JPS63136697A

JPS63136697A - セラミツク多層回路基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63136697A
Application number: JP28179486A
Authority: JP
Inventors: 浩一篠原; 信之牛房; 永山　更成; 荻原　覚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1988-06-08

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、セラミック多層配線基板に係り、特に、電気
信号の入出力のためのピンを取り付けたり半導体部品を
取り付けて機能モジュールを構成するのに好適なセラミ
ック多層回路基板に関する。

〔従来の技術〕

大型電子計算機の演算速度の高速化には、ＬＳＩチップ
と実装系での信号伝播速度の高速化が必要である、実装
系での信号伝播速度の遅延時間をできるだけ少なくする
には、配線抵抗をできるだけ小さくすることが要求され
る。

従来、「多層セラミック基板の製造法法」に示されるよ
うに、特公昭５７−５４９５６号公報セラ゛ミック多層
配線基板内部に形成される導体配線は１表面が平坦なグ
リーンシートに導体ペーストを印刷したものを複数積層
し、焼結して形成していた。

また、特公昭５７−５４９５６号公報に記載のように、
平坦なグリーンシートに導体ペーストを印刷し。

その導体パターンの間を埋めるように、セラミックペー
ストを印刷し、表面が平坦となるような未焼成体を複数
枚加圧積層し、焼結して導体配線を形成する方法が提案
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、平坦なグリーンシートに印刷法を用い
て配線を形成する方法を用いているため通常行われてい
る一般的な方法では、配線厚さは１０〜１５μｍ程度で
、配線幅は１００〜１５０μｍ程度が限界であった。そ
して、このような方法で形成された配線抵抗は、タング
ステンを導体粉末として使用した場合、０．５〜１Ω／
１、銅を導体粉末とした場合、０．２〜０．４Ω／ａｍ
であり、信号伝播速度の高速化のためには十分とは言え
なかった。また、配線密度を上げるために配線幅を小さ
くしようとする場合も、配線抵抗が大きくなり、信号伝
播速度に影響を与えるため従来方法では高密度化という
点からも不都合であった。

また、特公昭５フ一５４９５６号公報「多層セラミック
基板の製造方法」に記載のような方法を用いれば、配線
厚さを５０μｍ程度にすることが可能となる。しかし、
この従来技術は、平坦なグリーンシート上に配線用印刷
マスクを用いて配線ペーストを印刷した後、別の印刷マ
スクに交換してセラミックペーストを印刷するため位置
ずれ等から一部配線パターンとセラミックパターンが重
なったりする問題が生じるため、精度良く配線パターン
を形成することは困難であった。また、一枚のグリーン
シートに配線パターンを形成するのに二回の印刷を行わ
なければならず、生産性という点で問題があった。

本発明の目的は、セラミック多層回路板内部に精度良く
、ひくい抵抗の導体配線を形成することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、セラミック絶縁材料と導体が複数積層された
セラミック多層回路基板において、各層ごとに溝が形成
され、その溝に導体が埋め込まれていることを特徴とす
るセラミック多層回路基板に関する。

従来技術で配線抵抗を小さくできなかったのは、平坦な
グリーンシートに印刷法を用いて配線パターンを形成し
焼成して導体配線を形成しているため、配線厚さをあま
り厚くできなかった点にある。

そこで、以下に示すような製造方法を考案した。

つまり、原料粉末と樹脂、溶剤等から作製されたグリー
ンシートに孔あけをし、この孔に導体ペーストを埋め込
んでスルーホールを設け、さらに、そのシートに配線パ
ターンマスクをし、そのマスクの上から電子線、赤外線
、レーザ光線等を照射し、照射した部分のグリーンシー
トに含まれている樹脂が熱分解することにより、セラミ
ック粉末を飛散させ溝を形成させる。さらに、その溝に
印刷その他の方法を用いて導体粉末を埋め込んだ未焼成
体を作製する０次に、そのようにして作製された未焼成
体を複数個積層して加圧し、成形体を作製する０次に、
この成形体を焼成して多層回路基板を作製する。

本実施例によれば、パターンマスクは動かさないため位
置ずれ等の心配はなく高精度の配線が可能である。また
、配線幅も小さくできるため高密度化が可能である。

溝の深さのコントロールは、照射時間及び照射エネルギ
を制御することにより行う。また、グリーンシートを作
製するのに用いた樹脂は、熱分解性の良い１例えば、ア
クリル系のものが好ましい。

