JPS6055961B2 - グレ−ズ低抗体付きアルミナ回路基板の製造方法 - Google Patents

グレ−ズ低抗体付きアルミナ回路基板の製造方法

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JPS6055961B2
JPS6055961B2 JP55049385A JP4938580A JPS6055961B2 JP S6055961 B2 JPS6055961 B2 JP S6055961B2 JP 55049385 A JP55049385 A JP 55049385A JP 4938580 A JP4938580 A JP 4938580A JP S6055961 B2 JPS6055961 B2 JP S6055961B2
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alumina
glaze
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治 牧野
徹 石田
貞雄 三田村
大 赤谷
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属膜を形成したタングステン(W)、あ
るいはモリブデン(Mo)導体膜を電極とし、金属膜上
に一部分が重なるように硅化物−ガラス系グレーズ抵抗
膜を非酸化性雰囲気中にて焼成する、グレーズ抵抗体を
備えたアルミナ回路基板の製造方法に関するものである
W)あるいはMoは、還元雰囲気でアルミナと同時焼
成できるところから、多層配線化による高密度配線アル
ミナ基板の導体材料として用いられている。
しかし、従来から厚膜抵抗材料として広く用いられて来
ているRu0。−ガラス系グレーズ抵抗体は、空気中で
焼成されなければならない抵抗材料であるため、WやM
oのように酸化されやすい卑金属材料を電極とする配線
抵抗基板には設けることができなかつた。 ところが、
最近、これに代つてWやMoを酸化しない雰囲気(還元
性雰囲気)中で焼成できる新しいグレーズ抵抗材料が提
案されている。
この抵抗材料は、MoSi。、TaSi。、Mg2Si
をはじめとする硅化物の導体成分と、BaO、B2O3
、SiO。、CaO、MgOをはじめとするガラス成分
からなる硅化物−ガラス系のグレーズ抵抗材料である。
このグレーズ抵抗材料の特徴は、従来の厚膜グレーズ抵
抗材料の導体成分が酸化物で、ガラス成分がHo系であ
つたのに対して、導体成分としての硅化物と熱力学的に
非常に安定な酸化物とからなるガラス成分であるため、
焼成雰囲気に対して非常に安定な抵抗特性を示すことで
ある。したがつて、従来不可能とされていたWやMoを
電極とした配線アルミナ回路基板−ヒヘの抵抗体形成が
、グリーンガスのような還元雰囲気中の焼成によつて可
能となつた。事実、グレーズペースト中の有機成分の除
去が完全であれば、従来のRuO、−ガラス系グレーズ
抵抗体と同等以上の抵抗特性が得られている。 この抵
抗材料の出現によつて、卑金属材料を用いて配線アルミ
ナ基板のハイブリット化が可能となり、回路基板として
付加価値が一挙に高められたかのように見えた。
ところが、このグレーズ抵抗体を備えた卑金属材料配線
アルミナ回路基板は、次のような致命的な欠点が依然と
して残されているために、実際には、実用的な回路基板
として汎用されるにはほど遠いものであつた。
すなわち、回路基板として用いるとき、どうしてもチッ
プコンデンサやフレームなど他の部品を半田付けしたり
、ろう付けしたり、またICチップの場合にはワイヤー
ボンディングしたりする必要が生じる。しかし、これら
の手法てはW導体層あるいはMO導体層に直接すること
ができない。また、これら導体層は、一種のグレーズ導
体とも言うべき金属粒子の焼成層であり、ガラス成分に
よつて導体抵抗は10〜20mΩ/口と高い。回路によ
つてはさらに低い値を必要とする場合もある。このため
に、配線密度を無視してまでも配線巾を大きくとらざる
を得ないケースもしばしば起る。今一つは、焼成金属で
あつても、元来、酸化に弱くて、露出部が室温に保たれ
ていても、酸化膜を生じやすい。このため、信頼性面で
難点を含んでいる。一方、Ni,Cu,Au,Agなど
の金属は、半田付けやろう付けが容易な材料であり、ま
たAlは半田付けこそできないが、ワイヤーボンディン
