JPS6318356B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、混成集積回路部品に使用されるセラ
ミツク多層配線基板およびその製造法に関するも
のである。 従来、混成集積回路に用いられる多層配線基板
およびその製造法として、例えば第１図に示すよ
うにセラミツクグリーンシート１上に、タングス
テンあるいはモリブテ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２、およびその
導体ペースト層２が露出する開口３を有する絶縁
ペースト層４を交互にスクリーン印刷形成した
後、還元雰囲気中で焼成し、次いで前記導体ペー
スト層２が焼結した高融点金属導体層上に銀−パ
ラジウム等の厚膜導体ペースト５を印刷し、酸化
雰囲気で焼成して厚膜導体層を形成して、セラミ
ツク多層配線基板を得る事が知られている。とこ
ろが、厚膜導体ペースト５は酸化雰囲気で焼結さ
れるため、このとき高融点金属導体層が酸化され
て電気抵抗が高くなり、混成集積回路としては不
適なものとなる。 この問題を解決するため、タングステン、モリ
ブデン等の高融点金属導体層を保護する保護膜の
形成が検討され、例えば特公昭53−26305号公報
に知られるように、タングステンあるいはモリブ
デン等からなる高融点金属導体層上にニツケルメ
ツキを施し、その上に金ペーストを印刷した後還
元雰囲気中で金を焼結させて高融点金属導体層を
保護する方法が知られている。しかしながら、こ
の方法に於いてニツケルと金とが合金を形成する
場合は、そのニツケル・金合金が厚膜導体焼付け
時に酸化され、また金が単に焼付けられる場合
は、その焼付け層が比較的ポーラスで酸素を遮断
する程には緻密にならないためニツケルが酸化さ
れ、結局多少の導通抵抗の増加は避けられない問
題点があつた。またこの方法は、金を使用するた
めコストも高くつき、この点においても実用化の
大きな障壁となつていた。 本発明は、前記のような問題点を解決するため
に成されたものであり、セラミツク上に形成され
たタングステンあるいはモリブデン等の高融点金
属層上に厚膜導体ペーストを空気中800℃以上で
焼成して厚膜導体層を形成しても、高融点金属層
と厚膜導体層間に充分な導電性を有するガラス層
を介在させることにより、金属層の酸化による劣
化の少ないコストの比較的安価なセラミツク多層
配線基板とその製造法を提供する事を目的とす
る。 本発明の製造法は、セラミツクグリーンシート
上にタングステンまたはモリブデン等よりなる高
融点金属導体層を形成する導体ペーストと、該導
体ペーストの１部を露出させてセラミツクグリー
ンシートと同材質よりなる絶縁層を形成するセラ
ミツクペーストとを重ね合せ、所要の場合に露出
導体ペースト上に中間導電層を形成するペースト
層を印刷し、還元性雰囲気中で焼成して複層板を
形成し、次いで露出している高融点金属導体層上
にパラジウム、銀、金、白金のうちの少なくとも
１種以上からなる貴金属粉末とガラス粉末との混
成ペーストを印刷し、非酸化性雰囲気で加熱処理
して貴金属を焼結するとともに、ガラス粉末を溶
融して貴金属焼結体の間隙中にガラス質を均一に
介在させた導電性ガラス層を形成した後、その導
電性ガラス層を含む絶縁層上に厚膜導体ペースト
を印刷し、酸化性雰囲気中で焼成して表面に厚膜
導体層を形成することを特徴とするものである。 本発明の詳細を、第２図に示す構成図により各
工程ごとに説明する。 まずアルミナ、ベリリア等を主成分とするセラ
ミツ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ツクグリーンシート６
を準備する。 次いで、そのグリーンシート６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導
体ペーストと、導体ペーストの１部が露出する孔
を有するグリーンシート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、さらに好ましくは、絶縁ペーストの孔よ
り露出する導体ペースト上にタングステンと白金
との混合ペーストを印刷し、第２図に示すように
高融点金属導体層７を形成する導体ペーストと中
間導電層８を形成する混合ペーストおよび絶縁層
９を形成する絶縁ペーストとを積層する。この場
合の中間導電層８は、焼成後の高融点金属導体層
の耐酸化性を向上させ、導電性ガラス層の貴金属
成分との濡れ性を向上させるうえで好ましいもの
である。なお、高融点金属導体層７および絶縁層
９を形成するペーストの積層数は限られたもので
はなく、用途に応じた積層数とすれば良い。 次いで、高融点金属導体層７および中間導電層
８と絶縁層９とをそれぞれ形成するペーストが印
刷積層されたセラミツクグリーンシート６を、還
