JPS5873195A - セラミツク多層配線基板 - Google Patents

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】 本発明はアルミナグリーンシートを用いて作成された多
層配線基板において、グリーンシート焼結段階ですでに
表面露出導体が白金であることを％黴とするセラミック
多層基板に関するものである。

近年セラミック配線基板を用め、電子回路の高性能化、
小型化、低価格化が盛んに行われてＷＬセラミック配線
板は製造法のちがいによシ大別して２稙類ある。−っは
グリーンシート法セラミック板であシ、これは焼結前の
アルミナグリーンシート上にタングステン、モリブデン
、モリブデン−マンガン等の７＃ｂ／Ｉｉ！ｌ１点金属
導体ペーストをスクリーンマスクにより印刷して配線パ
ターンを形成し１次いで約１６００Ｃの１１７１１温下
還元算囲気中で焼結するＣとによって得られる。

他の一つは厚膜法セラミック板であり、これは焼結され
たアルミナセラミック白板上に導体ペーストを印刷・焼
成し、つｈで抵抗ペーストラ印刷・焼成することによっ
て得られる。導体ペーストは銀、パラジウム、白金、金
等の導電物質粉末とバインダーガラス粉末の混合物に有
機ビヒクルを加えてよく混練したものにある。また抵抗
ペーストは導・ａｌｌ物員として縁、パラジウム、酸化
ルテニウム等を用いている以外は導体ペーストとはは同
じでＴｏ９．導ｖｊＬ物質とバインダガラスの比を変え
ることにより高範囲の抵抗値を得ることができる。

グリーンシート法セラミック板は微細配線（約１００μ
ｍ）印刷、多層化が容易であシ、尚密度配ｆｍを得るに
は適しているが抵抗全形成することができない、これは
高融点金属を用いた抵抗ペースト金印刷し、約１６０Ｏ
ｔｌ：の高温で焼結した場合島範囲の抵抗値を得ること
ができず、さらにトリミングが離しい几めである。一方
ＮＬ膜法セラミック板では導体ペーストや抵抗ペースト
金１０００℃以下で焼成するため作成が容易である。抵
抗に関しては植々の抵抗ペーストおよびトリミングｔ−
使うことによシ、＾範Ｈの抵抗値ｔ″ｆ１１度よ〈容易
に得ることができる。しかし厚腹法セラミック板でにグ
リーンシート法にくらべて倣＃１１１−配線の印刷性、
多層化は劣る。

これらグリーンシート法セランツク板と厚膜法セラミッ
ク板の脅値を考慮すると、厚膜抵抗をＭＴる高密１な配
−板を作成するためにはグリーンシート法セラミック板
上に厚膜法で＊膜抵抗を形成したセラミック多層配線基
板を作成すればよい。

しかしこのセラミック多層配線基板を作成する上での電
入の問題点は厚膜抵抗ペーストを空気中で焼成する時に
下地のセラミック板の配線導体が酸化するとめうことで
ある。下地のセラミック板の配線導体金属としてはセラ
ミック焼結温Ｉｆ（約１６００℃）で浴融しないように
タングステン、モリブデン、モリブデン−マンガン等の
高融点金属が用すられており、これらの金属は厚膜抵抗
焼成条件（温［：　８００〜１０００℃１時間＝１０分
、雰囲気＝ｇ！気）下では容易に酸化する。下地のセラ
ミック板の配線導体ｔ−酸化から防ぐ方法にはＩｊ＃膜
導体・Ｉ！＃換抵抗抵抗焼成雰囲気素等の中性雰囲気に
する方法と、セラミック板配線導体をめっき被檄する方
法とが考えられる。このうち前者については一ペースト
などの窒素雰囲気焼成可能な導体ペーストがすでに市販
され良好な結果を得ているが、窒素雰囲気焼成可能でし
かも実用化できる良好な抵抗ペーストはまだない、した
がって厚膜抵抗を含むセラミック多層配縁基板を得るに
はどうしても空気中焼成の犀＃Ｉ＆抵抗を使わざるをえ
ず、９気、中焼成でも酸化しないセラミック多層配縁基
板が必要である。

