JPS61163696A

JPS61163696A - 多層回路基板

Info

Publication number: JPS61163696A
Application number: JP375985A
Authority: JP
Inventors: 白水　久晴; 森川　朝男; 助川　恒之; 和夫近藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1985-01-11
Filing date: 1985-01-11
Publication date: 1986-07-24
Also published as: JPH0416039B2

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］本発明は実装密度の高いし３１用の多層回路用基板に関
するものであって、特に研摩工程を必要としない多層回
路基板にＶＩＪするものである。

［従来の技術１従来、ＬＳ　重量基板は、一般に、アルミナを主体とす
るセラミックをシート状に成形し、これに配線パターン
を形成した後、多層化し焼結して製造されている。最近
、特に情報処理＠胃の分野においては、装置の小型化に
対する要請が強く、ＬＳＩ素子を１ａのセラミック基板
上に多数個搭載して実装密度を向上させることが意図さ
れている。

ＬＳＩ集積度が低い場合には、配線パターンは基板表面
のみに形成すれば足りる。したがって配線材料として金
、銀、又は銅のような電気抵抗の低い金属を用いること
ができる。これに対して、ＬＳｔ集積度を高くするため
多数のＬＳＩ素子を１個の基板に搭載しようとする場合
には、基板配線相互間の交絡を回避するため、必然的に
、基板を構成する各セラミックシートに配線パターンを
形成し、これを積層して三次元的配線即ち多層配線を行
なわなければならない。ところがＬＳＩ用基板としてセ
ラミックを用いる従来の方法では、基板の焼成を高温（
アルミナセラミックでは１４５０〜１６００℃）で行な
う必要があるために、金、銀、銅等の低融点金属は、表
面張力で断線してしまい使用することができない。その
ためタングステンやモリブデン等の高融点金属を用いて
基板内部の導体路を形成する必要があった。しかし、タ
ングステンやモリブデンは金、銀、銅等と比較して電気
抵抗が非常に大きい（固有抵抗値で約３倍、焼結した場
合には５〜１０倍）のでＬＳＩ用基板の多層化が進むほ
ど基板全体の電気抵抗の増大を招来することになり、こ
のことは結局信号伝達速度の遅延に連がり、高速情報処
理装置における大きな問題となっている。

この問題を解決するために、例えば特開昭５７−６２５
７では、基板材料としてガラスを用いることによって基
板の低温焼結を実現し、基板内部の導体路として金、銀
、銅等を用いることを提案している。

［発明が解決しようとする問題点］しかし、特開Ｉｆ（？５７−６２５７では、基板内部に
気泡を取り込まないようにするために真空中で焼結を行
なう必要がある。

また、多Ｂ基板表面には、搭載されるＬＳＩチッ１間及
びＬＳＩチップと基板内部の導体路とを結ぶ回路を設け
る必要があるが、これらは、真空蒸着、スパッタリング
、スクリーン印刷などの方法により導？！！層が形成さ
れ、回路化されるので、その表面の平滑度（ミクロの凹
凸）、平坦度（マクロの凹凸）が回路の精度を保つため
厳しく要求されるにもかかわらず特開昭５７−６２５７
においては十分な検討を加えていない。

［問題点を解決するための手段］本発明は、発明の構成として上記の問題点を解決するた
めに次の様な技術的手段を採用した。

即ち、本発明の多層回路基板は、焼成体からなる基板内部に導電材からなる導体路を有し
、基板表面にＩＩ！！！法によって導電層を形成してな
る多層回路基板において、上記焼成体として結晶化ガラス又はガラス−セラミック
複合体を用いることを特徴とする。

本発明は、焼成中に基板内部に気泡をとりこまず、かつ、焼成の工
程の後に研摩をしなくても、基板表面の平滑度、平坦度
が薄膜法によるメタライズに必要な精度であり。

さらに、基板内部の導体路として、金、銀、銅等の低融
点金属が使用できる温度で焼成が可能であり、加えて、電気的、機械的、熱的にもすぐれた性質を持つ
材料を見出すことによってなされたものである。

