JPS6085598A - 多層配線基板 - Google Patents

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 本発明は厚膜部品、ＩＣ，ＬＳＩなどからなる回路の高
密度実装用基板として用いることのできる多層配線基板
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、機器の小型化や多機能化の要望が年を追って強く
なってきているか、これらの要望のなかで回路部品の高
密度実装技術か重要な技術の一つとなっている。特にＩ
ＣやＬＳＩの発達、さらには抵抗やコンデンサの厚膜部
品の発達に伴ない回路部品の高密度実装技術が注目さｎ
ている。これに対して高密度回路基板を実現するために
は、ＩＣ，ＬＳｌｉｉｄしめ、抵抗やコンデンサの受動
部品の相互接続が最も重要である；ｉ石 従来の高密度実装用基板として、アルミナとりングステ
ンまたはモリブデンによる相互積層構造を有する多層配
線基板が用いられている。しかしこ汎によると次のよう
な問題点がある。

■　部品の接続のために多層基板表面のタングステンま
たはモリブデン導体層の上にニッケルー金等のメッキを
施す必要がある。

■　厚膜部品である抵抗（ＩＦＬ　ｕ　Ｏ２系）やコン
デンサ（ＢａＴｉＯ３系）の形成は空気中、高温（７０
０°Ｃ〜９００°Ｃ）で行う必要がある。

従来構成のようにタングステンやモリブデンのような酸
化されやすい導体材料から構成さｎていると、これらへ
の厚膜部品の形成は不可能で、厚膜を含む回路基板用と
しては不向きである。したがって高密度実装用基板とし
てのアルミナ多層配線基板の利用範囲に制限しているの
が実状である。

アルミナ多層配線基板は、上記のように基本的にはアル
ミナとタングステンまたはモリブデンから構成され、上
記した問題点があるものの、熱伝導が良い、機械的強度
が胛い、絶縁層−導体層間の接着強度が強い、多層化工
法が容易、などの点で多くのすぐれた特徴を有しており
、これからの高密度実装用基板として注目されている。

したがって高密度実装を実現するため、上記したアルミ
ナ多層配線基板の問題点を解決することが強く望まｆて
いる。

すなわち、配線基体として安価でかつアルミナと多層化
が容易なタングステンあるいはモリブデンが使用でき、
しかも焼結後に酸化雰囲気中で、抵抗（Ｒｕ　Ｏ２系）
やコンデンサ（ＢａＴｉＯ３系）が形成可能とすること
である。

上記目的を実現する方法として、表面にタングステンあ
るいはモリブデン等の耐熱性導体材料からなる導体層’
（ｉ＝有する生セラミツク基板上に金。

白金またはパラジウム等の貴金属膜を形成し、中性また
は還元性雰囲気中で同時に焼結するものが提案さ几てい
る。しかし、この方法によれば中性または還元性雰囲気
、１４００’Ｃ〜１６００°Ｃの高温で焼成するため、
融点１ｏ６３°Ｃの金はもちろん、融点１５５５°Ｃの
パラジウム、融点１７５５°Ｃの白金においても、融解
や、貴金属保護膜のピンホールの発生等により十分に内
部タングステンあるいはモリブデンの導体層を保護する
ことは出来ない。よって抵抗形成時の酸化雰囲気焼成に
おいて内部タングステンあるいはモリブデン層が酸化さ
れ、外部導体層部との導通がとれなくなるという欠点を
有していた０またタングステンあるいはモリブデン等の
耐熱性導体材料からなる導体層を有する生セラミツク基
板を還元雰囲気中１２００〜１４００’Ｃの高温で焼成
したのち、銀、金、白金および銀−白金合金等で内部タ
ングステンあるいはモリブデン導体層の露出部分を薄膜
状に印刷形成し、酸化雰囲気中８００°Ｃで焼成する方
法が提案されている。しかしこの方法によしは銀、金。

白金２銀−白金合金等で内部タングステンあるいはモリ
ブデン上に保護膜として形成さｒる前に内部タングステ
ンあるいはモリブデンが酸化されて外部導体層部との導
通がとれなくなるという重大な欠点を有している。

