JPS6070799A - ガラスセラミックス多層配線基板のスルホ−ル導体用組成物 - Google Patents
ガラスセラミックス多層配線基板のスルホ−ル導体用組成物Info
- Publication number
- JPS6070799A JPS6070799A JP17797583A JP17797583A JPS6070799A JP S6070799 A JPS6070799 A JP S6070799A JP 17797583 A JP17797583 A JP 17797583A JP 17797583 A JP17797583 A JP 17797583A JP S6070799 A JPS6070799 A JP S6070799A
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- JP
- Japan
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- conductor
- glass
- thermal expansion
- multilayer wiring
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- Pending
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- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
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。
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〕
本発明はガラスセラミックス多層配線基板のスルホール
部に用いる導体組成物に係り、特に当該多層配線基板の
耐熱衝撃性を向上させるに好適なスルホール部の導体組
成物に関する。
部に用いる導体組成物に係り、特に当該多層配線基板の
耐熱衝撃性を向上させるに好適なスルホール部の導体組
成物に関する。
ガラスセラミックスとは、低融点ガラス（例えばＳｉｎ
、 −Ｂ、Ｏ，系ガラス）に結晶性の８ｉ０゜または石
英ガラスなど添加したガラ”ス質的性質をもつセラミッ
クスの一種である。このガラスセラミックスは比誘電率
が小さく（６＝４〜５）かつ焼結温度も低い（８００〜
８５０°Ｃ）０このため、それに用いる配線用導体とし
てＡｇ ＋ Ｃ１３＋ Ａ ｕなどの高導電性、低融点
金属の同時焼成が可能である。
、 −Ｂ、Ｏ，系ガラス）に結晶性の８ｉ０゜または石
英ガラスなど添加したガラ”ス質的性質をもつセラミッ
クスの一種である。このガラスセラミックスは比誘電率
が小さく（６＝４〜５）かつ焼結温度も低い（８００〜
８５０°Ｃ）０このため、それに用いる配線用導体とし
てＡｇ ＋ Ｃ１３＋ Ａ ｕなどの高導電性、低融点
金属の同時焼成が可能である。
このことから、多層に配線を施した６次元的ハイブリッ
ドＩＣや、大型または小型高性能コンビ纂−夕などのＬ
ＳＩ実装用モジュール基板材料として有望視されている
。特に演算処理速度の高速化が要求される大型コンビー
ータの実装用モジュールにおいては、Ａｇ、 Ｃｕ、
ＡＵなどの高導電性の金属が導体として使用できること
、及び比誘電率が小さく電気信号伝送毛゛性を向上させ
られることから有効な材料である。
ドＩＣや、大型または小型高性能コンビ纂−夕などのＬ
ＳＩ実装用モジュール基板材料として有望視されている
。特に演算処理速度の高速化が要求される大型コンビー
ータの実装用モジュールにおいては、Ａｇ、 Ｃｕ、
ＡＵなどの高導電性の金属が導体として使用できること
、及び比誘電率が小さく電気信号伝送毛゛性を向上させ
られることから有効な材料である。
周知のように、これら材料を組合せたハイブリッドＩＣ
