JPS5830194A - セラミック多層配線基板の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子回路部品として使用される七う之ツク多層
配線基板およびその製造法に関するものである。

混成集積回路などに用いられる従来のセラミック多層配
線基板は、第３図に示されるように、セラミック基板（
１）′上にモリブデン或いはタングステン等の高融点金
属を主成分とする第１の導体層Ｃ２１′と、該導体層（
２１′を一部ｌＩｌ！呈させる開口（３）′を有する絶
縁層（４）′と、該絶縁層（４）′から前記開口（３）
７部分にわたらせた銀、金等の貴金属厚膜ペーストをも
ってする第２の導体層（５トとを順次設けたものが知ら
れているが、＃Ｉコの導体＃　（５）’は酸化雰囲気で
焼結されるのが普通であるため、第１の導体層（２シ′
が際化されＫくいような成分組成にするなど特別の配慮
が必要である。このため第２の導体層（５）′を銅を主
成分とする厚膜ペーストを用いて中性或い社還元算囲気
で焼結することにより＊／の導体層（２）′の酸化を防
止するとともに貴金属よシも安価な材料を用いることを
本出願人は先に特願昭５５−１０３、．２１１号として
提案したが、第２の導体層（５ｆ上に半導体素子、コン
デンサー、抵抗等の電子部品或いはその電極用リードを
はんだ付けによシ取付けた場合、第１の導体層Ｃ２）′
と第２の導体層（６）′との接着強度が不充分でこの部
分で剥離が起きやすく信鎖性ＫｗＲ履があって用途が限
定される等の同層が残されていた。

本発明は前記のような問題点を解決したセラミック多層
配線基板およびその製造法を目的として完成されたもの
で、以下、図示の実施例について詳細に説明する。

第７図に示す第１ｏ！ｌ！施例において、（１）はセラ
ミック基板で、該セラミック基板（１）上にタングステ
ン、モリブデンなどの高融点金属すなわちセラミック基
板（１）の焼成温度よシも融点が高くかつ電気抵抗が小
さい金属を主成分とするペーストをもって印刷焼成した
第１の導体層（２）が設けられておシ、その上層には該
導体層（２）の一部を露呈させる開口（３）を有する絶
縁層（４）が設けられている。この開口（３）は前記Ｉ
Ｉ／の導体層（２）を上部導体層すなわち後記する第２
の導体層・（５）とを導通させて電気的に接続するため
のものであるが、この開口（３）に臨ｔｒｙ／の導体層
（２）の上面にはニッケル、コバルト或いは銅略の導電
性金属よシなるメッキ層（６）が中間導体層として設け
られ、さらにこのメッキ層（６）上或いはこのメッキ層
（６）から前記絶縁層（４）の上面にわたる部分には銅
を主成分とするペーストをもって印刷焼成した分とする
ｔｓ２の導体層（５）が設けられている。なお、セラミ
ック基板（１）はアルミナ、ベリリアなどを主成分とす
るもので、セラミック層のみでも或いはシールド用アー
ス導体層等の配線層が内層されているものとしてもよい
。また、絶縁層（４）はセラ・ミック基＆（１）と同等
の特性をもつことが好ましく第１の導体層ｒｚ＋と第２
の導体層（６）とを絶縁するとともに、第１の導体層（
２）を酸化或いは腐食雰囲気から保勝するために設けら
れる、他方、第２図に示す第２の５Ｍ！施例はその基本
構成は前記第１（Ｄ５Ｉ！施例と同一であるが、＃！ｌ
の実施例においては第１の導体層（２）と絶縁層（４）
がそれぞれｌ屡宛の場合であるのに対し、第２の実施例
でＦｉ第１の導体層（２）をＩＩ数層設けるとともに絶
縁層（４）も傭数層とした多層構造のものとしてあシ、
この場合、第２の導体層（５）と接続される上側の第１
の導体ＩＩＩ　（！ｌとは材質が興るため両者間にメッ
キ層（６）が介在されるよう上側にある第１０導体層（
２１のうち絶縁層（４）の開口（３）に相当する部分に
のみメッキを施す、なお、このメッキ層（６）社第１の
導体層Ｃ！）との濡れ性がよいうえ電気抵抗が小さくか
つ安価なものがよく％第ｉｏｗｓ体Ｎ（２）をタングス
テン、モリブデンとする場合にはニッケルが望ましい、
まえ、塾コの導体層（５）は主成分である銅がりｊ−以
上、面積抵抗が？φ以下が好ましく、ま口 たこの導体層の耐食性を向上するためにさらにニッケル
、金メッキやガラス貿、有機材などの絶縁層被覆をして
もよい。

