JPS6045097A - 多層セラミツク基板の製造方法 - Google Patents

多層セラミツク基板の製造方法

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JPS6045097A
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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] 本発明はセラミック基板の最上面に金属化配線すなわち
メタラージイのパターンを有する多層セラミック基板を
製造するための方法に係る。
[従来技術] 電子パッケージ技術に於ける最近の技術的革新は多層セ
ラミック(MLC)の発達による。この技術に於て、一
時的に有機バインダ材によって一体的に保持されたセラ
ミック粉体よりなるグリーン・シートがスクリーン印刷
技術(これが絶対的な技術ではないが)によって貴金属
乃至耐火金属でもってメタライズされる。メタライズさ
れたシートは重積され、モノリシックなセラミックー金
属パッケージを形成すべく焼成される。MLC技術の詳
細は5olid 5tate Technology(
May1972)、Vol、15、 No、5の第35
頁〜第40頁に開示されている。
グリーン・シートはシンタリング処理中に不均一に収縮
する事、この不均一な収縮によって、セラミック基板内
の充填されたバイア・ホールが、シンクリング後に付着
される最上層のメタラージイと不整合状態を呈する事が
知られている。
I BM Technical Disclosure
 Bulletin+ Vol。
22、 No、12. May 1980. pp 5
328−5329は、MLC構造体に於けるバイア・ホ
ール(以下バイアと云う)がセラミックの不均一な収縮
によってシンタリング(焼結)後、しばしば不整合状態
を呈する事を開示している。この文献はMLCの上部の
バイアの位置を記録するためにEビームを用い、メタラ
イズし、フォトレジストを施し0.001の余裕ができ
る様にEビーム露光し、エツチングし、MLCバイアの
まわり及び真の位置のまわりに余裕を有する矩形のパッ
ドを形成する事を示している。
米国特許第3651567号明細書は、導電性フィルム
を形成する材料で一側面を被覆した薄いフォイルを用い
るドライ印刷法によって基板表面」二に導電性フィルム
を付着した電子素子を作る方法を開示している。そのフ
ォイルは適当な形状の型を用いて基板に押しつけられ、
フォイルから基板へフィルム形成材が転写される。型は
転写のために加熱されるのが普通である。
米国特許第3948706号明細書は、改良された線寸
法を呈する金属化相互結線パターンをセラミック・グリ
ーン・シート上に形成するための方法と、セラミック・
グリーン・シートに於けるバイア及び溝部をメタライズ
するためのプロセスを開示している。この米国特許発明
の目的とするところは、マスク材の使用と付随する化学
エツチングの必要性とを回避する事にある。この米国特
許に於ては、熱可塑性のシー1へのような材料のシート
がセラミック・グリーン・シートに付着され、所定のパ
ターン状の開口が熱可塑性シートに形成され、その開口
を充°填して金属化処理したコンポジット構造体を形成
する様に上記熱可塑性シートに導電性金属ペーストが塗
布され、コンポジット構造体を少くとも1つの他の同様
なコンポジット構造体と積層し、結果物としての積層体
を、熱可塑性シートを蒸発させそしてセラミック・グリ
ーン・シートをシンタリンクするべく加熱する。
米国特許第3990142号明細書は、回路ボードを作
る方法を開示している。誘電性基板に対して所定パター
ンの型を用いて導電性フォイルのシートを型押しし、基
板に押付けたフォイル部分を切る。その間、熱硬化性接
着材でもって基板に上記部分を接着するために型を通し
て熱を加える。
型はかなり特殊な構造を有するものでなければならない
米国特許第4237606号明細書は、第1の基板上に
導体ランド部が形成されて、加熱されるMLCボードの
製造方法を開示している。配線パターンが形成される第
2の基板がランド部を介して第1の基板へ電気的に接続
