JPS59217392A - 多層配線回路板 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は多層配線回路板に関する。

〔発明の背景〕

電子回路の高密度化に伴い、多層配線回路板に半導体素
子を搭載したモジュールが多用されるようになった。

従来、この多層配線回路板としては、絶縁材がアルミナ
材料よりなるものが用いられている。

しかし、アルミナ材料は比誘電率が９前後と太きい。比
誘電率は電気回路の信号の伝送遅れに影響し、両者の関
係は次式で表わされる。

ｊ　ａ　”’　Ｖ／’　ｒ・ｔ／Ｃ （ここで、ｔｄは電気信号の伝送遅れ、ｔｒは比誘電率
、ｔは信号の伝送距離、Ｃは光の速度をそれぞれ示す。

） それ故、比誘電率の大きなアルミナ材料よシなる絶縁材
を用いた多層配線回路板には、信号の伝送速度が遅いと
いう欠点があった。

また、アルミナ材料の熱膨張係数は６５〜・８０Ｘ　１
０　”／Ｃであシ、導体として熱膨張係数が４５Ｘ１０
−７／ＣのＷｌもしくは５４Ｘ１０−’／ＣのＭＯを使
用すると、絶縁材と導体との間に熱応力が生ずる。特に
、各層間の配線を接続するだめのスルーホールが密にな
ると、スルーホール間に熱応力のためのクラックが生ず
る。これは、スルーホール間隔が密になるほど、すなわ
ち、配線が高密度化するほど顕著になる。従って、従来
の多層配線回路板では配線の尚密度化の点において不利
であった。

また、アルミナＡＡ、＋ＯａとシリカＳ　１０２どを出
発原料とし、これらの混合物を１８００ｔｌ；’以上に
加熱することによシ、ムライトからなる絶縁材を作成し
、その絶縁相を用いた多層配線回路板が試みられている
。しかし、この種の多層配線回路板では、絶縁材がち密
さに欠は多孔質であること、絶縁材の製造に際し焼成条
件を十分にコントロールしないと未反応のアルミナが残
ってしまうことのため、絶縁材の熱膨張係数と誘導率が
大きくなり、アルミナ材料よシなる絶縁材を用いたとき
と同様の欠点が生ずる。

〔発明の目的〕

本発明は、前述した従来の多層配線回路板の欠点を改良
し、信号の高速度化及び配線の高密度化が可能な多層配
線回路板を提供することを目的と１　　　　　　　する
。

〔発明の概要〕

本発明は、絶縁材と配線導体とが交互に積層され、各層
の配線導体がスルーホール中の充填導体によ多接続され
ている多層配線回路板において、該絶縁相が、ムライト
とムライトを結合するカラスとからなシ、かつ、熱膨張
係数が３５〜５５×１０　”／Ｃであることを特徴とす
る多層配線回路板である。

ムライトとしては、たとえば、電融法などによシ作成さ
れるムライト粉が用いられる。

ガラスはムライトの融点以下の軟化点を有していること
が必要であシ、たとえば、けい酸アルミニウムを主成分
としたガラス、けい酸アルミニウムマグネシウムを主成
分としたガラス等が用いられる。特に望ましいのはムラ
イトと同程度の熱膨張係数をもつガラスである。ガラス
の使用量はムライトに対して５〜１００ｗｔ％が適当で
ある。

よシ好ましくは１０〜３０ｗ　ｔ％である。多すぎると
比誘電率、熱膨張係数などの特性を悪くする方向になる
と共に、焼成する際に用いる焼成台に接着したシ、形状
が著しく変形するおそれがある。