このように構成されたものは、在来のこの種セラミック
多層配線基板と同様に使用した場合、セラミック基板（
１）上に設けられている第１の導体層（２１が高融点金
属を主成分とするものであるのに対し、第２の導体層（
５）は銅を主成分とするものであるから、面積抵抗が小
さくて充分なシールド効果が得られ、また、銅を主成分
とする第２の導体層（５）は金、銀略の貴金属厚膜ペー
ストをもってしたものと比較して安価に提供できる利点
があシまた、この第１の導体＠（２１と第２の導体層（
５）との間には導電性金属よシなるメッキ層（６）が介
在されているため、両者の接着強度が充分確保でき、剥
離するおそれのない信頼性の高いものとなって極めて用
途が広くなる特長がある。

次に前記したようなセラミック多層配線基板を製造する
方法を詳細に説明すれば、アルミナ或いハべりリアなど
を主成分としてこれにシリカ、マグネシアなどの添加成
分および有機バインターなどを加えて混合し、ドクター
ブレード法或いは押出し酸浴法などにより成形したセラ
ミック生シート上に、タングステン、モリブデンなどの
高融点金属を主成分としてこれにマンガン、チタン或い
は前記セラミック生シートと同成分のセラミックｓｐａ
遍量を加えたメタライスペーストをスクリーン印刷法或
いは転写印刷法によシ第１の印刷層を印刷形成し、次に
その上に第１の印刷層の所定の場所を残してアルミナ或
いはべりリア等を主成分とするセラミック基の絶縁材ベ
ースＦよルなる印刷層を重ね合せてスクリーン印刷或い
線転写印刷法によシ印刷形成する。なお、前記した第２
の５１！鞄例のように第１Ｏ導体層を複数層必要とする
場合杜絶縁材ペーストよシなる印刷層の上に高融点金属
を主成分とするメタライズペーストをもってスクリーン
印刷或いは転写印刷によシ再び印刷層を印刷形成後さら
Ｋその上Ｋｔｌｌ記絶縁材ペーストよりなる印刷層と同
組成の絶縁材ペーストよシなる印刷層を順次重ね合せて
印刷形成する。その後これを水素、アンモニア分解ガス
等の還元雰囲気中において焼成してセラミック基板上に
高融点金属を主成分とする第１の導体層と絶縁層を順次
設ける。なお、焼結温度および時間はセラミック生シー
トの組成、メタライズ層の組成などＫよシ設定されるが
、アルミナ系のセラミック生シートの場合ｔａｏｏ−ｔ
ｔｏｏ℃”ｅ／、！ｔ〜／ざ０分とする。この焼成後は
適切な前麩理、例えば酸洗、無電解メッキの場合は活性
化処理等を行ったうえ第ｉｏｗｓ体屡のうち絶縁層に覆
われていない部分の上にニッケル、コバルシ或いは銅メ
ッキを施して導電性金属よりなるメッキ層を形成する。

メッキ方法としては電解メッキより無電解メッキが電極
治真が不要でかつ凹部となっている開口上に總すのに有
利である。なお、メッキ層は後記する第２の導体層の焼
成条件によるが０２〜５ミクロンが適切である。メッキ
後は還元雰囲気で熱処理をする。熱処理温度’ｈｔｓｏ
−ｔｏｏｏ℃程度で、この温度および時間の選定は主に
メッキの種１１によって行えばよく、例えば次亜燐酸系
ニッケルメッキの場合は約７５０℃以下である。次いで
このメッキ層および前記絶縁層上に金属銅、酸化銅或い
はこれらの混合物等の錆を主成分としてこれにガラス７
リツト、印刷助剤などを添加したメタライスペーストを
用いて第２の導体層となる印刷層を印刷形成する。なお
、前記したように主成分である銅はその焼結後の組成分
９３％以上で面積抵抗がｊ“し以下となるものが好まし
い。このよう口 にして第２の導体層となる印刷層を形成後はこれを水素
、窒素等の中性もしくは還元雰囲気で７００〜１０００
℃でよＳ−４０分焼成してこの印刷層を銅を主成分とす
る第２の導体層とする。また、第２の導体層の上にその
導体層の耐食性の向上および他の電子回路等との電気絶
縁をするための絶縁層を形成する方法としては、第２の
導体層となる印刷層を形成後焼成前に絶縁材ペーストを
さらに重ね合せて印刷して焼成してもよいし、印刷層を
ｔＩｌ威して麩コの導体・層を得たのち絶縁材ペースト
をもって印刷したうえ焼成してもよいが、第２の導体層
用のメタライズ察−ストが酸化銅を主成分とする場合は
導体層とした後に絶縁材ペーストを印ＪＩ１１％焼結す
る方が良い。