される。シンクリング時の収縮による不具合は導体ラン
ド部によって補償される。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は金属化済みのセラミック基板における充
填されたバイア間の不整合を防止する事にある。
本発明の他の目的は、セラミック基板と同時には焼成さ
れ得ない銅(セラミック基板のシンタリング温度よりも
溶融点が低い)のような高導電性の材料からなる導電性
パターンを形成する事にある。
本発明の更に他の目的は典型的なシルク・スクリーン法
によって得られる線幅よりも相当細い。
15μ口の線幅の高解像度の導電性パターンを有する多
層セラミック基板を提供する事にある。
[問題点を解決するための手段] 本発明は基板内の充填されたバイアがシンタリングの後
で付着した最上層のメタラージイ(金属配線パターン)
と整合されない状態をまねく、シンクリング時のグリー
ン(未焼成)・セラミック基板の不均一な収縮の問題を
克服するものであるが、本発明に於てはこの問題はシン
タリングの前に基板の最上部に溝部のパターン(所望の
メタラージイ・パターンに対応する)を設け、焼成の際
に形成された溝部のパターンを基板の残部と同じ様に不
均一に収縮させ、これによってバイアとの整列状態を維
持する事によって防止される。
[実施例] 第1図並びに第2八図ないし第2D図は本発明の一実施
例を示す。
第1図に於て、所望の内部メタラージイ11を有するセ
ラミック・グリーン・シート10の典型的な積層体の最
上層10Aの表面に於て杉板12でもって溝部もしくは
凹所13が形成された状態が示されている。
第2A図はシンクリング後のセラミック・グリーン・シ
ートIOAの部分に相当するセラミック・シート14と
、被覆層15が設けられたシンクリング後の1つのバイ
ア11のみを示している。
第2B図は、黒色ワックス16を塗付したのちに凹所1
3以外の全領域からワックスをぬぐい取ったセラミック
・シート14を示す。フォトマスク17が示されている
が、これは凹所13内の黒色ワックスを撮影した写真か
ら作られる。
第2C図は、凹所13から黒色ワックスを除去したのち
に、セラミック・シート」−4上に全体を覆う様に設け
た即ちブランケット被覆した金属化層18を有する構造
体を示す。
第2D図は凹所13に於て導電性パターン19を残す様
に通常のフ第1〜エツチングを実施した後のセラミック
・シート14を示す。
第3図は本発明の第2の実施例を示し、第3図の構造体
の前の構造体は第2A図と同じであって、最終的な生成
物は第2D図の場合と同一である。
第3図に於て、セラミック・シート14にはバイア11
があり、被覆体15が設けられている。凹所13には銅
ペースト20が充填されており、スクイジー21によっ
て余分のペーストがぬぐい取られている様子が示される
。ゴム・シート22がローラ23及びバイアス手段24
によってセラミック・シート14の表面へおしつけられ
ている。
本発明に於ける主たる工程は次のような工程からなる。
第1に、グリーン・セラミック基板の最上面に溝のパタ
ーンを形成する。
第2に、グリーン・セラミック基板をシンタリングする
。典型例として、複数個のグリーン・セラミック基板を
この段階に於てMLCを形成するためにシンタリングす
る。
第3に、形成した溝部のパターンの少くとも一部に導電
材を付着する。
上述の様に本発明の一実施例に於ては、ポリマ材で基板
表面を塗布し、溝部を充填するように基板上に着色染料
のような有色材(以下着色材という)を基板に塗布し、
基板の写真を撮り、そのままをマスクとして用いるかあ
るいはその写真からマスクを作る。次に、溝のパターン
に於ける歪曲状態を含むそのマスクを用いて所望のメタ
ラージイ・パターンをフォトリソグラフ法によって形成
する。
、第2の実施例では、基板にポリマ材の層を設け、所望
のパターンの溝部を充填するように基板に金属ペースト
を塗布する。次に金属ペーストは所望のメタラージイ・
パターンを形成するべくシンタリングされる。
以上に於いて、本発明の実施例を概略説明したが、以下
に於てそれを更に詳細に示す。
[有用なセラミック材] 従来用いられてきたグリーン・セラミック基板を作るた
