JPH0478181B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は配線基板およびその製造方法に係り、
特にハイブリツドIC用の多層配線基板およびそ
の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、電子機器の小型軽量化、多機能化、高速
化、高信頼化等の要求の高まりに伴ない、アルミ
ナ等のセラミツクの多層配線基板上にICチツプ
や抵抗、コンデンサのようなチツプ部品を多数搭
載し、全体を金属製キヤツプで気密に封止した構
造のハイブリツドICが多用されてきている。

そしてこのハイブリツドICに用いられるセラ
ミツク多層配線基板は、通常グリーンシート法、
厚膜、あるいは厚膜薄膜混成法のいずれかの方法
により、製造されている。

しかしながらこのようなセラミツク多層配線基
板は、絶縁体層が比較的大きな誘電率（ε）を有
するセラミツク（ε＝８〜10）や結晶化ガラス
（ε＝９〜20）で構成されているため、配線の浮
遊容量をあまり低く抑えることができず、搭載さ
れた素子の高速動作化を阻んでいる。

そこでこのような問題に対処するために最近高
速素子搭載用の配線基板として銅−ポリイミド多
層配線基板が開発されつつある。この配線基板
は、第４図に示すように厚さが1μｍ〜10μｍ程度
の薄膜導体パターン１とポリイミド層２とをセラ
ミツク基板３上に積層した構造を有し、次のよう
にして製造されている。

すなわち、蒸着或いはスパツタリングにより銅
を主導体とした２ないし３種の導体の層をセラミ
ツク基板３の全面に形成させて後フオトリソグラ
フイ等により不要部分をエツチングし薄膜導体パ
ターン１を形成する第１の工程と、ポリイミドを
スピンコート乾燥した後、フオトリソグラフイに
より上下の導体パターン１間を電気的に接続する
通孔４を形成する第２の工程とを、繰返すことに
より製造されている。

そしてこのような薄膜法により製造された銅−
ポリイミド多層配線基板は、絶縁体層を構成する
ポリイミド樹脂の誘電率が極めて低く（ε＝３〜
４）、しかも他の金属に比べて電気抵抗の小さな
銅により導体パターン１が形成されているため、
搭載された素子を高速動作させることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこのような配線基板においては、
ポリイミド樹脂が吸湿性を有するため、この上に
ICチツプ等を搭載して金属製キヤツプ等で気密
に封止した場合、ポリイミド層２の厚さ方向から
湿気が搭載領域内に侵入してしまう。

そして、この湿気がマイグレーシヨンによる多
層配線部の短絡事故、ICやワイヤの腐蝕事故、
或いは温度サイクル試験時の結露による短絡事故
を引き起こすという問題があつた。

本発明はこれらの問題を解決するためになされ
たもので、耐湿性が改善され気密に封止された領
域内への湿気の侵入がなく、しかも信頼性が高く
高速動作が可能なハイブリツドIC用などの多層
配線基板およびその製造方法を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の配線基板は、セラミツク基板と、この
セラミツク基板の所定面中央部に配設された低誘
電率絶縁材料を絶縁体層としてCu系導体パター
ンを多層的に有する多層配線部と、前記セラミツ
ク基板の所定面周辺部に前記多層配線部に対し離
間して形設された入出力パツドと、この入出力パ
ツドと一体をなし一端が多層配線部の端子にそれ
ぞれ電気的に接続された導電配線パターンと、こ
の導電配線パターンの少なくとも一部をそれぞれ
被覆しながらかつ前記多層配線部を囲繞するよう
前記セラミツク基板の所定面に環状に形設された
耐湿性材料からなる絶縁体層と、この絶縁体層上
に形設された環状導電体層と、前記多層配線部を
覆うように基部が前記環状導電体層に取着された
導電性キヤツプとを具備することを特徴としてい
る。