本発明に使用される結晶化ガラス又はガラス−セラミッ
ク複合体は、例えば、特開昭５９−９２９４３に開示さ
れている、Ｓ！　０２　：５４〜６３重山％、汽車２Ｏ３：２０〜
２８重量％、ＭＯＯ：１０〜１８重量％、Ｚｎｏ：２〜
６重最％からなる主成分に、Ｂ２Ｏ３及び／又はＰｔＯ
２：Ｑ、１〜６重量％添加した結晶化ガラス成分を粉砕
してフリット化し、成形後、再度焼成結晶化させてなる
結晶化ガラス体、特開昭５９−６４５４５に開示されて
いる、熱ｍ重量１係数が５〜４５Ｘ１０　　のガラス又
は結晶化ガラス中に、表面にＳｉ　Ｏｚ被被膜持たせた
セラミックス粒子を５〜６０容吊％分散させたガラス−
セラミック複合体、特開昭５９−８３９５７に開示されている、Ｓｉ　０２
　：４０〜５２重量％、ＡｊＬ２Ｏ３：２７〜３７重量
％、ＭｏＯ：１０〜２０重潰％、Ｂ２Ｏ３：２〜８重鍮
％、ＣａＯ：２〜８重量％、７ｒ　０２　：０．１〜３
重量％からなる結晶化ガラス成分を粉砕してフリット化
し、成形後、再度焼成結晶化させてなる結晶化ガラス体
、特開昭５９−１３７３４１に開示されている、Ｓｉ　０
２　：５５〜６３重量％、汽車２０　ｓ　：　２０〜２
８重量％、Ｙ２Ｏ５：　１〜８重量％、Ｍ（１０＝１０
〜２０重り％からなる主成分に、Ｂ２Ｏ３及び／又はＰ
ｔＯ２：０．１〜５重量％添加した結晶化ガラス成分を
粉砕してフリット化し、成形後、再度焼成結晶化させて
なる結晶化ガラス体、等を用いることができる。

これらはいずれも、通常行なわれるグリーンシート法あ
るいは金型プレス法等によって成形後焼結するだけで、
研摩工程を省くにたるだけの基板表面の平坦度、平滑度
を持つものであり、又、誘電率が低く、熱膨張率が３ｉ
チツプと同程度であるという電気的、機械的、熱的にも
すぐれた性質をもっている。

さらに、これらの材料はアルミナよりずっと低温で焼結
できるため基板内部の導体路として金、銀、銅等の低融
点金属を使用することができる。

基板内部の導体路としては、電気抵抗の低い金、銀、銅
、パラジウム、白金及びそれらの混合物等の金属が好ま
しく、前述のように低融点金属でもさしつかえない。こ
れら基板内部の導体路は、通常の方法で基板上に導体路
を形成し、その複数枚を積層一体化して形成される。

真空蒸着、スパッタリング等のＷＩＩＩ！！法で基板表
面に形成される導電層は、基板との密着性が良好である
ことが必要であり、例えば４Ａ族（ＴｉｓＺｒ　、１−
１ｆ　＞、５Ａ族（Ｖ、Ｎｂ　、Ｔａ　＞及び６Ａ族（
Ｏｒ　、Ｍｏ　、Ｗ＞の金属及びそれらの化合物、例え
ばＴａ　Ｎ、Ｏｒ　Ｎｉ　、Ｔａ　Ａｉ、ＴａＡ９、Ｎ
、Ｔａ　Ｓｉ　、Ｏｒ　−８ｉ　Ｏ等を用いることがで
きる。

本発明の多層回路基板の製造は基本的にアルミナ等のセ
ラミックを用いた従来の多層回路基板の製造と同一であ
る。

即ち、 ■基板材料である結晶化ガラスあるいはガラス−セラミ
ック複合体材料の粉末に粘結剤、可塑剤、分散剤等の添
加剤を加えて混練後、ドクターブレード法等によってグ
リーンシートを形成する。

■グリーンシートを所定の大きさに打ち扱き、必要部分
にスルーホールをあける。

■先ずスルーホールに導電体ペーストを充填し、次いで
内部導体路用の導体パターンをスクリーン印刷等によっ
て形成する。

■基板内部用の導体路が形成されたグリーンシートを積
層圧着する。

■積層圧着された基板を先ず基板内のバインダーを除去
するために３００〜５００℃で焼成し、次いで材料によ
って定まっている所定温度で焼結する。

■焼成体表面にスパッタリング等の薄膜法で導電層を形
成する。

上記の工程で、■に用いられるＩＩ電体ペーストは通常
アルミナ基板等に用いられるものをそのまま用いること
ができる。

尚、導電体として銅等の酸化しやすい金属をえらんだ場
合には、■の工程は還元性雰囲気で行なう必要がある。

基板材料として、特開昭５９−９２９４３、特開昭５９
−６４５４５、特開昭５９−８３９５７及び特開昭５９
−１３７’３４１に開示されている結晶化ガラス又はガ
ラス−セラミック複合体を用いると、これらの熱！Ｉ脹
率がＳｉからなるＬＳＩチップとほぼ同程度であり、か
つ誘電率がアルミ７基板より低いので特に好ましい。

［作用］本発明で用いる結晶化ガラス又はガラス−セラミック複
合体は従来のグリーンシート法、金型ブレスにより成形
し焼成した後に研摩しなくとも、ＦＩｉ膜法によるメタ
ライズに十分な表面平滑度及び平坦度を有する。そのた
めに多層回路基板の製造において、研摩工程を省くこと
もできる。

又、本発明で用いる結晶化ガラス又はガラス−セラミッ
ク複合体は、焼結温度が低いので基板内部の導体路とし
て金、銀、銅等の低融点ではあるが電気抵抗の低い金属
を用いることができる。