めのセラミック材を用いる事ができる。
グリーン・セラミック基板は常にシンタリングの際に不
均一な収縮を呈する。
本発明に有用なセラミック材の主たる特性としては、そ
の粒体がグリーン・シートの形でシンタリングされる事
によって固体を構成するものであることが挙げられる。
シンクリング後、セラミック基板はハーメチック状態す
なわち例えばモリブデンの様な埋設したメタライゼーシ
ョン・パターンを腐食する様な流体が透過しない状態を
呈しなければならない。
本発明のセラミック基板の熱膨張係数はシリコンのそれ
と同等即ち7.6X10−’/”Cのオーダーである。
本発明のセラミック基板は機械的に非常に強く、衡機及
び振動に対して耐性があってしかも良好な熱伝導率を呈
する。
その電気的特性も本発明が予定している応用面に良く適
合し、10より小さい誘電率を呈し、し構もコンデンサ
として用いる場合には40ないし100の高い誘電率を
呈しうる。そのセラミック基板は高い破壊電圧及び低い
誘電損失を呈する。
有用なセラミック材としては、通常用いられる例えばシ
リケート・フリットを有するアルミナ、酸化ベリリウム
(高熱伝導率を呈するが、安全性の点で問題がある)、
ムライト、磁器、ガラス−セラミックス、ガラス及びシ
リカが含まれる。好ましいセラミック材はシリケート・
フリット(バインダ材として働く)を有するアルミナ及
びガラス−セラミックスである。
本発明に於けるセラミック粒子の寸法は通常用いられる
寸法でよい。典型的な寸法は2μmないし8μmである
本発明はアルミナの含有量が多いグリーン・セラミック
基板に特に適応している。
[ポリマ・バインダ材] 本発明に用いるポリマ・バインダ材は公知のバインダ材
から自由に選択できる。
ポリマ・バインダ材の一例としてフタル酸ジオクチル及
び通常の湿潤剤と組合せてポリビニルブチラールを用い
うる。
ポリマ・バインダ材の分子量も従来用いられる分子量で
よい。ポリマ・バインダ材は、グリーン・セラミック基
板を形成するために用いられるスラリの形成が容易であ
り、工程に於てグリーン・シートを適当に取扱う事がで
きるための十分な強度を呈し、焼成したセラミック基板
の形成中側こきれいに除去される様にシンタリングの際
に容易【こ蒸発されるものであればよい。
[選択的な添加物] セラミックのシンタリング温度を下げるカルシウム、マ
グネシウム及び珪酸アルミニウムの様な高温フリットを
組合せて用いうる。この添加物(±セラミックの重量の
例えば2ないし12重量%のオーダーである。
[容剤] グリーン・シートを形成するためのスラリは公知の例え
ば約60℃ないし160℃の異なる沸点を有するいくつ
かの有機溶剤の混合物を含みうる。
典型的な溶剤としては水、脂肪族アルコール、ケトン及
び芳香族の溶剤が含まれる。良好な混合物としてはエタ
ノール、トルエン及びシクロヘキサノンの混合体がある
[スラリの特性] スラリの組成は特に制限されない。−例として、セラミ
ック粒子が約55重量%乃至700重量、ポリマ・バイ
ンダ材が約5重布%乃至8重量%、そして溶剤が約25
重量%乃至400重量である。
[スラリ/グリーン・セラミック・シートの形成]本発
明に於て用いるスラリ及びグリーン・セラミック・シー
トは従来技術に於ては開示されない6後述する本発明に
於ける凹所の形成ステップを除でい、次の様な通常の手
順に従って形成する。
適当な分量だけ所望のセラミック材を計量する。
所望ならば粒子寸法を調整する。所望の熱可塑性樹脂の
ような有機バインダ材、可塑剤及び溶剤を別途混合して
おく。セラミック材及び有機材を夫々計量し、ボール・
ミル内で混合する。出来たスラリ(スリップとも云う)
をマイラ(デュポン社の商標名)のシートの上ヘドクタ
・ブレードでスラリを均一なフィルム状に拡げてテープ
を形成する。マイラ(デュポン社の商標名)上にスラリ
か拡がった後、スラリか容易には動かない様になるまで
十分が量の溶剤が蒸発する様な環境に置く。
完全に乾いたスラリをマイラ(デュポン社の商品名)か
らはがす。
この時点に於てはグリーン・セラミック・シートは相当
大型であるので、グリーン・セラミック・シートを適当
な寸法に切ったグリーン・セラミック体(以下ブランク
