JPS6158296A

JPS6158296A - セラミツク多層配線基板

Info

Publication number: JPS6158296A
Application number: JP17827984A
Authority: JP
Inventors: 水野　福三
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1984-08-29
Filing date: 1984-08-29
Publication date: 1986-03-25
Also published as: JPS6318357B2

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、混成集積回路部品に使用されるセラミック多
層配線基板に関するものである。

（従来の技術）従来、混成集積回路に用いられる多層配線基板としては
、例えば第５図に示すように、セラミックグリーンシー
ト２１上にタングステン、モリブデン等の高融点金属を
主成分とする高融点金属導体ペースト層および導体ペー
スト層の一部が露出する開口２３を有する絶縁ペースト
層を複数層重ね合わせ、最上層の開口２３中に導体ペー
スト層と同一のペースト層を印刷形成した後、還元雰囲
気中で焼成して窩融点全屈専体層２２と絶縁層２４を形
成し、さらに金属導体層２２上にニッケル等の鉄属メッ
キ層２５を施しさらに金−銀の合金層よりなる耐酸化保
ＭＷＦＪをスクリーン印刷した１＆熔融しさらにその上
に銀等の厚膜導体ペースト層を印刷し、酸化雰囲気巾約
８５０’Ｃで焼成して、鉄属メッキ層２５、耐酸化保護
層２６及び厚膜導体層２７を形成してセラミック多層配
線基板を得ることが知られていた。

また、例えば第６図に示すように、最上層の開口２３中
の露出した高融点金属導体層２２上に直接ニッケル等の
鉄属メッキ層２５と金−銀の合金よりなる耐酸化保護ｉ
２６を設ける例も知られていた。

（発明が解決しようとする問題点）　　　　・上述した
構造のセラミック多層配線基板では、高融点金属導体層
上に耐酸化保護層を設けない基板に比べ高融点金属導体
層への酸素の侵入を防止できるが、厚膜導体層を作る厚
膜ペーストの＋ｆｆｉ頚により耐酸化保護層のニッケル
層の酸化防止機能や、導体露出部外周絶縁層の導体酸化
防止機能が唄われる欠点があった。

すなわち、ｉ５図および第６図に示す従来例とも厚膜ペ
ーストとしてＰｄ／Ａｇの比が小さい銀ペーストを使用
している場合、Ｋ膜辱体心に酸素の遮断効果がないばか
りか耐酸化保護層の金−銀合金が厚膜ペーストと反応し
て金／恨の比が小さくなり酸素遮断性の鼠が減少し、鉄
屈めつき層への酸素の侵入をを効に防止できなくなる欠
点があった。

また、第５図に示す例では厚膜ペースト中のガラス成分
中のタングステン、モリブデンより酸素との結合力が弱
い鉛、亜鉛等の金属酸化物の量が多い場合、導体露出部
外周絶縁層より導体の酸化が起こる欠点もあった。

本発明の目的は上述した不具合を解消し、厚ＩＩクペー
ストの種類にかかわらず基）反内部への酸素侵入を防ぎ
、安定した！？￥、電性を得ることができるセラミック
多層配線基板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）本発明のセラミンク多層配線基１反は、セラミックから
なる絶縁層と高融点金属を主成分とする導体層とが交互
に積層されたセラミ７り基板のぶ体露出部に耐酸化保護
層を形成し、その上に酸化雰囲気中で３Ａ結される厚膜
導体層が形成されたセラミック多層配線基板において、耐酸化保護層と厚膜導体層間に貴金属粉末を主成分とし
耐酸化保護層と絶縁層の酸素遮断性をｔ員なうことの少
ない補助導体ペーストにより補助導体層を設けることを
特徴とするものである。

（作　用）本発明の詳細を第１図および第２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
製し、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を阜備する。

次いで、そのグリーンシートｌ上に、タングステン、モ
リブデン等の同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１氏抗の低
い金属を主成分とする導体ペーストと、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と同一
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、図１．２に示すように導体ペース
トよりなる高融点全屈感体５２と絶縁ペーストよりなる
絶縁層３を形成する。なお、高融点金属導体層２および
絶縁層３の層数は限られたものではムく、用途に応じた
層数とすれば良い。

そして、導体層２と絶！！ＦＪ３とを形成するペースト
が印刷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ｌ
の組成、導体ペーストの成分より定められるが、１４０
０〜１日００°ｃ、５〜１８０分焼成するものである。

焼成後、露出した高融点金属導体層２上に、ニッケル等
の鉄属メッキ層４を形成する。鉄属メッキをするのは、
貴金属との濡れ性の向上を図るためである。鉄属メッキ
層４の厚みは、１〜５μが適当である。鉄属メッキだ４
を形成する方法は、電解、無電解のどちらのメッキ方法
でもよく、電極の取り出しの可否により選択される。鉄
属メ。

キ巧４を形成した後、鉄属メッキ層４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
°ｃ、　　５〜３０分還元雰囲気中で熱処理してもよい
。

次いで、金と恨とを含むペーストを、鉄属メッキ層４上
にスクリーン印刷し、金と銀との合金よりなる耐酸化保
護層５を形成するペースト層を鉄属メフキｒＦ！Ｊ４上
に形成する。耐酸化保護層５の厚みは、厚１模導体層の
焼成温度により異なるが、１５〜４５μが適当である。

次いで、耐酸化保護層５を形成するペースト５が形成さ
れたセラミック配線基板を、１０００−１１００℃の非
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、金・銀？８高融金よりなる耐酸化保
護層５を形成する。溶融温度は１０００℃以上であるが
、鉄属メッキの合金よりなる耐酸化保護層への拡散を抑
えるためにも、１１００’Ｃ以下の溶融温度が好ましい
、７重融時間も長ずざると鉄属メッキ４の耐酸化保護層
５への拡散が大きくなるので、溶融時間は５〜３０分が
適当である。

