JP3176258B2 - 多層配線基板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子やコンデン
サ、抵抗器等の電子部品が搭載される多層配線基板に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多層配線基板、特に配線導体の導
通抵抗を低抵抗とした多層配線基板は一般に酸化アルミ
ニウム質焼結体等の電気絶縁性のセラミック質焼結体か
ら成る絶縁基体の内部及び表面にタングステン、モリブ
デン、マンガン等の高融点金属粉末から成る複数個の配
線導体を多層に配設するとともに各配線導体を絶縁基体
内に設けたタングステン、モリブデン、マンガン等の高
融点金属粉末から成るスルーホール導体で接続した構造
を有しており、絶縁基体の上面に半導体素子やコンデン
サ、抵抗器等の電子部品を搭載させるとともに該電子部
品の電極を半田を介して配線導体に接続させることによ
って絶縁基体上面に搭載された各電子部品はその各々が
配線導体を介して電気的に接続されるようになってい
る。

【０００３】尚、かかる従来の多層配線基板は通常、セ
ラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚膜技術
を採用することによって製作されており、具体的には以
下の方法によって製作されている。

【０００４】即ち、 (1) まず、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシ
ウム等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶
剤を添加混合して泥漿状と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のテープ
成形技術を採用して複数枚の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、各セラミック
グリーンシートの所定位置に穴あけ加工法によりスルー
ホールを形成する。

【０００５】(2) 次にタングステン、モリブデン等の高
融点金属粉末に適当なガラスフリット、有機バインダ
ー、可塑剤、溶剤を添加混合して金属ペーストを得ると
ともに該金属ペーストをスクリーン印刷法を採用するこ
とによって前記セラミックグリーンシートの表面に所定
パターンに印刷塗布するとともに各セラミックグリーン
シートのスルーホール内に充填する。

【０００６】(3) そして最後に表面及びスルーホールに
金属ペーストが塗布充填されたセラミックグリーンシー
トを上下に積層し、しかる後、これを還元雰囲気中もし
くは中性雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成すること
によって製品としての多層配線基板が完成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の多層配線基板は配線導体及びスルーホール導体を形
成するタングステン、モリブデンの電気抵抗値が４×１
０^-6Ω・ｃｍ〜８×１０^-6Ω・ｃｍと高いこと、配線導
体の幅方向の断面積は一般に２５０×１０^-3ｍｍ² 〜７
５０×１０^-3ｍｍ² であるのに対し、スルーホール導体
の断面積が２×１０^-3ｍｍ² 〜７０×１０^-3ｍｍ² と狭
いこと等から配線導体及びスルーホール導体を介して各
電子部品に電気信号を流した場合、スルーホール導体に
電気が流れる際に大きなジュール発熱が発生し、これが
絶縁基体を局部的に加熱して絶縁基体にクラックや割れ
を発生させてしまい、その結果、絶縁基体に取着されて
いる配線導体に断線等が招来し、絶縁基体上面に搭載さ
れている各電子部品の電気的接続の信頼性が低いものと
なる欠点を有してた。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は配線導体やスルーホール導体に断線が招
来するのを有効に防止し、絶縁基体に搭載される各電子
部品の電気的接続を確実となすことができる多層配線基
板を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、セラミック質焼結体から成る絶縁基体内に、金属ペ
ーストを焼成して形成された複数個の配線導体を多層に
配設するとともに該各配線導体を金属ペーストを焼成し
て形成されたスルーホール導体を介して接続して成る多
層配線基板であって、前記配線導体の長さをＬ₁、断面
積をＳ₁、比抵抗をσ₁、スルーホール導体の長さを
Ｌ₂、断面積をＳ₂、スルーホール比抵抗をσ₂としたと
き、前記スルーホール導体を形成する金属ペースト中の
金属粉末の比率を前記配線導体を形成する金属ペースト
中の金属粉末の比率より高くするか、または前記スルー
ホール導体の断面積Ｓ₂を前記配線導体の断面積Ｓ₁より
も３０％以上広いものとするか、または前記スルーホー
ル導体の長さＬ₂を前記配線導体の長さＬ₁以下とするこ
とによって、σ₁・Ｌ₁／Ｓ₁≧σ₂・Ｌ₂／Ｓ₂としたこと
を特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の多層配線基板によれば、スルーホール
導体を形成する金属ペースト中の金属粉末の比率を高く
することによってその材質の比抵抗を配線導体よりも小
さくする、或いはスルーホール導体の断面積を配線導体
の断面積よりも３０％以上広く、或いは長さを配線導体
の長さ以下と短くすることによって、配線基板とスルー
ホール導体との関係を、配線導体の長さをＬ₁、断面積
をＳ₁、比抵抗をσ₁、スルーホール導体の長さをＬ₂、
断面積をＳ₂、スルーホール比抵抗をσ₂としたとき、σ
₁・Ｌ₁／Ｓ₁≧σ₂・Ｌ₂／Ｓ₂となしたことから、スルー
ホール導体に電気が流れても該スルーホール導体におい
て大きなジュール発熱が発生することはなく、その結
果、絶縁基体に局部加熱によるクラックや割れ等の発生
はなく、これによって絶縁基体に取着されている配線導
体に断線等を招来することが有効に防止されて絶縁基体
上面に搭載されている各電子部品を配線導体及びスルー
ホール導体を介して電気的に接続することが可能とな
る。

