JPH05235550A - 低誘電率ガラスセラミック多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

低誘電率ガラスセラミック多層配線基板およびその製造方法

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JPH05235550A
JPH05235550A JP3354792A JP3354792A JPH05235550A JP H05235550 A JPH05235550 A JP H05235550A JP 3354792 A JP3354792 A JP 3354792A JP 3354792 A JP3354792 A JP 3354792A JP H05235550 A JPH05235550 A JP H05235550A
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JP
Japan
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glass
dielectric constant
ceramic
wiring board
low dielectric
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JP3354792A
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Mitsuru Ota
満 大田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低誘電率ガラスセラミック多層配線基板の表
面にメッキを施したり、I/Oピンをろう付けする際に
発生していたクラックを防止し、しかも信号伝搬特性を
損ねることなく信頼性の高いガラスセラミック多層配線
基板を得る。 【構成】 ドクターブレード法で得た比誘電率の異なる
2種のグリーンシートにスクリーン印刷法でメタライズ
した後、低誘電率のセラミック層を内層部に、また機械
的強度の比較的高い高誘電率のセラミック層を基板の表
裏両外層部に積層して焼成したサンドイッチ構造となっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術】従来、この種の低誘電率ガラスセラミッ
ク多層配線基板は、図2に示すような断面構造を有して
おり、低誘電率材料より成るセラミック層11と、低抵
抗かつ低融点金属(例えば、金、銀、銀パラジウム、銅
等)によるヴィアホール部12、および配線パターン1
3より構成されていた。
【0002】このような低誘電率ガラスセラミック多層
配線基板の製造方法は、まず、ホウケイ酸系ガラスを5
0〜70wt%,コーディエライト系を15〜30wt
%,石英ガラスを10〜20wt%混合した粉末を、ブ
チラール系バインダー及び有機溶剤と共に混合攪拌して
スラリー状にし、これをキャリアフィルム上に、ドクタ
ーブレード法により所定の膜厚となるようキャスティン
グし、乾燥させてグリーンシートとなし、こうして得ら
れたグリーンシートに、パンチとダイスを使って、所定
のピッチにスルーホールを作孔して、ヴィアホール部1
2を形成し、次に、前記ヴィアホール部12に、低融点
金属からなる導体ペーストをスクリーン印刷法により埋
め込み、また、このとき同様にして、配線パターン13
を厚膜印刷し、以上のようにして、グリーンシート上に
メタライズを施した後、これらのシートを予め定められ
た順序に従って、所定の枚数を精度良く積層して熱圧着
後、約900℃で焼成することにより低誘電率ガラスセ
ラミック多層配線基板を得た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の低誘電
率ガラスセラミック多層配線基板においては、半導体素
子を実装するための基板の材料としてのガラスセラミッ
クの誘電率が、信号の高速化に対して重要なパラメータ
となり、信号の伝搬速度νと材料の比誘電率εrとの間
に成り立つ次の関係 ν=c/(εr1/2 (ここでcは光速をあ
らわす)によって、比誘電率εr が小なるほど信号の伝
搬速度νが大となって有利であるが、他方基板の機械的
強度は図4に示すように、ガラスセラミック基板の比誘
電率が小なる程その機械的強度が低下して、アルミナを
主成分とした基板に対して20〜70%の強度を有する
に過ぎない。そのため、後工程で基板表面に高密度の微
細配線を形成したときに、メッキ応力によってクラック
が発生したり、基板裏面にろう付けするI/Oピンの接
着部の強度の劣下を招いて、基板の信頼性が低いという
欠点がある。
【0004】本発明の目的は、機械的強度がアルミナを
主成分としたセラミック多層配線基板と同等の強度を有
し、かつアルミナを主成分とする基板より比誘電率の低
い新規な低誘電率ガラスセラミック多層配線基板および
その製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の低誘電率ガラス
セラミック多層配線基板は、少なくとも2種類以上の誘
電率の異なるセラミックグリーンシートからなるガラス
セラミック層を含むことを特徴とし、外層部に高誘電率
ガラスセラミック層を有し、内層部に複数の低誘電率ガ
ラスセラミック層が積層されてサンドイッチ構造をなす
ことが好ましい。
【0006】本発明の低誘電率ガラスセラミック多層配
線基板の製造方法は、アルミナ55wt%,ホウケイ酸
系ガラス45%wt%の混合粉末に、ブチラール系バイ
ンダーおよび有機溶剤を混合攪拌して得られるスラリー
