JPS63110755A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

配線基板およびその製造方法

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JPS63110755A
JPS63110755A JP25797186A JP25797186A JPS63110755A JP S63110755 A JPS63110755 A JP S63110755A JP 25797186 A JP25797186 A JP 25797186A JP 25797186 A JP25797186 A JP 25797186A JP S63110755 A JPS63110755 A JP S63110755A
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wiring board
wiring
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conductor
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Yoshitaka Fukuoka
義孝 福岡
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Toshiba Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901Structure
    • H01L2924/1904Component type
    • H01L2924/19041Component type being a capacitor

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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Structure Of Printed Boards (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的コ (産業上の利用分野) 本発明は配線基板およびその製造方法に係り、特にハイ
ブリッドIC用の多層配線基板およびその製造方法に関
する。
(従来の技術) 近年、電子機器の小型軽量化、多機能化、高速化、高信
顆化等の要求の高まりに伴ない、アルミナ等のセラミッ
クの多層配線基板上にICチップや抵抗、コンデンサの
ようなチップ部品を多数搭載し、全体を金属間キャップ
で気密に封止したf74aのハイブリッドICが多用さ
れてきている。
そしてこのハイブリッドICに用いられるセラミック多
層配線基板は、通常グリーンシート法、1−’7膜、!
)るいはyf、膜薄膜混成法のいずれかの方法により、
製造されている。
しかしながらこのようなセラミック多層配線基板は、絶
縁体層か比軟的大きな誘電率(ε)を有するセラミック
(ε=8〜10)や結晶化ガラス(ε=9〜20)で構
成されているため、配線の浮遊容量をあまり低く抑える
ことができず、搭載された素子の高速動作化を阻んでい
る。
そこでこのような問題に対処するために最近高速索子搭
載用の配線基板として銅−ポリイミド多層配線基板が開
発されつつある。この配線基板は、第4図に示すように
厚さが1μm〜10μm程度の薄膜導体パターン1とポ
リイミド層2とをセラミック基板3上に積層した構造を
有し、次のようにして製造されている。
すなわち、蒸着或いはスパッタリングにより銅を主導体
とした2ないし3種の導体の層をセラミック基板3の全
面に形成させて後フォトリソグラフィ等により不要部分
をエツチングし薄膜導体パターン1を形成する第1の工
程と、ポリイミドをスピンコート乾燥した後、フォトリ
ソグラフィにより上下の導体パターン1間を電気的に接
続する通孔11を形成する第2の工程とを、繰返ずこと
により製造されている。
そしてこのような薄膜法により製造された銅−ポリイミ
ド多層配線基板は、絶縁体層を構成するポリイミド樹脂
の誘電率が極めて低く(ε=3〜4)、しかも他の金属
に比べて電気抵抗の小さな銅により導体パターン1が形
成されているため、搭載された素子を高速動作させるこ
とができる。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながらこのような配線基板においては、ポリイミ
ドvIJNが吸湿性を有するため、この上にICチップ
等をf?f載して金属製キャップ等で気密に封止した場
合、ポリイミド層2の厚さ方向から湿気が搭載領域内に
侵入してしまう。
そして、この湿気がマイグレーションによる多層配線部
の短絡事故、ICやワイヤの腐蝕事故、或いは温度サイ
クル試験時の結露による短絡事故を引き起こすという問
題があった。
本発明はこれらの問題を解決するためになされたもので
