JPS61171197A - セラミツク多層配線基板の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、混成集積回路等に用いられるセラミック多層
配線基板の製造法に関し、特に厚膜素子形成用ペースト
の酸化焼成時に高融点金属導体層の酸化による劣化が少
ないセラミック多層配線基板の製造法に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、セラミック多層配線基板の製造法として、例えば
第２図に示すように、絶縁層１３を形成する絶縁ペース
トと高融点金属導体ＷＪ１２を形成する導体ペーストと
をセラミックグリーンシート１１上に交互に重ねて還元
雰囲気で焼成して得た多層配線基板の絶縁層間に露出す
る高融点金属導体層１２上に、ニッケルめっき１５を施
した後、耐酸化性導体保護層１４を形成する金と銀とを
主成分とする貴金属層をその上に熱処理により形成し、
その後厚膜導体層１６を形成する厚膜素子形成用ペース
トを耐酸化性導体保護層１′４上に印刷し、酸化焼成す
る方法が特開昭５９−１７１１９５号公報において開示
されている。

（発明が解決しようとする問題点） 第２図に示した従来の多層配線基板においては、絶縁層
１３を形成する絶縁ペーストをスクリーン印刷法で印刷
するため絶縁層１３の耐酸化性導体保護層１４と接する
端部が薄くなり、その結果厚膜導体層１６を焼成すると
きに厚膜素子形成用ペースト中の高融点金属導体層１２
を酸化する３ｉ　２０３等を多量に含むガラスが上記絶
縁層の薄い部分に浸透し、高融点金属導体層１２を酸化
して、十分な性能の多層配線基板を得られない欠点があ
った。

本発明の目的は上述した不具合を解消して、セラミック
グリーンシート中に設けたスルホールを利用して、厚膜
導体層を焼成するときに高融点金属導体層の酸化による
劣化が少ないセラミック多層配線基板の製造法を提供し
ようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明のセラミック多層配線基板の製造法は、絶縁層を
形成する絶縁ペーストと高融点金属導体層を形成する導
体ペーストとをセラミックグリ−Ｊレシート上に交互に
複数層印刷した後還元雰囲気中で焼成して得た多層配線
基板の露出導体層上に、厚膜素子形成用ペーストを印刷
して酸化雰囲気中で焼成するセラミック多層配線基板の
製造法において、所定のスルホールを有するセラミック
グリーンシートの一方の面に導体ペーストと絶縁ペース
トとを複数層印刷すると共にスルホール中にも導体ペー
ストを配置した後還元雰囲気中で焼成し、その後前記セ
ラミックシートの他方の面側のスルホールにより画成さ
れた露出導体層上に高融点金属導体層の酸化を防止する
耐酸化性導体保護層を形成し、さらにこの耐酸化性導体
保護層上に厚膜素子形成用ペーストを印刷して酸化性雰
囲気中で焼成することを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、耐酸化性導体保護層を°セラミックの
スルホールに囲まれた金属導体層上に設け、その上に厚
膜素子形成用の厚膜導体層を設けているため、厚膜導体
層が接する絶縁層（本発明ではセラミックグリーンシー
トがその役目を果す）に従来例のようなスクリーン印刷
に起因する薄い部分が生じない。その結果、厚膜素子形
成用ペースト中のガラスと高融点金属導体層が接しなく
、高融点金属導体層が酸化されることがない。

（実施例） 第１図は本発明の製造法によって作成した多層配線基板
の一実施例を示す要部断面図である。以下、本発明の詳
細を、第１図を参照して各工程ごとに順次説明する。

まず、アルミナ、ベリリア等を主成分とするセラミック
グリーンシートを、公知のドクターブレード法等により
調整し、混成集積回路基板として必要な寸法に切断した
セラミックグリーンシート１を準備する。

次いで、セラミックグリーンシート１にドリルでスルホ
ール８を形成し、そのスルホール８中およびグリーンシ
ート１の一方の面（第１図では下面）上に、タングステ
ン、モリブデン等の＾融点金属、すなわちセラミックグ
リーンシート１の焼成温度よりも融点が高く、かつ電気
抵抗の低い金属を主成分とする導体ペーストをスクリー
ン印刷しさらにその導体ペーストと、該導体ペーストの
一部が露出する開口を有するグリーンシート１と同−成
分を主原料とする絶縁ペーストとをスクリーン印刷によ
り交互に印刷し、第１図に示すように導体ペーストより
なる高融点金属導体層３と絶縁ペーストよりなる絶縁層
４を形成する。なお、高融点金属導体層３および絶縁層
４の層数は限られたものではなく、用途に応じた暦数と
すれば良く、また高融点金属導体層３と絶縁層４は、グ
リーンシートに導体ペーストを印刷し積層により形成し
てもかまわない。