を、キャスティングして所定の膜厚の高誘電率ガラスセ
ラミックグリーンシートとし、ホウケイ酸系ガラス50
〜70wt%,コーディエライト系15〜30wt%,
石英ガラス15〜20wt%の混合粉末に、ブチラール
系バインダーおよび有機溶剤を混合攪拌して得られるス
ラリーを、キャスティングして所定の膜厚の低誘電率ガ
ラスセラミックグリーンシートとし、前記高誘電率およ
び低誘電率ガラスセラミックグリーンシートに所定のピ
ッチでスルーホールを形成し、該スルーホールに銀粉8
5wt%,パラジウム粉15wt%から成る導体ペース
トを充填し、かつ低誘電率ガラスセラミックグリーンシ
ートには、配線パターンを形成するため前記導体ペース
トを厚膜印刷し、これら誘電率の異なる各ガラスセラミ
ックグリーンシートからなるガラスセラミック層を、あ
らかじめ定められた順序および枚数で積層して多層化
し、該多層化されたガラスセラミック層を約110℃で
熱圧着し、さらに約500℃の非還元性雰囲気中で約1
0時間保持し、約900℃で1時間大気中で焼成してガ
ラスセラミック多層配線基板とし、該ガラスセラミック
多層配線基板の外形を所定の大きさに切断し、表裏両面
を研削加工して得られ、のぞましい態様としては、外層
部に高誘電率ガラスセラミック層を積層し、内層部に複
数の低誘電率ガラスセラミック層を積層してサンドイッ
チ構造とする。
【0007】
【作用】内層部に複数の低誘電率ガラスセラミック層を
積層し、その外層部に機械的強度の高いアルミナを主成
分とする高誘電率ガラスセラミック層を積層してサンド
イッチ構造としたため、内層部の低誘電率ガラスセラミ
ック層に設けられた回路の配線パターンが、信号の伝搬
速度を損われることなく、しかも機械的強度の勝れた外
層部によって、基板表面に形成された微細配線のメッキ
応力で発生するクラックや、基板表面にろう付けされる
I/Oピンの接着部の強度の劣下が防止される。
【0008】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0009】図1は本発明のガラスセラミック多層配線
基板の一実施例の縦断面図である。このガラスセラミッ
ク多層配線基板は、内層部Bに3層よりなる低誘電率の
セラミック層1と、低融点かつ低抵抗の導体金属(例え
ば、金、銀、銀パラジウム、銅など)によるヴィアホー
ル部2および配線パターン部3により構成されている。
また、基板の外層部Aは、機械的強度に優れた高誘電率
材料のセラミック層4、および内層部Bに使用したのと
同様の導体金属より成るヴィアホール部2から構成され
ている。ヴィアホール部2は各層に作孔されたスルーホ
ールで形成される。
【0010】次に、製造方法を詳細に説明する。図3
は、本発明のガラスセラミック多層配線基板の製造工程
を示す工程図である。このガラスセラミック多層配線基
板の製造工程は、グリーンシート成膜工程Pla・Pl
b,スルーホール形成工程P2,ヴィアホール及び配線
パターン印刷工程P3,積層工程P4,熱圧着工程P
5,焼成工程P6,外形切断工程P7,研削工程P8か
ら成っている。3層よりなる内層部の低誘電率のセラミ
ック材料には、従来の技術による基板と同様に、ホウケ
イ酸系ガラスを50〜70wt%,コーディエライト系
を15〜30wt%,石英ガラスを15〜20wt%混
合した粉末を使用する。これにブチラール系バインダー
および有機溶剤を混合攪拌してスラリー状にした後、こ
れをドクターブレード法によりキャスティングし、所定
の膜厚のグリーンシートを得る。
【0011】また別に、機械的強度の勝れた高誘電率の
セラミック材料としては、アルミナが55wt%,ホウ
ケイ酸系ガラスを45wt%の混合無機粉末を使用す
る。これにブチラール系バインダーおよび有機溶剤を混
合攪拌しスラリーを得る。これを低誘電率セラミック材
料の場合と同様に、ドクターブレード法によりキャステ
ィングして所定膜厚のグリーンシートを得る。
【0012】こうして得られた誘電率の異なる2種のグ
リーンシートに、それぞれパンチとダイスを使って、所
定のピッチに直径約300μmのスルーホールを形成す
る。次に、スクリーン印刷法により、前記スルーホール
に導体ペーストを充填する。また、同様のスクリーン印
刷法により、信号伝搬速度の勝れた低誘電率のグリーン
シートに、配線パターンを厚膜印刷し、低誘電率セラミ
ック層1をつくる。なお、導体ペーストには、銀粉85
wt%およびパラジウム粉15wt%の組成の銀パラジ
ウムペーストを使用する。
【0013】以上のようにメタライズされたグリーンシ
ートを所定の金型内に位置合わせをして積層し、多層化
する。このとき、低誘電率セラミック層1を内層部B
に、また高誘電率セラミック層4を基板外層部Aに配置
したサンドイッチ構造をなすように、積層順序および積
層枚数をあらかじめ決めておき、さらに、後述する研削
工程に必要なとりしろを、外層部の高誘電率セラミック
層4に与えるように積層の全厚みを考慮しておく。
【0014】次に、これを約110℃で熱圧着する。そ
の後、約500℃の非還元性雰囲気中で約10時間保持
し、バインダーを十分に飛散させ、約900℃で1時
間、大気中で焼成してガラスセラミック多層配線基板を
得る。
【0015】その後、所定の大きさに外形を切断し、ま
た、焼成により発生する反りを除去する為に、基板表裏
両面に研削加工を施して平坦にする。
【0016】以上の工程を経て、基板外層部Aには機械
的強度の比較的高い比誘電率7〜8のガラスセラミック
層4が、また、内層部Bには信号伝搬速度が勝れた比誘
電率4〜5のガラスセラミック層1が積層されたガラス
セラミック多層配線基板が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、信号伝搬
