JPS6149493A - 多層配線基板 - Google Patents

多層配線基板

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JPS6149493A
JPS6149493A JP59171764A JP17176484A JPS6149493A JP S6149493 A JPS6149493 A JP S6149493A JP 59171764 A JP59171764 A JP 59171764A JP 17176484 A JP17176484 A JP 17176484A JP S6149493 A JPS6149493 A JP S6149493A
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film pattern
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松崎 壽夫
東夫 反町
清 佐藤
岳史 椙井
工 鈴木
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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】 〔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セた多層配
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ッド、ハイプリン
ト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57−138
961 (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、その焼底温度が高温(700℃以上)であるた
め下層の薄膜パターンが消失する。従って、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った。
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、下層の厚膜ペーストにはエツ
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NiCrN
0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
ーンは通富の厚膜導体ペーストにf         
比べ這かに導体抵抗が大きくなるので銅等のめっきを施
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
でありワイヤ等のポンディング時に該ボンディング圧力
と熱に耐えることができず熔解してしまう。
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
セラミック基板36上に形成し、該Cu厚膜パターン3
0上にガラス等の厚膜ペーストよりなる眉間絶縁層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、該多層薄膜は眉間絶縁層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、C
u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、NlCrをエツチ
ングしようとしてもCuO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っていた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は前記問題点を解消した厚膜、薄膜の多層配線基
板を提供するもので、前記下部厚膜上の少なくとも該厚
膜パターンと上部の薄膜パターンの接続部に該薄膜上部
導体をパターンエツチングする際、該厚膜パターンがエ
ツチング液による侵食を防止するための保護層を設ける
ことを特徴とする多層配線基板によってなされる。
〔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等のめっ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ッドI
C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1
0b)。
11は薄膜パターン、12はrcチップ、13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1N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°C)を用い、スクリー
ン印刷後高純度チッ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。次にチッ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メソシユのス
クリーンマスクにて二回印刷焼成ヲくり返した。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
度チッソ炉で焼成すると共に、第2と第3の眉間絶縁体
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、非晶質ガラスの眉間絶
縁層9を形成した。この時絶縁N9のスルーホールは絶
縁N8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めっきによる保
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1910
を絶縁層9上の全面および保護層7上に3000人形成
した。次に該TaN薄膜10の不必要部分を通常のフォ
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800人基板全面に形成し、不必要部分(
抵抗体以外の部分)をフォ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、フォ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。このパターニング工程はまずAu層をエツチング
除去した後N1crlW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)の接続部分くスルーホール)が上記
の如く保1IN7 (N i:めっき)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、Nt
criのみ工・7チングできた。そして抵抗体トリミン
グの後、ICワイヤポンディングを行なうパッド部のみ
露出するようにめっきレジストを被着して部分Auめっ
き14を3μm施し、該めっきレジスト除去後ICグイ
ポンディング、ワイヤポンディングを行ない第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
ブリッド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ッドを第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ッドの部分平面図(実
際は矢印P方向に延びて長方形になっている。)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N
iCr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めっき層、26は保護層、27はポンディ
ングワイヤ、28は導電性グイポンディング樹脂をそれ
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1
7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(する必要かある電源供給線、ヘッド共通電極
、ブランド線(アース線)及び入力線のマトリックス配
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
することがで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絶縁体屓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ご 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Jit20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N 2
0 aとして600℃〜900℃焼成可能なフィラー入
り結晶質ガラスペーストを325メソシユのスクリーン
を用いて2回印刷焼成を行い形成し、次いで600°C
〜900℃焼成可能な非晶質ガラスペーストを325メ
ソ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
FA 20 aと20b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20b
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20と同様
な効果が得られる。
次に第1導体1ii19(Cu厚膜)の露出部即ちスル
ーホール部及び共通電極にNiめっき層25を保護層と
して3μmつけた。これはNiCr等のパターン形成を
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[21は前記第1N絶20上にT
aNをマグネトロンスパッタ法によって厚さが約300
人に形成される。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300人、次いでA
uを5000人、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300人とそれぞれの厚
さで基板全面に被着形成し、次にポジ形レジストを用い
てパターン焼付は後該NiCr−Au−Cr多層薄膜を
ウェットエツチングによっ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19
に電源供給源やグランド線等が設けられであるため該第
2導体[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CF4−〇−2系のガスを用いて反応性のプラズ
マエツチングによって前記NiCr−Au−Crのパタ
ーンニング導体間のTaN11が除去され、レジスート
ばくり後発熱点(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は部(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。引き続いて前記関口部の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S i
 0rz−Ta205系の抵抗体保護膜(耐摩耗N)を
示し、この保護膜26は例えばRFスパッタリングによ
って約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(導電性ダイポンディング樹脂)28を用
いてダイボンディングによって搭載固定される。但しこ
の場合、ワイヤポンディング性の向上のため、第2導体
層22上に予めAuめっきがポンデイングパソト部のC
rを工・ノチング除去後電解めっき法により施されてい
る。そしてポンディングワイヤ(例えばへUワイヤ)2
7を用いてAu対Auの熱圧着ワイヤボンディングを行
ってドライバ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
イヤボンディ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搭載形サーマルヘッドが実質的
に形成される。実際上はアルミヂ基板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搭載形サーマルヘッドが形成される
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N25には、Niめっきを使用したがこの他N
i−Au、Cr、Au、Ptのめっ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めっき等の
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
上部薄膜めN1Cr−A u −、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ッド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
ーマルヘッドに用いた第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 −−−一厚膜パターン。 3、 5. 8. 9. 20 −−−−一絶縁層。 7 、 25−−一保護層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)下部導体配線を厚膜パターン、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
    を薄膜パターンで形成してなる多層配線基板であって、
    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
    エッチングする際、前記厚膜パターンがエッチング液に
    よる侵食を防止するための保護層を設けることを特徴と
    する多層配線基板。 (2)上記厚膜はCu厚膜からなり、薄膜導体には、N
    iCr、Au、Cr、Ta、TaN、Cu、Al、Wの
    単層もしくは多層薄膜を用い、Cu厚膜にはNi、Cr
    、Au、Ptの単層もしくは多層めっきよりなる前記保
    護層を設けることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の多層配線基板。(3)前記多層配線基板によりサー
    マルヘッドを構成することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の多層配線基板。 (4)前記多層配線基板によりハイブリッドICを構成
    することを特徴とする特許請求の範囲第1項または第1
    項記載の多層配線基板。
JP59171764A 1984-08-18 1984-08-18 多層配線基板 Granted JPS6149493A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4968258A (ja) * 1972-11-06 1974-07-02
JPS5830194A (ja) * 1981-08-14 1983-02-22 日本碍子株式会社 セラミック多層配線基板の製造法

Patent Citations (2)

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