JPH01120095A

JPH01120095A - 多層回路基板

Info

Publication number: JPH01120095A
Application number: JP27883787A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Wakino; 喜久男脇野; Harufumi Bandai; 治文萬代
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-11-02
Filing date: 1987-11-02
Publication date: 1989-05-12
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2551046B2

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）本発明は多層回路基板、特に、周波数の高い信号を扱う
高周波回路に適した多層回路基板に関する。

（従来の技術）従来、多層回路基板としては、誘電率が約４と低く、製
造工程も簡単なガラスエボキソ材に代表される有機高分
子材料からなる基板が汎用されているが、これらの多層
回路基板は、耐熱性の点からＩＣチップを直付けできず
、また、２０〜３０層のような多層化ができないという
問題があった。

このため、アルミナセラミック材を基板材料としたもの
が実用に供されてきている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、アルミナセラミック材は誘電率が９〜１
０と高いため、電子機器、例えば、スーパーコンピュー
タの高速化に伴ない、ｌＯＯ〜３００ＭＨ２と高いクロ
ック周波数が採用されるようになると、基板材料の誘電
率が無視できなくなリ、従来の多層回路基板では、内部
配線導体の配線長が長くなる部位での信号の伝搬遅延が
問題となってきている。また、基板材料の誘電率が高い
場合、配線導体間の静電容ｆｆ１（Ｃ）大きくなり、信
号の減衰とインピーダンスの低下をもたらすという問題
もある。

この問題を解決する手段として、アルミナセラミック材
に比べ誘電率の小さな材料を内部配線導体層間に介在さ
せたもの（特公昭５６−３９０７７号公報に）、あるい
は絶縁体層に空洞部を設は構造的に誘電率を低減させる
ようにしたもの（特開昭５６−１５０９８号公報）など
が提案されているが、誘電率がより低く、製造がより容
易な絶縁体層材料の開発が要望されている。

従って、本発明の目的は、誘電率をより低減でき、周波
数の高い信号の伝搬遅延や信号の減衰の少ない多層回路
基板を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、前記問題点を解決する手段として、基本的に
は、内部配線導体と絶縁体基板との界面の一部に空洞部
を形成を介在させることによって、絶縁体層の誘電率を
小さくし、構造的に信号の伝搬遅延を抑制するようにし
たものである。

即ち、本発明の要旨は、複数の絶縁体層を積層、一体化
し、絶縁体層間に内部配線導体を形成してなる多層回路
基板において、内部配線導体と絶縁体層との界面の一部
に空洞部を形成してなることを特徴とする多層回路基板
にある。

前記空洞部は内部配線導体の片側表面の全面と該片側表
面に相対する絶縁体層との間に形成された比較的大きな
空洞部であっても良く、また、内部配線導体の片側表面
と該表面に相対する絶縁体層との間の多孔質層により形
成された微少な空洞部であっても良い。

絶縁体層の形成材料としては、公知のガラスエポキシ材
、ポリイミド材などの有機高分子材料：アルミナセラミ
ック、結晶化ガラス材、マイカレックス材等の無機材料
など任意の材料を使用できるが、できる限り誘電率の小
さな材料を採用するのが好適である。特に、絶縁体層を
セラミック材料とし、内部配線導体として銅を採用する
のが好適である。

また、セラミック材料としては、ＭｇＯ：１５％以下、
Ａｌ２０ｉ：１〜３０％、ＳｉＯ，：　２５〜８０％、
ＣａＯ：１５〜７０％およびＢ、Ｏａ：１．５〜５％か
らなるコージライト系低温焼結磁器組成物が好適である
。この磁器組成物は、５〜ＩＯの範囲内の任意の誘電率
が得られ、また焼結温度が８５０〜１０００℃と、アル
ミナセラミックの焼結温度１５００〜１６００℃に比べ
て著しく低く、従って、配線導体材料として銀、銀−パ
ラジウム合金などの他、銅やニッケル等の安価な材料の
使用を可能にする。