【００１１】

【実施例】次に本発明を添付図面に基づき詳細に説明す
る。図１は本発明の多層配線基板の一実施例を示し、１
は絶縁基体、２は配線導体、３はスルーホール導体であ
る。

【００１２】前記絶縁基体１は酸化アルミニウム質焼結
体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガ
ラスセラミックス焼結体等のセラミック質焼結体で形成
されており、その上面に半導体素子やコンデンサ、抵抗
器等の電子部品４が搭載される。

【００１３】前記絶縁基体１はその内部及び表面に複数
個の配線導体２が多層に形成されており、各配線導体２
は絶縁基体１内に設けたスルーホール導体３を介して電
気的に接続されている。

【００１４】前記配線導体２及びスルーホール導体３は
絶縁基体１の上面に搭載される各電子部品４同士を相互
に電気的に接続するとともに各電子部品４を外部電気回
路に電気的に接続する作用を為し、タングステン、モリ
ブデン、マンガン等で形成されている。

【００１５】また前記各配線導体２とスルーホール導体
３は、スルーホール導体３の比抵抗を小さくする、或い
はスルーホール導体３の断面積を広く、長さを短くする
ことによって、配線導体２とスルーホール導体３との関
係が、配線導体の長さをＬ₁、断面積をＳ₁ 、比抵抗を
σ₁ 、スルーホール導体の長さをＬ₂ 、断面積をＳ₂、
スルーホール比抵抗をσ₂ としたとき、σ₁ ・Ｌ₁ ／Ｓ
₁ ≧σ₂ ・Ｌ₂ ／Ｓ₂となっており、スルーホール導体
３の電気抵抗値が配線基板２の電気抵抗値に比し極めて
小さなものとなっていることからスルーホール導体３に
電気が流れても該スルーホール導体３において大きなジ
ュール発熱が発生することはなく、その結果、絶縁基体
１に局部加熱によるクラックや割れ等の発生はなく、絶
縁基体１に取着されている配線導体２に断線等を招来す
ることが有効に防止されて絶縁基体１上面に搭載されて
いる各電子部品４を配線導体２及びスルーホール導体３
を介して確実に電気的接続することが可能となる。

【００１６】尚、前記配線導体２及びスルーホール導体
３はタングステン、モリブデン等の高融点金属粉末にガ
ラスフリットを添加含有させて成り、スルーホール導体
３の比抵抗を配線導体２の比抵抗に対し小さくしてスル
ーホール導体３におけるジュール発熱の発生を有効に防
止するには、例えば、スルーホール導体３中に添加含有
されるガラスフリットの量を配線導体２中に添加含有さ
れる量より少なくし、タングステン等の高融点金属粉末
の比率を高くしておけばよい。

【００１７】また前記スルーホール導体３の断面積は配
線導体２の断面積に対して３０％以上広いものとなして
おくとスルーホール導体３の電気抵抗値が小さく、該ス
ルーホール導体３におけるジュール発熱の発生が有効に
防止される。従って、前記スルーホール導体３の断面積
は配線導体２の断面積に対して３０％以上広いものとな
しておくことが好ましい。

