JP2001185857A

JP2001185857A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2001185857A
Application number: JP36667499A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nakamura; 良二中村; Akitoshi Tomiyama; 明俊富山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】スルーホール内に充填される接続導体の亀裂を
有効に防止し、かつ該接続導体の導電抵抗を低く抑える
ことができる多層配線基板を提供する。【解決手段】基板１の上面に、第１配線層２及び第２配
線層３を間に絶縁層４を介して順次積層するとともに、
前記第１配線層２及び第２配線層３を絶縁層４に設けた
スルーホール５内の接続導体６により電気的に接続した
多層配線基板において、前記接続導体６中に、酸化タン
グステン微粒子７を０．１ｗｔ％〜７．０ｗｔ％だけ含
有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の配線層を間
に絶縁層を介して積層させてなる多層配線基板に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＬＥＤアレイヘッド等のヘッ
ド基板を構成するのに多層配線基板が用いられている。

【０００３】かかる従来の多層配線基板は、例えば図３
に示す如く、ガラスやセラミック等から成る基板１１の
上面に、第１配線層１２及び第２配線層１３を、間に絶
縁層１４を介して順次積層してなり、第１配線層１２及
び第２配線層１３間に位置する絶縁層１４にスルーホー
ル１５を形成し、その内部に接続導体１６を充填させて
おくことにより第１配線層１２と第２配線層１３とを相
互に電気的に接続させるようにしている。

【０００４】尚、前記第１配線層１２、第２配線層１３
及び接続導体１６の材質としては銀（Ａｇ）や金（Ａ
ｕ）等の導電材料が、また前記絶縁層１４の材質として
はガラス等が使用され、これらの層は導電ペーストやガ
ラスペーストを従来周知の厚膜手法、例えばスクリーン
印刷等を採用することによって基板１１の上面に印刷・
塗布し、これを高温で焼き付けることによって形成され
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の多層配線基板においては、絶縁層１４を形成するガ
ラス等の線膨張係数が０．５×１０^-6／℃〜９×１０^-6
／℃であるのに対し、接続導体１６を形成する銀や金等
の線膨張係数が１０×１０^-6／℃〜３５×１０^-6／℃と
比較的大きいことから、これらを前述の厚膜手法によっ
て形成すると、ペースト焼き付け後の冷却に伴う絶縁層
１４と接続導体１６との収縮量の相違に起因して接続導
体１６に大きな熱応力が印加されるとともに該応力によ
ってスルーホール１５内の接続導体１６に大きな亀裂が
生じ、その結果、第１配線層１２と第２配線層１３とを
良好に接続させておくことが不可となる欠点を有してい
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記欠点に鑑み
案出されたもので、本発明の多層配線基板は、基板の上
面に、第１配線層及び第２配線層を間に絶縁層を介して
順次積層するとともに、前記第１配線層及び第２配線層
を絶縁層に設けたスルーホール内の接続導体により電気
的に接続した多層配線基板において、前記接続導体中
に、酸化タングステン微粒子を０．１ｗｔ％〜７．０ｗ
ｔ％含有させたことを特徴とするものである。

【０００７】また本発明の多層配線基板は、前記酸化タ
ングステン微粒子の粒径が０．０５μｍ〜５．０μｍで
あることを特徴とするものである。

【０００８】更に本発明の多層配線基板は、前記酸化タ
ングステン微粒子が、接続導体の中央域に比し周辺域に
数多く分布していることを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の一形態に係る多層配
線基板の断面図、図２は図１の要部を模式的に示す拡大
図であり、１は基板、２は第１配線層、３は第２配線
層、４は絶縁層、５はスルーホール、６は接続導体、７
は酸化タングステン微粒子である。

【００１０】前記基板１は、アルミナセラミックス、ム
ライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス、石
英、アルカリガラス、無アルカリガラス等の電気絶縁性
材料から成り、その上面で第１配線層２、絶縁層４、第
２配線層３等を支持するための支持母材として機能す
る。

