JPS63111697A - 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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JPS63111697A
JPS63111697A JP25916886A JP25916886A JPS63111697A JP S63111697 A JPS63111697 A JP S63111697A JP 25916886 A JP25916886 A JP 25916886A JP 25916886 A JP25916886 A JP 25916886A JP S63111697 A JPS63111697 A JP S63111697A
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    • 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)

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] (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、全体を金属製キャップ
で気密に封止した構造のハイブリッド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、厚膜法、あるい
は厚膜薄膜混成法等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 5 一 基板は、比較的大きな誘電率(ε)を有するセラミック
(ε=8〜10)や結晶化ガラス(ε−9〜20)で絶
縁体層が構成されているなめ、配線の浮遊容量を低く抑
えることができず、搭載された素子の高速動作化が阻ま
れている。
そこでこのような問題に対処するため、最近高速素子搭
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2と
ポリイミド層3とをセラミック基板1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、蒸着ある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種の導体の薄膜をセラミック基板1
の全面に形成した後、フォトリソグラフィ等の方法で不
要部分をエツチングし薄膜導体パターン2を形成する第
1の工程と、ポリイミド樹脂をスピンコー1へ乾燥した
後、フォトリングラフィにより上下の導体パターン2間
を電気的に接続する通孔4を形成する第2の工程とを繰
返−6= す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2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
とができるという利点を有している。
(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
ド樹脂が吸湿性を有するため、この上にICチップ等を
搭載し金属製キャップ等で気密に封止してハイブリッド
ICを製作した場合、ポリイミド層3の厚さ方向から湿
気が金属製キャップ内部の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、あるいは温度サイ
クル試験時の結露による短絡事故等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。
[発明の楕或コ (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
の入出力パッドと前記多層配線部との間に配設され一端
は入出力パッドに他端は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。
またその製造方法は、セラミック基板の所定面に一端が
周辺部に他端が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カラ
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
C u系導体パターンを多層的に有する多層配線部とこ
の多層配線部の最上層のCu系導体パターンと同時に少
なくとも前記導体配線パターンの一端に電気的に接続さ
れる入出力パッドと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−
9= している。
(作用) 本発明の配線基板およびその製造方法においては、内部
配線と電気的に接続するための導電配線パターンと環状
導電体層とが厚膜法により形成されており、環状導電体
層の内側のセラミック基板上に薄膜法により低誘電率絶
縁材料を絶縁体層としCu系導体パターンを多層的に有
する多層配線部が設けられている。
従って多層配線素子にICチップ等の素子を搭載するこ
とにより、高速動作か可能なハイブリッドICが得られ
る。
また、環状導電体層上に金属製キャップを取着すること
により多層配線部が気密に封止されて外気に直接触れる
ことがなく、しかもこの環状導電体層より外側の絶縁体
層がセラミック及び結晶化ガラスで構成され、ここから
厚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。
= 10− さらに、薄膜法により導電配線パターンの露出部上にC
u系の入出力パッドが形成されているので、この上に入
出力リード等を固着しやすい。
またさらにシールリングパターンとなる環状導電体層を
、特にハンダぬれ性のよい厚膜導体ペーストで印刷形成
した配線基板においては、ハンダでの金属製キャップ溶
着作業がしやすい。
(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、基板中央部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6が以下に示す厚膜法によ
りそれぞれ形成されている。
すなわち、これらの短尺の厚膜導体パターン6は例えば
CUベースト、Ag−Ptペースト、Au−Ptペース
ト。Ag−Pdペーストのような、S u −P b系
のハンダとのぬれ性が良くかつこのハンダとの拡散速度
の遅い厚膜導体ペーストを、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短尺の厚膜導体パターン6の上
には、これら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7が、結晶化カ
ラスペーストを印刷、乾燥焼成することによって形成さ
れている。さらにこのリング状の絶縁体層7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8が、前述の厚膜導体ペーストを印刷、乾燥
、焼成することによって形成されている。
またさらにこのようなリング状の厚膜導体パターン8の
内側のセラミック基板5表面には、銅を主導体としな2
ないし3種の導体からなる厚さが1μm〜10μm程度
の薄膜導体パターン9とほぼ同じ厚さのポリイミド層1
0とを、以下に示すような薄膜法によって交互に積層し