、耐湿性が改善され気密に封止された領域内への湿気の
侵入がなく、しかも信頼性が高く高速動作が可能なハイ
ブリッドIC用などの多層配線基板およびその製造方法
を提供することを目的とする。
[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) 本発明の配線基板は、セラミック基板と、このセラミッ
ク基板の所定面中央部に配設された低誘電率絶縁材料を
絶縁体層としCu系導体パターンを多層的に有する多層
配線部と、前記セラミック基板の所定面周辺部に前記多
層配線部に対し離間して形設された入出力パッドと、こ
の入出力パッドと一体をなし一端が多層配線部の端子に
それぞれ電気的に接続された導電配線パターンと、この
導電配線パターンの少なくとも一部をそれぞれ被覆しな
がらかつ前記多層配線部を囲繞するよう前記セラミック
基板の所定面に環状に形設された耐湿性材料からなる絶
縁体層と、この絶縁体層上に形設された環状導電体層と
、前記多層配線部を覆うように基部が前記環状導電体層
に取着された導電性キャップとを具備することを特徴と
している。
また本発明の配線基板の製造方法は、セラミック基板の
所定面周辺部に入出力パッドを厚膜法により形成する工
程と、一端が前記入出力パッドに接続されかつ前記セラ
ミック基板の所定面中央部に向かう導体配線パターンを
厚膜法により形成する工程と、前記導電配線パターンの
少なくとも一部をそれぞれ被覆しながらかつ前記セラミ
ック基板の所定面中央部を囲繞するように環状に結晶化
ガラスからなる絶縁体層を形成する工程と、前記絶縁体
層上に環状導電体層を厚膜法により形成する工程と、前
記セラミック基板の所定面中央部にポリイミド樹脂を絶
縁体層とし端子が前記入出力パッドの他端に接続される
Cu系導体パターンを多層的に有する多層配線部を薄膜
法により形成する工程と、前記多層配線部を覆うように
導電性キャップの基部を前記環状導電体層に取着する工
程とからなることを特徴としている。
(作用) 本発明の配線基板においては、金属製キャッグ取着用の
シールリングパターンとなる環状導電体層と、人出力パ
ッド、およびこれらの入出力パッドと内部配線とを電気
的に接続するための導電配線パターンが厚膜法により形
成されており、シールリングパターンの内側のセラミッ
ク基板上に薄膜法により導体パターンとポリイミド樹脂
からなる絶縁体層とが交互に積層された銅−ポリイミド
多層配線部が設けられている。
従って、セラミックに比べて誘電率が極めて低いポリイ
ミド樹脂で絶縁体層が構成されていることにより、高速
動作が可能となる。
また、多層配線部が導電性キャップで気密に封止されて
外気に直接触れることがなく、しかもシールリングパタ
ーンより外側の絶縁体層がセラミック及び結晶化ガラス
で構成されており、これからJアさ方向に湿気が侵入し
てくることがないので、短絡腐蝕事故等が発生ずること
がなく、信頼性の高いハイブリッドICが得られる。
さらに、環状導電体層や入出力パッド等の導体17膜を
、特にハンダぬれ性が良好でハンダとの拡散速度の速い
導体ペーストの印刷、乾燥、焼成により形成された場合
には、これらの上に導電性キャップや入出力リードある
いは入出力ピンをハンダ等により固着した場合の固着力
が大きく、ハンダ溶着作業が簡単であるという利点があ
る。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図および第2図は、それぞれ本発明の配線基板の一
実施例を示す斜視図および要部拡大断面図である。
これらの図において符号5はアルミナ等のセラミックか
らなる基板を示し、このセラミック基板5表面の周辺部
には、複数の入出力導体パッド6とこれらの入出力導体
パッド6から内側に向かってそれぞれ延出された複数本
の比較的短尺の導体パターン7とが、以下に示す厚膜法
によりそれぞれ整列して形成されている。
すなわちこれらの厚膜導体は、Cuペースト、Ag−P
tペースト、A u −P tペースト、Ag−Pdベ
ーストのような、ハンダぬれ性が良くかつハンダとの拡
散速度が比較的速い導体ペーストを、5〜20μmの厚
さにスクリーン印刷し続いて乾燥、焼成することによっ
て形成されている。
またこうして形成された入出力導体パッド6列の内側に
は、短尺の厚膜導体パターン7の両端部をそれぞれ露出
させ中央部のみを被覆するような幅のリング状の絶縁体
層8が、結晶化ガラスペーストを印刷、乾燥、焼成する
ことにより形成されている。
さらにこのリング状の絶縁体R8の上にはこれと相似形
でこれよりいくらか幅の狭いリング状の導体パターン9
が、前述の厚膜導体ペーストを同様にして印刷、乾燥、
焼成することにより形成されている。
またさらにこのようなリング状の厚膜導体パターン9の
内側のセラミック基板5表面には、銅を主導体とした2
ないし3種の導体からなる厚さが1μ〜10μ程度の薄
膜導体パターン10と同程度のJ7さのポリイミド層1