なお、溝の形成には、上記の方法以外にスパッタ。

Ｘ線、イオンビームなどの方法を用いても良い。

なお、導体配線の配線幅に対する配線厚さの比は０．１
〜１　とする、これは、０．１　より少ないと配線導体
の抵抗が大きくなり、信号伝播速度の高速化のためには
不十分であり、また、比が１より大きいと導体粉末の埋
め込みが十分に行われず、良好な配線ができなくなるた
め、好ましくない。

また、１０００℃以下で焼結可能な絶縁材料としたのは
、配線導体として、電気抵抗率の小さい銅、金、銀、及
び、それらの合金を適用可能なためである。アルミナは
、絶縁性が良く、高強度であることなどから基板材料と
して適している。ムライトは、アルミナに比べ誘電率が
小さく信号伝播速度の高速化に有効である。ムライトと
５ｉｎｓの複合材は、ムライトより、さらに、誘電率の
小さい材料である。また、窒化アルミは高熱伝導性をも
つことから、基板からの放熱性を重視する場合に適して
いる。

さらに、導体は、銅、金、銀及びそれらの合金か、タン
グステン、モリブデンが好適である。二九らの金属の電
気抵抗率が小さいためである。なお、絶縁材料としてア
ルミナ、ムライト、ムライトとＳｉＯ２の複合材、窒化
アルミを主成分とした材料を用いた場合には、配線導体
はタングステン、モリブデンを使用する。

〔作用］本発明は、グリーンシートに配線パターンマスクをし、
その上から電子線、赤外線、レーザー光等を照射して溝
を形成し、さらにマスクを動かさずにその上から導体粉
末を埋め込むことから１位置ずれ等の問題は生じなく、
精度の良い配線が可能である。さらに、溝に導体を埋め
込むことにより、配線導体の断面積を大きくすることが
でき、　゛配線抵抗を小さくすることができる。また、
導体配線の配線幅を小さくした場合でも配線厚さが厚い
ために配線抵抗は小さくできるため、セラミック多層回
路板内部に高密度の配線が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について第１図ないし第３図を用
いて説明する。なお文中に部とあるものは重量部を、％
とあるのは重量％を示す。

〔実施例　１〕原料粉末として使用するガラス粉末の組成として、以下
のものを使用した。すなわち、酸化物に換算してＬ　ｉ
ｉｏ　１０〜１５％、ＳｉＯ＊７０〜８０％、ＡＱｚＯ
ａ　７〜１５．ＫｚＯ２〜３゜ＣａＦｘ１〜２％で総量
１００％となるように選んだ。

セラミック多層基板の製造方法は、まず、グリーンシー
ト６を作るためのスラリを作る。

スラリの製造方法は、上記の組成である平均粒径１μｍ
のガラス粉と平均粒径１μｍの５ｉ（ｈの粉末をガラス
粉末９５〜５０％、５ｉＯｉ粉末５〜５０％の混合比で
配合し、この粉末にｎブチルメタクリレート系の樹脂２
０部、トリクロルエチレン１２４部、テトラクロルエチ
レン３２部、ｎブチルアルコール４４部を加え、ボール
ミルで２４部湿式混合してスラリを作る６次に、真空脱
気処理により適当な粘度に調整する０次いで、このスラ
リをドクターブレードを用いてシリコンコートしたポリ
エステルフィルム上に０．３ｗｍ厚さに塗布し、その後
、乾燥してグリーンシート６を作製する。

次に、このグリーンシート６に孔あけをし、銅ペースト
を埋め込んで第２図（ａ）に示ようにスルーホール７を
形成する１次に第２図（ｂ）に示すようにこのシートに
配線パターンマスク８をし。

マスク８の上から電子線９を照射して溝を形成する。さ
らに、パターンマスク８の上から印刷法を用いて鋼ペー
ストを第２［（Ｑ）に示すように埋め込む、さらに、こ
のようにして作製したシートを３０層積層したのち、熱
間プレスにより圧着した。圧着条件は、温度１００℃、
圧力は１０部ｇｆ／ｄである。このようにして作製した
積層板を樹脂抜きのため１００℃／ｈ以下の昇温速度で
昇温し。