発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので厚膜部品、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩなどからなる回路の高密度実装用基板として
用いることのできる多層配線基板を提供することを目的
とする。

発明の構成 本発明の多層配線基板は、アルミナを主成分とする電気
絶縁層とタングステンあるいはモリブデンからなる内部
導体層とを交互に積層すると共にその内部導体層を、電
気絶縁層に形成されたスル−ホールの部分を除いてその
電気絶縁層により被覆し、電気絶縁層の表面のスルーホ
ールに対応する箇所に酸化ホウ素と酸化・くリウムを主
成分とするガラスと、金粉末、銀粉末、白金粉末、）く
ラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−・；ラジウム粉
末群から選択された少なくとも一種とからなる導体材料
を充填形成して、電極／くノドと内部導体）＋４とを導
通させた構成である。

このような構成により、簡単な工程で多層化が可能であ
るｏｌだ酸化されやすい内部導体層は電気絶縁層と電極
パッドおよびスルーホールで完全に密封されているから
、空気中、高温での処理に耐えることができる。

本発明では、スルーホールを充填材として酸化ホウ素と
酸化バリウムを主成分とするガラスと金粉末、銀−白金
粉末および銀−パラジウム粉末群から選択された少なく
とも一種とから構成していることに特徴があり、この構
成にすることにより電気導通をとると共に、内層タング
ステン層の酸化部分とすることができる。したがって従
来、一般に使用されている抵抗やコンデンサの厚膜の形
成も可能であり、またＩＣ，ＬＳＩの相互接続実装が高
密度に行なえ、グレーズ抵抗やグレーズコンデンサの形
成も従来の工程をその１１使用できるという点で高密度
で高機能の回路基板が可能である。−また銀捷たは銀−
パラジウムのような酸化雰囲気焼成厚膜導体層を表面に
形成可能であるため、従来のようにＡｕメッキなどの処
理を必要とぜずにＩＣやＬＳＩなどの部品の実装が可能
であるＱ 実施例の説明 以下本発明の一実施例における多層配線基板について、
図面を参照しながら説明する０第１図は本発明の一実施
例におけるセラミック多層配線基板の断面図を示すもの
である。

第１図において１，２，３．４はそれぞれ第１゜第２．
第３．第４の絶縁層であって、アルミナを主成分として
形成されている。５，６．７はタングステン−！たけモ
リブデンからなる第１　、第２および第３の導体層、８
は酸化ホウ素と酸化バリウムを主成分とするガラスと、
金粉末、銀粉末、白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金
粉末および銀−パラジウム粉末群か−ら選択された少な
くとも一種とからなる第４導体層であって、第４絶縁層
４に形成されたスルーホール内に充填されたスルーホー
ル導体８Ａと第４絶縁層４の表面に形成された電極パッ
ド８Ｂとから構成されている。第２図ａ、ｂは要拡大図
である。

上記］ｊ１１成において、第１　、第２．第３の導体層
５．６．７としてタングステンを用いたｊ場合、そのタ
ングステンの融点は高く、アルミナにタングステン導体
を形成するためには、アルミナを生成分とする粉末の成
形体にタングステン粉末からなる層を形成し、と２′１
．を還元雰囲気中で１４００〜１６００″Ｃの温度で焼
結する必要がある。このようにして第１図に示すごとく
タングステンからなる第１　、第２．第３の導体層５，
６．７に第１〜第４の絶縁層１〜４を積層して焼結する
ならば、各層１〜７が緻密に焼結される。

このように緻密に焼結さｔｌ、ｆ′Ｌば、焼結後たとえ
空気中、高温で処理されても、空気中の酸素がアルミナ
を通ってタングステンまで達することはなく、タングス
テンからなる第１．第２．第３の導体層５．６．７が酸
化されることはない。

