JPS5846079B2 - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多層配線板の製造方法、より詳細に述べるなら
ば、セラミック基板上に導体回路及びガラス被覆層を厚
膜法で形成し、さらに、このガラス被覆層上に導体回路
を形成することによって多層配線板を作ることに関する
ものである。

本発明の方法によって製造される多層配線板を電子機器
用サーマルヘッドに応用することは特に好ましく、また
、半導体素子実装用の回路基板などに応用することも可
能である。

上述した方法において、例えば、セラミック基板上に厚
膜印刷法で導体回路を形成し、この導体回路及びセラミ
ック基板上に厚膜印刷法でガラス層を形成し、さらにこ
のガラス層上に薄膜法で発熱抵抗体、導体回路、先に形
成した導体回路とのコンタクト電極、酸化防止層及び耐
摩耗層を形成して感熱記録用サーマルヘッドを作成する
ことが可能であろう。

また、同様にして形成したガラス層上に厚膜法で導体回
路を形成し、さらに、この表面に厚膜法で導体回路を形
成し、端部で相互配線を行い、さらに必要ならばガラス
層をエツチングすることにより相互配線を施して半導体
素子等の回路基板を作成することも可能である。

しかし、前述した方法で多層配線板を製造する際に、セ
ラミック基板、厚膜の導体及びガラス層はそれぞれの材
料が有する独自の物理的性質の外に、これら材料を組合
せるための条件が非常に重要になる。

すなわち、セラミック基板は、厚膜の導体又はガラス層
の印刷及び焼成の工程において、機械的強度が高くかつ
高温にても安定で形状変化が起こらないような材料であ
ることが要求される。

また、厚膜の導体は、その線幅が１００μｍ程度の微細
回路を形成可能であり、電気抵抗が低くかつガラス層形
成中にセラミック基板から剥離しないことが要求される
。

そして、ガラス材料は、その保温性及び表面平滑性が良
好であり、かつ、ガラス層の形成時にセラミック基板が
そらないようにセラミック基板の熱膨張係数とほぼ同じ
熱膨張係数を有することが要求される。

特に、サーマルヘッドに応用する場合には、印字結果を
早く視認するために、ガラス層の上に形成する発熱抵孔
体をこのガラス層の端部付近に設けることが要求される
（第１図参照）。

なお、第１図はサーマルヘッドによる感熱紙への印字の
状態を示す概略図であり、サーマルヘッド１はセラミッ
ク基板２、厚膜導体３、ガラス層４、発熱抵抗体５、薄
膜導体６、コンタクト電極７、酸化防止層８、及び耐摩
耗層９からなり、感熱紙１１が感熱紙供給ローラー１２
から送られ、感熱紙１１に印字された字を人間の目１３
で確認するわけである。

第１図に示したようにコンタクト電極７によって厚膜導
体３と接続されている発熱抵抗体５をガラス層４の端部
付近に設けるためには、厚膜導体３とガラス層４の材料
とのぬれ性が適切であることが必要である。

なぜならば、厚膜導体とガラス層材料とのぬれ性が悪い
と第２図Ａのようになり、ガラス層４の端部が厚膜導体
３の末端よりさらに離れて発熱抵抗体（図示せず）の形
成位置も同様に離れるために印字の視認がしにくくなる
か遅くなる不利益が生じるためである。

