JPS6273697A - 多層セラミツク回路基板の製造方法 - 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】 叫既要〕 入出力用リードピンと基板との接着強度が優れた多層セ
ラミック基板の製法としてリートビン固定用のガラスセ
ラミックスを配線用ガラスセラミ・７りよりもアルミナ
含有■を増し、機械的強度を高めて形成する処理方法。

〔産業上の利用分野〕

本発明はり一トピンと基板との機械的強度を改良した多
層セラミック回路基板の製造方法に関する。

大量の情報を高速に処理するため情報処理装置の主要構
成要素である半導体装置は高密度実装が進んでいる。

すなわら従来はハーメチックシールパッケージ或いは樹
脂パッケージに格納した半勇１体部品をプリント配線基
板に配列して装着する実装形態がとられていたが、最近
はパソシヘーンヨン技術の進歩とも相まって多数のＬＳ
ｌ、ＶＬＳＩなどの半導体チップをセラミック回路基板
・＼直接に装着し、これをプリント配線基板に装着する
と云う二段構えの実装形態が採られようとしている。

この場合半導体チップはフリソプチソブボンデイングな
どの形でセラミック回路基板に搭載するが、配線パター
ンが錯綜するので回路基板は多層構造をとり、また厖大
な数のリードピンを（＋ｆｆｆえることとなる。

〔従来の技術〕

多数の半導体チップを搭載するセラミック基板の材料と
して当初はアルミナセラミックスが使用されたが焼結温
炭が約１６００℃と高く、導体パターン祠料として特殊
な高融点金属しか使えず、導体砥抗が高く、また微細な
パターンができにくいことなどから基板の多層化が進む
と共にガラスセラミックが使用されるようになった。

このものの長所は、 ■焼結温度が約１０００°Ｃと低いため作業性がよく金
（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）のような抵抗率の低い金属を使用
でき、微細パターンが形成できること。

■アルミナセラミックスと較べて誘電率の低い基板　を
作ることができ、従って電気的特性が良いこ　　と。

などである。

そして製法の一例としては硼硅酸ガラス粉末。

石英ガラス粉末などの原料粉末をエチルセルｒＪ　−ズ
やアクリル樹脂などのベインダとアセトンやアルコール
などの溶剤を用いて混練し、泥漿状のスラリーを作り、
これをドクタブレ−を法を用いて例えば１００　＋ｎ角
、厚さが０．３龍角のグリシジ−１・を数多く作る。

これに打抜きプレスを用いてバイアホール用の穴を開け
た後、例えばＣｕベーストをスクリーン印刷して配線パ
ターンを形成すると共にハ・イアホールを埋める。

またリードピンの埋め込みが行われる部分のグリンシー
トには打抜きプレスを用いてｌ、４ｍｍピッチで直径が
０，６ｕ＋の穴を開けておく。

この理由はセラミック回路基板に設けるリードピンは直
径が０．５ｍｓで、これが１．２５１ピツチでマトリッ
クス状に配列して形成されるが、グリンシートの焼成段
階で約１５％の収縮が予想されることによる。

このようにして作ったグリンシートはリードピン挿入用
の多数のピン状突起を備えた金型の上にまずリートピン
挿入穴が穴開けされている複数枚のグリンシートを位置
合わせして順次積み重ね、次に配線パターンがスクリー
ン印刷されているグリンシートを順次位置合わせしなが
ら積層する。

次に上下からプレスして積層しであるグリンシートを一
体化し、これを窒素（Ｎ２）などの不活性雰囲気中で約
１０００°Ｃの高温で焼成して多層基板ができあがる。

次にスクリーン印刷法を用いて基板の裏面に形成されで
いるリードピン挿入穴に半田ペーストを埋め込んだ後、
リードピンを挿入し、約２５０℃で１０分程度の熱処理
を行って融着させることにより多層セラミック回路基板
が完成していた。

然し、このような製造工程で製造した基板はり−ドビン
の数がυしく多いため非常に高価なものとなる。

すなわら、この実施例の場合、リードピンは１゜２５曹
ｌビ・ソチでマトリックス状に設けられるので、この実
施例のように５０賎角の基板スペースに埋め込む場合で
も１６００本のリードピンが必要であり、この装着のた
めに多大の工数が必要である。

発明者等はこの問題を解決する方法どしてピン挿入穴を
備えた金型を用い、この穴にリードピンを挿入し、この
リードピンに予めピン立て位置を穴開けしたリードピン
固定用のグリンシートを積層した後、配線用グリンシー
トを積層し、プレスした後に焼成して一体化し、リード
ピン付きの多層セラミック回路基板を一挙に製造する方
法を提案している。

本発明はかかるｕＸ中の製法に使用する固定用グリンシ
ートに使用するガラスセラミックスの改良に関するもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

発明者等は先に多層セラミック回路基板の製造法に関連
して次に特許を出願している。

公開特許う′、　昭和５５−６３９００名称「多層セラ
ミック回貼；＋１□板」発明者　山Ｌ’［ｌ成−他５名
この中で多層基板の必要条件としてセラミ、７クスの誘
電率が少なく、また配線ノぐターンの電気抵抗が少ない
などのこと以外に熱放散性が良く、また搭載するシリコ
ン（Ｓｉ）チップとの熱膨張係数の少ないことを挙げ、
ガラスセラミックスの中に粒径が３〜５μｍのアルミナ
（α−Ａ１２０））を混入すると良い結果を示すことを
記した。

そこで現在発明者等が提案しているリードピン付きの多
層セラミ・ツク回路基板を一挙に製造する方法において
もかかるアルミナ含有のガラスセラミックスを使用して
おり、グリンシートの組成の一例を示すと次のようであ
る。

