JPH01120096A

JPH01120096A - 多層回路基板

Info

Publication number: JPH01120096A
Application number: JP27883887A
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: 2012-04-30
Also published as: JP2605306B2

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（従来の技術）従来、多層回路基板としては、誘電率が約４で製造工程
も簡単なガラスエポキシ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間りしかしながら、アルミナセラミック材は誘電率が９〜Ｉ
Ｏ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、１００〜３００ＭＨｚ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り、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量＜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、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層
を形成してなる多層回路基板において、少なくとも一つ
の絶縁体層内に、そのスルーホール包囲部を除き、層状
空間または多孔質層を形成してなることを特徴とする多
層回路基板を提供するものである。

実施態様においては、信号の伝搬遅延をより低減するた
め、前記内部配線導体と絶縁体層との界面の一部に空洞
部が形成される。この空洞部は、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。

前記セラミック材料としては、ＭｇＯ＋１５％以下、Ａ
Ｉ、Ｏ，：１〜３０％、Ｓｉｏ、；２５〜８０％、Ｃａ
ｂ：１５〜７０％およびＢｔＣｈ：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
れは、組成を調製することにより５〜１０の範囲内で任
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１５００〜１６０
０℃に比べて著しく低く、従って、内部配線導体材料と
して銀、銀−パラジウム合金などの他、銅やニッケル等
の安価な材料を使用することができるからである。

この磁器ｍｌｌ成金絶縁体層の材料とし、内部配線導体
として銅等を使用する場合、内部配線導体の酸化を防止
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、微量の水蒸気を含有させた
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。

ｎ刊己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ｌ０
００℃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０の場合には、熱膨張係数が８、Ｏｘ　
Ｉ　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　Ｉ　ｔ　Ｏｓが１
％未満では焼結温度が１０００’ｃ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。５ｉＯｚを２５〜８０％としたのは、５ｉｆｔ
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１５
００ｋｇ／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、Ｏ，は焼結温度に多大な影
響を及ぼすが、Ｂ、０３が１．５％未満では焼結温度が
ｔｏｏｏ℃以上になり、５％を越えると抗折強度が１５
００　ｋｇ／ｃｍ”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、配線導体層間に
介在する絶縁体層内に形成された層状空間または多孔質
層の誘電率が極めて低いため（ちなみに、層状空間の誘
電率はｌである）、配線導体層間の静電容量を極めて小
さくすることができ、層状空間を複数層設けるこ゛とに
より、より小さくできる。また、スルーホール包囲部、
即ち、スルーホールの壁面は、層状空間または多孔質層
でなく、ち密な絶縁体層で形成されているため、焼成時
に、スルーホール内の配線導体が変形するのが防止され
る。

さらに、絶縁体層と内部配線導体との界面に空洞部を形
成すると、隣あった内部配線導体間には空気層、絶縁体
層および層状空間または多孔質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。

従って、本発明に係る多層回路基板は、信号の伝搬遅延
が減少し、配線導体間の静電容量による信号の誠衰が防
止される。

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、絶縁体層内
２には、スルーホール包囲部位を除き、層状空間または
多孔質層７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１は、例えば、次のようにして
製造することができる。

即ち、まず、所定寸法のセラミックグリーンシートＡＳ
Ｂ、Ｃ，Ｄを用意し、第２図イに示すように、グリーン
シートＢ、Ｄ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１０Ｓ
　１２を形成する。要ずれば、第３図に示すように、各
配線導体パターン１０、＋２の上にワニスなどの可燃性
ペースト１１を印刷して配線導体パターン■０．１２と
同じパターンの可燃性ペースト層１１．１３を形成する
。

これをは別に、グリーンシートＣの片側表面のうち、ス
ルーホール形成部および縁部を除く部位に、カーボンを
主体とする可燃性ペースト１４を印刷する。次いで、バ
イアホールを形成し、ホール部に銅ペーストを充填した
後、グリーンシートＡ、Ｂ５Ｃ５Ｄを積層して圧着しく
第２図口）、スルーホールを形成すると共に、表面に銅
ペーストを印刷して表面配線パターン１５を形成する。

この積層体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、絶縁体層の出発原料として、５ｉＯｚ８０％
、ＣａＯ：１５％、Ｂ　２０３：　２　、０％、Ａｌｔ
０３：２．０％およびＭｇＯ：０．３％を用い、これら
の出発原料を秤量し、十分に混合した後、９００°Ｃで
仮焼し、これを粉砕して仮焼粉末を得、この仮焼粉末に
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厚さ１００μに形成したセラミ
ックグリーンシートを用いて、前記方法により第１図に
示す構造の多層回路基板を製造し、信号の伝搬遅延を測
定したところ、約７ｎｓｅｃ／ｍであった。

なお、これは、内部配線導体ペーストの上に可燃性ペー
ストは塗布せず、従って、内部配線導体と絶縁体層との
界面には空洞部が全く形成されていない場合の結果であ
る。また、内部配線導体の材料として銅ペーストを用い
、窒素雰囲気中１０００℃で焼成した。

（比較例）実施例で用意したグリーンシートを適当な大きさにカッ
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−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１０００℃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、可燃性ペーストをセラミックグ
リーンシートＣの表面や導電性ペーストの上に塗布し、
該可燃性ペーストを消失させることによって層状空間や
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より内部
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を示す斜視図
、−第３図は第１図の多層回路基板の製造過程の変形例
を示す斜視図である。ｌ：多層回路基板、２：絶縁体層、３，４：配線導体、
５：空洞部、７〜層状空間または多孔質層。第１図手続補正書　動却特許庁長官殿　　　　昭和６３年　３月　８日１　事件
の表示昭和６２年特許願第　２７８８３８　　号２、発明の名
称　　　　　　　　　　　　　　　　−込多層回路基板３、補正をする者事件との関係　特許８願人昭和６３年２月２３日（発送日）７、補正の内容（１）明細書第１２頁１６〜１７行目「斜視図、第３図
は・・・斜視図である。」とあるを次の通り訂正する。「斜視図である。」

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
内部配線導体層を形成してなる多層回路基板において、
少なくとも一つの絶縁体層内に、そのスルーホール包囲
部を除き、層状空間または多孔質層を形成してなること
を特徴とする多層回路基板。
（２）前記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特許請求の範囲第１項記載の多層回
路基板。
（３）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。