や、コンビーータの実装用モジーールは、次のような方
法で製造されている。
や、コンビーータの実装用モジーールは、次のような方
法で製造されている。
即ち、ガラスセラミックスの粉末に可塑剤として有機物
及びその有機溶剤を添加してボールミルで混合し、スリ
ップを作る。次いで、このスリップをドクターブレード
法によってグリーンシートを作る。このグリーンシート
は通常、薄いもので０．２〜０．７韻、厚いもので１〜
２皿であり、これを所定の濃度で焼成するとガラスセラ
ミックスの板カーできる。そして、このようなグリーン
シートを用いた実装用モジュールの多層配線基板は通常
、次のような方法によって製造される。
及びその有機溶剤を添加してボールミルで混合し、スリ
ップを作る。次いで、このスリップをドクターブレード
法によってグリーンシートを作る。このグリーンシート
は通常、薄いもので０．２〜０．７韻、厚いもので１〜
２皿であり、これを所定の濃度で焼成するとガラスセラ
ミックスの板カーできる。そして、このようなグリーン
シートを用いた実装用モジュールの多層配線基板は通常
、次のような方法によって製造される。
まず、グリーンシートを所定の寸法（５０〜１００い口
）に切断し、ごれにＡｇまたはＣｕ、Ａｕなどの導体ペ
ーストをスクリーン印刷法で布線し、必要層数に当る分
だけモジュールの設計に従って製作する。また、この上
下間の配線の連結には、あらかじめグリーンシートに０
．２．展φ程度の穴（スルホール）を明け、これに導体
ペーストを印刷法で充填しておく。このようにして用意
した各種の印刷済のグリーンシートを所定の順序に従っ
て積み重ねた後、これをホットプレス法ニよってホット
プレス（約１２０℃、２０ｋｉ％／ｃｒｌｔ）１．て仮
圧着する。次いで、多層に積層されたグリーンシート群
を８００〜８５０°Ｃの濁度で焼成する。焼結された多
層基板の表面にはＬＳＩ素子を搭載するためのパッドや
電力を配給するためのリードピンがハンダ付けなどによ
フて具備され、モジュール（失完成する。
）に切断し、ごれにＡｇまたはＣｕ、Ａｕなどの導体ペ
ーストをスクリーン印刷法で布線し、必要層数に当る分
だけモジュールの設計に従って製作する。また、この上
下間の配線の連結には、あらかじめグリーンシートに０
．２．展φ程度の穴（スルホール）を明け、これに導体
ペーストを印刷法で充填しておく。このようにして用意
した各種の印刷済のグリーンシートを所定の順序に従っ
て積み重ねた後、これをホットプレス法ニよってホット
プレス（約１２０℃、２０ｋｉ％／ｃｒｌｔ）１．て仮
圧着する。次いで、多層に積層されたグリーンシート群
を８００〜８５０°Ｃの濁度で焼成する。焼結された多
層基板の表面にはＬＳＩ素子を搭載するためのパッドや
電力を配給するためのリードピンがハンダ付けなどによ
フて具備され、モジュール（失完成する。
尚、ハンダ付げによるピンの付設は、通常ＣＣＤ法と呼
ばれる方法で、基板ごと５５０−４００°Ｃ程度の流度
に昇流し、局部的に置いであるハンダ材料を溶融して接
着される。
ばれる方法で、基板ごと５５０−４００°Ｃ程度の流度
に昇流し、局部的に置いであるハンダ材料を溶融して接
着される。
前述したように、この種ＬＳＩ素子を直接搭載する多層
配線基板は、４００°Ｃ近くの温度に加熱する工程があ
り、この流度と塞流との温度差、即ち４００−Ｌ２０°
Ｃ−Δ３８０°Ｃ程度の熱衝撃を受けるこのため、多層
配線基板はこの程度の冷熱変化に耐えるものでなげれば
ならない。
配線基板は、４００°Ｃ近くの温度に加熱する工程があ
り、この流度と塞流との温度差、即ち４００−Ｌ２０°
Ｃ−Δ３８０°Ｃ程度の熱衝撃を受けるこのため、多層
配線基板はこの程度の冷熱変化に耐えるものでなげれば
ならない。
しかし、この種の多層配線基板は、導体にＡｇ、 Ｃｕ
、 Ａｕなどの金属を用いているので、その熱膨張係数
は約１５０〜２００Ｘｊ Ｏ−７／Ｃと大きい。
