JPS60165795A - 多層基板およびその製造方法 - Google Patents

多層基板およびその製造方法

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JPS60165795A
JPS60165795A JP59022121A JP2212184A JPS60165795A JP S60165795 A JPS60165795 A JP S60165795A JP 59022121 A JP59022121 A JP 59022121A JP 2212184 A JP2212184 A JP 2212184A JP S60165795 A JPS60165795 A JP S60165795A
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菊池 立郎
徹 石田
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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】 産業上の利用分野 本発明は、電子機器の回路の高密度実装基板として広く
用いることのできる多層基板ならびにその製造方法に関
するものである。
従来例の構成とその問題点 近年、電子機器の小型化や多機能化の要望が増々強くな
ってきている。この要望に応えるため回路部品の高密度
実装が重要な技術となっている。
部品の高密度実装を実現するには、部品全小型化すると
同時に基板の配線密度を高めることが極めて重要である
。基板の配線密度を高めるには、基板を多層構造と17
で配線層を基板内部に形成する方法が最も効果が大きい
従来、高密度実装基板として、アルミナなどによる絶縁
層とタングステンやモリブデンなどの高融点非貴金属に
よる導体層を交互に積層した還元焼成多層配線基板があ
る。しかしこれには次のような問題点があった。
(1)部品の半田接続および半導体IC,トランジスタ
の金線またはアルミニウム線によるワイヤーポンディン
グなどのためにタングステンまたはモリフ゛デンの」二
にニッケル、金などのメッキを施こす必要がある。
(噂 厚膜部品であるグレーズ抵抗の形成は、一般に空
気中高温(80o″C〜9o○°C)で行なう必要があ
るので、タングステンやモリブデンのような酸化され易
い導体材料で構成された多層基板への厚膜部品の形成は
極めて困難である。
一方、上記の」:うな還元焼成多層基板に、空気中高温
で厚膜部品を形成するために多層基板最上層の必要個所
に小孔を設けてその中をpt またはpciのような貴
金属で充てんした焼結構造の基板が提案されている。(
特開49−54859)、しかし、この構造の多層基板
に一般的な厚膜部品を形成するには、空気中で800″
C〜900°Cという高温で処理する必要があるが、発
明者らが確認したところによれば、ptやpci とア
ルミナとの密着性は十分に高いものとは言えず、空気中
でsoo’c〜900°Cで処理した場合、気密性が悪
<pt、pdとアルミナとの界面から空気が除々に侵入
し内部導体のタングステンやモリブデンが酸化され実用
に耐えないという問題を有している。
このため、タングステンやモリブデンなどで導体を形成
した還元焼成多層基板に厚膜抵抗を形成する実用的な方
法としては、空気中600°C〜eoo″Cで焼成でき
る特殊な低温焼成タイプの厚膜導体および厚膜抵抗ペー
ストを用いて形成する方法、あるいは、200°C付近
で硬化する樹脂系のポリマー抵抗ペーストで形成する方
法により行なわれている。(文献 電子材料 1980
年6月号 p84〜p87)l、かしながら、これら低
温焼成の厚膜抵抗やポリマー抵抗は、一般的な800°
C〜900″C焼成の厚膜抵抗に比し、抵抗体の電気的
特性や眼環境特性が劣り、回路」1使用範囲が制限され
ているという問題を有している。
発明の目的 本発明の目的は、高密度実装用基板として、信頼性の高
い、厚膜抵抗体、厚膜導体を有する多層配線基板および
その製造方法を提供することにある。
発明の構成 本発明の多層基板は、アルミナを主成分とする電気絶縁