・シートと云う)を形成し、標準的な格子状パターンに
選択的にバイア・ホールをパンチングする。
所望ならば、この段階に於て通常の有機Aインダ系と組
合せた例えばモリブデンもしくはモリブデン及びマンガ
ン金属粉体からなる通常の金属ペーストを用いて通常の
方法1こ従ってシルクスクリーンを行う事によってグリ
ーン・ブランク・シート上に回路メタライゼーション(
金属パターン)を形成することができる。
通常は2つのシルクスクリーン操作が用いられる。第1
のステップに於て、バイア充填ノ(ターンを用いて底部
からバイア・ホールに金属ペーストを部分的に充填し、
第2のステップに於て、上面からバイア・ホールの充填
が完全に行なわれる。
同時に、グリーン・シートの上部に回路パターンをスク
リーニングする。
詳細に後述する本発明に於ける凹所形成プロセス以後の
プロセスをこの段階に於て実施する。
本発明の手順を実施する事によって最終的なモジュール
となるグリーン・セラミック・ブランク・シートの積層
体が形成される。
概略を説明すると、適当な順序で位置合せピンを用いて
一組のブランク・シートを積層し、積層体を積層プレス
に配置し、例えば約70℃ないし90℃の温度の下で約
105kg/a#ないし211kg/cxl (150
0psiないし3000psi)の圧力を約1ないし1
5分間印加し、これによってグリーン・シート内の熱可
塑性バインダ材を軟化させて層を一体に融合せしめ金属
化パターンまわりが変形して線が完全に覆われる。所望
ならば、本発明に於ける凹所形成を単に積層プレスの上
方のプラテンを後述する型板と取り換えるだけで上記積
層プロセスと同時に実施する事ができる。凹所形成のた
めの条件はこの例に於ける積層のための条件と同じであ
る事は云う迄もない。
上記工程に従い、公知の湿性水素のような雰囲気に於て
例えば約1350ないし1650℃に於て約16ないし
24時間グリーン・セラミック基板を焼成する。
基板は今や公知の種々のシンクリング後の処理のための
準備ができた状態を呈する。
本発明は最終的な基板となるブランク・シートの積層体
が形成された段階すなわち、大きなグリーン・シートか
らブランク・シートを裁断し、位置合せ用開口を設け、
バイア・ホールを選択的にパンチし、ブランク・シート
上に所望のメタラージイ即ち回路パターンを形成(バー
ツナライズ)し、前記の技術に従ってバイア・ホールを
充填した段階に於て応用しうる。この段階に於て構造体
は例えば50mnX50ma+の方形で2m+n厚の1
0層のMLC構造体であるに の段階に於て15μmないし75μm幅の種々の寸法及
び形状の溝部及びパッド部がバーツナライズしたセラミ
ック・グリーン・シートの積層体の最上層に形成される
積層体は熱可塑性バインダ材が流動し、加圧によって成
形しうる温度まで加熱される。
所望のメタライゼーション・パターンの盛り上った状態
の鏡像を担持する型板(公知の離型剤の薄層を被覆した
ものが好ましい)がセラミック・グリーン・シートの積
層体の表面ヘプレスされる。
型板の除去後、積層体の表面は凹み部を有する所望のパ
ターンを有する。即ち、メタライゼーション(導体線)
を形成すべき表面に於て溝部が形成される。
凹所の深さは、最も細い溝部が少くともその深さに等し
く(縦横比1:1以上)なる様な深さとするのが好まし
い。
この段階ではグリーン・セラミック・ブランク・シート
の積層体が形成された状態にあるので、溝部は積層体の
最上表面に於てのみ形成される事は云うまでもない。
凹所の形成のための条件は重要ではないが、ポリビニル
・ブチラールを用いる場合、凹所形成は約75ないし9
5℃に於て、約35.2kg/c+4ないし211kg
/aIの圧力を印加する事によって行なわれる。前述の
様に、凹所の形成は積層と同時であってもよい。しかし
ながら、これに従う場合、条件はやや緩やかとなる。凹
所の形成は焼成の前に実施される事は云う迄もない。
凹所形成のための最適条件はセラミック・グリーン・シ
ートにおけるポリマ・バインダ材に依存する。熱可塑性
材の粘度は温度の上昇に伴って減じる。従って凹所形成
のための温度はセラミック・グリーン・シートの表面が
中位の圧力に於て型板によって形成されうるに十分粘度