元雰囲気中で焼成し複層板を形成する。焼成条件
は、セラミツクグリーンシート６の組成や導体ペ
ースト成分により定められるが、ほぼ1400〜1800
℃、５〜180分で十分である。なお、中間導電層
８を有しない場合は、第３図に示すように還元焼
成後露出した高融点金属導体層７上に好ましくは
ニツケル等の鉄族メツキ層にを形成するとよい。
この鉄族メツキ層には、高融点金属導体層７の保
護、およびガラスと貴金属との混成ペースト中の
貴金属成分との濡れ性を改善する。 次いで、パラジウム、銀、金、白金のうち少な
くとも１種以上と好ましくは硼珪酸ガラスの混成
ペーストを、複層板の表面に露出した高融点金属
導体層７上にスクリーン印刷形成し、非酸化性雰
囲気中で加熱処理して貴金属を焼成するとともに
その貴金属焼結体の間隙中にガラスを均一に介在
させた導電性ガラス層１０を形成する。この場合
の混成ペーストの印刷厚は厚膜導体層の焼成温度
により異なるが、15〜45μが適当であり、加熱処
理温度はガラスの軟化点以上、貴金属成分の融点
以下である。これにより、ガラスと貴金属の混成
ペーストは、貴金属焼結体の間隙にガラスを均一
に介在させた導電性ガラス層となり、酸素の遮断
効果と導電効果を備えた保護層となる。なお、ガ
ラス成分としては、高融点金属導体層の成分であ
るタングステンあるいはモリブデンよりも酸化生
成エネルギーの少ない金属の酸化物、例えば酸化
鉛、酸化亜鉛等の含有量が少なく、かつ熱膨張率
がセラミツクと同等であり、厚膜導体の焼成温度
よりも軟化点が高い程好ましい。ガラス成分の混
成ペーストへの添加法として、ガラスを直接添加
する方法の他に、珪素あるいは珪素化合物、硼素
あるいは硼素化合物を添加する方法でもよい。こ
れらは、厚膜導体層を酸化雰囲気中で焼き付ける
時、ガラス成分に変質する過程において酸素を吸
収する還元剤としての効果の他、貴金属焼結体中
に分散あるいは金属と合金化して、加熱処理時に
貴金属とガラスが均一に介在し易くする効果もあ
る。貴金属成分としては、パラジウム、銀、金、
白金の少なくとも１種を含むのがよい。これは酸
素を透過せず、高融点金属導体層およびガラスと
の濡れが良く、かつ厚膜導体層を酸化雰囲気中で
焼き付ける時に酸化することがないためである。
なお、貴金属成分のうちではパラジウムが最も好
ましい。 次いで、導電性ガラス層１０および絶縁層９上
に層膜導体層１１を形成する銀等を主成分とする
厚膜導体ペーストにより、所要の回路パターンを
印刷し、酸化雰囲気中で焼成してセラミツク多層
配線基板を得る。焼き付け条件としては、厚膜ペ
ーストの種類にもよるが、700〜900℃、５〜20分
である。 その後、抵抗等の受動素子形成用ペーストを厚
膜導体層１１上に酸化雰囲気中で焼き付けたり、
IC、チツプコンデンサ等の回路部品を、厚膜導
体層１１上にワイヤボンドあるいは半田付けする
事により集積回路基板を形成する。 本発明の最も特長とするところは、高融点金属
導体層上に酸素の侵入を防止する特定の貴金属焼
結体の間隙中にガラスを均一に介在させた導電性
ガラス層を設けたことであり、これにより厚膜導
体層の形成時にも導体層の酸化による劣化の極め
て少ない配線基板が得られることである。 以下、実施例につき本発明の効果を説明する。 実施例 セラミツク成分として、アルミナ90重量パーセ
ントの他、シリカ、マグネシア等を10重量％含
み、成形助剤としてポリビニルブチラール等の有
機バインダを混合し、ドクターブレード法により
厚さ0.8mmのセラミツクグリーンシート６を作成
した。 次に、タングステン粉末100重量パーセントの
メタライズ成分に印刷助剤を加えた導体ペースト
とセラミツクグリーンシートと同一成分に印刷助
剤を加えた絶縁ペーストとをセラミツクグリーン
シート６上に交互に印刷して第２図に示すように
高融点金属導体層７を形成する導体ペーストと、
絶縁層９を形成する絶縁ペーストとを複数層重ね
積層体を形成した。 次いで、絶縁層８を形成する絶縁ペーストの間
口より露出する高融点金属導体層７を形成する導
体ペースト上に、中間導電層８を形成するタング
ステン粉末90重量パーセントと白金粉末10重量パ
ーセントとに印刷助剤を加えた混成ペーストをス
クリーン印刷により30μの厚さに印刷した。 次いで、この積層体を露点35℃の水素と窒素の
混合雰囲気中で昇温速度300℃／時間で昇温後、 1550℃、２時間保持後、降温速度600℃／時間
で焼結して中間導電層８が一部露出した複層板を
形成した。 さらに、この複層板の露出導体層上に第１表に
示す貴金属とガラス成分にアクリル系バインダを
印刷助剤として加えた混成ペーストを、印刷厚み
が約30μになるようにスクリーン印刷し、水素雰
囲気中でガラス軟化点以上、貴金属成分の融点以
下の第１表に示す温度で熱処理して、貴金属層を
焼結するとともにガラスを溶融し、貴金属焼結体