また本発明の配線基板の製造方法は、セラミツ
ク基板の所定面周辺部に入出力パツドを厚膜法に
より形成する工程と、一端が前記入出力パツドに
接続されかつ前記セラミツク基板の所定面中央部
に向かう導体配線パターンを厚膜法により形成す
る工程と、前記導電配線パターンの少なくとも一
部をそれぞれ被覆しながらかつ前記セラミツク基
板の所定面中央部を囲繞するように環状に結晶化
ガラスからなる絶縁体層を形成する工程と、前記
絶縁体層上に環状導電体層を厚膜法により形成す
る工程と、前記セラミツク基板の所定面中央部に
ポリイミド樹脂を絶縁体層とし端子が前記入出力
パツドの他端に接続されるCu系導体パターンを
多層的に有する多層配線部を薄膜法により形成す
る工程と、前記多層配線部を覆うように導電性キ
ヤツプの基部を前記環状導電体層に取着する工程
とからなることを特徴としている。

（作用） 本発明の配線基板においては、金属製キヤツプ
取着用のシールリングパターンとなる環状導電体
層と、入出力パツド、およびこれらの入出力パツ
ドと内部配線とを電気的に接続するための導電配
線パターンが厚膜法により形成されており、シー
ルリングパターンの内側のセラミツク基板上に薄
膜法により導体パターンとポリイミド樹脂からな
る絶縁体層とが交互に積層された銅−ポリイミド
多層配線部が設けられている。

従つて、セラミツクに比べて誘電率が極めて低
いポリイミド樹脂で絶縁体層が構成されているこ
とにより、高速動作が可能となる。

また、多層配線部が導電性キヤツプで気密に封
止されて外気に直接触れることがなく、しかもシ
ールリングパターンより外側の絶縁体層がセラミ
ツク及び結晶化ガラスで構成されており、これか
ら厚さ方向に湿気が侵入してくることがないの
で、短絡腐蝕事故等が発生することがなく、信頼
性の高いハイブリツドICが得られる。

さらに、環状導電体層や入出力パツド等の導体
厚膜を、特にハンダぬれ性が良好でハンダとの拡
散速度の速い導体ペーストの印刷、乾燥、焼成に
より形成された場合には、これらの上に導電性キ
ヤツプや入出力リードあるいは入出力ピンをハン
ダ等により固着した場合の固着力が大きく、ハン
ダ溶着作業が簡単であるという利点がある。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図および第２図は、それぞれ本発明の配線
基板の一実施例を示す斜視図および要部拡大断面
図である。

これらの図において符号５はアルミナ等のセラ
ミツクからなる基板を示し、このセラミツク基板
５表面の周辺部には、複数の入出力導体パツド６
とこれらの入出力導体パツド６から内側に向かつ
てそれぞれ延出された複数本の比較的短尺の導体
パターン７とが、以下に示す厚膜法によりそれぞ
れ整列して形成されている。

すなわちこれらの厚膜導体は、Cuペースト、
Ag−Ptペースト、Au−Ptペースト、Ag−Pdペ
ーストのような、ハンダぬれ性が良くかつハンダ
との拡散速度が比較的速い導体ペーストを、５〜
20μｍの厚さにスクリーン印刷し続いて乾燥、焼
成することによつて形成されている。

またこうして形成された入出力導体パツド６列
の内側には、短尺の厚膜導体パターン７の両端部
をそれぞれ露出させ中央部のみを被覆するような
幅のリング状の絶縁体層８が、結晶化ガラスペー
ストを印刷、乾燥、焼成することによつて形成さ
れている。

さらにこのリング状の絶縁体層８の上にはこれ
と相似形でこれよりいくらか幅の狭いリング状の
導体パターン９が、前述の厚膜導体ペーストを同
様にして印刷、乾燥、焼成することにより形成さ
れている。

またさらにこのようなリング状の厚膜導体パタ
ーン９の内側のセラミツク基板５表面には、銅を
主導体とした２ないし３種の導体からなる厚さが
1μ〜10μ程度の薄膜導体パターン１０と同程度の
厚さのポリイミド層１１とを、以下に示すような
薄膜法により交互に積層してなる銅−ポリイミド
多層配線部１２が設けられている。

すなわちこの多層配線部１２は、まずリング状
の導体パターン９の内側のセラミツク基板５上に
銅を主導体とした２ないし３種の導体、たとえば
Cr／Cu、Ti／Cu、Cr／Cu／Cr、Ti／Cu／Cr、
Cr／Cu／Au、Ti／Cu／Au等の導体を、蒸着或
いはスパツタリングすることにより薄膜を形成し
た後、フオトリソグラフイにより不要の部分をエ
ツチングすることにより第１層目の薄膜導体パタ
ーン１０を形成する。そしてこの第１層目の薄膜
導体パターン１０においては、これらの端部を短
尺の厚膜導体パターン７の全内側端部上に重ね合
わせて形成し、短尺の厚膜導体パターン７を介し
て入出力導体パツド６と多層配線部とが電気的に
接続されるように構成する。