また、両者のぬれ性が良過ぎると第２図Ｃのようになり
、ガラス層４が厚膜導体３上に覆い重なり厚膜導体３と
発熱抵抗体との接続が困難になるためである。

したがって、厚膜導体とガラス材料とのぬれ性は適切な
ものであって、第２図Ｂのようなガラス層４となること
が望ましい。

本発明の目的は、上述した条件を満たす多層配板の製造
方法を提供することである。

本発明の他の目的は、多層配線板の低価格化、大型化、
高集積度化を可能とするセラミック基板、厚膜導体及び
ガラス材料を提供することである。

上述の目的が次のような多層配線板の製造方法によって
達成される。

すなわち、この製造方法とは、セラミック基板上に厚膜
印刷技術を利用して導体回路を形成し、この導体回路を
含めてセラミック基板上にガラス層を形成し、さらに、
このガラス層上に別の導体回路を形成して多層配線板を
製造する方法において、セラミック基板に表面あらさが
中心線平均粗さくＲａ）で０．０８μｍ以下の高純度ア
ルミナ基板を使用し、前述の導体回路を形成するために
０．０５ないし５．０ｗｔ％のガラス成分を含有した金
（Ａｕ ）導体ペーストを印刷して焼成し、さらに、前
述のガラス層を形成するために酸化鉛（ｐｂｏ）成分を
５０ないし６５ｗｔ％含有したＰｂＯ−Ｂ２０３−８
ｉ ０２系ガラスである粘度を８００ないし４５００ボ
イズに調整したガラスペーストを前述の導体回路の一部
を覆わないように印刷し、そしてこのガラスペーストを
２５０℃／）（以下の昇温速度で加熱して８３０ないし
９００℃の温度で焼成することを特徴とする多層配線板
の製造方法である。

多層基板のベースとなるセラミック基板は機械的性質、
高温での安定性の外に、基板表面の平滑性が重要な性質
となる。

なぜならば、表面あらさの大きいセラミック基板は厚膜
導体回路の断線及び抵抗値のバラツキを生じ易くなるか
らである。

セラミック基板上に厚膜印刷法によって導体線幅Ｗ及び
導体線間隔Ｓが１００μｍの微細回路を形成する際の断
線又は短絡等の不良発生率と表面あらさとの関係は第３
図の如くである。

したがって、第３図から明らかなように不良発生率をｏ
、ｏｔ％以下にするためには、セラミック基板の表面あ
らさを中心線平均粗さくＲａ）で０．０８μｍ以下にす
る必要があり、そのような基板として高純度のアルミナ
基板が適している。

厚膜導体回路用材料は、前述のアルミナ基板との密着性
が良くかつ後述のガラス層材料との密着性及びぬれ性が
良好である。

０．０５ないし５ｗｔ優、好ましくは０．０５ないし２
．ｏｗｔ％、のガラス成分含有金（Ａｕ）ペーストが好
ましい。

このことは各種導体ペーストとセラミック基板（アルミ
ナ基板）との密着性及びガラス層材料とのぬれ性を調べ
た結果（第１表）かられかる。

また、ガラス層はその表面平滑性及び前述した金導体゛
とのぬれ性が良好であり、さらに、セラミック基板上に
焼成してガラス層を形成したときにセラミック基板にそ
りやうねりが生じないこと（ガラス層材料とアルミナ基
板との熱膨張係数がほぼ同じであること）が必要である
。

このようなガラス層材料として酸化鉛（ｐｂｏ）成分を
５０ないし６５ｗｔ％含有したＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−８ｉ
０２系ガラスが好ましい。

このような系のガラスはＰｂＯ成分の含有量が増すにつ
れてその熱膨張係数が大きくなり、熱膨張係数が７Ｘ１
０”−’／’Ｃのアルミナ基板上にＰｂＯ成分の含有量
を変えたｐｂｏ−Ｂ２０３− Ｓ ｔ ０２系ガラスを
焼成して形成したときの、ＰｂＯ成分の含有量と基板の
そりとの関係は第４図のようであった。

この場合の基板のそりとは、９５Ｘ１１５Ｘ０．５間の
アルミナ基板上に９０Ｘ９０Ｘ０．５ｍｍのガラス層を
形成した後に、ガラス層の中央部を触針式表面あらさ計
で測定した結果をそりとした。

第４図かられかるようにＰｂＯ成分の含有量が５０ない
し６５ｗｔ％の場合に、そりがほとんど生じない。

さらに、前述したＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−８ｉＯ２系ガラス
粉末ヲエチルセルロース系のビヒクルと混練して粘度が
８００ないし４５００ポイズ、好ましくは１８００ない
し２５００ポイズに調整したガラスペーストとすること
は好ましい。