アルミナ粉末　・・・・・・・・・・・・　　４３重量
％硼硅酸ガラス　・・・・・・・・・・・・　　４３重
１％バインダ　　　・・・・・・・・・・・・　　１０
重量％（ポリビニルブチラール） 可塑剤　　　　・・・・・・・・・・・・　　４重量％
（ジブチルフタレート） このようなガラスセラミ・ツクは従来のガラスセラミッ
クスに較べて放熱性のみならず機械的強度も改善されて
いる。

然しなから、これらのガラスセラミック多層基板ばり−
ドビン付きの状態で焼成したものも、あとでリードピン
を融着したちの４）機械的強度が充分でないことが判っ
た。

すなわちリードピンに横方向の力を加えるとガラスセラ
ミックごと欠けて剥離しやすい。

そのためガラスセラミックスの機械的強度を更に向上さ
せる必要がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は積層用金型のピン立て穴にリードピンを挿
入し、該リードピンを通して複数枚のり−ドビン固定用
のグリンシートと複数枚の配線用グリンシートとを順次
位置合わせして積層し、プレス成形した後に焼成して一
体化して得る多層基板において、前記リードピン固定用
のグリンシートを配線用グリンシートよりもアルミナ含
有量を増しまたガラスセラミックスを用いて形成する多
層セラミック回路基板の製造方法を用いることにより解
決することができる。

〔作用〕

本発明はグリンシートを積層してセラミック多層回路基
板を形成する際にリードピン固定用グリンシートは電気
的特性に殆ど関係がないことからこの部分のアルミナ含
有量を増し、機械的強度を強めるものである。

図は発明者らが提案しているリードピンも同時に一体成
形する方法を説明するもので、下型１に設けられている
直径が０．５ｔａ、深さ３Ｉ■のリードピン挿入穴２に
直径が０．５順、長さ４鶴のニッケル（Ｎｉ）製のリー
ドピン３を挿入しておく。

ここでリードピン挿入穴２は１．２５１−ピンチでマト
リックス状に設けられている。

そしてり−［・”ピン３に位置合わせしてリードピン固
定用グリンシート４を複数枚（この場合は４枚）積層し
、更にこの上にバイアホール５と配線パターンが形成さ
れている配線用グリンシート６を複数枚（この場合８枚
）を正確に位置合わせして積層する。

次に図示してない上型をあてがい下型１と加圧圧４ｍ　
シーご一体化する。

一体化したり−ドピン３付きのグリンシートは酸化を防
ぐために湿潤した窒素（Ｎ２）雰囲気中で例えば９５０
℃、２時間程度の焼成を行うことにより多層セラミック
回路基板が得られる。

ここで図に示すリードピン固定用グリンシート４０部分
は固定用にのみ役立ち電気的特性とは殆ど関係がない。

そこで本発明はこのリードピン固定用グリンシートには
アルミナ含有量を充分に増して機械的強度を増大させる
ものである。

（実施例） リードピン固定用のガラスセラミックスとしては次の組
成のものを用いた。

アルミナ粉末　・・・・・・・・・・・・　　５９重量
％硼硅酸ガラス　・・・・・・・・・・・・　　２５重
量％バインダ　　　・・・・・・・・・・・・　　ＩＱ
重遣％（ポリビニルブチラール） 可塑剤　　　　・・・・・・・・・・・・　　４重量％
（ジブチルフタレート） を用い、先に説明したと同様に溶剤を用いて混練し、ド
クタブレード法により厚ざ３００　μｍのグリンシート
を作り、これに打抜きプレスを用いて直径０．５ｍｍの
穴をマトリックス状に打ち抜いてＩＪ−ドビン固定用グ
リンシートを作った。

次に先に説明したと同様な方法で下型ｌに径０゜５１鵬
、長さ４ｗのＮｉ製のり−ドビン３を挿入し、この上に
リードピン固定用グリンシート４を５枚積層した後、続
いて配線用グリンシート６を３００枚積し、２０ＭＰａ
の圧力でプレスした。

そしてこれを湿潤したＮ２雰囲気中で９５０°Ｃ１２時
間の焼成を行うことによりリードピン付きの多層基板を
得ることができた。

このようにして作った多層セラミック基板と従来構造の
多層セラミック基板とについてリードピンに応力を与え
た場合の接着強度を比較した。

第１表はこの結果であり、試験方法はリードピンの先端
から０．５　＋ｕの位ｉηをビンと直角方向に力を加え
、リードピンが曲がる前にセラミック部が破壊したもの
を不良とした。

第１表 以上のように本発明を実施した基板は接着強度は充分で
あり、従来の欠点が改良された。

なおドクタブレード法で作り焼成した二種類のガラスセ
ラミックスについて特性を比較すると第２表のようであ
った。

このようにリードピン固定用セラミックスはアルミナの
過剰添加により誘電率は６．８と増加したが機械的強度
は大幅に増加したことが判る。

第２杉 ギ　２　表 〔発明の効果〕 以上記したように本発明の実施により多層セラミック回
路基板について、電気的特性を損なうことなく、リード
ピンの接着強度を向上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は金型上でのグリンシートの積層状態を示す断面図で
ある。 図において、 ３はリードピン、 ４はリードピン固定用グリンシート、 ６は配線用グリンシート、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　積層用金型のリードピン挿入穴（２）にリードピン（
   ３）を挿入し、該リードピン（３）を通して複数枚のリ
   ードピン固定用グリンシート（４）と複数枚の配線用グ
   リンシート（６）とを順次位置合わせして積層し、プレ
   ス成形した後に焼成して一体化して得る多層基板におい
   て、前記リードピン固定用グリンシート（４）を配線用
   グリンシート（６）よりもアルミナ含有量を増したガラ
   スセラミックスを用いて形成することを特徴とする多層
   セラミック回路基板の製造方法。