ここで、もしも絶縁層１〜４がら第１．第２゜第３の導
体層５，６．７が空気中に露出していると仮定すると、
高温空気中で処理されゎば、タングステンはすみやかに
酸化され、ｗｏ３となる。才た第１．第２．第３の導体
層５，６．７としてモリブデンを用いた場合も同様であ
る。すなわち、アルミナを主成分とする絶縁層１〜４と
モリブデンからなる第１　、第２．第３の導体層５，６
．７により形成された焼結体では、モリブデンがアルミ
ナで被覆されているので、そのモリブデンが酸化される
ことはない。しかし、もしもモリブデンがアルミナから
空気中に露出していると、高温空気中で処理さｆ′Ｌｔ
１．ば、モリブデンはすみやかに酸化され、Ｍｏ５３と
なる。つまり、タングステンまたはモリブデンが表面に
露出している場合において、それらが空気中、高温条件
下で処理さ扛ると酸化され、導体としての機能をはたさ
なくなる。

こｎに対して本実施例では、第４導体層８により、第１
．第２．第３の導体層５，６．７が空気中に露出するの
を防止し、その第４導体層８として高温、空気中におい
て酸素が第１．第２．第３の導体層５，６．７に達する
のを防止するとともにみずから酸素を放出しない酸化ホ
ウ素−酸化バリウムを主成分とするガラスに金粉末、銀
粉末。

白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−パ
ラジウム粉末群から選択さｆＬだ少なくとも一種を混ぜ
た導体層を用いている。

こ扛によって空気中高温で処理しても、酸素が第１．第
２．第３の導体層５，６．７まで達することはなく、そ
の第１．第２．第３の導体層５゜６．７を構成するタン
グステン捷たはモリブデンが酸化させらＣることばなく
、第３導体層と第４導体層は導通さｎる。

次に多層配線基板の作製方法について述べる。

すなわちアルミナ粉末と焼結助剤と有機結合剤と溶剤と
可塑剤とからなるスリップをパイブドクタで造膜、乾燥
してシート化する。そして、これにより得らｆ′した７
−トを第１絶縁層１とし、その上にタングステン導体ペ
ーストラ印刷して第１導体層５を形成し、次に第１絶縁
層１上にアルミナペーストラ印刷して、第２絶縁層２を
形成し、その第２絶縁層２上にタングステン導体ペース
トを印刷して、第２導体層６を形成し、第２絶縁層２上
にアルミナペーストラ印刷して第３絶縁層３を形成し、
その第３絶縁層３上にタングステン導体ペーストラ印刷
して第３導体層７を形成し、第３絶縁層３上にアルミナ
ペーストラ印刷して第４絶縁層４を形成する。このよう
にして得た未焼成の多層構造物を水素−窒素混合ガス雰
囲気中、１６了０°Ｃで焼結した。その結果、緻密化し
た多ｊ＊Ｉ！ｉ己線基板を得たＯ 次に第４導体層８のＡ２料として１酸イヒホウ素、酸化
バリウムを主成分とするガラス粉末に、第１表〜第６表
にそｎぞ几示（７た割合で、金粉末、銀粉末、白金粉末
、ツクラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−パラジウ
ム粉末から選択された少なくとも一種を加え、有機結合
剤と溶剤をカロえた導体ペーストを作成した。その後第
４糸１峨）蛍までう形成し焼結した多層配線基板」二に
第４尋体層を印届ＩＩ（杉成し、空気中ｓｓｏ°ｃで焼
成した０ 次に第１表〜第６表にそれぞれ本発明の実施例における
セラミック多層配線基板のガラスと金粉末、銀粉末、白
金粉末、）＜ラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−パ
ラジウム粉末の組成比およびその特性を示す。

（以　下　余　白） 第１表〜第６表にそれぞし示したように、金粉末、銀粉
末、白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末および銀
−パラジウム粉末群から選択された少なくとも一種から
なるものの組成が９５ｗｔ％を越えると、スルーホール
導体中のガラス成分が少くなり結果として、第１．第２
．第３の導体層５，６．７まで酸素が達しその第１　、
第２．第３の４体層６．６．７を構成するタングステン
が酸化される。寸た逆にスルーホール導体中の金粉末、
銀粉末、白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末およ
び銀−パラジウム粉末群かむ選択された少なくとも一種
からなるものの組成比が２０ｗｔ％未滴になると、スル
ーホール導体中の上記粉末が不足してスルーホール導体
の抵抗値が急に高くなり第３導体層との導通がとれなく
なる。