、 Ａｕなどの金属を用いているので、その熱膨張係数
は約１５０〜２００Ｘｊ Ｏ−７／Ｃと大きい。
一方、基板材料のガラスセラミックスはその熱膨張係数
が′約３０〜８０Ｘ１０−７７”Ｃと小さい。特に８ｉ
を主成分としたＬＳＩ素子を搭載する場合、Ｓｉの熱膨
張係数（４０Ｘ１０″″７／Ｃ）に近い約６５×１Ｏ−
７７Ｃ以下であることが、この種基板材料の熱特性の必
須条件となっている。
が′約３０〜８０Ｘ１０−７７”Ｃと小さい。特に８ｉ
を主成分としたＬＳＩ素子を搭載する場合、Ｓｉの熱膨
張係数（４０Ｘ１０″″７／Ｃ）に近い約６５×１Ｏ−
７７Ｃ以下であることが、この種基板材料の熱特性の必
須条件となっている。
このため、前記導体材料と基板材料との熱膨張率の差に
よって、前述した冷熱変化を受けると、多層配線基板に
は、特にスルホール導体を中心に円形状のクランクが発
生する〇 このクランクの発生する理由は、前述した導体材料と基
板材料との熱膨張率の差による。即ち、多層配線基板を
加熱した後、その冷却時に導体、特にスルホール導体は
熱膨張率が大きいため急速に縮む。これに対し、ガラス
セラミックスの基板はその縮み量が小さい。このためス
ルホール導体、特にその界面付近には引張り応力が働く
。そして、この引張り応力がセラミックスの強度より大
きく働くと、導体とガラスセラミックスとの界面付近の
基板が破壊される。
よって、前述した冷熱変化を受けると、多層配線基板に
は、特にスルホール導体を中心に円形状のクランクが発
生する〇 このクランクの発生する理由は、前述した導体材料と基
板材料との熱膨張率の差による。即ち、多層配線基板を
加熱した後、その冷却時に導体、特にスルホール導体は
熱膨張率が大きいため急速に縮む。これに対し、ガラス
セラミックスの基板はその縮み量が小さい。このためス
ルホール導体、特にその界面付近には引張り応力が働く
。そして、この引張り応力がセラミックスの強度より大
きく働くと、導体とガラスセラミックスとの界面付近の
基板が破壊される。
これが前述したクラックとして現われるものである。
この現象は、多層配線基板を製造するときにも同様のこ
とが起る。即ち、当該多層配線基板を８００〜８５０°
Ｃで焼成し、これを冷却する過程で、特にガラスセラミ
ックスと導体とが固着（５５０〜４５０°Ｃ）しだ潤度
以下でも同じように引張り応力が働く。このため前述し
た同じような円形状のクラックが発生する。
とが起る。即ち、当該多層配線基板を８００〜８５０°
Ｃで焼成し、これを冷却する過程で、特にガラスセラミ
ックスと導体とが固着（５５０〜４５０°Ｃ）しだ潤度
以下でも同じように引張り応力が働く。このため前述し
た同じような円形状のクラックが発生する。
本発明の目的は、ガラスセラミックスの多層配線基板の
耐熱衝撃性を向上させることができて、製造時における
多層配線基板のスルホール導体部周辺のクラックの発生
を防止し得るガラスセラミックス多層配線基板のスルホ
ール導体用組成物を提供することにある。
耐熱衝撃性を向上させることができて、製造時における
多層配線基板のスルホール導体部周辺のクラックの発生
を防止し得るガラスセラミックス多層配線基板のスルホ
ール導体用組成物を提供することにある。
本発明者らは、スルホール導体材料のＡｇ、 Ｃｕ、Ａ
ｕ Ｊｃ ＳｎＯ□、ＴｉＯ□などの低熱膨張率の酸化
物またはＹ２Ｏ，、ＨｆＯ，などの低熱膨張率の希土類
酸化物を添加することにより導体金属の熱膨張率が変化
することを見出した。
ｕ Ｊｃ ＳｎＯ□、ＴｉＯ□などの低熱膨張率の酸化
物またはＹ２Ｏ，、ＨｆＯ，などの低熱膨張率の希土類
酸化物を添加することにより導体金属の熱膨張率が変化
することを見出した。
図面はその一例としてＡｇに８ｎＯ，￥添１１０した場
合のＡｇ導体の熱膨張率の変化を示した線図である。
合のＡｇ導体の熱膨張率の変化を示した線図である。