ガラスペーストの粘度が低過ぎる場合には、印刷したこ
のガラスペーストは流動して所望形状のガラス層を得る
ことができず、−力、粘度が高い場合には、印刷作業性
が悪くなるとともに印刷後のガラス層の表面平滑性も悪
くなる。

これらのことは第５図かられかる。

第５図は、アルミナ基板１上にｐｂｏ−Ｂ２０３−８１
０２、系ガラスペーストをスクリーンマスク１４のスリ
ット１５（スリット幅Ｗ。

）を通して印刷したときの、ガラスペースト３の線幅Ｗ
の広がり及び焼成したガラス層の表面あらさとガラスペ
ーストの粘度との関係を示す。

第５図からＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−８ｉＯ２系ガラスペース
トは、その粘度が８００ないし４５００ポイズの範囲の
とき設計値に近い形状でかつ表面平滑性の良好なガラス
層となることがわかる。

ガラス層の表面平滑性は、印刷されたガラスペーストの
焼成条件によっても大きな影響をうける。

すなわち、焼成時にガラスペースト中の有機成分（例工
ば、エチルセルロース、ジブチルフタレート、メチルエ
チルケトン）が飛散し、その後にガラスが軟化して表面
平滑性の良好なガラス層となるわけだが、昇温速度が速
いと有機成分が飛散する前にガラスが軟化するために、
内部に空孔が残り易くかつ外観不良及び表面欠陥（空隙
、凹凸、キズ）が発生する。

したがって、第６図かられかるように昇温速度は２５０
℃／ｎ以下であることが望ましい。

なお、第６図はガラス層を形成する際の昇温速度とガラ
ス層表面欠陥との関係を示したものである。

そして、前述したガラスペーストの焼成温度を８３０な
いし９００℃、好ましくは８３０ないし８７０℃の温度
とすることは好ましい。

なぜならば、第７図に示した焼成温度とガラス層表面あ
らさくＲａ）との関係かられかるように、焼成温度が８
３０℃以上であれば表面あらさが０．０１μｍ以下とな
るからであり、また、焼成温度が９００℃以上になると
ガラス層が流動状態になるためである。

上述のことに加えて、焼成後の降温速度が早過ぎるとガ
ラス層表面にシワが発生して表面平滑性が低下すること
があるので、ＰｂＯ成分を５０ないし６５ｗｔ％含有し
たＰｂＯ−Ｂ２０３−８ ｉｏ２系ガラスでは降温速度
を３００℃／Ｈ以下にすることが望ましい。

この場合にはシワの発生がないからである。

以下、サーマルヘッドの製造に本発明に係る多層配線板
の製造方法を適用した場合の実施例で本発明をさらに説
明する。

実施例 第８図はサーマルヘッドの製造工程図である。

本実施例に使用したセラミック基板２は、第２表に示す
成分からなる高純度のアルミナ焼結基板であり、その表
面平滑性は中心線平均粗さくＲａ）で０．０５μｍであ
った（第８図ａ）。

このアルミナ基板２上にガラス成分を２．ｏｗｔ％含有
した金導体ペーストをスクリーン印刷して９００℃で１
０分間焼成することによって厚膜導体回路３を形成した
（第８図ｂ）。

次に、第３表に示す成分からなるガラスペーストを、先
に形成した導体回路３の特定端部を覆わないように印刷
して第９図に示すように加熱、焼成、冷却することによ
ってガラス層４を形成した（第８図Ｃ）。

このガラス層４の表面あらさは中心線平均粗さくＲａ）
でｏ、ｏｏｓμｍであった。

そして、このガラス層４上に蒸着によって窒化タンタル
（Ｔａ２Ｎ）発熱抵抗体５を形成し、エツチングによっ
て所定の形状にしく第８図ｄ）、さらに、ニッケルーク
ロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、金（Ａｕ）を蒸着して薄膜導体回
路６を形成しく第８図ｅ）、エツチングによって印字相
当箇所及び不要部分を除去した（第８図ｆ）。