よってスルーホール導体の酸化ホウ素と酸化・バリウム
を主成分とするガラスと金粉末、銀粉末。

白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−パ
ラジウム粉末群から選択さｎた少なくとも一種からなる
ものの配合組成比が２０〜９５ｗｔ上記した粉末の配合
組成比２０　ｗ　ｔ％〜９５ｗｔ％で作成さｆ′Ｆ、た
スルーホール導体を使用して第４導体層８を構成した多
層配線基板はタングステンで構成さｎた第１．第２．第
３尋体層５，６．７が酸化されることなく第４導体層と
の導通状態も完全であった。

次に第１〜第３導体層にモリブデ／を使用した」易会に
ついてｉ発明する。この場合は第１絶縁層１中のアルミ
ナと焼結助剤の比率全若干変え、焼結助剤の量を多くし
た。この第１絶縁層１上に前記と同様、第１　、第２．
第３の導体層６，６．７および第２．第３．第４の絶縁
層２，３．４Ｑ順番に形成して得た未焼成の多層構造物
を水素−窒素混合ガス雰囲気中、１４００Ｔ；て焼成し
た。その結果、緻密化した多層配線基板を得た。

次に第４導体層８の材料として酸化ホウ素、酸化ベリラ
ムを主成分とするガラス粉末に第７表〜第１２表に示し
た割合で、金粉末、銀粉末、白金粉末、パラジウム粉末
、銀−白金粉末および銀−パラジウム粉末群から選択さ
れた少なくとも一種を加え、有機結合剤と溶剤を加えた
導体ペースト全作成した。その後第４絶縁層まで形成し
焼結した多層配線基板上に第４導体層を印刷形成し、空
気中８５０°Ｃで焼成した。

第７表〜第１２表に本発明の実施例におけるセラミック
多層配線基板のガラスと金粉末、銀粉末。

白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−パ
ラジウム粉末の組成比およびその特性を示した。

（以　下　余　白） 第７表〜第１２表にそれぞれ示したように、金粉末、銀
粉末、白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末および
銀−パラジウム粉末群から選択さ１また少なくとも−イ
重からなるものの層１成が９５ｗｔ％を越えるとスルホ
ール導体中のガラス成分が少くなり結果として、第１．
第２．第３の導体層５゜６．７まで酸素が達しその第１
．第２．第３の導体層５，６．７ｉ構成するタングステ
ンが酸化さ扛る。捷た逆にスルーホール導体中の金粉末
、銀粉末、白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末お
よび銀−パラジウム粉末群から選択された少なくとも一
種からなるものの組成比が２０ｗｔ％末鈎になると、ス
ルーホール導体中の上記粉末が不足しスルーホール導体
の抵抗値が急に高くなり第３の導体層７との導通がとれ
なくなる。

よってスルホール導体の酸化ホウ素と酸化バリウムを主
成分とするガラスと金粉末、銀粉末、白金粉末、パラジ
ウム粉末、銀−白金粉末および銀−パラジウム粉末群か
ら選択された少なくとも一種からなるものの配合組成は
、上記粉末の配合組成比が２０　ｗ　ｔ　％〜９６ｗｔ
％が最適である。

上記した粉末の配合組成比２０ｗｔ％〜９５ｗｔ％で作
成されたスルーホール導体を使用して第４心体層８を構
成した多層配線基板はモリブデンで構成さｎた第１．第
２．第３導体層５，６．７が酸化さｎることなく第４導
体層との導通状態も完全であった。

次に上記２つの例の多層配線基板の表面に露出している
第４導体層８に接触しかつ被覆するように第４絶縁層４
上に銀−バラジウム−ガラスからなる導体ペーストを印
刷し、空気中８５０°Ｃで焼成したところ、いずれの場
合も、多層配線基板の内部配線層であるところの第１．
第２．第３の導体層５，６．了には全く酸化が進行して
おらず、また銀−バラジウム−ガラス系導体と第１．第
２゜第３の導体５，６．７との電気的導通が完全にと７
していた。さらに、これにＲｕ０２−ガラス系グレーズ
抵抗膜を空気中、８５０°Ｃで形成したが、この工程処
理後も、第１．第２．第３の導体層５゜６．７は酸化さ
ｎておらず、表面導体層であるところの第４導体層８と
電気的導通がとられヤいた。