1とを、以下に示すような薄膜法により交互に積層して
なる銅−ポリイミド多層配線部12が設けられている。
すなわちこの多層配線部12は、まずリング状の導体パ
ターン9の内側のセラミック基板5上に銅を主導体とし
た2ないし3種の導体、たとえばCr/Cu= ’I’
i/Cu、Cr/Cu/Cr、Ti/Cu/Cr、Cr
/Cu/Au、Ti/Cu/ A u等の導体を、蒸着
或いはスパッタリングすることにより薄膜を形成した後
、フォトリソグラフィにより不要の部分をエツチングす
ることにより第1層目の薄膜導体パターン10を形成す
る。
そしてこの第1層目の薄膜導体パターン10においては
、これらの端部を短尺の厚膜導体パターン7の全内側端
部上に重ね合わせて形成し、短尺の1γ膜導体パターン
7を介して入出力導体パッド6と多層配線部とが電気的
に接続されるように構成する。
このように形成された薄膜導体パターン10上に、有機
不イロであるポリイミド樹脂をスピンコートし乾燥硬化
させてポリイミド層11を形成した後、フォトリソグラ
フィによりエツチングを行って導体パターン10間を電
気的に接続するための通孔13を形成する。
このような工程を繰返し薄膜導体パターン1゜とポリイ
ミドJulとを所定の数だけ交互にT?1層し、さらに
最上層の薄膜導体部に、ICチップのような能動素子や
抵抗、コンデンサのような受動素子を搭載するための複
数のダイパッド14と、ボンディングワイヤを介して、
r4mされた能動素子と多層配線部12とを電気的に接
続するための複数のアウターリードポンディングパッド
(OLB)15とを形成することにより銅−ポリイミド
多層配線部12が完成する。
このように構成される実施例の配線基板上には、通常衣
のようにして素子が搭載され、ハイブリッドICが製作
される。
すなわち、第3図に示すように、多層配線部12のダイ
パッド14上には、ICチップ16や抵抗等(図示を省
略。)がそれぞれ導電性エポキシ17のような接着剤で
接着され、これらのICチツブ16ど0LB15との間
は、Au線やA、!2線のようなボンデイン、グワイヤ
18により電気的に接続される。そしてリング状の17
膜導体パターン9の上には、コバールやFe/Ni42
アロイのようなセラミックと熱膨張係数がほぼ等しい金
属からなるキャップ19がS n / P b 63/
37合金のような共晶ハンダ20により固着され、IC
チップ16等が搭載された領域はヘリウムや窒素のよう
な不活性ガス21が封入された状態で気密に封止される
さらに入出力導体バンド6上には、共晶ハンダ等を用い
てクリンプリード等の入出力リードや入出力ビン(図示
を省略。)が固着される。
従って、実施例の配線基板を用いこのようにして構成さ
れるハイブリッドICにおいては、ICチップ16等が
搭載される領域の絶縁体層が、セラミックや結晶化ガラ
スと比べて非常に低い誘電率を有するポリイミド樹脂で
構成されているので、配線の浮遊容量を小さくすること
ができ、動作の高速化が進められる。
またこのようなICチップ16等が搭載されたgriL
llが金属製キャップ19で気密に封止されており、か
つ金属製キャップ19の外側に露出した周辺部の絶縁体
層は、耐湿性の高いセラミック及び結晶化ガラスで構成
されているので、金属製キャップ19内部の搭載領域へ
の湿気の侵入がなく、マイグレーション、ワイヤ腐蝕、
結露事故等が全く発生することがない。
さらに、リング状の厚膜導体パターン9と入出力導体パ
ッド6とが、いずれも5n−Pb系のハンダとのぬれ性
が良くかつハンダとの拡散速度の速い導体の17膜で構
成されているので、これらの上に金属製キャップ19あ
るいは入出力リード等をハンダ20により強固に固着す
ることができる。
[発明の効果] 以上説明から明らかなように、本発明の配線基板および
その製造方法によれば、気密に封止された素子の搭載領
域内への湿気の侵入がなく、短絡IK蝕重事故が発生せ
ず、しかも信頼性が高く素子の高速動作が可能なハイブ
リッドICを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はそれぞれ本発明の配線基板の一実
施例を示す斜視図および要部拡大断面図、第3図は実施
例の配線基板を用いて製作したハイブリッドICの要部
拡大断面図、第4図は従来の銅−ポリイミド多層配線基
板の断面図である。 5・・・・・・セラミック基板 6・・・・・・入出力導体パッド 7・・・・・・短尺の厚膜導体パターン8・・・・・・
リング状の絶縁体層 9・・・・・・リング状の厚膜導体パターン10・・・
・・・・・・薄膜導体パターン11・・・・・・・・・
ポリイミド層 12・・・・・・・・・多層配線部 13・・・・・・・・・通孔 14・・・・・・・・・ダイパッド 15・・・・・・・・・0LB 16・・・・・・・・・ICチップ 19・・・・・・・・・金属製キャップ20・・・・・
