JPH0216035B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は厚膜、薄膜の導体パターンを混在させ
た多層配線基板に関するものである。

このような多層配線基板はサーマルヘツド、ハ
イブリツドIC等の回路基板に利用される。この
種基板は厚膜と薄膜との接続信頼性が高く且つ安
価なものが要望されている。

〔従来の技術〕

従来、導体からなる厚膜パターンと薄膜パター
ンとを混在させた多層配線基板としては、「特開
昭57−138961（昭和57年８月27日公開）」に示され
るように下層に薄膜、上層に厚膜という形成があ
る。しかしこの場合、上層厚膜パターンとなる厚
膜ペーストを焼成する際、その焼成温度が高温
（700℃以上）であるため下層の薄膜パターンが消
失する。従つて、薄膜−厚膜多層構成では200℃
程度で焼成可能な低温硬化型の厚膜ペーストを使
用しなければならなかつた。また上記構成とは異
なる下層に厚膜、上層に薄膜という厚膜−薄膜多
層構成では、下層の厚膜ペスートにはエツチング
液等に侵食されにくい高価な金ペーストを用いて
該金厚膜上にNiCr−AuやNiCr−Au−Cr等の導
体からなる多層薄膜パターンをスルーホールを介
し接続されるように形成していた。

尚、この際の薄膜パターンにおけるNiCr層は
Au層を付着させるために必要となる下地層で、
該NiCr層の代りにCr層を用いることも可能であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

薄膜−厚膜多層構成では上述の如く、厚膜パタ
ーンとして低温硬化型厚膜ペーストを使用するが
これによるパターンは通常の厚膜導体ペーストに
比べ遥かに導体抵抗が大きくなるので銅等のめつ
きを施す必要があり高価になる。またこの多層構
成では上層の厚膜パターンは有機物を主成分とす
るため強度が不十分でありワイヤ等のボンデイン
グ時に該ボンデイング圧力と熱に耐えることがで
きず溶解してしまう。

厚膜−薄膜多層構成では例えは第４図に示すよ
うに安価な銅（Cu）ペーストを用いてCu厚膜パ
ターン３０をセラミツク基板３６上に形成し、該
Cu厚膜パターン３０上にガラス等の厚膜ペース
トよりなる層間絶縁層３１のスルーホール３７を
通じてNiCr32−Au33−Cr34の多層薄膜パターン
３８との導体接続を行おうとする場合、該多層薄
膜は層間絶縁層３１の全面に蒸着或はスパツタリ
ングした後所望のパターンとなるようにレジスト
パターン３５を付着した後エツチングするが一般
的にNiCr32をエツチングする時は硝酸第２セリ
ウム・アンモニウム系のエツチング液（Ni−Cr
用またはCr用のエツチング液）を使用するため、
電気化学的にCuの方がNiCrより先にエツチング
され、Cu厚膜パターン３０と薄膜パターン３８
との電気接続が行えない。すなわち、上記多層薄
膜のエツチング時のエツチング液は必ずレジスト
３５や該多層薄膜の粒子間或はピンホールを通じ
てしみ込むため、NiCrをエツチングしようとし
てもCuの方が先に溶解してしまう。

前記の問題に対してNiCr32だけをエツチング
するようなエツチング液を用いればいいのだが現
在のところこのようなエツチング液は提案されて
いない。そのため従来の厚膜−薄膜多層構成では
厚膜パターン３０としては安価なCuは使用でき
ず、硝酸第２セリウム・アンモニウム系のエツチ
ング液にエツチングされない金を使うので高価な
ものになつていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は本願発明によれば、下部導体配線
をCu厚膜パターン、該厚膜パターンの最上層の
スルーホールを有する絶縁体上の上部導体配線を
NiCr，Au，Cr，Ta，TaN，Cu，Al，Ｗの単層
もしくは多層薄膜パターンで形成してなる多層配
線基板であつて、前記下部厚膜パターン上の少な
くとも該厚膜パターンと前記薄膜パターンの接続
部に該薄膜パターンをパターンエツチングする
際、前記厚膜パターンがエツチング液による浸食
を防止するためのNi，Cr，Au，Ptの単層もしく
は多層めつきよりなる保護層を設けることを特徴
とする多層配線基板により解決できる。