が小さい温度であるべきである。一方、温度はあまり高
くてもいけない。即ち、あまりにも高いとセラミック・
グリーン・シートの積層体は変形しない様に即ち積層体
が自重で流動しない様に取り扱かう事ができない。熱分
解が生じてはならない事も明らかであろう。
既知の高さを有する盛り上ったパターンを設けたテスト
用の型板(ダイ)を用いて最適の温度/圧力範囲が得ら
れる。凹所形成プロセスが種々の温度及び圧力に於て実
施され、形成された溝部の深さを測定する。例えば、所
定の温度に於て圧力を高くしながら凹所形成プロセスを
実施できる。
低い圧力に於ては溝部の深さは一般に浅く、圧力の増加
に伴ってその深さは型板の盛り上ったパターンの高さに
近付く。
所望の深さを呈するに必要な最小圧力が所望の温度に於
ける最適圧力であると考えられる。
溝部はMLC構造体の最上層のブランク・シート上に形
成されるべき最終的なメタライゼーション・パターンに
対応する。メタライゼーション・パターンは任意のガク
状でよい。典型例としてこのパターンは、約15μmな
いし50μm幅の細い導電性メタライゼーション線と、
装置の他の素子への結線のために用いられる種々の寸法
及び形状のパッド(例えばICチップへの接続のために
用いられる径が125μmの円形パッド)とからなる。
上記の凹所形成ステップに続いて焼成したMLC基板を
形成するために積層体を前記の条件でシンタリングする
なお凹所を有するパターンを含む焼成したMLCに対し
て次に被覆材を塗布する。
被覆材で覆う理由は、MLC基板を形成するのに一般に
用いる様な焼成セラミックの表面は比較的粗く、被覆材
を用いないと凹所の間の領域から材料を除去するのが非
常に困難であるからである。
例えば、MLCを作るのに一般に用いられる様な典型的
なセラミック材は、Tayler−Ilobson社の
”Ta1lysurf″′1ヘレーサを用いて測定した
場合、約0.2μmないし0.5μmのオーダーの表面
粗度(中央線平均)を呈した。
被覆材は最初はセラミックの表面上に塗布される液体で
ある。それは毛管作用によって凹所や粒子間のギャップ
を充填すると共にセラミックの表面を被覆する。溶剤の
蒸発によって被覆材は固化し、よって比較的滑性の固い
表面を呈する。被覆材は凹所を有するパターンを充填す
るために用いられるメタライゼーションのペーストの賦
形剤における溶剤とは相互作用しない。この相互作用の
ない事並びに被覆材の表面の滑性によって、当にぬぐう
だけで凹所の間の領域からメタライゼーション・ペース
トを除去する事ができる。
ぬぐう動作によってメタライゼーション・ペーストを凹
所に押し込んだ後で被覆材を完全に除去しうる事が好ま
しい。例えば、もしもメタライゼーション・ペース1へ
か約900℃に於いて水蒸気及び水素雰囲気の中でシン
タリングされるならば。
被覆材(ヅレーズ)はメタライゼーション・ペーストの
賦形剤における有機剤と共に蒸発する。
被覆材は蒸発しうる溶剤に解ける有機材であって、溶剤
の蒸発後はメタライゼーション・ペーストの賦形剤の溶
剤と相互に作用せずあるいは凹所を充填するために用い
た着色材と相互作用しない材料である。
溶剤は塗布技術に適した適当な粘度の被覆材の溶液を生
じる様なものであればよい。
例えば、溶剤は水溶液、脂肪族アルコール、芳香族溶剤
、塩素化炭化水素等を用いうる。
好ましい溶剤としては例えば水に可溶な樹脂のための水
及びアルコールに可溶な樹脂のための脂肪族アルコール
があり、ポリビニル・アルコール及び水の溶液もしくは
ポリイミド及びメチル・アルコールの溶液がすぐれた結
果をもたらす。
特定の被覆材としては溶剤としての水及びポリビニル・
アルコールがある。これは水を含まないメタライゼーシ
ョン・ペーストの賦形剤ないしワックスと共に用いる事
ができる。
他の特定の被覆材としてはメタノールで溶いたポリアミ
ドを用いる事ができる。これは同じ様なアルコール(例
えばメタノール、エタノール、プロパツール、ブタノー
ル、ベンジル・アルコール、フルフリル・アルコールも
しくはm−クレゾール)を含量しない任意のメタライゼ
ーション・ペーストないしワックスと共に用いる事がで
きる。
被覆材は浸漬被覆、スプレィ、ブラシング(被覆材が熱