次に本発明の多層配線回路板の一製造方法例を示す。

ムライト粉末と、ガラス粉末またはガラスを生成する粉
末とをｊツ１定の割合で混合し、更に、結合剤、可塑剤
、溶剤を混合してスラリーを作成する。

結合剤としては、たとえば、ポリビニルブチラール樹脂
、ポリメククリル酸樹脂などが用いられ、可塑剤として
は、たとえば、フタル「；１７ジオクチルなどが用いら
れる。また、溶剤としては、たとえば、メタノール、ト
リクロルエチ１／ンなどが用いられる。このようにして
作成したスラリーを、樹脂フィルム上にドクターブレー
ド法により適当な厚さのシートにのばす。次いで、この
シートを加熱し、シート中の溶剤を除去する。これによ
ジグリーンシートが得られる。このグリーンシートに、
パンチ法などにより所定の位置に、所定の径で、穴（ス
ルーホール）をあける。さらに、このスルーホールに、
ＷもしくはＭｏのペーストを印刷法により詰めるととも
に、グリーンシート表面にＷもしくは捌０のペーストを
所定のパターンに従って印刷する。表面にパターンが印
刷され、スルーホールにペーストが冗填されたグリーン
シートを多層に’Ｒ層した後、焼成する。、焼成時の雰
囲気は、車床に水素を混合した７オーミングガス雰囲気
が採用される。該ガス中には、結合剤および可塑剤など
の酸化源として、水分が加えられる。焼成温度は、ムラ
イト及びガラスの組成、原料の粒度などにより変えられ
るが、導体としての）■もしくはＭｏの焼結が可能な１
４００〜１６５０１１．’が望ましく、理想的には１．
５００〜１６００ｔＴが望ましい。焼成は、最高温度で
数分間から２時間程度で冗了する。このようにして、本
発明に係る多層配線回路板が製造される。

〔発明の実施例〕

次に本発明を実施例によって説明する。なお、以下の各
例中に部とあるのは重量部を、−とあるのはＭ景チを意
味する。

実施例１ 第２図は、本実施例に係る多層配線回路板のモデル概要
説明図である。

絶縁材５と配線導体３とが交互に積層され、各層の配線
導体３がスルーホール中の充填導体２によ＃）接続され
ている。

本実施例を、その製造方法例を通して更に詳細に説明す
る。

最大粒子径１０μｍ、平均粒子径３μｍのムライト粉７
０部と、各々最大粒子径１０μｍｎ以下の酸化ケイ素粉
１５．４部、酸化アルミニウム１０．５部、炭酸マグネ
シウム４．５部をボールミルに入れて２４時間混合する
。さらに、ポリビニルブチラール樹脂５．９部、フタル
酸ジオクチル２．４部、トリクロールエチレン２３４０
部、パークロルエチレン９．０部及びブチルアルコール
６．０部をボールミルに入れ５時間混合する。これによ
シ混合物はスラリーになる。該スラリー中には気泡が巻
き込まれているので真空容器中で脱気する。該スラＩＪ
　−を、ドクターブレード法を用いて、シリコーンでｉ
　　　　　　離型処理したポリエステルフィルム上に０
．２５１ｍ厚さに塗布し、かつ、赤外線ランプを用いて
加熱し、溶剤を、揮散させ、ポリエステルフィルム上に
グリーンシート（焼成前の絶縁材５）を作成する。

このグリーンシートを２００ｍｍＸ２００πｍの大キさ
に切断し、パンチ法によりφ０．１５ｍｍの穴（スルー
ホール）を０．５ｗｎ間隔で形成する。穴あけ部分は１
１（ｈｎｍ’とし、その外側４角に径５調のガイド穴４
個を形成する。径０．１５ｍの穴にはタングステン粉二
二トロセルローズ：エチルセルローズ：ボリビニルブチ
ラール：トリクレン−１００：３：１：２：２３の導体
ペーストを印刷法によシ穴埋めする。これが多層化した
ときの各層間を接続するための充填導体２になる。さら
に、該穴埋め印刷したグリーンシートに同じタングステ
ンペーストを所定のパターンにスクリーン印刷法を用い
て印刷する。このペーストが焼成後、配線導体３となる
。

以上の工程により得られた導体、印刷されたグリーンシ
ートを、ガイド穴を用いて２０枚積層する。温度１２０
Ｃで、圧力２０　ｋｇｆ／ｃｒｒＩ’　、２０分間の加
圧加熱処理により強固に積層される。次に、１２２ｍｍ
’に切断し、形を整える。積１脅されたシートを焼成炉
の中に入れ、水素を５〜２０％を含み、かつ、水蒸気を
含む窒素雰囲気中で最高温度１５８０Ｃで１時間保持し
て焼成する。焼結晶は、収縮して１００ｍ”の焼結体に
なり、ムライトとｋｌ、ｚｏｓ　　５ｉ０２　　ＭｇＯ
ガラスから々る絶縁材５と、Ｗからムる配線導体３と充
填導体２とによ多構成される回路板になる。絶縁材５は
、ムライトの粉末がガラスでとり囲まれた均質の焼結体
であった。まだ、得られた多層配線回路板の熱ボ（シ張
係数は、２５〜３００′Ｃの温度範囲で４．３Ｘ１０−
７／Ｃである。スルーホール付近に、シラツクは認めら
れない。