〔作用〕

多層配線で厚膜パターン上の該厚膜パターンと
薄膜パターンとの接続部に予めNi等のめつきを
施すことにより、厚膜パターンが上部薄膜のパタ
ーンエツチング時のエツチング液に侵食されるこ
とのないように保護される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面により詳細に説明す
る。

第１図は本発明に係る多層配線基板の第１実施
例としてのアルミナ基板を使用し能動素子と含む
ハイブリツドIC基板を示す断面図である。図に
おいて１はアルミナ等よりなる絶縁基板、２，
４，６は第１，第２，第３の厚膜導体ペーストか
らなる厚膜導体パターン、３，５は厚膜絶縁ペー
ストである非晶質ガラスよりなる絶縁層、１０は
TaN薄膜（コンデンサ用１０ａ、抵抗用１０
ｂ）、１１は薄膜パターン、１２はICチツプ、１
３はコンデンサ用陽極酸化膜、１４は金めつき層
である。これはまず第１層の導体層として厚膜結
晶化ガラス入りCuペースト（焼成温度600〜900
℃）を用い、スクリーン印刷後高純度チツソ炉で
焼成して絶縁基板１上に第１厚膜パターン２を形
成してICへの給電及びアース電圧用パターンと
した。次にチツソ中焼成可能な多層用結晶質ガラ
スペーストを用い第１層間絶縁層３を形成した。
このとき上下導体層の接続のため300μmφ程度の
スルホールを設け、絶縁性確保のため325メツシ
ユのスクリーンマスクにて二回印刷焼成をくり返
した。そして信号配線となる第２と第３厚膜パタ
ーン４，６を第１厚膜パターン２と同様なCuペ
ーストを用いて印刷後高純度チツソ炉で焼成する
と共に、第２と第３の層間絶縁体層５，８を介在
させて焼成し積層構成とした。さらに、第３層間
絶縁体８上にはその上部に薄膜を形成するために
表面を平滑化する必要があり、非晶質ガラスの層
間絶縁層９を形成した。この時絶縁層９のスルー
ホールは絶縁層８のスルーホール径よりやや大き
めとして（△φ＝100〜300μm）ガラスのだれに
よるスルーホールの埋まりを防いだ。

その後厚膜パターン２，４，６の露出している
部分、第１図においてはスルーホール部分にNi
めつきによる保護層７を施した。しかる後、該厚
膜層上に薄膜層を形成した。

第１図における薄膜層の構成は薄膜抵抗、薄膜
コンデンサを同時に形成したが、これはまず、
TaN薄膜１０を絶縁層９上の全面および保護層
７上に3000Å形成した。次に該TaN薄膜１０の
不必要部分を通常のフオトリングラフイーの技術
によりエツチング除去した。

続いて、コンデンサとなる部分に部分陽極酸化
膜１３を形成した後、抵抗体膜となるTaN薄膜
１０をコンデンサと同様に約800Å基板全面に形
成し、不必要部分（抵抗体以外の部分）をフオト
リングラフイーにより、エツチング除去する。こ
のようにコンデンサ用TaN膜１０ａ、抵抗用
TaN膜１０ｂが形成される。しかる後、導体パ
ターン１１となるNiCr，Auの多層薄膜をNiCr
を下層にして基板全面に被着形成し、フオトリン
グラフイーの技術により該多層薄膜をパターニン
グし該導体パターン１１を得た。このパターンニ
ング工程はまずAu層をエツチング除去した後
NiCr層を硝酸第２セリウム・アンモニウム系の
エツチング液で除去したが、本基板では厚膜パタ
ーン６（Cu）の接続部分（スルーホール）が上
記の如く保護層７（Niめつき）で被われている
ので、該厚膜パターン６のエツチングは発生せ
ず、NiCr層のみエツチングできた。そして抵抗
体トリミングの後、ICワイヤボンデイングを行
なうパツド部のみ露出するようにめつきレジスト
を被着して部分Auめつき１４を3μm施し、該め
つきレジスト除去後ICダイボンデイング、ワイ
ヤボンデイングを行ない第１図に示す厚膜３層、
薄膜１層でしかもCR同一基板の多層ハイブリツ
ドIC基板を製作した。最後にIC等には保護樹脂
を施した。尚、薄膜パターン１１としては従来と
同様のNiCr−Au−Crを使用しても何ら差し支え
ない。