グに適した材料である。
したがつて、WやMOを上記金属と同様に取り扱われる
ことが望まれるが、残念なことに上記金属はいずれもW
やMOと比べて融点がはるかに低い。このような背景か
らして、本発明の目的は、W導体やMO導体であつても
、あたかも上記の金属材料のように取り扱うことのでき
る配線層で、かつグレーズ抵抗体を備えた極めて付加価
値の高いアルミナ回路基板を提供せんとするものである
その特徴とするところは、Cu,Au,Agのうちの少
なくとも一つの金属膜を形成したW導体膜あるいはMO
導体膜を電極とし、これに珪化物−グレーズ抵抗体を非
酸化性雰囲気中にて焼成してなることにある。このグレ
ーズ抵抗体を備えた汎用性のある回路基板は、工業上、
非常にその利用価値の高いものである。図面は本発明に
かかるグレーズ抵抗体付きアルミナ回路基板の構造の一
例を示す。
これは三層配線構造の基板で、1はアルミナ基板母体で
、その上に内部配線導体層2,3とアルミナ層4,5,
6が積層されている。実際には、アルミナ基板母体1と
アルミナ層4,5,6とは一体になつてアルミナ基板7
を構成している。この基板7から表面に露出している導
体層2,3の部分、および基板7上の導体層8の上には
、それぞれ金属層9,10,11が形成されている。そ
して、金属層9,11を有する導体層2,8が電極とな
つて、その間にグレーズ抵抗体12が形成されている。
この基板において、導体層2,3,8はWまたはMOの
導体膜であり、また、金属膜9,10,11は、Cu,
Au,Agのいずれか少なくとも一つからなるものであ
る。以下、本発明の実施例、およびその実施例について
詳細に説明する。
〔実施例1〕 酸化アルミニウム(Al2O3)を主成分とし添加物と
してSiO,MgO,CaOを1〜1鍾量%を含むアル
ミナ生シートを、ドクターブレード法で作り、このシー
トを打ち抜いて、小片を得た。
この上に、平均粒径1〜2μm(7)WあるいはMOを
ビークルとともに混練した導体ペーストを、数種の電極
パターンのスクリーンで印刷した。これらを、H2lO
%とN29O%と微量の水蒸気とを含む還元性雰囲気中
において、1600℃、2時間の条件で焼成した。これ
らの焼成基板の電極の露出部分にCu,Au,Agを電
解メッキ法または無電解メッキ法によりメッキし、十分
洗浄して、乾燥させた。このときのメッキ厚はそれぞれ
約1μmてあつた。次に、MOSl2:TaSi2が7
5:25(モル比)の組成を有する珪化物を真空中にお
いて1400℃の温度で合成し、これをメタノール中で
平均2μmの粒径まで粉砕した。乾燥後、これにBaO
,B.O3,MgO,CaO,SiO2からなるガラス
フリットとエチルセルロース10%の溶解のテレピン油
とからなるビークルを加え、混練して、グレーズ抵抗ペ
ーストとしたものを、電極付き焼成基板上にスクリーン
印刷した。120℃で1紛間乾燥させてから、N295
%とH25%とからなるグリーンガス雰囲気において、
850℃、1紛間の条件で焼成した。
このようにして得られたグレーズ抵抗体は、電極とのマ
ッチングもよく、第1表の実施例に示したようになんら
金属表面処理を施さないものと比べ初期特性面ては変り
ないが、湿中特性は改善されている。
なお、第1表に示した数値は、珪化物とガラスとが1:
3の組成で、抵抗温度係数T.C.R.は20℃と12
5℃で抵抗値を、短時間負荷試験は5007T1,W/
口の直流負荷を室温で5秒間印加した後の抵抗値変化率
を、湿中放置試験は60℃、相対湿度90%に10(転
)間放置後の抵抗値変化率を、電極半田付け性はPs−
Sn系共晶半田の電極面への接着状態をそれぞれ示した
ものである。
〔実施例2〕 MOSi:TaSl2:Mg2Si=60:20:20
(モル比)の組成を有する珪化物を、真空中において1
200℃で合成し、これをメタノール中で平均0.2μ
m(7)粒径まで粉砕した。
乾燥後、ガラスフリットとビークルとを加えて抵抗ペー
ストし、実施例1と全く同じ手順でグレーズ抵抗基板を
得た。これらの抵抗特性を調べたところ、実施例1で得
た結果と同様に、電極とのマッチングもよく、また、メ
ッキ処理をしたことによる悪影響はなんら見当らなかつ
た。すなわち、導体層への表面処理によつて、珪化物−
ガラス系の抵抗材料のいかんにかかわらず、抵抗特性が
悪影響を受けないのは、この抵抗材料が金属膜に対して