このように、導体に低熱膨張率の酸化物または希土類酸
化物を添加すると導体金属をま低熱膨張率化すると共に
、前記酸化物またヲ末希土類酸化物の添加量を１０〜４
５Ｖｏ１％ とすることにより導体金属の熱膨張率をガ
ラスセラミックスの熱膨張率に近づけられる。
化物を添加すると導体金属をま低熱膨張率化すると共に
、前記酸化物またヲ末希土類酸化物の添加量を１０〜４
５Ｖｏ１％ とすることにより導体金属の熱膨張率をガ
ラスセラミックスの熱膨張率に近づけられる。
そこで、本発明のスルホール導体用組成物シマ、Ａｇま
たはＣｕ ＳＡｕに５００７、ＴｉＯ２などの酸化物ま
たはＹｔ Ｏｎ 、 ＨｆＯｓなどの希土類酸化物を１
０〜４５ＶｏＡ′％添加した組成物とし、ガラスセラミ
ックスとの熱膨張率の差を小さくしたものである。
たはＣｕ ＳＡｕに５００７、ＴｉＯ２などの酸化物ま
たはＹｔ Ｏｎ 、 ＨｆＯｓなどの希土類酸化物を１
０〜４５ＶｏＡ′％添加した組成物とし、ガラスセラミ
ックスとの熱膨張率の差を小さくしたものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
（１） 用いたガラスセラミックス基板材料低融点ガラ
スとしてＳｉＯ，４７，０５％（ｗｔ％以下同じ）ｉｆ
、０３５．７９． Ｂ、０．２６．４０． Ｂａ０１５
．７２． Ｋ２Ｏ及び、以下まで粉砕する。このガラス
の゛転移点は約５０５°Ｃ９軟化点は約７００°Ｃで、
比誘電率はε＝４．９であった。
スとしてＳｉＯ，４７，０５％（ｗｔ％以下同じ）ｉｆ
、０３５．７９． Ｂ、０．２６．４０． Ｂａ０１５
．７２． Ｋ２Ｏ及び、以下まで粉砕する。このガラス
の゛転移点は約５０５°Ｃ９軟化点は約７００°Ｃで、
比誘電率はε＝４．９であった。
次にこのガラス粉末と結晶性の５ｉｎ２（クリスフライ
ト）粉末を６０ ： ４０ （ｗｔ％）の割合で混合し
、ガラスセラミックスの原料粉末とした。
ト）粉末を６０ ： ４０ （ｗｔ％）の割合で混合し
、ガラスセラミックスの原料粉末とした。
この原料粉末にＰＶＢ樹脂と可塑剤ならびにそれらの溶
剤を加え混練し、６０００〜ａｏｏｏｃｐの粘度をもつ
スリツブを作り、これを通常のドクターグレード法によ
って、厚さ約０２朋のグリーンシートを作った。このグ
リーンシートを空気中８６０℃で焼成すると、熱膨張係
数約６５ＸＩ Ｃ１−’／℃、比誘電率ε＝４．５〜５
．０（１■２）の特性をもつガラスセラミ７クスの焼結
体が得られる。
剤を加え混練し、６０００〜ａｏｏｏｃｐの粘度をもつ
スリツブを作り、これを通常のドクターグレード法によ
って、厚さ約０２朋のグリーンシートを作った。このグ
リーンシートを空気中８６０℃で焼成すると、熱膨張係
数約６５ＸＩ Ｃ１−’／℃、比誘電率ε＝４．５〜５
．０（１■２）の特性をもつガラスセラミ７クスの焼結
体が得られる。
以下、本実施例では上記の特性を有するガラスセラミッ
クスを用いた。
クスを用いた。
（２） スルホール充９１［３体ぺ−４）本発明の原理
に基づき、Ａｇ粉末で平均粒子径０．２−０．３μ）に
５ｏｂ２．’ｒｉｏ２及びＹ２ｏ、粉末をそれぞれ１０
．２０，３０．４’５ （ＶｏＪ％）ずつ加え、ボール
ミルで約８ｈ混合する。次にこの混合粉末を通常の導体
ペーストを作製する方法、すなわちα−テルピネオール
とセルロース類を用（１て混疎し、さらに５本ロールに
５回はど通し、粘稠なペーストとする０ このようにして準備した導体ペーストの組成の種類を整
理し、試料屋を付すと笛１表のようになる。
に基づき、Ａｇ粉末で平均粒子径０．２−０．３μ）に
５ｏｂ２．’ｒｉｏ２及びＹ２ｏ、粉末をそれぞれ１０
．２０，３０．４’５ （ＶｏＪ％）ずつ加え、ボール
ミルで約８ｈ混合する。次にこの混合粉末を通常の導体
ペーストを作製する方法、すなわちα−テルピネオール
とセルロース類を用（１て混疎し、さらに５本ロールに