５００℃Ｘ３ｈの脱脂を行った後、２００℃／ｈの昇温
速度で昇温し、９００−１０００℃で焼成した。雰囲気
は、窒素中である。

焼成後の銅配線の厚さは３０μｍ２幅は１００μｍであ
り、配線抵抗は０．１０／ａｍであった。

また、銅配線のまわりには、クラック及びはがれ等は認
められなかった。

さらに、焼成品にピン付及びチップ装着をした。

焼成品のピン付した部分の周辺には、クラック等は認め
られなかった。また、基板にそり、変形などは認められ
なかった。

〔実施例　２〕酸化物に換算して、ＮｇＯ１３〜１５％。

Ａｌ２ｚＯｓ３５〜４０．ＢｚＯｓ４５〜５０％とし総
：ｔｌＯＯ％となるように選んだ組成である平均粒径１
μｍのガラス粉と平均粒径１μｍの５ｉＯｚ粉末をガラ
ス粉末９５〜５０％、Ｓ、ｉ０ｚ粉末５〜５０％の混合
比で配合し、この粉末にｎブチルメタリレート系の樹脂
２０部、トリクロルエチレン１２４部、テトラクロルエ
チレン３２部、ｎブチルアルコール４４部を加え、ボー
ルミルで２４部湿式混合してスラリを作る。さらに、実
施例１と同様にしてグリーンシート６を作製する。

次に、このグリーンシート６に実施例１と同様にしてス
ルーホール７を形成し、さらに、溝を形成する１次に、
溝に銅ペースを埋め込み、実施例１と同様にして焼成し
た。雰囲気は窒素中である。

焼成後の銅配線の厚さは３０μｍ１幅は１００μｍであ
り配線抵抗は０．１Ω／ａｍであった。また、銅配線の
まわりにはクラック、及び、はがれ等は認められなかっ
た。さらに、焼成品にピン付及びチップ装着をした。焼
成品のビン付した部分の周辺には、クリック等は認めら
れなかった。また、基板にそり、変形などは認められな
かった。

〔実施例　３〕実施例１及び２で作製したグリーンシート６に実施例１
と同様に金、ペーストでスルーホールを形成し、さらに
、実施例１と同様に溝を形成し。

銅ペーストの代わりに金ペーストを埋め込んだ。

さらに、実施例１と同様にして積層体を形成し、大気中
で焼成した。

焼成後の金配線の厚さは３０μｍ、幅は１００μｍであ
り配線抵抗は０．１３Ω／ｃｘであった。

金配線のまわりにはクラック及びはがれ等は認められな
かった。さらに、焼成品にピン付及びチップ装着をした
。焼成品のビン付した部分の周辺には、クラック等は認
められなかった。また、基板にそり、変形などは認めら
れなかった。

〔実施例　４〕平均粒径０．２μｍの窒化アルミ９８〜９９％と酸化カ
ルシウム１〜２％の混合化で配合し、この粉末にｎブチ
ルメタクリレート系の樹脂２０部。

トリクロルエチレン９３部、テトラクロルエチレン２４
部、ｎブチルアルコール３３部を加え、実施例１と同様
にしてグリーンシートを作製する。

さらに、実施例１と同様にしてタングステンペーストで
スルーホールを形成する１次に、シートにマスクをして
電子ビームを照射して溝を形成する。

さらに、実施例１と同様に、この溝にタングステンペー
ストを埋め込み、実施例１と同様にして積層された成形
体を作製した。さらに、この積層板を１０００℃まで１
００℃／ｈ以下の昇温速度で昇温した後、２００℃／ｈ
の昇温速度で昇温しで２０００℃で１ｈ焼成′した。雰
囲気は、窒素中である。焼成後のタングステン配線の厚
さは１００μｍ、幅は１００μｍであり配線抵抗は０．
１Ω／３であった。

また、タングステン配線のまわりには、クラック及びは
がれ等は認められなかった。

さらに焼成品にビン付及びチップ装着をした。

〔実施例　５〕平均粒径２μｍのムライト粒末７０〜７５％。

アルミナ１〜３％、Ｓｉｎｇ　２０〜３０％。

Ｍ　ｇ　Ｏ０、５〜１　、５％を総量１００％となるよ
うな混合比で配合し、この粉末を用いて、実施例４と同
様にしてグリーンシート６を作製した。さらに実施例４
と同様に溝を形成し、タングステンペーストを埋め込み
、成形体を作製した１次にこの積層板を１０００℃まで
１００℃／ｈ以下の昇温速度で昇温した後２００℃／ｈ
の昇温速度で昇温しで１６００℃で１ｈ焼成した。雰囲
気は窒素中である。焼成後のタングステン配線の厚さは
、１００μｍ、幅は１００μｍであり配線抵抗は０．１
Ω／ａｌであった。また、タングステン配線のまわりに
は、クラック及びはがれ等は詔められなかった。