寮總例 セラミック成分として重量襲でアルミナ９０％の他にシ
リカ、！グネシγ等の添加物とポリビニールブチラール
等の有機バインダーを混合してドクターブレード法によ
り厚さａｇｗｉのセラミック生シートを成形後該セラミ
ック生シート上に重量−でタングステン粉末９＃ｉタン
グステン粉末≠９憾およびモリブデン粉末ダ９哄或い社
モリブデン粉宋９７％にセラミック生シートのセラミッ
ク成分２−とするメタライズ成分に印＃Ｉ＃剤を加えた
３種類のメタライズペーストを用いてスクリーン印刷に
よシ第１の導体層となる印刷層を形成し、次いで、その
上に該セラミック生シートの七ラミツタ成分と同じ組成
をもつ絶縁材ペーストを用いて前記第１の導体層が後記
する第２の導体層と電気的Ｋ１１ｉ続するためにコ■径
の開口部分を残してスクリーン印刷法により絶縁層とな
る印刷層を重ね印刷し、露点３！℃水素Ｗ囲気中におい
て昇温速度３００℃／時聞％１ｓｓｏ″ｃ２時間保持後
、降温速度６００℃／時間で焼成した０次に焼結し−に
−に５！ツタ基板上に股轄られた第１の導体層のうち絶
縁層が覆われていない部分にメッキ前処理後硼化水素浴
系無電解ニッケルメッキや硫酸浴系電解コバルトメッキ
にするか、硫酸浴系電解ニッケルメッキ後さらに硫酸浴
系銅メッキにするか或いはホルムアルデヒド浴系無電解
鋼メッキ後ビロリン酸浴電解鋼メッキの併用により導電
性金属よシなるメッキ層を形成し、次いで、これを水素
ｔＳ気で１５０℃で１０分間熱処理後、銅を主成分とす
る厚膜ペース）（商品名Ｄ　ｕ　ｐｏｎ　ｔ　＃９９２
３　）Ｋよシ第１の導体層から前記メッキ層にわたシ第
２の導体層となる印刷層を印刷後窒素雰囲気中において
ＩｊＯ℃てｌｊ分焼成して該印刷層を前記メッキ層を介
し第１Ｏ＊体層と導通される＃Ｊの導体層としてセラミ
ック多層配線基板を得た。

このようにして得られたセラミック多層配線基板Ｃ）８
２０導体層上Ｋ　Ｑ　ｊ　ｗｍ径銅線を船−すずはんだ
（ＪＩＳ　Ｍム）によりはんだ付して引張強さを測定し
た結果を第１表に示す。

第　　ｌ　　表 この表から明らかなように、第１の導体層と第２の導体
層との間にニッケル、コバルト或いハ鋼のメッキ層があ
るものは引張強さがいずれも０３階−以上であり、これ
祉メッキ層のないものと比較して着しく強度上すぐれて
いた。また、ＩＩ２の導体層の面積抵抗を測定し喪とこ
ろ、いずれも約Ｉψで配線基板として実用に供せられる
もので口 あつ九。

本発明は前記説明から明らかなように、第１の導体層と
第２の導体層との間に導電性金属よシなるメッキ層を設
けたから、各々の導体層間の引張強さに優れたものであ
り、また、各導体層はスクリーン印刷法等周知の印刷法
によりメタライズペースシをもって印刷後焼成すること
によシ簡単に得られるうえにメッキ層も周知のメッキ法
によ）形成できるので、極めて安価に製造できるもので
あって、電子回路部品として広く使用できるセラミック
多層配線基板およびその極造法として産業の発展に寄与
するところ極めて大々ものである。

【図面の簡単な説明】

ＩＩ／１％ｉｌａ本発明に係るセラミック多層配ｍｉ板
の第７０実施例を示す要部の断面図、第２図は間じ〈第
λの実施例を示す要部の断面図、第３図は従来のセラミ
ック多層配線基板の代表例を示す要部の断面図である。 （１）：セラミック基板、（２）：高融点金属を主成分
とする導体層、（３）：開口、（４）：絶縁層、　（５
）　：鋼を主成分とする導体層、（６）：メツキ層。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、セラミック基板上に高融点金属を主成分とする導体
   層を設けるとともに該導体層に導通される銅を主成分と
   する別の導体層を設けたセラミック多層配線基板におい
   て、高融点金属を主成分とする導体層と前記鋼を主成分
   とする導体層との導通部分に！ｌｌ電性金属よりなるメ
   ッキ層を介在させ九ことを特徴とするセラミック多層配
   線基板。 λ、セラミック生シーシ上に高融点金属を主成分とする
   メタライズペーストをもってする印刷層と該印刷層の一
   部が露出されるように印刷され九七テミツク系ＯＳ縁ペ
   ース■］なる印刷層を順次印刷Ｓ威後これを還元雰囲気
   中において焼成してセラミック基板上に高融点金属を主
   成分とする導体層と絶縁層を設けえうえ前記導体層のう
   ち絶縁層よシ露出する部分にニッケル、コバルト或いは
   銅メッキし要談これを還元雰囲気で熱処理し、次いで、
   前記絶縁層からメッキ層にわたる表ｒＩｊＩＫ鋼を主成
   分とするメタライスペーストよプなる印刷層を形成した
   うえ中性或いは還元雰囲気で焼成して該印刷層を前記導
   体層にメッキ層を介して導通される鋼を主成分とする導
   体層に形成することを特徴とするセラミック多層配線基
   板の製造法。