このため従来技術においては第１図（α）〜（＾）に示
す工程により、まずタングステン等の配線導体をニッケ
ルめっきし、ざらにニッケル表面の酸化防止のためにニ
ッケルめっき層上に金をめっきし、最後に金めつき層上
に厚膜抵抗ペーストを印刷、焼成してい丸、この工程で
得られたセラミック多層基板の断面を第２図に示す。こ
の図で、１はアルミナ基体、２はアルミナ絶縁層、５汀
タングステン配線導体、５は多層配線基板、６．６’は
ニッケルめっき層、７．７’は金めつき層、８．８’は
＃膜抵抗である。この層構成において安定な抵抗値を得
るためには金めつき層厚みは４μｍ以上必要であシ、こ
のため従来技術においてはセラはツク多層配線基板が価
格上昇するという欠点があった。またニッケルめっきは
化学めっきであるため、めっき液の管理が容易でなく、
またメタライズが施されてな＾メタライズ部以外のセラ
ミック板上にもニッケルめっきされるという欠点を従来
技術はもってｂた。

本発明の目的は上記した従来技術の欠点をな〈シ、グリ
ーンシート法セラミック板上Ｋｍ膜導体、厚膜抵抗を形
成するさい導体ペースト。

抵抗ペーストを空気中で焼成しても、下地多層配線基板
の配線導体の酸化を防止し、この下地多層配線基板の上
に厚膜抵抗を形成することによシ、高密度な多層配線と
ｆｊ＃ＦＩ４抵抗を併せもつ低価格なセラミック多層配
線基板１−＊供することにある。

本発明の要点は、第３図（−図中１はアルミナ基体、２
はアルミナ絶縁層、３はタングステン配線導体、４４′
は白金配線導体、５は多層配線基板、８は厚膜抵抗であ
る。）に示すように多層配線基板の表面配線導体に白金
を用いるＣとにより、＊ｉ抵抗ペースト焼成条件（雰囲
気：空気、＠度：６００〜１０００℃）下でも酸化しな
いセラミック多層配線基板を作成するものである。白金
は融点が高く（白金二１７７０℃）、卯刷法あるいは積
層法によって得られ次アルミナグリーンシートの多層配
線基板を１５５０℃以上の両温で焼結しても浴融せず緻
密に焼結し、ま九厚膜抵抗形成時にも酸化することはな
い０本発明によシ多層配１ｈｉＩｉ板上に厚膜抵抗を形
成するには第４図（α）〜（ｆ［示すｙ口〈表面に憲出
して＾る導体の所定のｒ肋に１ｌＩＬ膜抵抗ペーストを
印刷し。

ついで焼成−「ればよく、プロセスは極めて短縮される
。

また白金厚膜導体は厚膜抵抗と工〈なじむため抵抗値も
安定している。

このため不発＃４に厚繞抵抗ｒ有するセラミック多層配
Ｉｖ１１基板を低価格で供給することができるという特
徴をもつ。

つぎに夾施例で具体的に貌明する。多）ｆｋ配線基板ｋ
ｆ￥成するためには第４図（α）〜び）の工程に従った
。１ずグリーンシー）　（５０，０，８）上にスｌ　Ｉ
）−７マスクｆ用ｕ市販のタングステンペースト金印刷
して導体配線パターンを形成する〔銅４図（（Ｌ）　、
　ｆｂｌ　）　、使用するグリーンシートはアルミナを
主成分とするセラミック粉末（Ａｔ、Ｕ。

：　９２．４ｕｒｔ％、　ＭＩＵ：’Ｌ９ｗｔｆｂ　、
　５ｉｃｋ、　：５．７ｗｔ％）　１００９にバインダ
ー、ソルベント勢の有機物５６０？混合し、さらにドク
ターブレード法によりシート化し九ものである。