次に、蒸着（スパッタリングでもよい）によって金（Ａ
ｕ）コンタクト電極７を形成して厚膜導体回路３と発熱
抵抗体５とを電気的に接続した（第８図ｇ）。

最後に、印字相当箇所の発熱抵抗体５の上に二酸化ケイ
素（ＳｉＯの酸化防止層８、続いて酸化タンタル（’ｒ
ａ２ｏｓ）耐摩耗層９を蒸着（スパッタリングでもよい
）によって形成した（第８図ｈ）。

このようにして製造したサーマルヘッドは、ガラス層表
面あらさが良好であるために発熱抵抗体の抵抗値のバラ
ツキが少なく印字品質が極めて良好であり、また、厚膜
導体とガラス層材料とのぬれ性が適切であるために発熱
抵抗体の形成位置を厚膜導体回路の末端に近いガラス層
端部上にすることができ、印字が早く視認できる。

さらに、セラミック基板上に厚膜で導体回路を形成する
ので、製造コストの引き下げ及び製品の大型化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によって製造される多層配線板を応用し
たサーマルヘッドによる感熱紙への印字の状態を示す概
略図であり、第２図は、セラミック基板上に形成した厚
膜導体とガラス層材料とのぬれ性を説明する図であり、
第３図は、セラミック基板の表面あらさと、その基板上
に１００μｍ幅の厚膜導体を形成したときの不良発生率
との関係を表わす図であり、第４図は、アルミナ基板上
にＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−８ｉＯ２系ガラス層を形成した場
合における、ＰｂＯ戒分含分含分含有量板りとの関係を
表わす図であり、第５図は、ガラスペーストの粘度と、
印刷スクリーンマスクのスリット幅と実際のガラスペー
スト幅との相違及び焼成後の表面あらさとの関係を表わ
す図であり、第６図は、ガラス層形成の際の昇温速度と
表面欠陥との関係を表わす図であり、第７図は、ガラス
層形成の際の焼成温度と表面あらさとの関係を表わす図
であり、第８図は、サーマルヘッドの製造工程図であり
、及び、第９図は、ガラス層形成の際の加熱、焼成、冷
却の温度一時間曲線を示す図である。 １・・・・・・サーマルヘッド、２・・・・・・セラミ
ック基板、３・・・・・・厚膜導体回路、４・・・・・
・ガラス層、５・・・・・・発熱抵抗体、６・・・・・
・薄膜導体回路、７・・・・・・コンタクト電極、８・
・・・・・酸化防止層、９・・・・・・耐摩耗層、１１
・・・・・・感熱紙、１４・・・・・・スクリーンマス
ク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セラミック基板上に厚膜印刷技術を利用して導体回
   路を形成し、この導体回路を含めてセラミック基板上に
   ガラス層を形成し、さらに、このガラス層上に別の導体
   回路を形成して多層配線板を製造する方法において、前
   記セラミック基板に表面あらさが中心線平均粗さで０．
   ０５μｍ以下の高純度アルミナ基板を使用し、前記導体
   回路を形成するために０．０５ないし５．０ｗｔ％のガ
   ラス成分を含有した金（Ａｕ）導体ペーストを印刷して
   焼成し、−さらに、前記ガラス層を形成するために酸化
   鉛（ｐ ｂｏ ）成分を５０ないし６５ｗｔ多含有した
   ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−８ｉＯ２系ガラスで粘度を８００な
   いし４５００ポイズに調整したガラスペーストを前記導
   体回路の一部を覆わないよう（こ印刷し、そしてこのガ
   ラスペーストを２５０℃／Ｈ以下の昇温速度で加熱して
   ８３０ないし９００℃の温度で焼成することを特徴とす
   る多層配線板の製造方法。