［発明の効果］本発明を用いることにより、基板内部の導体路の電気抵
抗の低い多層回路基板を得ることができ、信号伝達速度
の遅延を解決したＬＳＩ、超ＬＳＩを製造することがで
きる。又、基板内部の導体路の電気抵抗が低いために発
熱量を小さくおさえることができるため、使用時に冷却
のために使用するエネルギーを減らすことができる。

さらに、本発明は研摩工程をへない焼成後の多層回路基
板に直接薄膜法によって回路又は素子を形成でき、工程
を簡素化できる。

［実施例］第１表に示す組成の試料をドクターブレード法によって
グリーンシートとし、スクリーン印刷によって金ペース
トを用いて所定の内部導体路を形成後、ｍ層圧性しそ形
成された基板を９００〜１０００℃で焼成し、基板内部
の導体路の断線を調べた。

その侵同じ試料を用いて表面粗度の測定を行なった。

表面粗度は測定長さ４ＩＷＩ重量１カットオフ重量０．
８１！ｌＩＩの条件下でＪＩＳ　　ＢＯ６０１に基づ〜
いて中心線平均あらさくＲａ　）として測定した。

次いで各試料表面に７ｉ、！ｖｌｏ、Ｎｉを高周波スパ
ッタリング法によって膜厚１０００〜２０００Ａである
２重量角の金属層を形成し金属層と基板の密＠度を半田
付け（Ｓｎ　６０％、Ｐｂ４０％の半田使用）した金属
線（０，６ｍ−φ３ｎメッキＣＵ線）の接着部のビール
強度として測定した。

比較のため、アルミナによる従来の多層回路基板を基板
内部の導体路に金ペーストを用いて製造し、同様の試験
を行なった。尚、アルミナによる多層回路基板の焼成は
、１５００℃で行なわれた。

尚、参考のため各材料の熱膨張率についても記した。３
ｉの熱膨張率は２４Ｘ１０　　である。

以上の実験より本発明の実施例の多層回路基板は、十分
焼結された状態でも基板内部の導体路の断線はなく、又
無研摩状態でも、表面研摩したアルミナ基板とほぼ同程
度の表面粗度であることがわかった。

又、金属層との密着性も十分であることが確認された。

Claims

【特許請求の範囲】１　焼成体からなる基板内部に導電材からなる導体路を
有し、基板表面に薄膜法によって導電層を形成してなる
多層回路基板において、上記焼成体として結晶化ガラス又はガラス−セラミック
複合体を用いることを特徴とする多層回路基板。２　結晶化ガラスがＳｉＯ＿２：５４〜６３重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：２０
〜２８重量％、ＭｇＯ：１０〜１８重量％、ＺｎＯ：２
〜６重量％からなる主成分に、Ｂ＿２Ｏ＿３及び／又は
Ｐ＿２Ｏ＿５：０．１〜６重量％添加した結晶化ガラス
成分を粉砕してフリット化し、成形後、再度焼成結晶化
させてなる結晶化ガラス体である特許請求の範囲第１項
記載の多層回路基板。３　ガラス−セラミック複合体が熱膨脹係数が５〜４５×１０＾−＾７のガラス又は結晶
化ガラス中に、表面にＳｉＯ＿２被膜を持たせたセラミ
ックス粒子を５〜６０容量％分散させたガラス−セラミ
ック複合体である特許請求の範囲第１項記載の多層回路基板。４　結晶化ガラスがＳｉＯ＿２：４０〜５２重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：２７
〜３７重量％、ＭｇＯ：１０〜２０重量％、Ｂ＿２Ｏ＿
３：２〜８重量％、ＣａＯ：２〜８重量％、ＺｒＯ＿２
：０．１〜３重量％からなる結晶化ガラス成分を粉砕し
てフリット化し、成形後、再度焼成結晶化させてなる結
晶化ガラス体である特許請求の範囲第１項記載の多層回路基板。５　結晶化ガラスがＳｉＯ＿２：５５〜６３重量％、Ａｌ＿２Ｏ＿３：２０
〜２８重量％、Ｙ＿２Ｏ＿３：１〜８重量％、ＭｇＯ：
１０〜２０重量％からなる主成分に、Ｂ＿２Ｏ＿３及び
／又はＰ＿２Ｏ＿５：０．１〜５重量％添加した結晶化
ガラス成分を粉砕してフリット化し、成形後、再度焼成
結晶化させてなる結晶化ガラス体である特許請求の範囲
第１項記載の多層回路基板。６　導電層が周期率表の４Ａ族、５Ａ族及び６Ａ族に属する金属及び
／又はそれらの化合物からなる特許請求の範囲第１項な
いし第５項のいずれか記載の多層回路基板。７　内部に設けられた導体路が、金、銀、銅、パラジウ
ム、白金及びそれらの混合物である特許請求の範囲第１
項ないし第６項記載の多層回路基板。