第２図と第３図は本発明に係るサーマルヘツド
を第２実施例として説明するための図である。

第２図は第２実施例のサーマルヘツドの部分平
面図（実際は矢印Ｐ方向に延びて長方形になつて
いる。）第３図は第２図のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ線断面
図（横断面図）である。

これらの図において、符号１５は多層配線部
分、１６は発熱部分、１７はアルミナ基板、１８
は高融点ガラス層、１９はCu厚膜パターンから
なる第１導体層、２０は第１絶縁体層、２１は発
熱用抵抗体層、２２はNiCrを含む薄膜パターン
からなる第２導体層、２３はドライバIC（能動素
子）、２４は発熱点（発熱素子）、２５はNiめつ
き層、２６は保護層、２７はボンデイングワイ
ヤ、２８は導電性ダイボンデイング樹脂をそれぞ
れ示す。本実施例は大別して、ドライバIC２１
を搭載する多層配線部分１５と、発熱点２４が形
成される発熱部分１６とから成る。アルミナ基板
１７は約97％のアルミナ板材から長方形（矢印Ｐ
方向が長手方向）に形成され、発熱用抵抗体２１
と対応する該アルミナ基板１７上には高耐熱性を
有する高融点ガラス層１６が予め部分的に形成さ
れる。

第１導体層１９はN₂（窒素）雰囲気中で焼成可
能なCu（銅）ペーストを用いてスクリーン印刷
し、次いで予備乾燥後、コンベア形窒素炉で焼成
した厚膜のCuで形成され、この第１導体には、
大電流が流れるため導体抵抗を低くする必要があ
る電源供給線、ヘツド共通電極、ブランド線（ア
ース線）及び入力線のマトリツクス配線共通電極
等が印刷時にパターニングされる。このように第
１導体層19を厚膜のCuで形成することにより、
従来の薄膜導体と比べて略１桁以上の面積抵抗を
低減化することがきると共に製造工程が簡単であ
るため製造コストの低減化を図ることができる。

次に第１絶縁体層２０は、N₂雰囲気中で焼成
可能なバインダーを用いたガラスペーストを用い
てバイアホール（スルーホール）を有するガラス
厚膜として前記第１導体層１９上に固着形成され
る。この第１絶縁体層２０は、上下の導体層１
９，２１を接続するためのスルーホールを精度良
く形成する必要があるため、本実施例では次のよ
うな工夫がなされている。この第１絶縁層２０は
最低２層以上のガラス層から構成させる。例えは
第１のガラス層２０ａとして600℃〜900℃焼成可
能なフイラー入り結晶質ガラスペーストを325メ
ツシユのスクリーンを用いて２回印刷焼成を行い
形成し、次いで600℃〜900℃焼成可能な非晶質ガ
ラスペーストを325メツシユのスクリーンを用い
て１回印刷焼成して最少穴径250μmのスルーホー
ルを有し、且つ表面平滑性の優れた第２のガラス
層２０ｂを形成し、これら両ガラス層２０ａと２
０ｂを積層状に一体化する。上記のような構成に
することにより良好な絶縁性を得ることができ、
さらにピンホールの発生を皆無に等しく抑えるこ
とができ、歩留りを向上せしめることができる。
また平滑性の優れた厚膜表面はこの上に設けられ
る薄膜微細パターンの形成を容易化せしめると共
に薄膜の導体抵抗を低減できるなどその品質を向
上させる効果がある。尚この第１絶縁層２０は上
記と異なる方法で構成することもできる。すなわ
ち、第１のガラス層２０ａとして軟化点が高温の
非晶質ガラスで形成し、第２のガラス層２ｂとし
て軟化点が前記第１のガラス層２０ａよりも低温
の非晶質ガラスで形成しても前述のガラス厚膜２
０と同様な効果が得られる。

次に第１導体層１９（Cu厚膜）の露出部即ち
スルーホール部及び共通電極にNiめつき層２５
を保護層として3μmつけた。これはNiCr等のパ
ターンを形成をする際のエツチング液（硝酸第２
セリウム・アンモニウム系）によるCu厚膜への
侵食を防止するためである。