可塑材であるならば、粉体として塗布したのち加熱溶融
する)等の公知の方法によって、シンタリングした凹所
を有するセラミックへ塗布できる粘性の溶液を生じる様
な分子量で用いられる。
典型例として、被覆材の溶液を浸漬法もしくはスプレィ
法を用いてMLCの表面に塗布する。
例えば、浸漬被覆の場合、被覆すべき表面が垂直に取付
けられ、溶液に浸漬され、一定速度で取り出され、水平
位置に配置され、そして乾燥される。
乾燥後の被覆層の厚さは溶液の粘度及び引上げ速度に依
存する事は云うまでもない。引上げ速度が遅ければ遅い
程表面上の被覆材の量は少量となり、引上げ速度が速く
なると逆の効果が生じる事は云う迄もない。毎分2.5
4anの引上げ速度が良好な結果をもたらすが、この速
度に限定されない。
乾燥後のセラミック表面上の被覆材の所望の平均厚さは
、凹所の間の領域からメタライゼーション・ペーストを
完全にぬぐい去る事ができる様な厚さにすべきである。
溶剤に於ける被覆材(有機ポリマ)の濃度は溶剤の粘度
を考慮して決定する。例えば、浸漬被覆の場合、約10
0cps乃至2000cpsのオーダーだと塗布及び乾
燥が容易である。
さて、被覆材の塗布に続いて、通常約18℃ないし60
℃の温度(ただし、これに限定されない)で乾燥する事
によって溶剤を除去する。
被覆材が凹所を完全には充填しない様にMLCの最上部
に滑性の層を形成する事が重要である。
例えば約10μmないし50μmの深さを有する凹所に
ついては、凹所の総深さの約30%以上を満たさないの
が非常に好ましい(15%程度が望ましい)。しかしな
がら、凹所の間の表面から完全にメタライゼーション・
ペーストをぬぐう事ができる様に、被覆材は表面の粗さ
を減じるために十分な厚さに塗布すべきである。
被覆材は、後で塗布される着色材あるいは後述するメタ
ライゼーション・ペーストの賦形剤に解けるものであっ
てはならない。
被覆材は以下に於て説明する2つの手順のいずれについ
ても、その後で除去できるものである事が必要である。
被覆材の乾燥後について、2つの実施例を説明する。
第1の実施例に於ては、被覆材の塗布及び乾燥後、凹所
にメタライゼーション・ペーストを付着させるべく凹所
にペーストを塗布する。凹所に於てのみメタライゼーシ
ョン・パターンが必要とされるのであるから、通常のや
り方、例えばぬぐうなどして余分なペーストを凹所の間
の領域から除去する。
被覆材及びメタライゼーション・ペーストに於ける賦形
剤を燃焼させ、メタライゼーション・ペーストに於ける
金属粒子を良好に付着したメタライゼーション(導体)
・パターンとなる様にシンタリングするためにMLCを
焼成する。
賦形剤がシンタリング条件に於て燃焼してなくなり且つ
その内部の金属粒子が凹所に入り込むに十分小さく、シ
ンタリング条件に於て良好に付着するメタライゼーショ
ン・パターンとなる限り、従来用いられるメタライゼー
ション・ペーストを自由に選択する事ができる。
メタライゼーション・ペーストの焼成条件は公知である
が、例えば不活性ガスに於てあるいは減圧した雰囲気に
於て約10分ないし60分間、約800℃ないし950
℃で焼成する事ができる。
しかしながら、少量の水素を含む水蒸気の雰囲気を用い
てもよい。この雰囲気を用いると、900℃に於て有期
被覆材は完全に蒸発する。少量の水素は成る種の金属例
えば銅の蒸発を阻止する。
もしも窒素もしくは乾燥水素雰囲気に於て銅ペーストが
焼成されるならば、被覆材のカーボン残渣燃焼時に残る
。これらの残渣は必要ならばプラズマ・アッシングによ
って除去する事ができる。
金属ペーストとしては銅もしくは金のメタライゼーショ
ン・ペーストあるいは銀−パラジウム・ペーストの様な
合金ペースト等を用いる事ができる。
以上の点で以下に示す第2の実施例は第1の実施例と同
じである。
しかしながら、第2実施例では被覆材の上から溝部即ち
凹所に着色材が塗布される。着色材の正確な量は重要で
なく、この段階に於て着色材の色がMLCの最上部表面
の色と十分に異った色であって、マスク形成プロセスが
可能となる様に着色材のパターンの写真ができる様な色
を有すればよい。
こすりつけて凹所にすり込めるものであって、溶剤、燃