層とタングステンまたはモリブデンから6・−・−− なる内部導体層とを交互に積層すると共に、電気絶縁層
の最外層は内部導体層の必要部分が露出するよう小孔を
設けた還元焼成多層基板の小孔部分に酸化ホウ素と酸化
バリウムを主成分とするガラスと貴金属とからなる導体
材料を充てんし、上記電気絶縁層の最外層上に厚膜導体
および厚膜抵抗体を形成した構成にすることにより、配
線および部品実装密度が高く信頼性の高い、厚膜抵抗体
、厚膜導体を有する多層基板を可能にしたものである。
また、本発明は、アルミナを主成分とする粉末と有機バ
インダからなる未焼成グリーンシートとする工程と、こ
のグリーンシート上にタングステン粉末またはモリブデ
ン粉末と有機バインダ、溶剤とからなる導体層を形成す
る工程と、アルミナを主成分とする粉末と有機バインダ
、溶剤とからなる絶縁層を形成する工程と、これを還元
雰囲気中高温で焼成する工程と、この還元焼成基板のタ
ングステンまたはモリブデンの露出部分に酸化ホウ素と
酸化バリウムを主成分とするガラスと貴金属粉末、有機
バインダ、溶剤とからなる導体を形成する工程と、」1
記還元焼成基板上に貴金属厚膜導体および厚膜抵抗体を
形成する工程と、これを空気中600″C〜900°C
で焼付ける工程とから々る多層基板の製造方法であり、
このことに−1: !l ’−厚膜抵抗体、厚!1強導
体を有する多層基板を簡易かつ確実に作製することを可
能にしたものである。
実施例の説明 以下本発明の実施例について、図面を参照しながら説明
する。
図は、本発明の一実施例における多層基板の断面図であ
る。
図において、1はアルミナ基板、2に1タングステンま
たはモリブデンからなる内部導体層、3はアルミナ絶縁
層、3竹最上層のアルミナ絶縁層、4は酸化ホウ素と酸
化バリウムを主成分とするガラスと貴金属とからなる導
体4′A刺で、内部導体層2が露出するよう設けた最」
二層のアルミナ絶縁層3′の小孔部分に充てんしたもの
であり、6は厚膜導体、6は厚膜抵抗体である。
この本実施例の多層基板の構成と機能について説明する
図の多層基板では、この内部導体層を1,3゜3勿アル
ミナ絶縁層は、高温還元雰囲気中で焼結されたもので十
分に緻密な状態となっており、3′の小孔部分以外の内
部導体層2は空気に対して気密構造となっている。した
がって、例えば、3′に小孔のない構造では、空気中、
高温に基板を放置したとしても内部導体層のタングステ
ンあるいはモリブデンは酸化されない。この事実につい
ては従来からも十分に実証されている。
本発明のねらいは、3%小孔部分を通じて多層基板表面
に電気的導通をもち、かつ厚膜導体および厚膜抵抗体を
形成するために高温、空気中においても内部導体層が酸
化されない構造とするところにあり、このことを酸化ホ
ウ素と酸化バリウムを主成分とするガラスと貴金属とか
らなる導体材料4を、内部導体層2が露出するよう設け
た最上層のアルミナ絶縁層3′の小孔部分に充てんする
ことにより達成している。導体材料4は、貴金属粒子間
の接触により電気的導通を得ると同時に、ガラス材料に
より内部導体層の酸化を防止するものでなければならず
、特にガラス材料が重要であった。
一般によく用いられる鉛系のガラス材料では、高温空気
中において内部導体層のタングステンあるいはモリブデ
ンの酸化反応と同時に主成分の酸化鉛の還元反応を生じ
、内部導体層の酸化を防止できず電気的導通は得られな
かった。本発明に使用したガラス材料は、酸化ホウ素と
酸化バリウムを主成分とするものでタングステンやモリ
ブデンを酸化しない性質、別の言い方をすればタングス
テンやモリブデンによって還元され々い性aを有するガ
ラス材料であり、このガラス材料に貴金属粒子を分散し
た導体材料では、内部導体層は酸化されす、安定した電
気的導通が得られた。貴金属粒子として、金、白金、銀
、パラジウムおよびこれらの合金について検討したが、
いずれも良好な結果が得られた。
厚膜導体6は、厚膜抵抗体6およびIC,)ランジスタ
、コンデンサ他の電気部品の接続部と配\ VF部であり、材料として銀−パラジウム系に代表10
・、 − される一般的々貴金属導体ペースト材料を用い形成した
厚膜抵抗体6は、本発明の目的である高信頼性と小型高