この＠型組成物を絶縁体層の材料とし、内部配線導体と
して銅を使用する場合、銅の酸化を防止するため、焼成
雰囲気を非酸化性ましくは還元性雰囲気とするのが好ま
しく、特に、微量の水蒸気を含存させた窒素ガス雰囲気
（通常、窒素９９．７〜９９．８％）とするのが好適で
ある。この場合、微量の水蒸気を含有させるのは、焼成
時、絶縁体層に残留する炭素を水性ガス反応によって完
全に消失させるためである。

前記低温焼結磁器組成物の成分組成を前記範囲に限定し
たのは次の理由による。ＭｇＯを１５％以下としたのは
、ＭｇＯの含有量が１５％を越えると焼結温度が１００
０℃以上になるからである。

なお、ＭｇＯは０．１％でも十分にその効果を奏するが
、その含有量がＯの場合には、熱膨張係数が８．０ｘｌ
Ｏ−＠／’Ｃより大きくなり、シリコンチップを搭載し
たとき両者の熱膨張係数の差に起因するサーマルストレ
スによりシリコンチップにクラックを生じる恐れがある
ので前記範囲とした。また、Ａ　ｌ　＊　Ｏｓが１％未
満では焼結温度が１０００℃以上になり、３０％を越え
ると誘電損失が０．２％以上になるので前記範囲とした
。５ｉｆｔを２５〜８０％としたのは、Ｓ　ｉ　Ｏｔが
２５％未満では誘電率が１０以上になって信号の伝搬遅
延が大きくなり、８０％を越えると、抗折強度が１５０
０ｋｇ／ｃｍ’より小さくなるからである。

ＣａＯを１５〜７０％としたのは、１５％未満では抗折
強度が１５００　ｋｇ／ｃｍ”より小さくなり、７０％
を越えると誘電率が１０以上になって信号の伝搬遅延が
大きくなるからである。Ｂ、０３は焼結温度に多大な影
響を及ぼすが、Ｂ、０３が１．５％未満では焼結温度り
月０００℃以上になり、５％を越えると抗折強度が１５
００　ｋｇ／ｃ＋ｎ”より小さくなるので前記範囲とし
た。

（作用）本発明に係る多層回路基板においては、絶縁体層と内部
配線導体との界面に空洞部が形成されているため、隣あ
った内部配線導体間には誘電率か１の空気層と絶縁体層
とが介在することになり、全体としての誘電率が著しく
低減し、また、浮遊容量も、絶縁体層と内部配線導体と
の界面に空洞部のない場合に比べて著しく低下する。

次に、添付の図面を参照して本発明に係る多層回路基板
について説明する。

（実施例）第１図において、多層回路基板ｌは積層して一体化され
た複数の絶縁体層２と配線導体３．４とから構成され、
内部配線導体３の上側表面およびその側壁とその上側の
絶縁体層２との間には空洞部５が形成されている。図中
、６はスルーホールである。

前記構造の多層回路基板■は、例えば、次のようにして
製造することができる。即ち、第２図イに示すように、
まず、所定寸法のセラミックグリーンシートＡ、ＢＳＣ
，Ｄを用意し、中間層となるグリーンシートＢＳＣの片
側表面に内部配線導体形成用ペーストを印刷してそれぞ
れ所定の内部配線導体パターン１０．１２を形成した後
、各配線導体パターン１０，１２の上に可燃性ペースト
１１を印刷して配線導体パターン１０，１２と同じパタ
ーンの可燃性ペースト層１１，１３を形成する。この場
合、スルーホール印刷部には可燃性ペースト層を形成し
ない方が好ましい。

次いで、バイアホールを形成し、該ホール部に銅ペース
トを充填した後、グリーンシートＡＳＢ、Ｃ，Ｄを積層
して圧着しく第２図口）、さらにスルーホールを形成し
た後、表面配線パターン１５を印刷し、これを非酸化性
雰囲気中で焼成することにより製造できる（第２図ハ）
。

