JPS5817695A - 多層回路板とその製造方法 - Google Patents

多層回路板とその製造方法

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JPS5817695A
JPS5817695A JP56115040A JP11504081A JPS5817695A JP S5817695 A JPS5817695 A JP S5817695A JP 56115040 A JP56115040 A JP 56115040A JP 11504081 A JP11504081 A JP 11504081A JP S5817695 A JPS5817695 A JP S5817695A
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insulating
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resistor
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戸崎 博己
杉下 信行
昭 池上
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、配線導体のみならず抵抗体をも多層化した多
層回路板とその製造方法に関する。
近年、電子回路には、半導体ICを装着した回路板が使
用されている。そして、半導体IClICはセラ建ツク
などで封止した、いわゆる封止ICが使用されている。
半導体IC1−親着した回路板の小形化は、ICチップ
自体を回路板に装置すれば、以下(a) I (A)の
層内で達成される。
神)チップ素子自体は、封止ICより小さい。
<h>  接続用端子間隔が狭くなる。
この場合、基板上のIC接続用導体間隔Fi200μ肩
程度と微細で高密度にする必要がある。しかし、このよ
うな微細パターンはセラミック基板上に導体ペーストを
印刷し、乾燥し、焼成する厚膜技術では、印刷だれ、印
刷ペースト乾燥中の低粘度化によるKじみなどにより導
体間隔が400μ翼程度となり製造できなかった。
これに対し、アル建すを主成分とするグリーンシート(
未焼結板)K導体ペーストを印刷し、乾燥し、焼成する
いわゆるグリーンシート法は。
以下(@) 、 (句の環内で微細で高密度な配線導体
を形成するのに適している。
(g)  印刷したペースト中の溶剤がグリーンシート
中にしみ込む大め、印刷したペーストはだれ、kじみを
生じない。
(A)  グリーンシートは焼結時にシートカッ0〜2
0係収縮する。
しかし、アルンナのグリーンシートは1500〜160
0℃で焼結させるため、導体は焼結時変質しないモリブ
デン、タングステン、マンガンなどの高融点金属和せね
ばならず、抵抗体は多層構造の内層に設けると、グリー
ンシート焼結時変質するため、多層板ではこれを焼結し
てから最・上層に抵抗体を形成せざるを得なかりた。
こζで、アル建すの替りに1000℃程度以下で焼結す
る絶縁材料をグリーンシート、層間絶縁層とすれば、導
体、抵抗体などの各種厚膜材料が適用でき、微細で高密
度な配線の形成と、導体と抵抗体よりなる抵抗回路の多
層化ができると思われる。
このような材料には、βリチア輝石を主成分としメタ珪
酸リチクムを副成分とじ危機結晶を析出する結晶化ガラ
ス、α−菫青石を主成分とじ斜馴輝石を副成分とした微
結晶を析出する結晶化ガラスが知られている。これら材
料は昇温速度2ヅ分以下、−温保持時間1〜5時間、降
温速度4v分以下と加熱時間が長く、かつ短時間加熱で
は導体が基板よりはく離することがありた。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点ななくし、グ
リーンシート法により微細で高密度な導体配線を有し、
かつ抵抗体をその層間に形成した新規な小形多層回路板
と短時間焼成で上記の多層回路板が製造できる方法を提
供するにある。
上記目的は、絶縁層が非晶質ガラスと絶縁性酸化物結晶
微粒子の混合絶縁材料であり、厚膜導体が金属粒子ある
いけ金属粒子と前記非晶質ガラスからなり、厚膜抵抗体