【００１１】尚、前記基板１は、例えばアルミナセラミ
ックスから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等
のセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加
・混合して泥漿状になすとともに、これを従来周知のド
クターブレード法やカレンダーロール法等を採用するこ
とによってセラミックグリーンシート（セラミック生シ
ート）を得、しかる後、該グリーンシートを所定形状に
打ち抜いた上、高温（約１６００℃）で焼成することに
より製作される。

【００１２】また前記基板１の上面には、複数個の第１
配線層２と、複数個の第２配線層３とが、間に絶縁層４
を介して被着・積層される。

【００１３】前記第１配線層２及び第２配線層３は、銀
や金、或いは、これらの合金等によって各々が所定パタ
ーンをなすように形成されており、両配線層２，３は後
述する接続導体６を介して相互に電気的に接続されるよ
うになっている。

【００１４】前記第１配線層２及び第２配線層４は、従
来周知の厚膜手法を採用することによって基板１の上面
及び絶縁層４の上面にそれぞれ被着・形成される。即
ち、第１配線層２は、例えば銀粉末に適当な有機溶媒・
溶剤を添加・混合して得た導電ペーストを基板１の上面
に従来周知のスクリーン印刷等によって印刷・塗布した
上、高温（３５０℃〜８００℃）で焼き付けることによ
って形成され、また第２配線層３は、第１配線層２の形
成に用いたのと同様の導電ペーストを絶縁層４の上面に
従来周知のスクリーン印刷等によって印刷・塗布した
上、高温（３５０℃〜８００℃）で焼き付けることによ
って形成される。

【００１５】尚、これら配線層２，３の線膨張係数は、
銀を主成分とする導電材料から成る場合、１０×１０^-6
／℃〜１２×１０^-6／℃となる。

【００１６】一方、前記第１配線層２と前記第２配線層
３の間に介在される絶縁層４は、第１配線層２と第２配
線層３とを電気的に絶縁するためのものであり、０．５
×１０^-6／℃〜９×１０^-6／℃の線膨張係数をもった珪
酸塩ガラス等によって形成される。

【００１７】また前記絶縁層４には、その所定箇所、具
体的には、電気的に接続される配線層同士２，３が交差
する箇所にスルーホール５を有しており、該各スルーホ
ール５の内部には接続導体６が充填されている。

【００１８】前記スルーホール５は、第１配線層２及び
第２配線層３の線幅が５０μｍの場合、その１．５倍〜
８倍に相当する７５μｍ〜４００μｍ程度の径を有した
円形状に形成されており、その内部で接続導体６を保持
するようになっている。

【００１９】尚、前記絶縁層４は、珪酸塩ガラスから成
る場合、珪酸塩ガラスの粉末に適当な有機溶媒・溶剤を
添加・混合して得たガラスペーストを従来周知の厚膜手
法、例えばスクリーン印刷等によって、スルーホール５
の形成箇所を除く基板１の上面全体にわたって印刷・塗
布し、これを高温で焼き付けることにより形成される。

【００２０】また前記絶縁層４のスルーホール５内に充
填される接続導体６は、先に述べた第１配線層２や第２
配線層３と同様の材質、即ち、銀や金、或いは、これら
の合金等により形成され、その下面側で第１配線層２
と、上面側で第２配線層３と接触することにより両配線
層２，３を電気的に接続するようになっている。

【００２１】尚、前記接続導体６は、例えば銀粉末に適
当な有機溶媒・溶剤を添加・混合して得た導電ペースト
を絶縁層４のスルーホール５内にスクリーン印刷等によ
って印刷・充填し、これを高温（３５０℃〜６００℃）
で焼き付けることにより形成され、かかる接続導体６の
導体部分の弾性率は６．９×１０¹⁰Ｐａ〜８．０×１０
¹⁰Ｐａの大きな値となる。

【００２２】そして前記接続導体６には、これを形成す
る銀や金等の金属よりも低い弾性率をもった酸化タング
ステン微粒子７が０．１ｗｔ％〜７．０ｗｔ％だけ含有
される。