〔実施例　６〕実施例５の原料粉末の代わりに、平均粒径２μｍのムラ
イト粉末９９．０〜９９．９％、Ｙ２Ｏ１１０，１〜１
％で総ｊｔｌｏｏ％となるような混合比で配合し、実施
例５と同様にしてタングステンの導体配線がなされたセ
ラミック多層回路板を作製した。焼成後のタングステン
配線の厚さは１００μｍ１幅は１００μｍであり配線抵
抗は０．１Ω／ｃｍであった。また、タングステン配線
のまわりには、クラック及びはがれ等は認められなかっ
た。

〔実施例　７〕実施例５の原料粉末の代わりに、平均粒径２μｍのムラ
イト粒末３０〜７０％、５ｉｎｓ粉末３０〜７０％、Ｙ
ｚＯａ０．１〜１％で総量１００％となるような混合比
で配合し、実施例５と同様にしてタングステンの導体配
線がなされたセラミック多層回路板を作製した。焼成後
のタングステン配線の厚さは１００μｍ１幅は１００μ
ｍであり配線抵抗は０．１Ω／ｌであった。また、タン
グステン配線のまわりには、クラック及びはがれ等は認
められなかった。

〔実施例　８〕平均粒径２μｍのアルミナ粉末９９％にＭｇ０１％の混
合比の原料粉末を用いて実施例５と同様にしてタングス
テンの導体配線３がなされたセラミック多層回路板を作
製した。焼成後のタングステン配線の厚さは１００μｍ
２幅は１００μｍであり配線抵抗は０．１Ω／ｃｓであ
った。また、タングステン配線のまわりには、クラック
及びはがれ等は認められなかった。

〔実施例　９〕実施例１及び２で作製したグリーンシート６に電子線９
で孔をあけ、その孔に銅ペーストを埋め込みスルーホー
ルを形成する。さらに、実施例１と同様にしてパターン
マス゛り８の上から電子線９をあて５０μｍ幅の溝を形
成したものを作製する。

次に、ポリエチレンでコートした銅粉末を電気的に金属
板にくつつける０次に、第３図に示すように、平行した
金属板の間にマスクをしたシートをはさむ、さらに金属
板の極性を逆転させることより、シートに、ポリエチレ
ンコートした銅粉末を転写する。このようにして作製し
たシートを複数個積層して実施例１と同様にしてセラミ
ック多層回路板を作製した。焼成後の銅配線の厚さは４
０μｍ１幅は４０μｍであり配線抵抗は０．２Ω／ｃｍ
であった。また、銅配線のまわりには、クラック及びは
がれ等は認められなかつ、５゜なお１図中１はＬＳＩチ
ップ、２ははんだ、３は配線導体、４は信号入出力ピン
、５はセラミック、１０は導体印刷パターンである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、グリーンシートにパターンマスクをし
、その上から電子線等の照射により溝を形成し、さらに
、その溝に導体粉末を埋め込み。

そのシートを多層化して、焼成することにより精度良く
配線厚さの厚い導体配線が形成可能なため、従来の印刷
法に比べ低い抵抗の導体配線を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例のセラミック多層回路基板
の製造方法を示した図、第２図は、導体配線の配線厚さ
を厚くしたセラミック多層回路板の断面図、第３図は微
細な配線を形成するための方法を示す図である。１・・・ＬＳＩチップ、２・・・はんだ、３・・・配線
導体。４・・・電気信号入出力ピン、５・・・セラミックス、
６・・・グリーンシート、７・・・スルーホール、８・
・・配線第１図茶２図第　３　図

Claims

【特許請求の範囲】１、セラミック絶縁材料と導体が複数積層されたセラミ
ック多層回路基板において、前記積層の各層ごとに溝が形成され、前記溝に導体が埋
め込まれていることを特徴とするセラミック多層回路基
板。２、特許請求の範囲第１項において、内部の導体配線の
配線幅に対する配線厚さの比が０．１〜１であることを
特徴とするセラミック多層回路基板。３、特許請求の範囲第１項の前記セラミック絶縁材料が
１０００℃以下で焼結可能な絶縁材料かアルミナ、ムラ
イト、ムライトとＳｉＯ＿２の複合材、窒化アルミを主
成分とする絶縁材料であることを特徴とするセラミック
多層回路基板。４、特許請求の範囲第１項の導体は銅、金、銀及びそれ
らの合金か、タングステン、モリブデンであることを特
徴とするセラミック多層回路基板。５、特許請求の範囲第１項において、原料粉末と樹脂、溶剤等から作製されたグリーンシート
に配線パターンマスクをし、前記配線パターンマスクの
上から電子線、赤外線、レーザー光線等を照射して前記
グリーンシートに溝を形成し、さらに、その溝に導体粉
末を埋め込んだものを複数積層して成形体とした後、焼
結することを特徴とするセラミック多層回路基板の製造
方法。