が導電性粒子と前記非晶質ガラスからなること、印刷基
体を上記絶縁材料に高分子結合剤を加え念グリーンシー
トを基体とすること、および高分子結合剤と有機溶剤の
温合物(ベヒクル)K上記絶縁材料。
上記厚膜導体、上記厚膜抵抗体を構成する粉末をそれぞ
れ加えて絶縁ペースト、導体ペースト。
抵抗体ペーストとし、上記グリーンシート上にこれらペ
ーストの印刷を繰り返し、あるいは導体ペーストと抵抗
体ペーストを印刷し危グリンシートを積層し、抵抗体を
層間および層上に形成した多層構造体を1000’C以
下の温度で熱処塩することで達成される。
以下発明の特徴を詳細に説明する。多層構造体を構成す
るグリンシートおよび絶縁層用の絶縁材において非晶質
ガラス粉末と絶縁性酸化物結晶微粒子の混合物中の50
〜80重量係より好ましくは60〜70重量係が非晶質
ガラスであり、残部が酸化物結晶微粒子である。非晶質
ガラスが50重重量上り少ないと焼結体が多孔質となり
a温性が著しく高くなるととも忙、この上に形成した抵
抗膜に細かな発泡を生じる。また、80重量幅より多い
とガラスの流動による影響が大暑く、シート上に形成し
た導体・抵抗体パタンの変形を生じる。残部の酸化物結
晶には1種以上用いることができるが、これらはその熱
膨張係数が非晶質ガラスに対して、それぞれ+1sOX
10−’−10X10 /dmfの範囲になければなら
ない。この範囲外の熱膨張係数の組み合せでは多層構造
体にクラックを生じる。
用いる非晶質ガラスは、−t″の組成を限定されないが
B@0.CaO,ZnO,SrO,Ti0t 、Bi 
sOs等を含むアル々ノホウケイ酸鉛ガラスが実用上よ
く、Name。
1、i*0.KsO等のアルカリ金属の酸化物を少量加
えて屯よい。非晶質ガラスの熱的特性としての軟化点は
、多層構造体の焼結温度の範囲を決めるものである。1
000℃以下で熱処理するためにはこれより150℃以
上低く、好ましくは250℃低い750℃以下に軟化点
をもつものがよい。なお1本発明に用いうる非晶質ガラ
スの軟化点は400℃以上のものがよく、焼結温度は5
50℃以上が望ましい。
iた、酸化物結晶は、印刷基体および焼結体の表面平滑
性を確保するのく最大粒径10μ罵、平均粒径0.5〜
5.0μ罵の微粒子であることが望ましい。
AL*Os 、5in2.MtO,SrO,BaO,C
aO,ZrOx 、Ties等の絶縁性金属酸化物、M
fALmOs 、Ca1ves 、MtttSiOa 
lrs i□a 、BxA4倉Si sOs 、CaA
L雪Si 201199のアルミン酸塩。
ジルコン酸塩、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩等の酸化物
結晶の微粒子のうち、非晶質ガラスの熱膨張係数により
て規定される範囲のものが用いられる。
配線および抵抗体電極用の導体は、金属成分として金、
銀、パ2ジウム、白金等の貴金属が用いられる。この時
いわゆるバインダガラスとして、絶縁材料に用いた非晶
質ガラスを最大5重量%まで含有させうる。これより多
いガラスを含む導体では、熱処理によりて絶縁材料中の
ガラスが導体層へ浸み込むことから、はんだ接続が全く
不可能となる。バインダガラスを含まない金属粒子とベ
ヒクルからなる導体ペーストを用い危場合も、導体は絶
縁材に良好に接着する。
抵抗体には、バインダガラスとして絶縁材料忙用いた非
晶質ガラスをRubs 、Bi mR1&zOt 、p
hmRμ306等の主導電性成分とから成り、抵抗値の
調整のためにガラスを50〜90重量係含む。TCR、
雑音特性等抵抗体特性の教養の危めK、金、白金等の貴
金属粒子および一47sの、CdO,NiO等の半導体
性酸化物も加えてもよい。
上記材料を用いる多層構造体の製造方法において、非晶
質ガラス粉末の製造、グリンシートの製造および各種ペ
ーストの製造そのものは。
従来からよく知られた方法に依り、後述の実施例で示す
ようにして行なり九。本発明の最も特徴となる点は、本
発明により形成した抵抗体をも含む多層構造体を通常の
焼結基板上く形成し九厚膜回路と全く同様な温度条件で
焼結することにある。即ち、非晶質ガラスの軟化点より
