JP2839308B2 - 多層配線基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、配線基板、特に、多層配線基板に関する。

〔従来の技術とその課題〕

混成集積回路等に用いられる回路基板として、所定の
導体パターンが形成されたセラミックシートを複数枚積
層して一体焼成した多層配線基板が知られている。この
ような多層配線基板の内部には内部配線が形成されてお
り、また表面には表面配線が形成されている。

このような多層配線基板では、内部配線及び表面配線
用の導体材料として、一般にタングステン系やモリブデ
ン系のものが用いられている。ところが、タングステン
系やモリブデン系の導体材料は、配線抵抗が高く、また
酸化雰囲気中で焼成することができない。そこで、配線
抵抗が小さく酸化雰囲気下で焼成することができる銀系
や銅系の導体材料が用いられつつある。しかし、銀系の
導体材料は、マイグレーションを起こしやすいため、高
密度の表面配線を形成するのが困難である。一方、銅系
の導体材料は、マイグレーションを起こしにくいために
容易に高密度の表面配線を形成することができるもの
の、内部配線用の材料として用いたときに脱バインダー
条件の設定が困難であり、焼成後の基板の品質が悪化し
やすい。

特開昭62-265796号公報には、このような銀系及び銅
系の導体材料の特性を考慮して、内部配線を銀系の導体
材料を用いて形成し、表面配線を銅系の導体材料を用い
て形成したセラミック多層配線基板が示されている。こ
のような多層配線基板は、内部配線のみが形成された基
板を焼成することにより形成し、その後基板に表面配線
を焼成することにより形成し、両者を接合させることに
より回路を構成している。

ところが、銅系の導体材料と銀系の導体材料とは約78
0℃で共晶してしまうため、約780℃以上の温度で焼成す
ることにより内部配線と表面配線とを接合させたときに
は内部配線と表面配線との接合部分の配線パターン形状
がくずれ、接触不良や短絡等を起こす。そこで、前記公
報には、このような表面配線と内部配線との接合方法と
して、次のような構成が開示されている。

銅系材料として、600℃程度の低い焼成温度のものを
用いる構成。

表面配線と内部配線とをメッキ層を介して接合する構
成。

前記の構成では、基板上に形成された表面配線のは
んだヌレ性が充分ではない。このため、表面配線上に電
子部品を配置する時に固定不良が生じやすい。また、焼
成温度が低い銅系の導体材料を用いると、高温焼成が必
要な抵抗材料からなる抵抗体膜を基板上に形成すること
ができない。一方、前記の方法では、メッキ層を設け
る手間が必要となり、多層配線基板がコスト高になる。
また、メッキ材料として銅系及び銀系のいずれの導体材
料とも反応しないものを選択して用いる必要がある。し
たがって、前記公報に記載の技術では、信頼性の高い安
価な多層配線基板は得にくい。

本発明の目的は、高密度の表面配線を有し、しかも信
頼性の高い安価な多層配線基板を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の多層配線基板は、多層に積層されたセラミッ
ク基板の内部に銀系材料からなる内部配線を形成し、上
記セラミック基板の表面上には、内部配線と導通せしめ
た銀系材料の配線パターンと離間した位置に銅系材料の
配線パターンを併設するとともに、これら両配線パター
ンを導電性接続部材でもって接続したことを特徴とす
る。

〔作用〕

本発明の多層配線基板では、表面配線が銅系の導体材
料により形成されている。このため本発明によれば、高
密度の表面配線を有する多層配線基板を得ることができ
る。また、本発明の多層配線基板では、表面配線は内部
配線と接続されずに独立して設けられている。このため
本発明によれば、両配線の接合部分で銅系の導体材料と
銀系の導体材料の共晶等に起因した接続不良や短絡等の
不具合が生じることのない、信頼性の高い多層配線基板
を得ることができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例に係る多層配線基板の縦
断面部分図である。図において、多層配線基板１は、基
板本体２と、内部配線３と、表面配線４とを備えてい
る。