焼除去(brun−off )あるいはいわゆるリフト
・オフによって除去できるものであるならば任意の軟性
の着色材を用いる事ができる。
着色材の例としては、種々の色ワックス、モリブデン・
ペースト、UV光写真のとれる蛍光材を含むペーストも
しくはワックス等を挙げる事ができる。
好ましい着色材として市販されているKiqi社の靴磨
き用材料の様な黒色ワックスを用いる事も可能である。
凹所の外部の着色材を通常の方法で、例えばぬぐうなど
して除去してから、MLCの上面の等倍写真を撮る。
露出時の不作為的なブレを防ぐ為に高速フラッシュ光で
撮影するのが好ましい。
例えばKiwi社の黒色ワックスを用いるならば、キシ
レンの様な溶剤でワックスを除去できるが、加熱蒸発や
化学作用による除去も用いる事ができる。凹所のポリビ
ニル・アルコール被覆材層の上に黒色ワックスが用いら
れる場合、ポリビニル・アルコールを除去するのに、ま
た黒色ワックスをリフ1〜・オフさせるのには熱湯にひ
たすだけで十分である。
MLCの上面の着色材のパターンからできた写真は直接
フォトマスクとして用いる事もできるし、あるいはまた
通常の技法によって着色材と正確に相関するフォトマス
クを作るために用いる事ができる。
MLC基板の表面に例えば400人のCr及び4000
人の銅の単層もしくは多層の金属を例えば蒸着によって
付着する。通常の方法で金属に所望のパターンをフォト
エツチングする。露光された金属層の部分をエツチング
して凹所に所望の導電性メタライゼーション・パターン
を残す。
以上によって、今やMLCは種々の通常の処理を行なえ
る$備ができた事になる。例えば、ICチップ、技術変
更用のワイヤ、コンデンサ等の他の電子素子を前記の円
形パッドに接続する事ができる。所望ならば、保護用の
プラスチックもしくはヒート・シンクなどを備えた密封
キャップ内に基板を封入することができる。
孤よ この例に於て、最終的なMLCは10層からなり、各層
は厚さ140μmで、50 mm X 50 mmの寸
法を有する。用いられたセラミックは通常のものであっ
て、An、03が92重量%、シリケート・フリット(
Ca、 Mg、 AQのシリケート)が8重f%であっ
た。平均粒径は4μ−である。
バインダ材も通常の、ポリビニル・ブチラール、可塑剤
としてのフタル酸ジオクチル及び湿潤剤としてのTer
gitol (商標)の混合物であった。
シクロヘキサノン、エタノール及びトルエンからなる通
常の混合物を溶剤として用した。
セラミック・フリット、バインダ材及び溶剤を通常の方
法でボール・ミルした。
公知のドクター・ブレードを用いてスラリから200μ
mの厚さのグリーン・シートを形成した。
グリーン・シートを12時間空気中で乾燥し、そして1
80nwnX180mnの寸法のブランク・シートに裁
断した。通常の方法で位置合せ用の開口をあけた。次に
各ブランク・シートに標準的な格子パターン状に直径1
25μmのバイア・ホールを選択的に設けた。
次に80重爪%のモリブデン粒子及びバランス量の有(
オ賦形剤を含むメタライゼーション・ペーストを用いて
通常の方法によって上部及び底部からバイア・ホールを
充填した。
次の各ブランク・シート(但しMLCの最上層のブラン
ク・シートとなるものを除く)上に同じメタライゼーシ
ョン・ペーストを用いて印刷し、通常の方法によって、
再配電層、接地面などの所望のメタライゼーション・パ
ターンをブランク・シート」二に形成する事によって配
線パターンを設けた。
続いて、25μmないし75μm幅の溝部のパターン、
直径125μmの円形パッド、特別な形状のパッドのパ
ターンを、以下の手順に従って10層のセラミック・グ
リーン・シートの積層体の最上面内に16μmの深さに
形成した。
水圧プレスの上部プラテン及び下部プラテンを抵抗加熱
により75℃に加熱した。下部プラテン上にセラミック
・グリーンシートの積層体を置いた。型板から16μ重
盛り上ったフォトエツチングした所望のパターンを有す
るモリブデンの型板に公知の離型剤をスプレーしたのち
、セラミック・グリーン・シートの積層体及び型板の両
者に設けた位置合せ開口によって定まる位置に積層体の
最上面にパターンが対向する様に型板を配置した。