150℃以上高い温度を5〜10分保持し、昇・降温速
度が50〜100ヅ分、全熱魁理時間が50分〜1時間
の条件で焼結することである。これより早い速度の昇・
降温では、多層基板の不均一な収縮、彎曲、クラックを
生じる。
このような短いサイクルの熱処理においても、本発明の
グリンシートは均一な収縮を示し、反り、彎曲、クラッ
ク等の無い良好な多層構造体を形成できる。ま九導体の
はく離、抵抗膜のクラック、導体電極と抵抗膜の接合界
面のくびれおよびクラック、さらに電極と抵抗膜の重な
り部の発泡等のいろいろな欠陥を全く生じない。
以下異体例により、詳しく説明する。
実施例1 グリンシートおよび絶縁用絶縁体材料は次のようkして
調製した。重量百分率で、5i(hが55qb t p
”が17% 、 AL寓Osが9%、CgOが@ql)
、BsOsが5%、 MfOが196 、 NtmOが
5%、 KsOが2qbとなるように酸化物、炭酸塩あ
るいは水酸化物をボールミルで混合し、これを白金ビー
力に入れて1500℃で溶融し9次いで水中に注いで急
冷してガラスの粗砕物をつくる。これをメノー製乳鉢訃
よびホール建ルで粋砕して平均粒径が2.5μ薄の非晶
質ガラス微粉末を製造した。このガラスの熱膨張係数は
61)X10  /C軟化点は690℃であり九。
次いで、90〜5ox1o 7℃の熱膨張係数を有する
絶縁性酸化物として、平均粒径が0.6μmのアルきす
粉末55f K対して6510割合で前記非晶質ガラス
を加えて混合した。
ガラス質のグリンシートは、広く一般に知られた方法に
より。次のようにしてy4!Illシた。アルミナと非
晶質ガラスの混合物に、ポリビエルビチラールを加えて
混合後、ブチルフタリルブチルグリコレートとトリクレ
ン−パークレン−アルコールの混合溶剤を加えてアルミ
ナボールきル中で混練してスラリー状とする。これをド
クターブレードに通して乾燥膜厚0.8−のシートを作
成し、適当に切断して回路形成用の印刷用グリンシート
(未焼成基板)とし友。
層間絶縁用のペーストは、グリンシート用に用い九アル
ミナと非晶質ガラスの混&物に厚膜用の有機ビヒクルを
加えて混練してg4JIした。
抵抗ペーストは、平均粒径0.8μ肩のRmO*VC@
記非晶質ガ2スをBntnt4加え、厚膜ペースト用の
有機ビヒクルを加えて混線して調製した。
導電ペーストは、At粉末とpd粉末を7:5の重量比
で混合し、前記非晶質ガラスを5wut%加え、厚膜ペ
ースト用の有機ピヒク〃を那えて混練して調製した。
次に、第1図により本発明の詳細な説明する。
非晶質ガラスとナルミナ微粒子からなる前記グリンシー
トを印刷基体1とし、1Jjl!L7を導電ペーストを
印刷して抵抗体用電極5および第1層配線2を形成した
。風乾後I4Mした抵抗ペーストを所定の位置に印刷し
、第1層抵抗体4を形成した。次いで、グリンシートと
同じ成分をもつ調製した絶縁用ガラスペーストを印刷し
て眉間絶縁層5を形成し九。この時1層の上―下を電気
的に接続するためのスルホール6を形成しておく。次い
で、導電ペーストを印刷してスルーホールを介して層間
導通なとるとともに、第1層と同様に第2層配線7と抵
抗体用電極6を形成し、抵抗ペーストを印刷して第2層
抵抗体8を形成し九。
第1図では、抵抗体を2層としている九め、この層には
外部接続用端子!やIC素子、チップコンデンサ等の素
子接続用端子10が形成しである。抵抗体をさらに多層
化する場合には、前述のように絶縁ペースト、導電ペー
スト、そして抵抗ペーストの印刷を繰返して行なう。
このようにして印刷積層した未焼結基板を、900℃を
10分保持する通常の厚膜焼成用のベルト炉により空気
中で焼成し、抵勢体を内装した多層回路基板を作成した
。この熱処理によりてグリンシートは15憾収縮した。
本発v4により構成した抵抗体では1層間の抵抗体の抵
抗値が絶縁層上のものに比べてやや大きくなるものの、
層上の抵抗体にり2ツクや電極との接合in<びれ等の
欠陥は全くみられず。
良好な抵抗mを形成することがでIた。
本灸施例の材料系において、規定し九組成範囲内で良好
な結果を得た。即ち、 (1)絶縁体中の非晶質ガラス成分がF3rJwt4.