の間隙中にガラスを均一に分散介在させた導電性
ガラス層１０を中間導電層８上に形成した。 そして、導電性ガラス層１０を含む絶縁層９上
に銀、パラジウム系厚膜導体ペースト（Ｄ−
4344）をスクリーン印刷した後、空気中、850℃、
10分焼成し、第２図に示すように高融点金属導体
層８上と厚膜導体層１１との間に中間導電層８お
よび導電性ガラス層９を介在した本発明のセラミ
ツク多層配線基板No.１〜No.14を得た。 なお、本発明と比較するために、本発明以外の
セラミツク多層配線基板No.15〜No.19を用意し、こ
れらセラミツク多層配線基板について、酸化焼成
にともなう抵抗値の増大を比較測定するため、厚
膜導体層１１間の電気抵抗を測定した結果を第１
表に示す。さらに、本発明のガラス層の成分およ
び特性を第２表に示す。

【表】

【表】 第１表より明らかなように、本発明例はすべて
抵抗が低く充分な導電性が得られるのに対し、従
来例は抵抗が高く必要最低限の導電性をも達成で
きないことが確認された。これは本発明例は導体
の酸化による劣化が殆んど認められないのに対
し、従来例は導体の酸化が著しいことを表わすも
のである。 上述したところから明らかなように、本発明に
よつて得られるセラミツク多層配線基板は、高融
点金属導体層上に貴金属焼結体の間隙にガラスを
均一介在させた導電性ガラス層を形成した後、酸
化雰囲気中で厚膜導体層を形成したものであり、
以下の特徴を有する。 １ 緻密な導電性ガラス層が電気は通すが酸素を
ほぼ完全に遮断するので、酸化雰囲気中で厚膜
導体層を焼成しても高融点金属導体層が酸化さ
れない。 ２ 導電性ガラス層は貴金属焼結体を通り、導電
性を有するので充分な導電性が得られる。 ３ 導電性ガラス層における貴金属の使用量が少
ないので安価である。 ４ 酸化膜を生じないため、酸化物の生成に起因
する厚膜導体上のシミ等の発生がない。 本発明は以上述べたように、タングステン、モ
リブデン等の高融点金属層を導電性ガラス層で被
覆することにより、厚膜導体層を酸化雰囲気で焼
成するに際しても酸素の侵入を完全に防止できる
ものである。 従つて、タングステン、モリブデン等の安価な
導体材料を用い、高温焼結された信頼性の高い絶
縁層を用いたセラミツク多層配線基板上に、半田
濡れ性、厚膜受動素子用電極特性の優れた厚膜電
極と抵抗等の厚膜受動素子を形成できることとな
り、高密度で多機能な回路基板の装着が可能とな
り、電子工業界の発展に寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセラミツク多層配線基板の要部
断面図、第２図は本発明によるセラミツク多層配
線基板の要部断面を示す図である。 １，６……セラミツクグリーンシート、２……
導体ペースト層、３……開口、４……絶縁ペース
ト層、５……厚膜導体ペースト層、７……高融点
金属導体層、８……中間導電層、９……絶縁層、
１０……導電性ガラス層、１１……厚膜導体層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツクグリーンシート上にタングステン
   またはモリブデン等よりなる高融点金属導体層を
   形成する導体ペーストと、該導体ペーストの１部
   を露出させてセラミツクグリーンシートと同材質
   よりなる絶縁層を形成するセラミツクペーストと
   を重ね合せ、還元性雰囲気中で焼成して複層板を
   形成し、次いで露出している高融点金属導体層上
   にパラジウム、銀、金、白金のうちの少なくとも
   １種以上からなる貴金属粉末とガラス粉末との混
   成ペーストを印刷し、非酸化性雰囲気で加熱処理
   して貴金属を焼結するとともに、ガラス粉末を溶
   融して貴金属焼結体の間〓中にガラス質を均一に
   介在させた導電性ガラス層を形成した後、その導
   電性ガラス層を含む絶縁層上に厚膜導体ペースト
   を印刷し、酸化性雰囲気中で焼成して表面に厚膜
   導体層を形成することを特徴とするセラミツク多
   層配線基板の製造法。 ２ 複層板を形成する場合に、露出導体ペースト
   上に中間導電層を形成するペースト層を印刷し、
   還元性雰囲気中で焼成する特許請求の範囲第１項
   記載のセラミツク多層配線基板の製造法。 ３ ガラス粉末が硼珪酸ガラスより成る特許請求
   の範囲第１項記載のセラミツク多層配線基板の製
   造法。 ４ 高融点金属導体層と導電ガラス層との間に、
   タングステン−白金の合金より成る中間導電層を
   介在した特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   セラミツク多層配線基板の製造法。 ５ 高融点金属層上にニツケル層を形成する特許
   請求の範囲第１項または第２項記載のセラミツク
   多層配線基板の製造法。