そして、その一方の面に導体層３と絶縁層４とが形成さ
れたセラミックグリーンシート１を、還元雰囲気で焼成
する。焼成条件は、セラミックグリーンシート１の組成
、導体ペーストの成分により定められるが、１４００〜
１８００℃、５〜１８０分である。

焼成後、セラミックグリーンシート１の他方の面（第１
図では上面）に露出し、スルホール８により画成される
高融点金属導体層２上に、ニッケル等の鉄属めつき層５
を形成する。鉄属めりきをするのは、貴金属との濡れ性
の向上を図るためである。鉄属めりき層“５の厚みは、
１〜５μｍが適当である。鉄属めつき層５を形成する方
法は、電解、無電解のどちらでもよく、電極の取り出し
の可否により選択される。鉄属めつき層５を形成した後
、鉄属めつき層５と高融点金属導体層２との密着強度を
向上させるため、８００〜１２００℃、５分〜３０分還
元雰囲気中で熱処理してもよい。なお、この鉄属めつき
層５は必ずしも必要なわけではなく、作業工程の短縮等
が必要な場合は除くことができる。

次いで、好ましくは金と銀とをモル比で１７１〜１／４
含むペーストを、鉄属めつき層５上にスクリーン印刷し
、耐酸化性導体保護層となる金と銀との貴金属合金層６
を形成するペースト層を鉄属めっき層５上に形成する。

次いで、合金層６を形成するペースト層が形成されたセ
ラミック配線基板を、非酸化性雰囲気中で加熱処理して
、ペースト層を溶融するとともに合金化し、耐酸化性導
　　　Ｊ体保護層としての金・銀溶融合金層６を形成す
る。

さらに、熱処理されたセラミック基板の合金層６および
セラミックグリーンシート１上に、銀等を主成分とする
厚膜導体層７を形成する厚膜導体ペーストにより、所要
の回路パターンを印刷する。

次いで、印刷物を酸化雰囲気で焼成して、本発明のセラ
ミック多層配線基板を得る。なお焼成条件としては厚膜
ペーストの成分によるが、８００℃〜８５０℃、５分〜
２０分で十分である。その後、抵抗等の受動素子を厚膜
導体層７上に形成したり、その他回路部品リードを、厚
膜導体層７上にワイヤボンドあるいは半田付けすること
により集積回路を形成する。

以下、実施例につき第１図を参照して説明する。

友ＬＬ セラミック成分として、アルミナ９０重量パーセントの
他、シリカ、マグネシア等の添加物とポリビニールブチ
ラール等の有機バインダーを混合し、ドクターブレード
法により厚み０．６１のセラミックグリーンシート１を
作成した。

次に、セラミックグリーンシート１にドリルにて０．３
ｍｏ＋φのスルホールを形成し、そのスルホールにタン
グステン８０重量パーセント、セラミックグリーンシー
トと同一組成の粉末２０重量パーセントに印刷助剤を加
えたペーストを充填し、次いでタングステン粉末９８重
量パーセント、シリカ２重量パーセントのメタライズ成
分に印刷助剤を加えた導体ペーストと、グリーンシート
と同一組成の粉末に印刷助剤を加えた絶縁ペーストとを
、グリーンシート１の一方の面上に導体ペーストの一部
を露出させて交互に印刷して、導体層３および絶縁層４
を形成する積層体を得た。

次いで、その積層体を露点３５℃の水素と窒素の混合雰
囲気中で、昇温速度３００℃／時間で昇温した後、１５
５０℃で２時間保持して焼結後、降温速度６００℃／時
間で冷却し、多層配線基板を得た。

そして、得られたセラミック配線基板の導体層３と絶縁
層４を設けた面と反対の面上に露出し、スルホールによ
り画成される高融点金属導体層２上に、硼化水素浴系の
無電解めっきにより、３〜５μｌのニッケルめっきより
なる鉄属めつき層５を形成した。