より多いと、絶縁体は非多孔質となるが、層間、層上く
形成した導体抵抗バタンか変形し、また導体の実質的ガ
ラス含量が増して外部素子接続端子部に半田がのらなく
なってくる。一方、5層wt俤より少ないと、絶縁体が
多孔質となり、眉間絶縁性が著しく低下する等の好tし
くない結果を生じる。
(2)抵抗組成物中のガラス含量は、その抵抗値を主に
決めるもので、実用性の高い10〜1M1口のシード抵
抗値を得る範囲が50〜9Qwt%である。
(5)導電ペースト組成物中にガラスを含まなくても、
接合部に欠陥のない良好な抵抗膜が形成できる。しかし
、ガラス含量が多くなると、抵抗膜は良好であるものの
、5wt%を越えると外W6s子磯続用端子に半田がつ
かなくなる。
本発911によらず、抵抗ペーストや導電ペース)K絶
縁材料中の非晶質ガラス成分と異なるものを用いると、
抵抗膜にクラックや電極との接合部にくびれ等の欠陥を
生じた。
さらに、アルミナ等のグリンシート法で形成するセライ
ック多層配線基板と同様に本発明においてもグリンシー
トの溶剤の吸取り効果により、焼結したアル電す基板を
用いる厚膜混成集積回路に比べてより微細な導体の配線
ができえ。
実施例2 実施例1で調製した熱膨張係数が60X10  /℃、
軟化点が690℃、平均粒径が2.5μ肩の非晶質ガ9
 jC709に、熱膨張係数が90〜50x10 / 
Cの結晶性酸化物として平均粒径が0.6μmのアルミ
ナを1of、平均粒径2.Oμ罵のマグネシアスピネル
(MfAtg山)を1of、さらに平均粒佳人5μ屡の
ジルコン酸カルシウム(CaZrOm )を1f)IF
の割合で加えて混合し、グリンシート用の非晶質ガラス
と結晶性酸化物の混合物を調製した。
この混合物のグリンシートと、実施例1で調製した導電
ペーストと抵抗体ペーストとを用いて、第2図に示す多
層回路基板を次のようにして作成し友。  。
グリンシートの印刷基体1−1に導電ペーストを印刷し
て、第1層配線2と抵抗体用電極3を形成し、抵抗体ペ
ーストを印刷し第1層目抵抗体4を形成した。次に第2
図の6に示すようなスルーホールを形成したグリンシー
トの印刷基体1−2に、第2層配線7、第2層抵抗体8
、外部接続用端子9、素子接続用端子10を形成すると
とも忙スルーホールに導体を充填して、上層と下層の導
通なもたせ、抵抗体を印刷して形成した。これらの2枚
のグリンシートを重ね合わせた後100℃に加熱し、5
00Yiの荷重で圧着し、900℃を10分間保持する
通常の空気焼成厚膜ベルト炉で熱処理した。収謝は16
%であった。
この多層回路基板において、眉間の抵抗体の抵抗値が層
上のものく比べてやや大きくなるものの1層上の抵抗体
忙クラックや電極との接合部にくびれ等の欠陥は全くみ
られなかった。
実施例3 実施例1の非晶質ガラスに加える結晶性酸化物として、
熱膨張係数が90〜5ox1o /cKあるその他の微
粒子、例えばジルコン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩な
どを単独にあるいは他のものとの混合して用いても良好
な効果が得られた。
実施例4 グリンシートおよび絶縁用絶縁体材料は次のようにして
調製した。重量百分、率でsio*が40%。
BaOが28% 、ALsOsが9%、 phsOiが
10% 、 Bi*Osが5幅、 CaOが5%そして
Nam1h(hが5係となるように酸化物、炭酸塩勢の
原料粉末を混合し、溶融・粋砕して平均粒径蓼μ簿の非
晶質ガラスの微粉末を調製した。この熱膨張係数はao
xlo  /c、軟化点は600℃であった。この非晶
質ガラス601K、熱膨張係数が110〜70X10 
 /℃の結晶性酸化物として平均粒径が!1.0μ藁の