【００２３】このように、前記接続導体６中に弾性率の
低い酸化タングステン微粒子７を０．１ｗｔ％〜７．０
ｗｔ％含有させることにより、絶縁層４や第１配線層
２，第２配線層３，接続導体８等を従来周知の厚膜手法
によって形成する際、ガラスペーストや導電ペーストを
焼き付けた後の冷却に伴って接続導体６と絶縁層４との
収縮量の相違に起因する熱応力が印加されても、該応力
を酸化タングステン微粒子７の変形によって良好に緩和
・吸収することができ、これによって接続導体６の亀裂
を皆無とし、第１配線層２と第２配線層３とを良好な状
態で電気的に接続させておくことが可能となる。

【００２４】尚、前記酸化タングステン微粒子７の含有
率が０．１ｗｔ％よりも小さいと、絶縁層４や第１配線
層２，第２配線層３等を従来周知の厚膜手法によって形
成する際、接続導体６に印加される熱応力を十分に緩和
することができず、また含有率が７．０ｗｔ％よりも大
きいと、接続導体６の導電抵抗が大きくなるので、接続
導体６に通電した際、この部分で失われる電力が極めて
大となる不都合を生じる。

【００２５】従って前記接続導体６中に存在する酸化タ
ングステン微粒子７の含有率は０．１ｗｔ％〜７．０ｗ
ｔ％の範囲内に設定する必要がある。

【００２６】また前記酸化タングステン微粒子７を、接
続導体６の中央域に比し周辺域に数多く分布させておけ
ば、熱応力が極大となる絶縁層４と接続導体６との界面
付近に酸化タングステン微粒子７が集中する形となるた
め、応力をより効果的に吸収・緩和することができる利
点がある。

【００２７】従って、前記酸化タングステン微粒子７
は、接続導体６の中央域に比し周辺域に数多く分布させ
ておくことが好ましい。

【００２８】前記酸化タングステン微粒子７としては、
粒径０．０５μｍ〜５．０μｍのものが好適に使用さ
れ、該酸化タングステン微粒子７はタングステン（Ｗ）
から成る金属微粒子を約３００℃の比較的低い温度で所
定時間加熱し、これを酸化させることにより形成され
る。

【００２９】尚、上述の酸化タングステン微粒子７は、
接続導体６を前述の厚膜手法によって形成する際に同時
に形成することもできる。

【００３０】例えば、接続導体６となる導電ペースト中
に、タングステン微粒子（粒径：０．０５μｍ〜５．０
μｍ）を０．１ｗｔ％〜５．０ｗｔ％だけ添加・混合さ
せておき、これらタングステン微粒子の一部もしくは全
部を導電ペーストを焼き付ける際に大気中の酸素等と化
学反応させて酸化することにより酸化タングステン微粒
子７が接続導体６中に分散された状態で形成されること
となるまた前記酸化タングステン微粒子７を接続導体６の中央
域に比し周辺域に数多く分布させるには、接続導体６を
上述の厚膜手法によって形成する際、タングステン微粒
子の含有率を異ならせた２種類の導電ペーストを準備
し、タングステン微粒子の含有率が低い導電ペーストを
タングステン微粒子の含有率が高い導電ペーストで覆う
ようにして、これらをスルーホール５内に充填させるこ
とにより実現される。

【００３１】尚、本発明は上述の形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３２】例えば上述の形態では配線層を２層積層さ
せた多層配線基板について説明したが、本発明は配線層
を３層以上積層させた多層配線基板にも適用可能であ
る。

【００３３】

【実験例】次に本発明の作用効果について実験例に基づ
き説明する。まず、銀を主成分とする径２５０μｍ、厚
み３０μｍの接続導体６中に平均粒径１．０μｍの酸化
タングステン微粒子７を所定量ずつ含有させた９種類の
多層配線基板サンプル（サンプルNo.1〜12）を準備し
た。

【００３４】これらのサンプルNo.1〜12は、銀を主成分
とする第１配線層２、硼珪酸ガラスから成る絶縁層４
（線膨張率：８．２×１０^-6／℃）、銀を主成分とする
第２配線層３、前述の接続導体６を全て厚膜手法によっ
て形成したものであり、各層の材質、ペースト焼き付け
時の温度条件等は全て同じに揃え、接続導体６中に存在
する酸化タングステン微粒子７の含有率のみを０．０１
ｗｔ％〜９．００ｗｔ％の範囲内で異ならせるようにし
た。