・・・・ハンダ 出願人      株式会社 東芝 代理人 弁理士  須 山 佐 − 第1図 ℃ 第 3 図

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)セラミック基板と、 このセラミック基板の所定面中央部に配設された低誘電
    率絶縁材料を絶縁体層としCu系導体パターンを多層的
    に有する多層配線部と、 前記セラミック基板の所定面周辺部に前記多層配線素子
    に対し離間して形設された入出力パッドと、 この入出力パッドと一体をなし前記多層配線部の一端が
    多層配線部の端子に電気的に接続された導電配線パター
    ンと、 この導電配線パターンの少なくとも一部をそれぞれ被覆
    しながらかつ前記多層配線素子を囲繞するよう前記セラ
    ミック基板の所定面に環状に形設された耐湿性材料から
    なる絶縁体層と、 この絶縁体層上に形設された環状導電体層と、 前記多層配線素子を覆うように基部が前記環状導電体層
    に取着された導電性キャップと、 を具備することを特徴とする配線基板。
  2. (2)セラミック基板が、アルミナからなる基板である
    特許請求の範囲第1項記載の配線基板。
  3. (3)Cu系導体パターンが、Cr/Cu、Ti/Cu
    、Cr/Cu/Cr、Ti/Cu/Ti、Cr/Cu/
    Au、或いはTi/Cu/Auである特許請求の範囲第
    1項記載の配線基板。
  4. (4)多層配線部を構成するCu系導体パターンの最下
    層のCu系導体パターンの端部が、導電配線パターンの
    他端に重ね合わせられて電気的に接続されている特許請
    求の範囲第1項記載の配線基板。
  5. (5)低誘電率絶縁材料が、ポリイミド樹脂である特許
    請求の範囲第1項記載の配線基板。
  6. (6)耐湿性材料が、結晶化ガラスである特許請求の範
    囲第1項記載の配線基板。
  7. (7)導電性キャップが、金属製キャップである特許請
    求の範囲第1項記載の配線基板。
  8. (8)環状導電体層が、導電性キャップを取着するため
    のシーリングパターンである特許請求の範囲第1項記載
    の配線基板。
  9. (9)セラミック基板の所定面周辺部に入出力パッドと
    一端がセラミック基板の所定面中央部に向かう導体配線
    パターンとを厚膜法により形成する工程と、 前記導電配線パターンの少なくとも一部をそれぞれ被覆
    しながらかつ前記セラミック基板の所定面中央部を囲繞
    するように環状に結晶化ガラスからなる絶縁体層を形成
    する工程と、 前記絶縁体層上に環状導電体層を厚膜法により形成する
    工程と、 前記セラミック基板の所定面中央部にポリイミド樹脂を
    絶縁体層とし端子が前記導体配線パターンの他端に接続
    されるCu系導体パターンを多層的に有する多層配線部
    を薄膜法により形成する工程と、 前記多層配線部を覆うように導電性キャップの基部を前
    記環状導電体層に取着する工程と、 からなることを特徴とする配線基板の製造方法。
  10. (10)入出力パッド、導体配線パターンおよび環状導
    電体層を形成する工程は、それぞれハンダぬれ性が良く
    かつハンダとの拡散速度の速い厚膜導体ペーストを印刷
    、乾燥、焼成してなるものである特許請求の範囲第9項
    記載の配線基板の製造方法。
  11. (11)絶縁体層を形成する工程は、厚膜結晶化ガラス
    ペーストを印刷、乾燥、焼成してなるものである特許請
    求の範囲第9項記載の配線基板の製造方法。
  12. (12)Cu系導体パターンを形成する工程は、Cr/
    Cu、Ti/Cu、Cr/Cu/Cr、Ti/Cu/T
    i、Cr/Cu/Au、或いはTi/Cu/Auからな
    る薄膜を蒸着或いはスパッタリングし、フォトリソグラ
    フィにより不要部分をエッチングしてなるものである特
    許請求の範囲第9項記載の配線基板の製造方法。
  13. (13)ポリイミド樹脂の絶縁体層を形成する工程は、
    スピンコートによりポリイミド樹脂の薄膜を形成し、フ
    ォトリソグラフィによりエッチングしてなるものである
    特許請求の範囲第9項記載の配線基板の製造方法。
JP25797186A 1986-10-29 1986-10-29 配線基板およびその製造方法 Granted JPS63110755A (ja)

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EP87309593A EP0266210B1 (en) 1986-10-29 1987-10-29 Electronic apparatus comprising a ceramic substrate
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