以上のように本実施例によれば、アルミナとタングステ
ンあるいは、アルミナとモリブデンからなる多層配線基
板の内部配線層、すなわち、第１゜第２．第３の導体層
６，７．８から酸化ノ＜リウム。

酸化ホウ素を主成分とするガラス中に金粉末、銀粉末、
白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末および銀−パ
ラジウム粉末群から選択された少なくとも一種からなる
ものの粒子が混在してなるスルーホール導体８Ａｉ通し
て、電極ノ々ノドｓＢ（第４導体層８）を形成しである
から、空気中、高温で処理し、銀−パラジウム−カラス
系導体またばＲｕＯ２−ガラス系抵抗の厚膜を形成して
も、第１、第２．第３の導体層５．６．７は酸化してお
らす、配線層として機能することを実現している。

なお、上記実施例では、絶縁層１〜４を４層、導体層５
〜８を４層そ７しそれ積み重ねたが、それぞれ３層以下
であっても、５層以上であってもよい０ さらに、本実施例では電極ノくノド８Ｂとスルーホール
導体８Ａとは酸化ベリラムと酸化ホウ素を主成分とする
ガラス中にの金粉末、銀粉末、パラジウム粉末、銀−白
金粉末および銀−パラジウム粉末群から選択された少な
くとも一種からなる粒子を混在してなる導体材料を使用
して実施したが、電極パッド８Ｂは市販の酸化雰囲気中
焼成の導体材料（Ａｑ−Ｐｂ系）を用いてもなんらさし
つかえ以上のように本発明によれば、簡単な工程で多層
化が可能である。すなわち、酸化さｎやすい内部導体層
が電気絶縁層と電極パッドおよびスルーホール導体とで
完全に密封されているから、空気中、高温での処理に耐
えることができる。したがって従来、一般に使用されて
いる抵抗やコンデンサの厚膜の形成も可能であり、また
ＩＣ２ＬＳＩの相互接続実装が高密度に行え、グレーズ
抵抗やグレーズコンデンサの形成も従来の工程をその１
捷使用できるという点で高密度で高機能の回路基板が簡
単な工程で作成可能である。また銀または銀−パラジウ
ムのような導体層を表面に形成可能であるため、従来の
ようにＡｕメッキなどの処理を必要とせず、ＩＣやＬＳ
Ｉなどの部品の実装も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における多層配線板の断面図
、第２図（−）　、　（ｂ）はそれぞれ同要部の拡大断
面図である。 １〜４　・絶縁層、５〜８・・・導体層、８Ａスル一ホ
ール導体、８Ｂ　電極パッド。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミナを主成分とする電気絶縁層とタングステ
   ンからなる内部心体層とを交互に積層するとともに、そ
   の内部導体層を、電気絶縁層に形成されたスルーホール
   の部分を除いて、その電気絶縁層により被覆し、電気絶
   縁層の表面のスルーホールに対応する箇所およびスルー
   ホール内に酸化ホウ素と酸化バリウムを主成分とするガ
   ラスと、金粉末、銀粉末、白金粉末、パラジウム粉末、
   銀−白金粉末および銀−パラジウム粉末群から選択され
   た少なくとも一種とからなる導体材料全充填形成して、
   電極ハツトと内部導体層とを導通させたことを特徴とす
   る多層配線基板。
2. （２）内部導体層をモリブデンとしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の多層配線基板。
3. （３）電極パッドおよびスルーホール導体中の金粉末、
   銀粉末、白金粉末、パラジウム粉末、銀−白金粉末およ
   び銀−パラジウム粉末群から選択された少なくとも一種
   のものの含有量を２０〜９５　ｗｔ％とすることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の多層配線基板。