速度を高速にするための低誘電率のガラスセラミック層
を基板の内層部に、また、基板の機械的強度を向上させ
るために比較的高誘電率のガラスセラミック層を基板の
外層部に配置させることにより、後工程で高密度微細配
線を形成する際のメッキ応力によって発生するクラック
等の欠陥を防ぎ、また基板裏面にろう付けするI/Oピ
ンの接着部の割れを防止し、信号伝搬特性を低下させる
こと無く、信頼性の高い低誘電率のガラスセラミック多
層配線基板が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による低誘電率ガラスセラミック多層配
線基板の一実施例の縦断面図である。
【図2】従来の低誘電率ガラスセラミック多層配線基板
の縦断面図である。
【図3】本発明のガラスセラミック多層配線基板製造工
程図である。
【図4】比誘電率と強度の関係を示す図である。
【符号の説明】
1,11 低誘電率のセラミック層 2,12 ヴィアホール部 3,13 配線パターン部 4 高誘電率のセラミック層 A 外層部 B 内層部 P1a 低誘電率グリーンシート成膜工程 P1b 高誘電率グリーンシート成膜工程 P2 スルーホール形成工程 P3 印刷工程 P4 積層工程 P5 熱圧着工程 P6 焼成工程 P7 外形切断工程 P8 研削工程
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H05K 1/03 B 7011−4E 3/46 T 6921−4E

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラスセラミック多層配線基板におい
    て、少なくとも2種類以上の誘電率の異なるセラミック
    グリーンシートからなるガラスセラミック層を含むこと
    を特徴とする低誘電率ガラスセラミック多層配線基板。
  2. 【請求項2】 前記低誘電率ガラスセラミック多層配線
    基板が、外層部に高誘電率ガラスセラミック層を有し、
    内層部に複数の低誘電率ガラスセラミック層を有する請
    求項1に記載の低誘電率ガラスセラミック多層配線基
    板。
  3. 【請求項3】 前記低誘電率ガラスセラミック多層配線
    基板の製造方法であって、 アルミナ55wt%,ホウケイ酸系ガラス45%wt%
    の混合粉末に、ブチラール系バインダーおよび有機溶剤
    を混合攪拌して得られるスラリーを、キャスティングし
    て所定の膜厚の高誘電率ガラスセラミックグリーンシー
    トとし、 ホウケイ酸系ガラス50〜70wt%,コーディエライ
    ト系15〜30wt%,石英ガラス15〜20wt%の
    混合粉末に、ブチラール系バインダーおよび有機溶剤を
    混合攪拌して得られるスラリーを、キャスティングして
    所定の膜厚の低誘電率ガラスセラミックグリーンシート
    とし、 前記高誘電率および低誘電率ガラスセラミックグリーン
    シートに所定のピッチでスルーホールを形成し、 該スルーホールに銀粉85wt%,パラジウム粉15w
    t%から成る導体ペーストを充填し、 かつ低誘電率ガラスセラミックグリーンシートには、配
    線パターンを形成するため前記導体ペーストを厚膜印刷
    し、 これら誘電率の異なる各ガラスセラミックグリーンシー
    トからなるガラスセラミック層を、あらかじめ定められ
    た順序および枚数で積層して多層化し、 該多層化されたガラスセラミック層を約110℃で熱圧
    着し、 さらに約500℃の非還元性雰囲気中で約10時間保持
    し、 約900℃で12時間大気中で焼成してガラスセラミッ
    ク多層配線基板とし、 該ガラスセラミック多層配線基板の外形を所定の大きさ
    に切断し、表裏両面を研削加工して得られる低誘電率ガ
    ラスセラミック多層配線基板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記低誘電率ガラスセラミック多層配線
    基板の製造方法が、外層部に高誘電率ガラスセラミック
    層を積層し、内層部に複数の低誘電率ガラスセラミック
    層を積層した請求項3に記載の低誘電率ガラスセラミッ
    ク多層配線基板の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148832A (ja) * 1994-11-24 1996-06-07 Canon Inc 多層プリント基板
US6602616B2 (en) 2000-12-19 2003-08-05 Murata Manufacturing Co. Ltd Composite multilayer ceramic electronic parts and method of manufacturing the same
US6699605B2 (en) 2001-08-21 2004-03-02 Nippon Electric Glass Co., Ltd Glass ceramic laminate becoming relatively high in bending strength after fired
JP2011075313A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Three M Innovative Properties Co Icデバイス検査用ソケット

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