多層化するために上記のＪｇ１導体配線層上にスクリー
ンマス／用いアルｉす絶縁体ペーストを印刷し、所望の
場所にスルーホ“−ルを有する第１絶縁層を形成する。

アルミナ絶縁体ペーストはグリーンシートを溶剤置換し
て作成したものであシ、ペースト中のセラミック組成は
グリーンシートのセラミック組成と四−である。

ライで第１絶縁層上にタングステンペーストを即妙］し
て第２導体配線層を形成する。第２導体配線層Ｆｉ＃ｌ
絶縁層のスルーホールを介して第１導体配線層の所定の
箇所と接触している。以下同様に絶縁体ペーストと導体
ペースト１に５１互に印刷し第３絶縁層まで印刷長ノー
化をすすめる。

ついで表面層に相当する第４導体配線層（第５図の４）
ｔ−形成する時に導体ペーストラタングステンペースト
から白金ペーストに変えた。使用した白金ペーストは市
販の白金ペーストに７ラツクスｔ−１％加え九ものであ
る。フラックスの組成はアルミナが４０ｗｔ％　、　ａ
ｔ化硅素が５０％。

酸化マグネシウムが５０ｗｔ％である。このようにして
導体層数が４のグリーンシート状態の多層配ｋｊ１ｉｉ
板を得九、導体配線パターンを形成した上記の多層配線
グリ−／シートをｉ１累、水素。

水蒸気からなる混合ガス案囲気下で１６００℃、１時間
焼結し多層配線基板を得た〔第４図（Ｃ）、（ｄｊ上焼
結後、多層配線基板の所定の表面配線導体（白金）上に
スクリーンマスクによυＩＩＬ膜抵抗ペーストヲ印刷し
〔第４図（１１）　、　このあと空気中で焼成して厚膜
抵抗（絡３図の８．８’）を有するセラミック多層配線
基板を作成した〔＃ｃ４図（／１　）　、使用した抵抗
ペーストは焼成温度によって異り、５ａＩの市販ペース
ト（Ａ、Ｂ、Ｃ）を用いた。これらの厚膜抵抗ペースト
の導体成分は酸化ルテニウム、を九バインダーガラスは
鋤硅緻鉛−ビスマス系であるが、バインダーガラス軟化
点に異シ、したがって焼結温匿は５５０℃から９５ＤＣ
まで広範囲に亘りて＾る。

第３図において４と４′は第３導体配線層を介して導通
して＾る。したがって厚膜抵抗ペースト印刷−焼成前後
の４−４′間の抵抗１ＩＩＬ（８１・・・焼成前の抵抗
値、属・・・焼成後の抵抗値）を比較すれば、空気中で
の厚膜抵抗ペースト焼成による下地多層配線基板のタン
グステン配線導体が酸化したかどうかを調べることがで
きる。第５図は厚膜抵抗焼成温度とん／んの関係１に：
ｐ４べたものである。第５図中には、第４導体配線層に
白金の代りにタングステンペーストを使い第１層から第
４層まですべての導体に夕／グステ／を用い友セラミッ
ク多層配線基板についての結果も同時に示した。これよ
り表面に繕出している導体を白金にした場合には、同図
９に示すように９５０℃までの温度範囲で＾／には１で
あり下地多層配線基板のタングステン配線導体は全熱酸
化していないが、第４導体層がタングステンの場合には
、同図１０に示すように５５０℃焼成でも酸化している
ことがわかる。すなわち本発明によ１１図に示す極めて
簡便なブａセスにより。

９気中焼成で厚膜抵抗を形成したセラミック多層配線基
板を低価格で作成することができる。

多層配線基板の作成方法としては上記の他に積層法があ
る。積層法は、予じめ穿孔、導体ペースト孔埋めしたグ
リーンシートを必要層数分だけ用意し、各々のグリーン
シート上に所望の導配配紐パターンｔスクリーン印刷し
、つぎにこれらの印刷されたグリーンシートを積Ｊ−プ
レスにより一体化贅形し最後に焼結して得られる〜鮎の
である。