てなる銅−ポリイミド多層配線部11が設けられている
ずなわちこの多層配線部11は、まずリング状の導体パ
ターン8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、例えばCr/Cu、Ti/Cu
、Cr/Cu/Cr、Ti/Cu/Cr、Cr/Cu/
Au、Ti/Cu/Au等の導体を蒸着あるいはスパッ
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9を形成する。そしてこの
第1層目の薄膜導体パターン9においては、その端部1
2が短尺の厚膜導体パターン6の全内側端部上に重なり
合うように形成し、短尺の厚膜導体パターン6と多層配
線部11の導体パターンとが電気的に接続されるように
構成する。
このようにして形成された薄膜導体パターン9上に、有
機材料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10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−13= って導体パターン9間を電気的に接続するための通孔1
3を形成する。
これらの工程を繰返して薄膜導体パターン9とポリイミ
ド層10とを所定の層数を交互に積層し、最後に最上層
の薄膜導体パターン9を以下に示すようにして形成する
すなわち最上層においては、前記録を主導体とした2な
いし3種の導体を基板全面に蒸着あるいはスパッタリン
グした後、この薄膜導体をエツチングすることにより、
リング状の厚膜導体パターン8の内側に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、ボンデングワイ
ヤを介して、搭載された能動素子と多層配線部11の導
体パターン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
とともに、短尺の厚膜導体パターン6の外側露出部上に
、これより大サイズの複数個の入出力導体パッド16を
それぞれ形成する。
このように構成される実施例の配線基板上には、通常次
のようにして素子か搭載され、ハイブリッドICが構成
される。
すなわち、第3図に示すように、多層配線部11のタイ
パッド14上には、ICチップ17や抵抗等(図示を省
略。)がそれぞれ導電製エポキシ18のような接着剤で
接着され、これらのICチップ17とOLB 15との
間は、Au線+AI線のようなボンディングワイヤ19
によって電気的に接続される。そしてリング状の厚膜導
体パターン8の」二には、コバールやF e / N 
i 42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20が、S n / P
 b 63 /37合金のような共晶ハンダ21によっ
て固着され、ICチップ17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22が封入された状態で
気密に封止される。
さらに薄膜の入出力導体パッド16」二には、共晶ハン
ダ等を用いてクリップリード等の入出力リードや入出力
ピン(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−15= て構成されるハイブリッドICにおいては、ICチップ
17等が搭載される多層配線部11の絶縁体層がセラミ
ックや結晶化ガラスと比べて誘電率が低いポリイミド樹
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17等か搭載された領域が
金属製キャップ20で気密に封止されており、かつ金属
製キャップ20の外側に露出した基板周辺部の絶縁体層
が、耐湿性の高いアルミナ等のセラミック及び結晶化カ
ラスで構成されているので、金属製キャップ20内部の
搭載領域への湿気の侵入が完全に防止され、マイグレー
ション、ワイヤ腐蝕、結露事故等の発生がない。さらに
シールリングパターンとなるリング状の導体パターン8
がハンダとのぬれ性の良い導体によって厚膜形成されて
おり、かつ短尺の厚膜導体パターン6の露出部上にハン
ダ付は性に良い銅を主導体とした2ないし3種の導体に
より薄膜入出力導体パッド1−6が形成されているので
、金属製キャップ20や入出力リード等の固着強度の高
いハイブリッドICを得ることができる。
[発明の効果] 以上の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、金属製キャップ等で気密に封
止された素子の搭載領域内へ湿気が侵入することがなく
、短絡腐蝕事故等が発生することがない。従って、信頼
性が高く素子の高速動作が可能なハイブリッドICを得
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構成したハイブリッド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
の基板の断面図である。 5・・・・・・・・・セラミック基板 6・・・・・・・・・短尺の厚膜導体パターン7・・・
・・・・・・リング状の絶縁体層8・・・・・・・・・
リング状の厚膜導体パターン9・・・・・・・・・薄膜
導体パターン10・・・・・・・・・ポリイミド層 11・・・・・・・・・多層配線部 13・・・・・・・・・通孔 14・・・・・・・・・グイパッド 15・・・・・・・・・0LB 17・・・・・・・・・ICチップ 20・・・・・・・・・金属製キャップ21・・・・・
・・・・ハンダ

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
    ッドと前記多層配線部との間に配設され一端は入出力パ
    ッドに他端は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
    のシール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に一端が周辺部に他端が
    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
    とこの多層配線部の最上層のCu系導体パターンと同時
    に少なくとも前記導体配線パターンの一端に電気的に接
    続される入出力パッドと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)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
    拡散速度の遅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。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02101545U (ja) * 1989-01-30 1990-08-13
JPH0613533A (ja) * 1992-06-24 1994-01-21 Toshiba Corp マルチチップモジュール
JP2018101657A (ja) * 2016-12-19 2018-06-28 ローム株式会社 センサモジュール

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