このように形成された薄膜導体パターン１０上
に、有機材料であるポリイミド樹脂をスピンコー
トし乾燥硬化させてポリイミド層１１を形成した
後、フオトリソグラフイによりエツチングを行つ
て導体パターン１０間を電気的に接続するための
通孔１３を形成する。

このような工程を繰返し薄膜導体パターン１０
とポリイミド層１１とを所定の数だけ交互に積層
し、さらに最上層の薄膜導体部に、ICチツプの
ような能動素子や抵抗、コンデンサのような受動
素子を搭載するための複数のダイパツド１４と、
ボンデイングワイヤを介して、搭載された能動素
子と多層配線部１２とを電気的に接続するための
複数のアウターリードボンデイングパツド
（OLB）１５とを形成することにより銅−ポリイ
ミド多層配線部１２が完成する。

このように構成される実施例の配線基板上に
は、通常次のようにして素子が搭載され、ハイブ
リツドICが製作される。

すなわち、第３図に示すように、多層配線部１
２のダイパツド１４上には、ICチツプ１６や抵
抗等（図示を省略。）がそれぞれ導電性エポキシ
１７のような接着剤で接着され、これらのICチ
ツプ１６とOLB１５との間は、Au線やAl線のよ
うなボンデイングワイヤ１８により電気的に接続
される。そしてリング状の厚膜導体パターン９の
上には、コバールやFe／Ni42アロイのようなセ
ラミツクと熱膨脹係数がほぼ等しい金属からなる
キヤツプ１９がSn／Pb63／37合金のような共晶
ハンダ２０により固着され、ICチツプ１６等が
搭載された領域はヘリウムや窒素のような不活性
ガス２１が封入された状態で気密に封止される。

さらに入出力導体パツド６上には、共晶ハンダ
等を用いてクリツプリード等の入出力リードや入
出力ピン（図示を省略。）が固着される。

従つて、実施例の配線基板を用いこのようにし
て構成されるハイブリツドICにおいては、ICチ
ツプ１６等が搭載される領域の絶縁体層が、セラ
ミツクや結晶化ガラスと比べて非常に低い誘電率
を有するポリイミド樹脂で構成されているので、
配線の浮遊容量を小さくすることができ、動作の
高速化が進められる。

またこのようなICチツプ１６等が搭載された
領域が金属製キヤツプ１９で気密に封止されてお
り、かつ金属製キヤツプ１９の外側に露出した周
辺部の絶縁体層は、耐湿性の高いセラミツク及び
結晶化ガラスで構成されているので、金属製キヤ
ツプ１９内部の搭載領域への湿気の侵入がなく、
マイグレーシヨン、ワイヤ腐蝕、結露事故等が全
く発生することがない。

さらに、リング状の厚膜導体パターン９と入出
力導体パツド６とが、いずれもSn−Pb系のハン
ダとのぬれ性が良くかつハンダとの拡散速度の速
い導体の厚膜で構成されているので、これらの上
に金属製キヤツプ１９あるいは入出力リード等を
ハンダ２０により強固に固着することができる。