非常に安定であることを裏付けている。
〔実施例3〕 実施例1,2で用いたものと同様の配線基板の導体電極
面上に、Cu,Au,.Agを、蒸着あるいはスパッタ
リングをした後で、実施例1および2で用いた珪化物−
ガラス系グレーズ抵抗材料を、同様の手順て形成し、抵
抗特性を測定した。
第2表に、代表的なものについて抵抗特性を示した。表
かられかるように、メッキ法に限らず、どんな方法を用
いてあらかじめ導体部分に金属表面処理を施しても、抵
抗特性への悪影響はなく、そればかりか、電極と抵抗体
との界面てのターミネーシヨン性が改善されたことによ
つて湿中特性が著るしく向上している。また、これらの
金属間の高温度下ての反応を考慮しさえすれば、これら
の金属表面処理を組み合わせても構わない。
〔比較例〕
実施例で用いたものと同種の基板に、なんら金属表面処
理を行なわずに、つまりW導体電極面またはMO導体電
極面に、実施例で用いたものと同じ抵抗材料を使用して
、同様の手順て直接に抵抗体を形成し、それぞれの抵抗
特性を調べた。
その結果の代表的な数値を、第1表および第2表の比較
例の欄に示した。前述のように実施例の目的は、回路基
板として実用性の高い厚膜抵抗付き回路基板を得ること
にある。
本発明のグレーズ抵抗体を備えたアルミナ回路基板は、
その配線材料が、半田付けや、ボンディング、ろう付け
に不適当なWあるいはMOであつても、その表面に金属
膜を有しているために、これらの方法による接続が可能
となり、また、珪化物−ガラス系グレーズ抵抗体の特性
が金属膜によつて悪影響を受けるようなこともない。.
かえつて、抵抗体と電極の界面の安定化によつて抵抗体
の信頼性が向上している。さらにW1あるいはMOの導
体層の露出部分がなくなることによつて導体層の信頼性
が上り、また、少なくとも基板の表面および裏面にそれ
ぞれ出ている配線部分の導体抵抗を低くすることができ
るために、配線パターン設計が容易になる。なお、実施
例では表面の金属膜材料として、C馬Au,Agについ
てのみ述べたが、他の金属と組合せてあつてもなんら構
わない。
それは回路基板の目的によつて種々異なるし、抵抗の焼
成温度によつて制限を受けるのみである。いずれにせよ
、要は、w膜あるいはMO膜に金属膜を形成することに
よつてはじめて、グレーズ抵抗体を備えたアルミナ回路
基板の汎用性が高められるのである。
以上説明して来たように、本発明は、アルミナの焼結と
同時に得られるWあるいはMOの導体配線を有するグレ
ーズ抵抗基板において、その導体層表面にあらかじめC
u,AuまたはAgの少なくとも一つの金属膜を形成し
ておくことによつて、厚膜抵抗体付き回路基板としての
用途の拡大を図ることができ、かつ優れた特性の回路基
板の実現を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明にかかるグレーズ抵抗体付きアルミナ回路
基板の一例を示す断面図である。 2,3・・・・・・内部配線導体層、7・・・・・・ア
ルミナ基板、8・・・・・・導体層、9,10,11・
・・・・・金属膜、12・・・・・・グレーズ抵抗体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 WまたはMoの導体配線と同時焼結されたアルミナ
    磁器基板の、前記導体配線の表面に、Cu、Au、およ
    びAgのうちの少なくとも一つの金属膜を形成し、前記
    金属膜上に一部分が重なるように珪化物−ガラス系グレ
    ーズ抵抗体を非酸化性雰囲気中にて焼成することを特徴
    とするグレーズ抵抗体付きアルミナ回路基板の製造方法
JP55049385A 1980-04-14 1980-04-14 グレ−ズ低抗体付きアルミナ回路基板の製造方法 Expired JPS6055961B2 (ja)

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JPS6077187A (ja) * 1983-10-04 1985-05-01 日本碍子株式会社 セラミツク電子部品及びその製造法
JPH0783163B2 (ja) * 1987-05-15 1995-09-06 キヤノン株式会社 素子配線電極及びその製造方法
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