【００１８】更に前記スルーホール導体３の長さは配線
導体２の全長に対し１００％以下の短いものとなしてお
くとスルーホール導体３の電気抵抗値が小さく、該スル
ーホール導体３におけるジュール発熱の発生が有効に防
止される。従って、前記スルーホール導体３の長さは配
線導体２の全長に対して１００％以下の短いものとなし
ておくことが好ましい。

【００１９】また更に前記配線導体２のうち絶縁基体１
の上面に形成されたものはその露出表面に更にニッケ
ル、金等の耐蝕性に優れ、且つ良導電性の金属をメッキ
法により１．０μｍ乃至２０．０μｍの厚みに被着させ
ておくと、配線導体２の酸化腐食が有効に防止されると
ともに配線導体２と電子部品４との電気的接続が良好と
なる。従って、前記配線導体２のうち絶縁基体１の上面
に形成されたものはその露出表面に更にニッケル、金等
の耐蝕性に優れ、且つ良導電性の金属をメッキ法により
１．０μｍ乃至２０．０μｍの厚みに被着させておくこ
とが好ましい。

【００２０】かくして上述の多層配線基板によれば、絶
縁基体１の上面に半導体素子やコンデンサ、抵抗器等の
電子部品４を搭載するとともに各電子部品４の電極、端
子を半田等を介して配線導体２に接続すれば、絶縁基体
１の上面に搭載される半導体素子やコンデンサ等の電子
部品４はその各々が配線導体２及びスルーホール導体３
を介して電気的に接続され、これによって所定の電気回
路を形成することとなる。

【００２１】次に上述した多層配線基板のうち、スルー
ホール導体３の比抵抗を配線導体２の比抵抗より小さく
することによってスルーホール導体３におけるジュール
発熱の発生を有効に防止するようになした多層配線基板
の製造方法について図２（ａ）乃至（ｃ）に基づき説明
する。

【００２２】まず、図２（ａ）に示す如く、３枚のセラ
ミックグリーンシート10a 、10b 、10C を準備するとと
もにセラミックグリーンシート10a 、10b の所定位置に
スルーホールａを形成する。

【００２３】前記セラミックグリーンシート10a 、10b
、10c は例えば多層配線基板の絶縁基体が酸化アルミ
ニウム質焼結体で形成されている場合には、酸化アルミ
ニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム
等の原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を
添加混合して泥漿状となし、しかる後、前記泥漿物を従
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
採用し、シート状に成形することによって形成される。

【００２４】また前記セラミックグリーンシート10a 、
10b へのスルーホールａの形成はセラミックグリーンシ
ート10a 、10b に従来周知のプレス穴あけ加工法により
所定径の貫通孔を開けることによって各セラミックグリ
ーンシート10a 、10b の所定位置に形成される。

【００２５】次に図２（ｂ）に示す如く、前記セラミッ
クグリーンシート10a 、10b 、10cの各々の表面に金属
ペーストを所定パターンに被着させて配線導体パターン
20を形成し、同時にスルーホールａ内に金属ペーストを
充填させてスルーホール用導体層21を形成する。

【００２６】前記配線導体パターン20を形成する金属ペ
ーストはタングステンやモリブデン等の高融点金属粉末
に適当なガラスフリット、有機バインダー、可塑剤、溶
剤を添加混合し、ペースト状となすことによって形成さ
れ、またスルーホール用導体層21を形成する金属ペース
トは前記配線導体パターン20を形成する金属ペーストと
実質的に同じ組成から成り、ガラスフリットの添加量を
減じたものが使用される。この場合、スルーホール用導
体層21を形成する金属ペーストのガラスフリットの添加
混合量が配線導体パターン20を形成する金属ペーストよ
り少なく、タングステン等の高融点金属粉末の比率が高
くなっていることから後述するスルーホール用導体層21
を焼成して形成されるスルーホール導体３の比抵抗を配
線導体２の比抵抗に対し小さい値となすことができる。

【００２７】また前記配線導体パターン20は所定の金属
ペーストをセラミックグリーンシート10a 、10b 、10c
の各々の表面にスクリーン印刷法により印刷塗布するこ
とによって所定パターンに被着され、またスルーホール
用導体層21は所定の金属ペーストをセラミックグリーン
シート10a 、10b の各々に設けたスルーホールａ内に充
填することによって行われる。