基板本体２は、３枚のセラミックグリーンシートを積
層して一体焼成することにより得られた一体化したシー
ト2a,2b,2cから構成されている。各セラミックグリーン
シートを構成するセラミック材料は、後述する内部配線
３の銀系導体材料の融点以下で焼成できるものであれば
ガラス複合系または結晶化ガラス系のいずれの材料が用
いられてもよい。ガラス複合系のセラミック材料として
は、硼珪酸ガラス形成物質に修飾物質（たとえばMgO、C
aO、Al₂O₃、PbO、K₂O、Na₂O、ZnO、Li₂O等）を加えたガ
ラス粉末と、アルミナ，石英等のセラミック粉末との混
合物を原料とするものを例示することができる。また、
ガラス複合系のセラミック材料としては、コージェライ
ト系、αスポジュメン系等の結晶化するガラス粉末から
なるものを例示することができる。

内部配線３は、セラミックグリーンシート2a,2b間、
及びセラミックシートシート2b,2c間に所定のパターン
で形成されている。各内部配線３は、基板の間部からス
ルーホール５を通じて表面に露出しており、その先端が
基板本体２の図上面または図下面で電極3aを形成してい
る。尚、電極3aは、基板本体２の表面に形成されている
ことから、表面配線パターンと言える。内部配線３は、
銀系の導体材料を用いて構成されている。銀系の導体材
料としては、たとえば、銀、銀−パラジウム、銀−白
金、銀−パラジウム−白金等の導体材料が用いられる。
なお、内部配線３は、あらかじめセラミックグリーンシ
ート2a,2bの図上面及び各セラミックシートンシート2a,
2b,2cに設けられたスルーホール５内に有機バインダー
を用いた前記導体材料のペーストを印刷または充填する
こにより形成されており、基板本体２の焼成時に同時に
焼成されている。

表面配線４は、基板本体２の図上面及び図下面に所定
の高密度パターンで形成されている。表面配線４は、内
部配線３の電極3aから所定の間隔Ｘを隔てて形成されて
おり、直接電極3aと接触しないようになっている。な
お、間隔Ｘは、400μｍ以下が望ましい。間隔Ｘがこの
範囲を超えると、表面配線４と電極3aとを電気的に接続
する導電性接続部材である半田による接合が困難にな
る。表面配線４は、銅系の導体材料を用いて構成されて
いる。銅系の導体材料としては、デュポン社製の銅厚膜
導体＃9153等を例示することができる。なお、このよう
な表面配線４は、焼成された基板本体２上に有機バイン
ダーを用いた前記銅系の導体材料のペーストを所定のパ
ターンに印刷し、これを焼成することにより形成されて
いる。

このような多層配線基板１では、基板本体２の図上面
及び図下面にそれぞれ電子部品等を配置するための部位
A,Bが設けられている。この部位A,Bは、内部配線３の電
極3a相互の間及び表面配線４相互の間に形成されてい
る。電極3aと表面配線４との間に形成されていてもよ
い。

次に、前記多層配線基板１の使用方法について説明す
る。

前記多層配線基板１は、たとえば混成集積回路用の基
板として用いられる。混成集積回路の組立工程におい
て、多層配線基板１は、表面配線４と内部配線３の電極
3aとがはんだ６により接続される。これにより、表面配
線４と内部配線３とが接続されることになる。このよう
に、本実施例の多層配線基板１では、焼成工程後にはん
だ付けにより表面配線４と内部配線３とが接続されるた
め、両配線の接続部分で短絡や接続不良等の不具合が起
こりにくい。

また、多層配線基板１の部位A,Bには、電子部品が配
置される。部位Ａでは、電極3a,3a間に例えばチップコ
イル７が搭載される。そして、このチップコイル７は、
はんだ６により電極3a,3aと電極3a,3aの周囲に形成され
た表面配線4,4とに接続される。このようなチップコイ
ル７の取り付け場所によっては、同時に電極3aと表面配
線４との接続が行なわれる。一方、部位Ｂには、表面電
線4,4間に抵抗８が形成される。この抵抗８は、表面配
線4,4を接続するように形成されている。このような抵
抗８は、部位Ｂ上に直接ペースト状の抵抗材料を印刷
し、これを焼成することによって形成される。したがっ
て、このような抵抗８は、多層配線基板１にチップコイ
ル７等の電子部品を搭載する前に形成される。

このように本実施例の多層配線基板１では、焼成時に
は表面配線４と内部配線３とが別個に形成されており、
混成集積回路の製造工程において両配線が接続される。
したがって、本実施例によれば、表面配線４と内部配線
３との接続部分で短絡や接続不良等の不具合が起こりに
くく、信頼性の高い多層配線基板を得ることができる。