さらに、熱処理されたセラミック基板の耐酸化保護層５
および絶縁層３上に、金属成分は銀とパラジュウムを主
成分とし、バラジュウムが１０モル％以上であり、ガラ
スを含む場合ガラス成分は酸化鉛と酸化亜鉛の合計が５
０重景％以下とした補助導体ペーストと、根等を主成分
とする厚膜導体ペーストとにより、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、補助導体層６
と厚膜導体層７を形成し、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’Ｃ，５〜２０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４重積回路
を形成する。

（実施例）以下、実施例につき第３図および第４図を参照して説明
する。

セラミンク成分として、アルミナ９０重エバーセントの
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ｆｉバインダーを混合し、ドクターブレード
法により厚みＱ　、３　ａｓのセラミソ　　ｔフグリー
ンシート１を作成した。

次に、タングステン粉末９０重エバーセント１　シリカ
２重量パーセントのメタライズ成分にエチルセルロース
を印刷助剤として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エチルセルロースを印刷助剤とし
て加えた絶縁ペーストとを、グリーンシート１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２
および絶縁層３を形成する禎層体を得た。

次いで、そのｇ１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“Ｃ／時間で昇温した後、
１５５０℃で２時間保持後、降温速度６００　’Ｃ／時
間で焼結した。

そして、得られたセラミック配′ｇＡｉ板上に露出した
高融点金属導体層２上に、硼化水素浴系の無電解メッキ
により３μのニッケルよりなる鉄属メッキ層４を形成し
た。

次に、ニッケルメンキしたセラミック基板を水素雰囲気
中、９５０℃で５分間熱処理後、金２５モル％、銀７５
モル％の金および銀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３０
μになるように鉄属メッキ層４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、
金と恨との合金よりなる窩融点金匡導体層５を形成した
。

さらに、高融点金属専体層５上に第１表に示す成分の厚
膜補助導体ペーストをスクリーン印刷した後さらに厚膜
導体ペースト（昭栄化学Ｄ　−４０２２）をスクリーン
印刷し、空気中８５０℃で１０分間焼成し、第３．４図
に示すように、高融点金属導体層２上に各々鉄属メッキ
層４および耐酸化保護層５をはさんで補助導体層６、厚
膜導体層７が設けられた本発明のセラミック多層配ｖＡ
基板を得たに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後の導電性の劣化を比較するため
Ｈ膜辱体層７間の電気抵抗を測定し、さらに耐酸化保護
層外周のぶ体層の酸化を観察した。それらの結果を第１
表に示す。

第１表から明らかなように、導通抵抗が低く、導体層の
酸化のない判定が○の試料は、（１１１助専体ペースト
中の金属成分においてバラジュウム量が７．５重量％（
１０モル％）以上で、かつ補助導体ペースト中のガラス
成分において酸化鉛と酸化亜鉛の合計量が５０重量％以
下であることがわかる。

本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく
、幾多の変形、変更が可能である０例えば上述した実施
例では、基板の構造を第３．４図に示した例としたが、
耐酸化保護層と厚膜四体゛層の間に補助導体層が存在す
ればどのような基板でも同様の効果が得られる。

（発明の効果）以上詳細に説明したところから明らがなように、本発明
のセラミック多層配線基板によれば、補助ふ体層を耐酸
化保護層と厚膜導体層との間に形成することにより、厚
膜導体を形成するＩＶ膜ペーストの種類にかかわらず高
融点金５ＱＪ体層内部への酸素の浸入を防ぐことができ
るため、多種のペーストの形成が可能となり多方面の分
野で使用することができる。

さらに、補助ぷ体層中の金属成分としてバラジュウムを
一定量以上含存するので耐酸化保護層の酸素遮断効果の
劣化が少なく、ガラス成分として酸化鉛と酸化亜鉛の量
が一定量以下であるので導体露出部の外周の酸化がなく
、安定した’ＳＱ性を存するセラミック多層配線基板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明によるセラミック多層配線基板
の一実施例の要部Ｉｇｒ面図、第３図、第４図は本発明
によるセラミック多層配線基板の他の実施例の要部断面
図、第５図、第６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。１．２１・・・セラミックグリーンシート２．２２・・
・高融点金属入信体層３．２４　　・・・３Ｂ！＆ＰＵ４．２５　・・・ｉ失
属メフキ層５．２６・・・耐酸化保護層　６・・・補助
ぷ体層７．２７・・・厚膜導体層　　２３・・・開口。第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、セラミックからなる絶縁層と高融点金属を主成分と
する導体層とが交互に積層されたセラミック基板の導体
露出部に耐酸化保護層を形成し、その上に酸化雰囲気中
で焼結される厚膜導体層が形成されたセラミック多層配
線基板において、耐酸化保護層と厚膜導体層間に貴金属粉末を主成分とし、対酸化保護層と絶縁層の酸素遮断性を損
なうことの少ない補助導体ペーストにより補助導体層を
設けることを特徴とするセラミック多層配線基板。２、前記補助導体層の金属成分がＡｇとＰｄを主成分と
するものであ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。３、補助導体層中のＰｄの量が金属成分中において１０
モル％以上である特許請求の範囲第２項記載のセラミッ
ク多層配線基板。４、補助導体層中にガラスを含む場合はガラス成分が、
酸化鉛と酸化亜鉛の合量が５０重量％以下である特許請
求の範囲第１項記載のセラミック多層配線基板。