次に、ニッケルめっきしたセラミック基板を水素雰囲気
中で、９５０℃、５分間熱処理後、銀を５０重量パーセ
ント、金を５０重量パーセントの粉末にアクリル系バイ
ンダーを印刷助剤として加えたペーストを以って、印刷
厚みが約３０μ−になるようにめっき層５上にスクリー
ン印刷し、水素雰囲気中１０００〜１１００℃でそれぞ
れの組成ペーストの融点にあわせて溶融するとともに合
金化し、耐酸化性導体保護層としての金と銀とよりなる
合金層６を形成した。

さらに、合金層６上に銀、パラジウム系の厚膜導体ペー
スト（ＴＲ−４８４６）をスクリーン印刷した後、空気
中、８５０℃で１０分ｌＩｌ焼成し、第１図に示すよう
に、セラミックグリーンシート１の高融産金ＲＦ４体層
３を設けた面と反対の面上の導体層２上に、各々鉄属め
っき層５および合金層６をはさんで厚膜導体層７を設け
、本発明のセラミック多層配線基板の製造法により作製
した多層配線基板を得た。

なお、本発明の比較のため第２図に示すように、高融点
金属導体層上に絶縁ペーストを印刷により形成してビア
を有する絶縁層を形成したものを参考例として準備した
。このようにして得られたセラミック多層配線基板につ
いて酸化焼成侵の高融点導体層の酸化度と導電性の劣化
の程度を比較したところ、第１表に示すごとく本発明例
においては全く異常がなかったが、参考例は高融点金属
層が露出部外周から酸化され、かつ導電異常も多発した
。

第１表 （発明の効果）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　１以上詳細に説明したところから明らかなように、
本発明のセラミック多層配線基板の製造法によれば、セ
ラミックグリーンシート中に設けたスルホールを利用し
て、高融点金属層と厚膜導体層をセ　′ラミックグリー
ンシートの両面に各別に設けたため、厚膜素子形成用ペ
ーストを印刷する絶縁層（本発明ではセラミックグリー
ンシートがその役目を果す）と高融点金属導体層との接
触面がシャープになり、その結果従来のようにスクリー
ン印刷に起因する絶縁層の薄い部分が生じず、高融点金
属導体層の酸化を有効に防止することができる。

そのため、導体層の導通抵抗の劣化が少ない多層配線基
板を得ることができる。

また、高融点金属層の露出面積が小さくでき高密度配線
に有利であると共に、厚膜素子形成面がシート上であり
平坦であるため、厚膜印刷の高密度化に適している。さ
らに、高融点金属層の露出面積の変動が小さく、溶融金
属層の厚さ管理が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造法によるセラミック多層配線基板
の一実施例の要部断面図、 第２図は従来のセラミック多層配線基板の要部断面図で
ある。 １・・・セラミックグリーンシート ２．３・・・高融点金属導体層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁層を形成する絶縁ペーストと高融点金属導体層
   を形成する導体ペーストとをセラミックグリーンシート
   上に交互に複数層印刷した後還元雰囲気中で焼成して得
   た多層配線基板の露出導体層上に、厚膜素子形成用ペー
   ストを印刷して酸化雰囲気中で焼成するセラミック多層
   配線基板の製造法において、 所定のスルホールを有するセラミックグリ ーンシートの一方の面に導体ペーストと絶縁ペーストと
   を複数層印刷すると共にスルホール中にも導体ペースト
   を配置した後還元雰囲気中で焼成し、その後前記セラミ
   ックシートの他方の面側のスルホールにより画成された
   露出導体層上に高融点金属導体層の酸化を防止する耐酸
   化性導体保護層を形成し、さらにこの耐酸化性導体保護
   層上に厚膜素子形成用ペーストを印刷して酸化性雰囲気
   中で焼成することを特徴とするセラミック多層配線基板
   の製造法。 ２、セラミックグリーンシート上に導体ペーストと絶縁
   ペーストとを交互に印刷した後、さらにその最外層に絶
   縁ペーストを全面に印刷して還元雰囲気で焼成する特許
   請求の範囲第１項記載のセラミック多層配線基板の製造
   法。 ３、前記耐酸化性導体保護層を形成するに先立つて、前
   記露出導体層上にニッケル等の鉄属めっきを施す特許請
   求の範囲第１項記載のセラミック多層配線基板の製造法
   。 ４、前記耐酸化性保護層が少なくとも金と銀とを含む貴
   金属合金層である特許請求の範囲第１項または第３項記
   載のセラミック多層配線基板の製造法。