下部のプラテンを上部プラテンに向って上方に押し上げ
た。グリーン・セラミック・シートに対して型板が1分
間、70.3kg/cdの圧力を印刷した。次にプラテ
ンが離され、積層体から型板を取り除いた。
水蒸気及び水素の雰囲気に於て16時間、1560℃で
積層体をシンタリングした。
焼成後、溝部(各溝部)のパターンは幅20μmを有し
、深さが各溝について12μmないし16μmであった
次に、87.2%ないし89.2%の加水分鮮度及び3
48cpsの粘度を呈する高分子量の冷水に可溶なポリ
ビニル・アルコールの7.5重量%溶液内に焼成したM
LC基板を浸漬した。
表面を垂直にしたMLC基板を2.5an/分の一定の
速度でポリビニル・アルコール溶液から取出し、凹所を
設けた面を上向きにして水平に配置し、約1〜2時間空
気中で乾燥させた。
乾燥に続いて室温に於て264 Pa5cal−秒の粘
度の銅メタライゼーション・ペーストをドクタ・ブレー
ドを用いて凹所に充填し、被覆材をおおった。余分のペ
ーストをぬぐって除去した。
MLC中間製品を水蒸気及び夕景の水素を含む雰囲気に
於て900℃に加熱した。この温度に於いて水蒸気が有
機材(ポリビニル・アルコール及びペースト賦形剤)を
2酸化炭素の様な揮発性の化合物に酸化した。水素によ
って銅の過剰量の銅酸化物の形成が阻止された6銅粒子
はシンタリングされて良好に付着したメタライゼーショ
ン層となった。
通常の方法によってICチップを銅パッドに付着させ、
基板をハーメチック・シールされたキャップ内に封入し
、底面に入力/出力ピンを取りつけ、完成されたMLC
モジュールを形成するための通常の工程を行った。
鮭 被覆体を設け、溝部内へ約10μmの厚さに黒色ワック
ス(kiwi社の靴磨き用ワックスが好ましい)をすり
込んだ。溝部の外側の黒色ワックスを軟かい吸収性の布
でぬぐって取った。
この段階のMLCの最上面の写真を撮った。次にキシレ
ンで溶解する事によって黒色ワックスを除去したのちに
、ポリビニル・アルコールを水中で溶解する事によって
除去した。
結果として得た写真を通常の方法でフォトマスクを形成
するために用いた。
所望のメタラージイの層が通常の金属蒸着技術を用いる
事によって形成され、公知の方法でネガ型フォトレジス
トを用いて通常のフォトエツチングを行う事によって凹
所に所望のメタライゼーション・パターンが形成された
。以下のプロセスl−1例1の通りである。
[発明の効果コ 本発明を用いる事によってバイア間の不整合のない、従
来の方法よりも相当線幅の細し1高解像度の導電性パタ
ーンを形成する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図並びに第2八図ないし第2D図は本発明の一実施
例を説明する図、第3図は本発明の第2の実施例を説明
する図である。 10・・・・セラミック・グリーン・シート、11・・
・・内部メタラージイ、12・・・・型板、13・・・
・溝部。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 上部表面に導電線のパターンを有する多層セラミック基
    板の製造方法であって。 グリーン・セラミック基板の上部表面上に所定の溝部の
    パターンを形成し、 多層セラミック基板を形成する様にグリーン・セラミッ
    ク基板をシンタリングし。 上記溝部のパターンの少くとも一部に導電性の材料を付
    着させる事を特徴とする多層セラミック基板の製造方法
JP59078829A 1983-08-08 1984-04-20 多層セラミツク基板の製造方法 Granted JPS6045097A (ja)

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US06/521,464 US4546065A (en) 1983-08-08 1983-08-08 Process for forming a pattern of metallurgy on the top of a ceramic substrate

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