４枚のｃＬ５　　のグリーンシートを用い、上記のよう
に穿孔、導体孔堀め、印刷、プレス（圧カニ　１０（−
、温度−１２０℃１時間：１０分）、焼結し多層配線基
板を作成した。＠４４導配線層には白金ペーストが印刷
しである九め、焼ｍ後には衣面嬉出導体は白金である。

この多ｔｔｔｔ配線基板に厚膜抵抗ペース）　（Ａ、Ｂ
、Ｃ”）を印刷・焼成して得九セラミック多層基板につ
いても印刷法と同じ結果を得た。

り／ゲステンベーストの代りにモリブデンペーストラ用
い第４図の工程に従って作成し友セラｉツク多層配線基
板についても上記と同憚の結果を得ることができた。使
用したモリブデンペーストはモリブデン粉末（粒径２μ
肩粉末；８０ｗｔ％　、粒径（Ｌ５＃ｍ粉末＋　２０ｗ
ｔ％）１０ｆに有機ビヒクルを２．５ｏＣの割合で混合
し友ものである。導体金属をタングステンからモリブデ
ンに変え九場合、多層配線グリーンシートの焼結温度を
１５５０℃に下は九。

以上の如く本発明によれは微細配線と多層構造をもつ配
線密１の高いセラｔツク基板上に抵抗ｆｌｉＬ精度の高
い厚膜抵抗を極めて安定に形成することができる。この
結果基板Ｉｉ［ｉ積を従来のｉ以下にすることができる
。

また本発明によれば厚狭抵ＦＬを含むセラミック多層配
線基板作成工程゛を大幅に短縮することができ１歩留の
向上、低価格化ヲハかることができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は従来法によるセラミック多層配線基板作成工程
図、第２図は第１図の工程によって得られた基板の断面
図、Ｗｌｓ図は本発明によって得られたセラミック多層
配線基板の断面図であり、厚膜抵抗がめつき層を介さず
［！！多層配線基板上に形成されていることを示し、菖
４図は本発明によって短縮されたセラミック多層配線基
板の作成工程を示し、第５図は第４図の４−４″間の抵
抗−が空気中での厚膜焼成（５５０℃〜９５０℃）によ
っても変化しないことを示す図である。 ４・・・白金配線導体 ８．８′・・厚膜抵抗 代理人弁理士　薄　１）利１１′＼ 第１　図 第２図 第３（２１ 第４図 ■５凶

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　アルミナを主成分とする焼結前のセラミック生シー
   ト（グリーンシート）上にタングステン。 モリブデンのうちから選ばれた少なくとも一種類の金属
   粉末を主成分とする導体ペーストをスクリーンマスクに
   よυ印刷して配線パメー７を形成し、さらに絶縁体ペー
   ストと導体ペーストを交互に印刷する日」刷法あるいは
   必要配線層数のグリーンシートを積層する極層法によシ
   多層化し次あと焼結して得られる多層配線基板において
   、焼結前の多層配線グリーンシート板の表面露出導体が
   白金を主成分としていることｔ−特徴とするセラミック
   多層配線基板。 ２アルｔすを主成分とする焼結前のセラミック生シート
   （グリーンシート）上にタングステン。 モリブデンのうちから選ばれた少なくとも一種類の金属
   粉末を主成分とする導体ペース）１−スクリーンマスク
   によシ印桐して配線パターン全形成し、さらに絶縁体ペ
   ーストと導体ペーストを交互に印刷する印刷法あるいは
   必要配線層数のグリーンシートを積層する積層法によシ
   多層化したあと焼結して得られる多層配線基板におりて
   、焼結前の多層配線グリーンシート板の表面産出導体が
   白金を主成分としているものであり、この表面露出導体
   の任意の個所に形成された厚膜抵抗よりなるセラミック
   多層配線基板。