ジルコニア(ZrOs)を25t、平均粒径が1.5μ
鱒の7オルステライト(Mt!5iO4)を15Fの割
合で加えて混合し、グリンシート用の非晶質ガラスと結
晶性酸化物の混合物を調製した。グリンシートおよヒ絶
縁ペーストは実施例1に示した要領で作成した。
次いで、この非晶質ガラスが@Qwt%と0,8J11
11OBi*RtbsOvが2Qwt%から成る抵抗ペ
ーストと、この非晶質ガラスを5wt%含むAt−Pd
系導電ペーストを調製した。
グリンシートに導体ペースト、抵抗ペーストおよび絶縁
ペーストを印刷し、実施例10要領により多層化し、8
50℃を10分間保持する厚膜ベルト炉で熱処理し、第
1図に示した回路基板を作成した。
このガラス質絶縁層上に形成し次抵抗体にはクラック等
の欠陥がなく、層間に形成した抵抗体とともに実用に適
し九諸特性を得た。
実施例5 実施例4の非晶質ガラスに結晶性酸化物として、熱膨張
係数が110〜70X10 7℃の範囲にある、例えば
実施例1および2で用いたアル建す、マグネシアスピネ
ル、ジルコン酸カルシウムやその他のジルコン酸iグネ
シウムなどのジルコン酸塩、ケイ酸塩、アルミン酸塩な
ども単独あるいは混合して用いても良好な結果が得られ
た。
実施例6 グリンシートおよび絶縁用絶縁体材料は、次のようkし
て調製した。重量百分率で5iORが64俤、 Ih(
hが24%、 A4嵩01が4% 、 Zf&0が3係
、Ng mOが2% 、 KtOが3%となるように酸
化物、炭酸塩等の原料粉末を混合し、溶融、粉砕して平
均粒径2.5μmの非晶質ガラス微粉末を調製した。こ
の熱膨張係数は45X10  /℃軟化点は720℃で
あった。
この非晶質ガラス601PIC,熱膨張係数が75〜3
5XIQ  7℃の結晶性酸化物として平均粒径がS、
Sμ翼のジルコン(zr5j04)を59.平均粒径が
久0μ属のセルシフ 7 (BaAlsSi mOg 
)を15f、そシテ平均粒径0.6μ肩のアルミナを2
09の割合で加えて混合してて作成した。
グリンシートおよび絶縁ペーストは、実施例1に示した
要領で調製しえ。次いで、この非晶質ガラス9Q諦f%
 、平均粒径0,5 μm1のHLLot 2owt’
lyから成る抵抗ペーストと、この非晶質ガラスを含ま
ないA2・pd系導電ペーストを調製した。グリンシー
トに導体ペースト、抵抗ペーストおよび絶縁層ペースト
を印刷し、実施例10要領により多層化し念。その彼、
空気焼成の厚膜ベルト炉により、950℃を10分間保
持する条件で熱処理し穴。
このガラス質絶縁層上く形成した抵抗体は、クラック等
の発生がなく、層間に形成した抵抗体とともに実用に適
した緒特性を得几。
実施例7 実施例60非晶質ガラス651 K、結晶性酸化物とし
て平均粒径2.5ttmのムライト(3ALzOs*2
Si(h)10f、平均粒径zo μmのアノーサイト
(CctALxSi*O$)−:、 top、そして平均粒径0,4μ富のアルミナ152の
割合で加えて混合し、実施例1に示した要領でグリンシ
ートおよび絶縁ペーストを調製し念。
このグリンシートに、実施例6で調製した導電ペースト
と抵抗ペーストとを印刷し、さらに本実施例で調製した
絶縁層用ペーストを印刷し。
実施例2の要領により多層化した。焼成は、空気中95
0℃で10分間を保持する条件で行な−)た。
本実施例においても良好な結果を得た。
以上述べたように、本発明によれば、微細で高密度の配
線導体を有し、かつ抵抗体をその層間にも形成した多層
構造体を、短時間の熱処理によって作成できるようにな
り、半導体IC,その他の部品を高密度に実装できる小