また、同杼な方法により作製した、アルミナを主成分と
した多層配線回路板の特性をみると、熱膨張係数は６５
Ｘ１０”／’ｔ：ｌ’であり、スルーホールの周辺には
円弧状のクラックが観察された。第１図は、配線の幅と
信号の伝送遅れとの関係を示す図である。Ａがアルミナ
系多層配線回路板についての図であり、Ｂが本実施例の
多層配線回路板についての図であろうアルミナ系多層配
線回路板は１０．５ｎｓ／ｒｎであるのに対し、本実施
例の多層配線回路板では７．Ｏｎｓ／ｍであシ、信号の
高速度化がはかれていることがわかる。尚、とのときの
セラミックス材料の比誘電率はアルミナ系でε、＝９、
本発明のムライト系でε、＝５．８である。

実施例２ セラミックス材料： ムライト粉８０部、８＋Ｏｚ粉１１部、Ａ１．ｚＯｓ粉
６部、ＭｇＣ０ａ　２部、ＣａＣＯ３１，５部導体ペー
スト： 平均粒子径２．０μｍのモリブデン粉１００部、ニトロ
セルローズ３部、エチルセルローズ１部、ポリビニルブ
チラール２部、トリクロルエチレン２３部 グリーンシートの厚さ：０．２５ｍｍ グリーンシートの積層数＝２０枚 焼成条件：　１５５０Ｃ，１時間 上記の点の通シに変更した以外は前記実施例１と同じ要
領にてセラミック多層配線回路板を作製した。

得られた回路板はムライトとそれをとり囲むＡｔｘＯｓ
　　５ｊ０２　　ＭｇＯＣａＯからなるガラス、導体の
モリブデンとから成シ立っている。熱膨張係数は４５Ｘ
１０−７／ｌｌ’、セラミック回路内罠はクラックなど
の欠損はみられなかった。さらに、電気的な特性の測定
結果では回路内の信号の伝送遅れは７．ｌｎｓ／ｍであ
シ、アルミナ系多層配線回路板の約６８％である。

実施例３ セラミックス材料の比率をかえ、実施例１と同様に多層
配線回路板を作製した。第１表に材料の組成、導体の種
類、焼結体の熱膨張係数、信号の伝送遅れ、セラミック
内部のクラックの有無を示す。

セラミックスの熱膨張係数が３５Ｘ１０−’／Ｃと小さ
くなるとスルーホールの周辺に円弧状のクラｊ　　　　
　　　ツクが発生し、熱膨張係数が５５Ｘ１０””／ｌ
：’以上と大きくなるとスルーホール間を継ぐ形の線状
クラックを生ずる。

第１表において、本発明の実施例は、Ａ３，４゜５．６
，７，９．１０及び１１であわ、クラックもなく、伝送
遅れも６．９〜７．３ｎｓ／ｍの間にある。ＡＩ、２，
８．１２は比較例であシ、前２者は熱膨張係数が小さく
線状のクラックを生ずる例であシ、後２者は、スルーホ
ール周辺に円弧状のクラックを生ずる例である。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成したので、絶縁材と導体との
間の熱応力が小さく、スルーポール周辺にクラックがな
く、また比誘電率が小さく電気信号の伝送速度が早い多
層配線回路板を提供することが可能である。

また、ガラスを用いてムライトを結合するために、製造
に際しては液相焼結が行なわれる。従って導体と絶縁材
との焼結を同時に促進でき製造が容易であるという利点
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、導体の配線幅と電気信号の伝送遅れとの関係
を、本発明の一実施例と従来例とを対比させて示す図で
ある。第２図は、本発明の一実施例の多層配線回路板の
モデル概要説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁材と配線導体とが交互に積層され、各層の配線
   導体がスルーホール中の充填導体によシ接続されている
   多層配線回路板において、該絶縁材が、ムライト及びム
   ライトを結合するガラスとからなシ、かつ熱膨張係数が
   ３５〜５５　Ｘ　１（１”／　ｔＺ’であることを特徴
   とする多層配線回路板。 ２、配線導体及び充填導体がＷ又はＭＯを含む金属から
   なる特許請求の範囲第１項記載の多層配線回路板。