ちなみに、絶縁体層の形成材料の原料として、Ｓ＋０ｔ
８０％、ＣａＯ：ｌ’５％、Ｂ　ｔ　Ｏ３：　２　、０
％、Ａ　ＬＯｊ：　２　、０％およびＭｇＯ：０．３％
を用い、これらを秤量し、十分に混合した後、９００℃
で仮焼し、これを粉砕して仮焼粉末を得、これに適量の
有機溶剤と有機バインダーを加えてスラリー化し、ドク
ターブレード法で形成した厚さ１００μのセラミックグ
リーンシートを用いて、前記方法で第１図の構造の多層
回路基板を製造したところ、可燃性ペーストを塗布して
あった内部配線導体の表面とそれに隣接するセラミック
層との間には空洞部が観察され、信号の伝搬遅延は約７
ｎｓｅｃ／Ｉ１１であった。

なお、内部配線導体形成用ペーストとして銅ベーストを
、可燃性ペーストとしてワニスを用いた。

焼成は、窒素雰囲気中１０００℃で行った。

（比較例）実施例で用意したグリーンシートを適当な太きさにカッ
トした後、片側表面に銅ペーストを用いて実施例と同じ
配線パターンを印刷し、乾燥させた。また、印刷された
グリーンシートにバイアホールを形成し、該ホール部に
銅ペーストを充填した後、複数枚積み重ねて圧着させ、
さらにスルーホールを形成した後、表面配線パターンを
印刷し、これを窒素雰囲気中ｌ０００℃で焼成して多層
回路基板を得た。

この多層回路基板の電気的特性を測定したところ、誘電
率は６で、信号伝搬遅延は約８ｎｓｅｃ／ｍであった。

前記実施例および比較例の結果から、本発明に係る多層
回路基板は、絶縁体層の材料が比較例と同じであるにも
拘わらず、信号の伝搬遅延が顕著に抑制され、誘電率が
約４の材料に匹敵する性能を示すことが判る。

前記実施例においては、内部配線導体パターンの上に可
燃性ペーストを塗布し、該可燃性ペーストを消失させる
ことによって空洞部を形成しているが、可燃性ペースト
の代わりに、可燃性材料とセラミック粉末との混合ペー
ストを配線導体パターン上に印刷し、焼成時に可燃性材
料のみを消失させてセラミック材料からなる多孔質層を
形成させ、その微少な孔を空洞部としても良い。また、
内部配線導体パターンの肉厚を厚く形成し、内部配線導
体の片側表面のみならず、その側壁と絶縁体層との間に
も空洞部を形成するようにしても良い。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、簡単
な構成により多層回路基板に於ける信号の伝搬遅延や減
衰を著しく低減できる。また、前記コージライト系磁器
組成物を絶縁体層の材料として使用することに上り内部
配線導体として銅等を使用できるため、製造コストの低
減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す多層回路基板の断面図、
第２図は第１図の多層回路基板の製造過程での分解斜視
図である。ｌ：多層回路基板、２：絶縁体層、３．４＝配配線体、
５：空洞部。特許出願人　株式会社　村田製作所

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の絶縁体層を積層、一体化し、絶縁体層間に
内部配線導体を形成してなる多層回路基板において、内
部配線導体と絶縁体層との界面の一部に空洞部を形成し
てなることを特徴とする多層回路基板。
（２）前記絶縁体層がセラミックからなり、内部導体が
銅で形成されている特許請求の範囲第１項記載の多層回
路基板。
（３）前記空洞部が内部配線導体の片側表面の全面と該
片側表面に相対する絶縁体層との間に形成されている特
許請求の範囲第１項または第２項記載の多層回路基板。
（４）前記空洞部が内部配線導体の片側表面と該表面に
相対する絶縁体層との間の多孔質層により形成されてい
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の多層回路基
板。