５回はど通し、粘稠なペーストとする０ このようにして準備した導体ペーストの組成の種類を整
理し、試料屋を付すと笛１表のようになる。
第 １ 表
尚、添加物としては、添加量であっても導体の機械的特
性（延性、強度など）があまり低下しないものが望まし
い。その理由は、たとえばＡｇなどの金属は延性（伸び
ちぢみ）があり、これによって多少は基板材料（ガラス
セラミックス）とのあいだに熱膨張率差がありてもクラ
ックの発生を防止できるからである。この差は本発明者
らが実験的に確めた値では、Ａｇとガラスセラミックス
の組合せで、熱膨張率差α＝１００（Ｘｌ ０−７／’
Ｃ）まで許容できた。
性（延性、強度など）があまり低下しないものが望まし
い。その理由は、たとえばＡｇなどの金属は延性（伸び
ちぢみ）があり、これによって多少は基板材料（ガラス
セラミックス）とのあいだに熱膨張率差がありてもクラ
ックの発生を防止できるからである。この差は本発明者
らが実験的に確めた値では、Ａｇとガラスセラミックス
の組合せで、熱膨張率差α＝１００（Ｘｌ ０−７／’
Ｃ）まで許容できた。
（３）多層配線基板の作製
上記によって準備したグリーンシートと各種組成のペー
ストを用い、次のようにしてガラスセラミックス多層配
線基板を作製した。
ストを用い、次のようにしてガラスセラミックス多層配
線基板を作製した。
まず、グリーンシートを１１０ｃｒｎ角に切断し、それ
にコンビーータ用モジーールとして必要な設計図に従り
て通常のＡｇペーストを配線印刷する。このとき１．上
下間の各配線層の結線箇所にはグリーンシートにあらか
じめ０．２＠＠φ穴（スルーホール）をアケる。このス
ルーホールに前記した試作導体ペーストを印刷法によっ
て充填する。
にコンビーータ用モジーールとして必要な設計図に従り
て通常のＡｇペーストを配線印刷する。このとき１．上
下間の各配線層の結線箇所にはグリーンシートにあらか
じめ０．２＠＠φ穴（スルーホール）をアケる。このス
ルーホールに前記した試作導体ペーストを印刷法によっ
て充填する。
このようにしてモジ？−ル設計に従フた各種印刷済のグ
リーンシートを順次５５層まで積み重ね、これを２５反
Ｊの圧力でホットプレスし、熱圧着する。このときの加
熱濃度は約１２０°Ｃである。
リーンシートを順次５５層まで積み重ね、これを２５反
Ｊの圧力でホットプレスし、熱圧着する。このときの加
熱濃度は約１２０°Ｃである。
コノヨうにすることによってグリーンシート及び印刷さ
れた配線及びスルーホール導体部はすべて仮附着した状
態にある。
れた配線及びスルーホール導体部はすべて仮附着した状
態にある。
次にこの生の状態の多層板を空気中、８３５°Ｃで焼成
した。このときの焼成条件は次の通りである。
した。このときの焼成条件は次の通りである。
昇温速度＝５０°Ｃ／ｈ
降温速度＝５０°Ｃ／ｈ
保持温度＝４００°Ｃで８ｈ
保持温度＝８５５°Ｃで１ｈ
（４） 多層基板の欠陥検査
前述のようにして焼成した多層配線基板について本実施
例の効果を調べるため当該基板に塞流から４００°Ｃの
冷熱試験をかけ、以下のようにして検査した。
例の効果を調べるため当該基板に塞流から４００°Ｃの
冷熱試験をかけ、以下のようにして検査した。
外観検査＝５０〜′４００倍の顕微鏡による目視検査。
内部検査−モジュールの内部の各所をダイヤモンドカッ
ターで切断し、１７４μ のダイヤモンドペーストまで表面 研摩する。これを５０〜４００倍の 顕微鏡で目視検査。
ターで切断し、１７４μ のダイヤモンドペーストまで表面 研摩する。これを５０〜４００倍の 顕微鏡で目視検査。
（５）検査結果
以上により検査した結果は第２表のごとくであった。こ
こでクランクの発生率とは使用スルーホール数当りのク
ラック発生数の百分率である。
こでクランクの発生率とは使用スルーホール数当りのク
ラック発生数の百分率である。
第２表 多層配線基板の冷熱試験結果
尚、前記冷熱試験は素子、ビン付は工程から見て、２回