形の多層混成集積回路基板を製造できるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による多層回路板の1例を示す断面図、
第2図は本発明の他の例の断面図である。 1.1−1.1−27印刷基体。 2:第1層配線、   3:抵抗体用′電極。 4:第1層抵抗体、 5:眉間絶縁層、6:スルーホー
ル、 7:82層配線。 8:第2層抵抗体、 9:外部接続用端子。 10:素子接続用端子。 代理人弁珊士 薄 1)利 幸

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、抵抗回路の設けられた基板、この基板の回路形成面
    の接続部を除いた全面に設けられた絶縁層、この絶縁層
    上に上記接続部で上記回路と接続されている纂2抵抗回
    路、必要に応じて更に絶縁層、抵抗回路が上記と同様に
    して最小1回設けられた多層回路板において、前記基板
    、前記絶縁層が夫々軟化点750℃以下の非晶質ガラス
    50〜@Qwt(4,絶縁性酸化物50〜’1Qtnt
    (77)よりなり、かつこの絶縁性酸化物とこの非晶質
    ガラスの熱膨張係数の差が+30X10 ’〜−10X
    10  /dayの範囲にあるものからなり、前記抵抗
    回路のすべての導体路が金属95wt%以上、上記非晶
    質ガラス5wt%以下のものからなり、前記抵抗回路の
    すべての抵抗体が導電性物質と上記非晶質ガラスのもの
    からなることを特徴とする多層回路板。 4 グリーンシート上に導体ペースト、抵抗ペーストを
    夫々印刷、乾燥して導体回路で抵抗体が接続された未焼
    成抵抗回路を形成し、ついで上記のグリーンシートの抵
    抗回路形成面の接続部を除いた全面に絶縁ペーストを印
    刷、乾燥して未焼成絶縁層を形成し、更にこの絶縁層上
    に導体ペーストで上記抵抗回路と接続するように未焼成
    導体回路を印刷、乾燥して形成すると共に抵抗ペースト
    を印刷、乾燥して未焼成第2抵抗回路を形成し、必要に
    応じて更に未焼成絶縁層、未焼成抵抗回路を上記1同様
    にして夫々最小1回設けて多層化した未焼成回路板とし
    、その後これを焼成することを特徴とする多層回路板の
    製造方法。 3、 グリーンシートが軟化点750℃以下の非晶質ガ
    ラス粉so〜sowtqb、絶縁性酸化物粉50〜20
    wtqbよりなる絶縁物質、高分子物質、有機溶剤より
    なり、かつ上記非晶質ガラスと絶縁性酸化物の熱膨張、
    係数の差が+5oxto  −1ox1o /dayの
    範囲にあるものを用いたペースト1からグリーンシート
    化したものであり、導体ペーストが金属粉、上記非晶質
    ガラス粉、ビヒクルよりなる亀のであり、抵抗ペースト
    が抵抗体験、上記非晶質ガラス粉、ビヒクルよりなる亀
    のであり、絶縁ペーストが上記の非晶質ガラスと絶縁性
    酸化物の混合物、ビヒクルより、焼成を上記非晶質ガラ
    スの軟化点より150〜250℃高温で行なうことを特
    徴とする特許請求の範S第2項記載の多層回路板の製造
    方法。
JP56115040A 1981-07-24 1981-07-24 多層回路板とその製造方法 Granted JPS5817695A (ja)

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JP (1) JPS5817695A (ja)

Cited By (6)

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