【００３５】前記サンプルNo.1〜12について、接続導体
６における亀裂の発生の有無を確認するとともに接続導
体６の導電抵抗を測定した結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１によれば、酸化タングステン微粒
子７の含有率が０．１０ｗｔ％未満であるサンプルNo.
1，No.2では接続導体６に亀裂を生じていることが確認
され、導電抵抗は測定できなかった。

【００３８】また酸化タングステン微粒子７の含有率が
７．００ｗｔ％よりも大きいサンプルNo.11 ，No.12 は
いずれの導電抵抗も３ｍΩ以上と大きく、この部分で電
力が大きく損失されてしまっている。

【００３９】これに対し、酸化タングステン微粒子７の
含有率を０．１０ｗｔ％〜７．００ｗｔ％に設定したサ
ンプルNo.3〜No.10 では、接続導体６に亀裂を生じたも
のは一切なく、また導電抵抗についても０．９４ｍΩ〜
２．８７ｍΩと比較的小さく、この部分での電力の損失
は少ない。

【００４０】従って、上述した実験結果によれば、スル
ーホール５内の接続導体６に亀裂を生じさせることな
く、その導電抵抗を十分に低く保つためには、接続導体
６中に含有させる酸化タングステン微粒子７の含有率を
０．１ｗｔ％〜７．０ｗｔ％に設定しなければならない
ことが判る。

【００４１】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、基板の
上面に、第１配線層及び第２配線層を間に絶縁層を介し
て順次積層するとともに、前記第１配線層及び第２配線
層を絶縁層に設けたスルーホール内の接続導体により電
気的に接続した多層配線基板において、前記接続導体中
に、酸化タングステン微粒子を０．１ｗｔ％〜７．０ｗ
ｔ％含有させたことから、絶縁層や接続導体等を従来周
知の厚膜手法によって形成する際、ガラスペーストや導
電ペーストを焼き付けた後の冷却に伴って接続導体と絶
縁層との収縮量の相違に起因する熱応力が印加されて
も、該応力を酸化タングステン微粒子の変形によって良
好に緩和・吸収することができ、接続導体の亀裂を皆無
として第１配線層と第２配線層とを良好な状態で電気的
に接続させておくことが可能となる。

【００４２】また本発明の多層配線基板によれば、前記
酸化タングステン微粒子を接続導体の中央域に比し周辺
域に数多く分布させることにより、上述の熱応力が極大
となる両者の界面付近に前述の酸化タングステン微粒子
を集中させた形となり、応力をより効果的に吸収・緩和
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一形態に係る多層配線基板の断面図で
ある。

【図２】図１の要部を模式的に示す拡大図である。

【図３】従来の多層配線基板の断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・第１配線層、３・・・第２配線
層、４・・・絶縁層、５・・・スルーホール、６・・・
接続導体、７・・・酸化タングステン微粒子

フロントページの続きＦターム(参考） 4E351 AA07 BB01 BB24 BB26 BB31 BB49 CC11 CC22 DD04 DD05 DD06 DD16 DD34 DD52 DD58 EE02 GG03 GG08 5E317 AA24 BB04 BB12 BB13 BB14 BB16 CC22 CC25 CC53 CD32 GG05 GG09 5E346 AA05 AA12 AA15 AA24 AA43 BB01 CC17 CC18 CC32 CC36 CC38 CC39 DD45 FF18 GG06 GG09 HH07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の上面に、第１配線層及び第２配線層
を間に絶縁層を介して順次積層するとともに、前記第１
配線層及び第２配線層を絶縁層に設けたスルーホール内
の接続導体により電気的に接続した多層配線基板におい
て、前記接続導体中に、酸化タングステン微粒子を０．１ｗ
ｔ％〜７．０ｗｔ％含有させたことを特徴とする多層配
線基板。
【請求項２】前記酸化タングステン微粒子の粒径が０．
０５μｍ〜５．０μｍであることを特徴とする請求項１
に記載の多層配線基板。
【請求項３】前記酸化タングステン微粒子が、接続導体
の中央域に比し周辺域に数多く分布していることを特徴
とする請求項１に記載の多層配線基板。