のｆｉＡ＠撃に耐えれば目的を達成できるが、寿命加速
試験の意味も含め１０回まで実施。
のｆｉＡ＠撃に耐えれば目的を達成できるが、寿命加速
試験の意味も含め１０回まで実施。
した。
上述の如く、本発明によってガラスセラミックスの多層
配線基板のスルホール導体部周辺のクラックの発生が防
止できた。このことは演算処理速度の速いコンビーータ
用実装モジーール製造を実現し、また本発明は現在各種
の電子機シ 器類の実装用高性能モジュールを製造可能とし べた。
配線基板のスルホール導体部周辺のクラックの発生が防
止できた。このことは演算処理速度の速いコンビーータ
用実装モジーール製造を実現し、また本発明は現在各種
の電子機シ 器類の実装用高性能モジュールを製造可能とし べた。
ミ
×
厭
代理人弁理士 高 橋 明 夫
Claims (1)
- ＡｇまたはＣｕ ＋ Ａｕに８ｎＯ，、Ｔｉｅ、などの
低熱膨張率の酸化物またはＹ！０． 、 ＨｆＯ，など
の低熱膨張率の希土類酸化物を１０〜４５ＶＯ１％添加
して成る、ことを特徴とするガラスセラミックス多層配
線基板のスルホール導体用組成物０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17797583A JPS6070799A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | ガラスセラミックス多層配線基板のスルホ−ル導体用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17797583A JPS6070799A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | ガラスセラミックス多層配線基板のスルホ−ル導体用組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070799A true JPS6070799A (ja) | 1985-04-22 |
Family
ID=16040346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17797583A Pending JPS6070799A (ja) | 1983-09-28 | 1983-09-28 | ガラスセラミックス多層配線基板のスルホ−ル導体用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070799A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6329991A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | 株式会社東芝 | 回路基板の製造方法及び回路基板 |
| JPS6364399A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | 松下電器産業株式会社 | セラミツク多層基板 |
-
1983
- 1983-09-28 JP JP17797583A patent/JPS6070799A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6329991A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-08 | 株式会社東芝 | 回路基板の製造方法及び回路基板 |
| JPS6364399A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-22 | 松下電器産業株式会社 | セラミツク多層基板 |
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