【００２８】次に前記表面に配線導体パターン20が形成
され、スルーホールａ内にスルーホール用導体層21が充
填された各セラミックグリーンシート10a 、10b 、10c
を図２（ｃ）に示す如く、各セラミックグリーンシート
10a 、10b 、10c 表面に形成させた配線導体パターン20
がセラミックグリーンシート10a 、10b のスルーホール
ａ内に充填させたスルーホール用導体層21で電気的に接
続されるようにして上下に積層し積層体Ｌを形成する。

【００２９】そして最後に前記積層体Ｌを還元雰囲気
中、約１６００℃の温度で焼成し、各セラミックグリー
ンシート10a 、10b 、10c と配線導体パターン20とスル
ーホールａ内に充填したスルーホール用導体層21とを焼
結一体化することによって図１に示す絶縁基体１の内部
及び表面にスルーホール導体３によって電気的に接続さ
れている配線導体２を配設した製品としての多層配線基
板が完成する。

【００３０】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種
々の変更は可能であり、例えば、上述の製造方法ではス
ルーホール導体３の比抵抗を配線導体２の比抵抗に比べ
小さくすることによってスルーホール導体３の電気抵抗
値を小さくし、スルーホール導体３におけるジュール発
熱の発生を有効に防止するようにしたが、セラミックグ
リーンシート10a 、10b に設けるスルーホールａの径を
大きくして、スルーホール導体３の断面積を広くした
り、セラミックグリーンシート10a 、10b の厚みを薄く
し、スルーホール導体３の長さを短くすることによって
スルーホール導体３の電気抵抗値を配線導体２の電気抵
抗値より小さくし、スルーホール導体３におけるジュー
ル発熱の発生を有効に防止してもよい。

【００３１】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、スルー
ホール導体を形成する金属ペースト中の金属粉末の比率
を高くすることによってその材質の比抵抗を配線導体よ
りも小さくする、或いはスルーホール導体の断面積を配
線導体の断面積よりも３０％以上広く、或いは長さを配
線導体の長さ以下と短くすることによって、配線基板と
スルーホール導体との関係を、配線導体の長さをＬ₁、
断面積をＳ₁、比抵抗をσ₁、スルーホール導体の長さを
Ｌ₂、断面積をＳ₂、スルーホール比抵抗をσ₂としたと
き、σ₁・Ｌ₁／Ｓ₁≧σ₂・Ｌ₂／Ｓ₂となしたことから、
スルーホール導体に電気が流れても該スルーホール導体
において大きなジュール発熱が発生することはなく、そ
の結果、絶縁基体に局部加熱によるクラックや割れ等の
発生はなく、これによって絶縁基体に取着されている配
線導体に断線等を招来することが有効に防止されて絶縁
基体上面に搭載されている各電子部品を配線導体及びス
ルーホール導体を介して電気的に接続することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の一実施例を示す断面図
である。

【図２】（ａ）乃至（ｃ）は図１に示す多層配線基板の
製造方法を説明するための各工程毎の断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・絶縁基体 ２・・・・・・配線導体 ３・・・・・・スルーホール導体 ４・・・・・・電子部品

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック質焼結体から成る絶縁基体内
   に、金属ペーストを焼成して形成された複数個の配線導
   体を多層に配設するとともに該各配線導体を金属ペース
   トを焼成して形成されたスルーホール導体を介して接続
   して成る多層配線基板であって、前記配線導体の長さを
   Ｌ₁、断面積をＳ₁、比抵抗をσ₁、スルーホール導体の
   長さをＬ₂、断面積をＳ₂、スルーホール比抵抗をσ₂と
   したとき、前記スルーホール導体を形成する金属ペース
   ト中の金属粉末の比率を前記配線導体を形成する金属ペ
   ースト中の金属粉末の比率より高くするか、または前記
   スルーホール導体の断面積Ｓ ₂ を前記配線導体の断面積
   Ｓ ₁ よりも３０％以上広いものとするか、または前記ス
   ルーホール導体の長さＬ ₂ を前記配線導体の長さＬ ₁ 以下
   とすることによって、σ₁・Ｌ₁／Ｓ₁≧σ₂・Ｌ₂／Ｓ₂ と
   したことを特徴とする多層配線基板。