［発明の効果］ 以上説明から明らかなように、本発明の配線基
板およびその製造方法によれば、気密に封止され
た素子の搭載領域内への湿気の侵入がなく、短絡
腐蝕事故等が発生せず、しかも信頼性が高く素子
の高速動作が可能なハイブリツドICを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の配線基
板の一実施例を示す斜視図および要部拡大断面
図、第３図は実施例の配線基板を用いて製作した
ハイブリツドICの要部拡大断面図、第４図は従
来の銅−ポリイミド多層配線基板の断面図であ
る。 ５……セラミツク基板、６……入出力導体パツ
ド、７……短尺の厚膜導体パターン、８……リン
グ状の絶縁体層、９……リング状の厚膜導体パタ
ーン、１０……薄膜導体パターン、１１……ポリ
イミド層、１２……多層配線部、１３……通孔、
１４……ダイパツド、１５……OLB、１６……
ICチツプ、１９……金属製キヤツプ、２０……
ハンダ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク基板と、 このセラミツク基板の所定面中央部に配設され
   た低誘電率絶縁材料を絶縁体層としてCu系導体
   パターンを多層的に有する多層配線部と、 前記セラミツク基板の所定面周辺部に前記多層
   配線素子に対し離間して形設された入出力パツド
   と、 この入出力パツドと一体をなし前記多層配線部
   の一端が多層配線部の端子に電気的に接続された
   導電配線パターンと、 この導電配線パターンの少なくとも一部をそれ
   ぞれ被覆しながらかつ前記多層配線素子を囲繞す
   るよう前記セラミツク基板の所定面に環状に形設
   された耐湿性材料からなる絶縁体層と、 この絶縁体層上に形設された環状導電体層と、 前記多層配線素子を覆うように基部が前記環状
   導電体層に取着された導電性キヤツプと、 を具備することを特徴とする配線基板。 ２ セラミツク基板が、アルミナからなる基板で
   ある特許請求の範囲第１項記載の配線基板。 ３ Cu系導体パターンが、Cr／Cu、Ti／Cu、
   Cr／Cu／Cr、Ti／Cu／Ti、Cr／Cu／Au、或い
   はTi／Cu／Auである特許請求の範囲第１項記載
   の配線基板。 ４ 多層配線部を構成するCu系導体パターンの
   最下層のCu系導体パターンの端部が、導電配線
   パターンの他端に重ね合わせられて電気的に接続
   されている特許請求の範囲第１項記載の配線基
   板。 ５ 低誘電率絶縁材料が、ポリイミド樹脂である
   特許請求の範囲第１項記載の配線基板。 ６ 耐湿性材料が、結晶化ガラスである特許請求
   の範囲第１項記載の配線基板。 ７ 導電性キヤツプが、金属製キヤツプである特
   許請求の範囲第１項記載の配線基板。 ８ 環状導電体層が、導電性キヤツプを取着する
   ためのシーリングパターンである特許請求の範囲
   第１項記載の配線基板。 ９ セラミツク基板の所定面周辺部に入出力パツ
   ドと一端がセラミツク基板の所定面中央部に向か
   う導体配線パターンとを厚膜法により形成する工
   程と、 前記導電配線パターンの少なくとも一部をそれ
   ぞれ被覆しながらかつ前記セラミツク基板の所定
   面中央部を囲繞するように環状に結晶化ガラスか
   らなる絶縁体層を形成する工程と、 前記絶縁体層上に環状導電体層を厚膜法により
   形成する工程と、 前記セラミツク基板の所定面中央部にポリイミ
   ド樹脂を絶縁体層とし端子が前記導体配線パター
   ンの他端に接続されるCu系導体パターンを多層
   的に有する多層配線部を薄膜法により形成する工
   程と、 前記多層配線部を覆うように導電性キヤツプの
   基部を前記環状導電体層に取着する工程と、 からなることを特徴とする配線基板の製造方法。 １０ 入出力パツド、導体配線パターンおよび環
   状導電体層を形成する工程は、それぞれハンダぬ
   れ性が良くかつハンダとの拡散速度の速い厚膜導
   体ペーストを印刷、乾燥、焼成してなるものであ
   る特許請求の範囲第９項記載の配線基板の製造方
   法。 １１ 絶縁体層を形成する工程は、厚膜結晶化ガ
   ラスペーストを印刷、乾燥、焼成してなるもので
   ある特許請求の範囲第９項記載の配線基板の製造
   方法。 １２ Cu系導体パターンを形成する工程は、
   Cr／Cu、Ti／Cu、Cr／Cu／Cr、Ti／Cu／Ti、
   Cr／Cu／Au、或いはTi／Cu／Auからなる薄膜
   を蒸着或いはスパツタリングし、フオトリソグラ
   フイにより不要成分をエツチングしてなるもので
   ある特許請求の範囲第９項記載の配線基板の製造
   方法。 １３ ポリイミド樹脂の絶縁体層を形成する工程
   は、スピンコートによりポリイミド樹脂の薄膜を
   形成し、フオトリソグラフイによりエツチングし
   てなるものである特許請求の範囲第９項記載の配
   線基板の製造方法。