密度の多層基板を得るために、抵抗部品を膜化形成した
もので、材料として酸化ルテニウム系の厚膜抵抗ペース
トを用い形成した。
次に、図に示した多層基板を得た製造方法について、一
実施例を以下に示す。
アルミナを主成分としこれに焼結助剤を添加した無機粉
末とPVB(ポリビニルブチラール)と可塑剤とからな
るグリーンシートをドクタブレード法で作成した。これ
にタングステン粉末捷たはモリブデン粉末と有機バイン
ダ、溶剤とからなる導体ペーストとアルミナを主成分と
する粉末と有機バインダ、溶剤とからなるアルミナペー
ストとを交互に印刷乾燥し多層化した。この工程で最上
層のアルミナ層には内部導体層が露出するよう所定の位
置に300μm径の小孔を設けた。これを、1580°
Cの還元雰囲気中で焼成した。こうして、図のアルミナ
基板1、タングステンまたはモリブ11 。
デンからなる内部導体層2、アルミナ絶縁層3および3
′までを形成した還元焼成多層基板を得た。
次に、酸化ホウ素と酸化バリウムを主成分とする第1表
の組成のガラス粉末と銀粉末、有機バインダ、溶剤とか
らなる導体ペーストを作成し、これを、」1記の還元焼
成多層基板の最」一層のアルミナ絶縁層3′の小孔部分
に印刷に」:り充てんした。
乾燥後、ピーク温度850’C保持時間10分のベルト
炉に通し空気中焼成し、図4の導体材料を形成した。導
体ペーストのガラス粉末と銀粉末の組成比と空気中86
0°C焼成後の特性を調べた結果を第2表に示す。
c以下余白) 第2表 第2表に示した結果のごとく、銀粉末の組成比が98w
t%ではガラス成分が少ないためガラス材料に、l:る
内部導体層の酸化からの保護が不完全となり、内部導体
層が酸化され電気的導通が得られなかった0捷だ逆に銀
粉末の組成比が10wt%以下では、比抵抗が極めて大
きく、内部導体層は酸化されないが電気的導通は得られ
なかった。銀粉3 − 得られた。
また、貴金属として−に記の銀粉末の他に、金。
白金、パラジウム、銀−パラジウム、銀−白金。
金−パラジウムの粉末についても調べたが、はぼ同様の
結果であった。
次に、上記した中で電気的導通が得られたものに、極め
て一般的な銀−パラジウム系の厚膜導体ペースト(銀5
6wtチ、パラジウム14wt%、ガラス他30 wt
%)を印刷した。乾燥後、ピーク温度acso’c、保
持時間10分のベルト炉に通し空気中焼成し、図6の厚
膜導体を形成した。さらに、市販の酸化ルテニウム系の
抵抗ペーストを用い印刷乾燥した。3種類のシート抵抗
の異なる抵抗ペーストを用い印刷、乾燥を3回くり返し
た。これを、ピーク温度860″C9保持時間10分の
ベルト炉に通し空気中焼成し、図6の厚膜抵抗体を形成
し、図に示した多層基板の完成品を得た。
この完成品の導通、抵抗値、その他電気的特性や耐環境
特性は、使用条件を十分満足するものであった。また、
必要に応じて図の完成品にガラス14・ または樹脂に」こる保護コート層を形成した。
なお、上記実施例では、厚膜導体ペーストとして銀−パ
ラジウム系を使用したが、銀、銀−白金。
金など一般的な厚膜導体ペーストが使用できる。
また、空気中焼成条件としてピーク温度860°C保持
時間10分についてのみ記したが、各導体ペースト、抵
抗ペーストの適正条件に合わせて、ピーク温度600°
C〜900°Cの空気中焼成条件で行なっても、完成品
の基本的な特性には影響がなかった。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、内部導体層
の必要部分が露出するよう小孔を設けた還元焼成多層基
板の小孔部分に酸化ホウ素と酸化バリウムを生成分とす
るガラスと貴金属とからなる導体材料を充てんし、上記
の多層基板の絶縁層表面に厚膜導体および厚膜抵抗体を
形成してのるので、還元焼成多層基板の内部導体層を酸
化することなく、きわめて一般的で特性や工程管理の安
定した厚膜材料を用いて厚膜導体および厚膜抵抗15 
、 体を還元焼成多層基板上に形成することが可能であると
いう優れた効果が得られる。さらに、このことにより、
本発明による多層基板は、配線は内部導体層により多層
化しているので配線密度を極めで大きくでき、捷だ抵抗