その後、発熱用抵抗体層２１は前記第１層絶２
０上にTaNをマグネトロンスパツタ法によつて
厚さが約300Åに形成される。そして該発熱用抵
抗体層２１上に第２導体層２２を薄膜パターンと
して形成するが、これはまず真空蒸着法によりま
ずNiCrを300Å、次いでAuを5000Å、さらに抵
抗体保護膜２６との密着性を向上させるため最上
層にCrを300Åとそれぞれの厚さで基板全面に被
着形成し、次にポジ形レジストを用いてパターン
焼付け後該NiCr−Au−Cr多層薄膜をウエツトエ
ツチングによつてストライブ状にパターン形成し
た。尚本実施例の場合前述のように第１導体層１
９に電源供給源やグランド線等が設けられてある
ため該第２導体層２２には微細パターンのみを効
率良く配置できるという設計的利点がある。

さらにCF₄−O₂系のガスを用いて反応性のプラ
ズマエツチングによつて前記NiCr−Au−Crのパ
ターンニング導体間のTaN層が除去され、レジ
ストはくり後発熱点（発熱素子）２４を形成する
ために、再度レジストを全面に形成し抵抗体窓開
け部（発熱点２４に相当する部分）のみを開口し
たレジストパターンを焼付ける。引き続いて前記
開口部のNiCr−Au−Cr層（第２導体層）をエツ
チング除去して発熱点２４（薄膜抵抗体）が形成
される。尚符号２６はこの場合SiO₂−Ta₂O₅系の
抵抗体保護膜（耐摩耗層）を示し、この保護膜２
６は例えばRFスパツタリングによつて約4μmの
厚さに形成される。次にドライバIC２１（能動
素子）が第２導体層２２上に導体接着剤（導電性
ダイボンデイング樹脂）２８を用いてダイボンデ
イングによつて搭載固定される。但しこの場合、
ワイヤボンデイング性の向上のため、第２導体層
２２上に予めAuめつきがボンデイングパツト部
のCrをエツチング除去後電解めつき法により施
されている。そしてボンデイングワイヤ（例えば
Auワイヤ）２７を用いてAu対Auの熱圧着ワイ
ヤボンデイングを行つてドライバIC２１が電気
的に接続される。このように本実施例によればド
ライバIC２３等をポリイミド樹脂等の機械的、
熱的に弱い有機物絶縁体上にワイヤボンデイング
しないように設計できるため信頼度の高い多層構
成を実現できる。以上によりドライバIC搭載形
サーマルヘツドが実質的に形成される。実際上は
アルミナ基板１７が図示していない直方体状のヒ
ートシンクに固着搭載され、該ヒートシンクに外
部端子（図示せず）が設けられてドライバIC搭
載形サーマルヘツドが形成される。

上記二つの実施例ではエツチング液の浸食を防
止するための保護層２５には、Niめつきを使用
したがこの他Ni−Au，Cr，Au，Ptのめつきを
使用してもほぼ同等の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば厚膜回路と薄膜回路を無理なく
同一基板上に形成でき、且つ下部厚膜の露出部に
Niめつき等の保護層を施すことにより下部層に
上部薄膜より電気化学的に卑な金属の組み合わ
せ、例えば下部層のCu厚膜と上部薄膜のNiCr−
Au−Crが使用できるため安価で実用的価値が大
きな多層配線基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をハイブリツドICに用いた第
１実施例を説明するための断面図、第２図、第３
図は本発明をサーマルヘツドに用いた第２実施例
を説明するための平面図と側面図、第４図は従来
の厚膜−薄膜の多層配線の要部断面図である。 符号の説明、２，４，６，１９……厚膜パター
ン、３，５，８，９，２０……絶縁層、７，２５
……保護層、１１，２２……薄膜パターン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部導体配線をCu厚膜パターン、該厚膜パ
   ターンの最上層のスルーホールを有する絶縁体上
   の上部導体配線をNiCr，Au，Cr，Ta，TaN，
   Cu，Al，Ｗの単層もしくは多層薄膜パターンで
   形成してなる多層配線基板であつて、 前記下部厚膜パターン上の少なくとも該厚膜パ
   ターンと前記薄膜パターンの接続部に該薄膜パタ
   ーンをパターンエツチングする際、前記厚膜パタ
   ーンがエツチング液による浸食を防止するための
   Ni，Cr，Au，Ptの単層もしくは多層めつきより
   なる保護層を設けることを特徴とする多層配線基
   板。