〔他の実施例〕

（ａ）第２図に他の実施例に係る多層配線基板11の縦断
面部分図を示す。この多層配線基板11は、前記実施例と
同様に３枚のセラミックグリーンシートを積層して一体
成することにより得られた一体化したシート12a,12b,12
cから構成された基板本体12と、基板本体12内に形成さ
れかつ基板本体12の表面に電極13aを有する内部配線13
と、基板本体12の主面に形成された表面配線14とを主に
備えている。

このような多層配線基板11では、表面配線14と内部配
線13が基体12の主面に露出する電極13aとは、前記実施
例と同様に導電性接続部材であるはんだ16によって接続
される他、別の導電性接続部材であるボンディングワイ
ヤ17によって接続されている。このようなボンディング
ワイヤ17によれば、はんだ16による接続の場合に比べて
小さな面積で表面配線14と電極13aとを接続することが
できる。したがって、ボンディングワイヤ17を用いれ
ば、電子部品のより高密度な実装を実現することができ
る。

（ｂ）前記実施例では、表面配線と内部配線と接続する
基体の表面の電極との接続には、導電性接続部材とし
て、はんだやボンディングワイヤを用いているが、他の
手段として、例えば、導電性樹脂を用いてもよい。

〔実験例〕

実験例１ CaO（25.00モル％）とB₂O₃（8.00モル％）とSiO₂（5
6.35モル％）とを主成分とするガラス成分45重量％と、
アルミナ55重量％とからなるセラミック材料を作成し、
これからドクターブレード法を用いてシート状のセラミ
ックグリーンシートを作成した。そして、このセラミッ
クグリーンシートに、所定のスルーホールを形成した。

また、銀85重量％とパラジウム15重量％とからなる銀
系導体材料を有機ビヒクル中に分散させて導体ペースト
を作成した。そして、このペーストを、前記セラミック
グリーンシート上に所定のパターンで印刷し、またスル
ーホール内に充填した。

次に、ペーストを印刷したセラミックグリーンシート
を積層し、脱バインダー処理を施した後に925℃の温度
で30分間（ピーク時間）焼成することにより第１図に示
すような基板本体を得た。

得られた基板本体の表面に内部配線の電極から100μ
ｍ離してデュポン社製の銅厚膜導体＃9153を用いた表面
配線を形成し、これを900℃で焼成した。そして、表面
配線と内部配線の電極との間に跨がるように２重量％の
銀入りの共晶はんだクリームを塗布し、これを260℃で
加熱溶融することにより両配線を接続させた。

共晶はんだクリームによる内部配線と表面配線との接
続では、配線の抵抗値が若干増加したが、増加した抵抗
値は50mΩ／□以下であったため、実用上の問題は生じ
なかった。

また、得られた多層配線基板について、−55℃から＋
125℃の温度サイクル試験を５サイクル行ったが、内部
配線と表面配線との接続不良は発生しなかった。

実験例２ 実験例１で作成した多層配線基板について、金線のボ
ンディングワイヤ（直径30μｍ）を用いてウルトラサー
モソニック法により内部配線と表面配線との接続を行っ
た。

この実験例でも、表面配線と内部配線との接続により
配線の抵抗値が若干増加したが、増加した抵抗値が50m
Ω／□以下であったため、実用上の問題は生じなかっ
た。

また、実験例１と同じように温度サイクル試験を行っ
たが、内部配線と表面配線との接続不良は発生しなかっ
た。

〔発明の効果〕

本発明では、表面配線は銅系材料により形成されてい
る。このため、本発明によれば、高密度の表面配線を有
する多層配線基板を得ることができる。

また、銅系材料からなる表面配線は銀系材料からなる
内部配線から独立して形成されており、両配線ははんだ
やボンディングワイヤ等を用いて接続されるようになっ
ている。このため、本発明によれば、表面配線と内部配
線との接続不良等が生じにくく、信頼性の高い多層配線
基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面部分図、第２図は他
の実施例の縦断面部分図である。 2,12……基板本体、2a,2b,2c,12a,12b,12c……セラミッ
クグリーンシート、3,13……内部配線、3a,13a……電
極、4,14……表面配線。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多層に積層されたセラミック基板の内部に
   銀系材料からなる内部配線を形成し、 上記セラミック基板の表面上には、内部配線と導通せし
   めた銀系材料の配線パターンと離間した位置に銅系材料
   の配線パターンを併設するとともに、これら両配線パタ
   ーンを導電性接続部材でもって接続したことを特徴とす
   る多層配線基板。