露出部R1全体を覆う必要があるので、前記導体露
出部R1自体の面積（Ax・Ay）に前記バラツキの範囲と必
要最小限のオーバーラップ部分Ｃを加えた面積（Cx・C
y）に設定しなければならないことから、次の第１式に
示すように決定される。

また、導体露出部R1に隣り合って配置される座標が（x
2,y2）である導体露出部R2においても同様の考えで接続
用導体Q2の面積（Dx・Dy）を設定する必要がある。この
場合、接続用導体Q1、Q2同士で必要最小限の導体間隔Ｓ
を確保するために、先ず、ｘ方向について考察すると、
次の第２式に示すように表される。

ｙ方向についても同様の式が成立するが、接続用導体Q
1、Q2間の必要最小限の導体間隔Ｓを確保するために
は、ｘ方向とｙ方向の少なくともいずれか一方を満足し
て接続用導体Q2の面積（Dx・Dy）を設定すればよい。

ここで、導体露出部R1のｘ座標が定まっていて（ここで
は、ｘ＝x1）その隣に配置される導体露出部R2のｘ座標
を求めるためには、前記第２式の右辺から座標x2を消去
する必要がある。この観点に基づき第２式を整理する
と、次の第３式が得られる。

また、ｙ方向についても同様に第４式が得られる。

よって、導体露出部R1とR2との間隔が第３式または第４
式の少なくとも一つの式を満足するように接続用導体Q2
の面積（Dx・Dy）に係る座標点を設定すればよい。

このように接続用導体Q1、Q2を形成することにより、導
体露出部R1、R2は夫々一定の確率（ここでは、±３σに
対応する確率であり、正規分布と考えられることからそ
の値は約99.7％である）下で接続用導体Q1、Q2に覆われ
ることになる。

次に、第３工程では、第４図に示すように、前記接続用
導体28a乃至28fの上に厚膜導体42を形成する。この場
合、厚膜導体42は、例えば、パラジウム、銀、金、白金
の中、少なくとも一種以上と、例えば、硼珪酸ガラスの
混成ペーストを、スクリーン印刷等により形成する。

さらに、厚膜導体42の形成されたセラミック基板44を焼
成する。このようにしてセラミック多層配線基板が製造
される。

［実施例］ 同時焼成セラミック多層基板において、上記の条件を適
用した。

各パラメータの値は、 所定の導体露出部R1の中央点座標が （x1,y1）＝（22,10）〔mm〕 当該導体露出部R1上に形成される接続用導体Q1の収縮率
の標準偏差が （σx,σｙ）＝（0.1,0.12）〔％〕 焼成後における導体露出部R1と接続用導体Q1における必
要最小限のオーバーラップ部分Ｃが Ｃ＝0.2〔mm〕 導体露出部R1の水平成分Axと垂直成分Ayが （Ax,Ay）＝（0.3,0.3）〔mm〕 とする。

パラメータの値がこのように決定されたときの導体露出
部R1上の接続用導体Q1の面積（Cx・Cy）は、前記第１式
に上記値を代入することにより、 Cx・Cy＝0.822×0.772 となる。

また、隣り合う接続用導体Q2との導体間隔が Ｓ＝0.2 導体露出部R2の水平成分Bxと垂直成分Byが （Bx,By）＝（0.3,0.3） とするとき、導体露出部R2を、上記パラメータを第３式
に代入して、 |22−x2|≧1.017〔mm〕 または、第４式に代入して、 |10−y2|≧0.969〔mm〕 の少なくとも一方を満たすような座標（x2,y2）に配置
した。

基板上には、多数の導体露出部が存在するが、各導体露
出部間においても同様な条件が満たされるように、導体
露出部を形成し、それによって得られた基板上に、前記
条件を満たすように設計された接続用導体を形成したの
で焼成収縮バラツキに起因した位置ずれ不良が皆無とな
った。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、予めセラミック基板の収
縮バラツキを考慮した接続用導体を導体露出部上に形成
することにより、導体露出部に位置ずれが生起しても接
続用導体によって必ず覆われることになる。

従って、導体露出部と接続用導体との接続部の信頼性が
確保でき、結果として、高密度配線が可能となる利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセラミック多層配線基板の製造方
法の要部工程の説明図、 第２図Ａ、Ｂはセラミック多層配線基板の一部省略縦断
面図、 第３図Ａはセラミック多層配線基板の一部省略縦断面
図、 第３図Ｂは第３図Ａに示すセラミック多層配線基板の平
面図、 第４図は第３図Ａに示すセラミック基板に厚膜導体を形
成した縦断面図、 第５図および第６図は従来技術に係るセラミック多層配
線基板の製造方法に係る説明図である。 10、12、14……絶縁層 16、18、20……導体層 22a〜22f、R1、R2……導体露出部 24……積層体 26、44……セラミック基板 27a〜27f……耐酸化バリア層 28a〜28f、Q1、Q2……接続用導体 42……厚膜導体 Ｃ……オーバーラップ部分 Ｈ……基準点 Ｐ……中央点 Ｓ……導体間隔 標準偏差……σｘ、σｙ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−59798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−58296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−77492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−92547（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−57366（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227097（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−129997（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックからなる絶縁層と、高融点金属
   を主成分とする導体層とを交互に積層して積層体を作成
   した後、前記積層体を同時焼成して導体露出部を有する
   セラミック基板を作成する第１の工程と、 前記セラミック基板の導体露出部上に耐酸化バリア層を
   設けた後、接続用導体を形成する際、前記セラミック基
   板の中央点を基準点とし、この基準点からの距離に応じ
   て接続用導体の面積が大きくなるように形成する第２の
   工程と、 前記接続用導体上に厚膜導体を形成し、当該厚膜導体を
   焼成する第３の工程と、 を有することを特徴とするセラミック多層配線基板の製
   造方法。