部品を厚膜抵抗体により膜化形成しているので、小型で
高密度の回路基板であり、電子機器の小型高密度化に寄
与する効果は大である。
また、本発明の多層基板は従来の還元焼成多層基板と異
なり、部品の半田接続や半導体ICのワイヤーボンディ
ングのためのメッキ処理が不要であり、従来の厚膜多層
基板のようなガラス材料で形成した絶縁層の上に厚膜抵
抗体を形成した場合と異なり、抵抗体形成が容易で安定
であり抵抗体のレーザトリミングによる絶縁層の損傷が
なく、極めて工程条件の管理が容易であり、生産上の効
果も犬である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例における多層基板の断面図である
。 1・・・・・・アルミナ基板、2・・・・・・内部導体
層、3゜3′・・・・・・アルミナ絶縁層、4・・・・
・・導体材料、5・・・・・・厚膜導体、6・・・・・
・厚膜抵抗体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) アルミナを主成分とする電気絶縁層とタングス
    テンまたはモリブデンからなる内部導体層とを交互に積
    層すると共に、電気絶縁層の最夕1層は内部導体層の必
    要部分が露出するよう小孔を設け、この小孔部分に酸化
    ホウ素と酸化バリウムを主成分とするガラスと貴金属と
    からなる導体材料を充てんし、」−記電気絶縁層の最外
    層」−に厚膜導体および厚膜抵抗体を形成したことを特
    徴とする多層基板。 (掲 導体材料の貴金属が、金、白金、銀、パラジウム
    およびこれらの合金であることを特徴とする特許請求の
    範囲前1)項記載の多層基板。 (鴎 導体材料の貴金属含有量が20wt%以」二で9
    6wt%以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項記載の多層基板。 (4アルミナを主成分とする粉末と有機バインダからな
    る未焼成グリーンシートとする工程と、このグリーンシ
    ート上にタングステン粉末またはモ2・′ − リブデン粉末と有機バインダ、溶剤とからなる層を形成
    する工程と、アルミナを主成分とする粉末と有機バイン
    ダ、溶剤とからなる絶縁層を形成する工程と、これを還
    元雰囲気中高温で焼成する工程と、この還元焼成基板の
    タングステンまたはモリブデンの露出部分に、酸化ホウ
    素と酸化バリウムを主成分とするガラスと貴金属粉末、
    有機バインダ、溶剤とからなる導体を形成する工程と、
    上記還元焼成基板上に厚膜導体および厚膜抵抗体を形成
    する工程と、これを空気中600″C〜900′Cで焼
    付ける工程とからなることを特徴とする多層基板の製造
    方法。 (時 導体材料の貴金属が、金、白金、銀、パラジウム
    およびこれらの合金であることを特徴とする特許請求の
    範囲第(4項記載の多層基板の製造方法0(→ 導体材
    料の貴金属含有量が20 wt%以上で95wt%以下
    であることを特徴とする特許請求の範囲第(4項記載の
    多層基板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61172353A (ja) * 1985-01-28 1986-08-04 Nec Corp セラミツク多層基板
JPS62244195A (ja) * 1986-04-17 1987-10-24 日本シイエムケイ株式会社 多層プリント配線基板とその製造方法

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JPS61172353A (ja) * 1985-01-28 1986-08-04 Nec Corp セラミツク多層基板
JPS62244195A (ja) * 1986-04-17 1987-10-24 日本シイエムケイ株式会社 多層プリント配線基板とその製造方法

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