JPH01173697A - セラミック回路基板 - 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】 イ２発明の目的 １卒」！肩Ｕ飢 本発明は、民生用やコンピューター用等の電子工業に用
いられる多層セラミック基板に関する。

従＊ｏｔｉ丙□ 従来電子機器類に使用する回路基板として、セラミック
を絶縁体に使用した配線基板が利用されてきた６代表的
なものには、Ｗ”Ｍｏを配線材料として使用し、導体の
酸化を防ぐため、還元性雰囲気で焼成する同時焼成基板
がある。しかしこの基板は駒やＭｏの配線抵抗が１０〜
２０＋ｎΩ／口と高いので、配線幅を小さくして、配線
密度を上げるには限界があった。

最近、回路基板に要求される配線密度の高まりと共に、
上記の問題を解決するため、導体に、Ａｇ。

Ａｕ、又はＣｕ等の導通抵抗の低い金属を配線材料とし
て使用し、これらの金属の融点以下の温度で焼成する低
温同時焼成基板が開発されている。

低温同時焼成基板は、配線抵抗が低く、高密度配線が期
待される。しかし、スクリーン印刷によって配線を形成
する場合、−船釣に線間隔線幅がそれぞれ１００μｍ程
度が限界となる。又、Ａｇ系導体は、マイグレーション
し易いため、表面導体として使用するとき、信頼性の面
から微細な配線は実現できなかった。マイグレーション
が起こりにくい表面配線材料として、Ｃｕが提案されて
いるが内部導体Ａｇと表面導体Ｃｕの共晶温度が７７９
℃と低く、この温度以上であると焼成時に液相ができ、
接続が断線になる恐れがある。共晶温度以下で焼成でき
るＣｕペーストも開発されでいるが一般に、焼成温度が
低くなると導通抵抗やはんだ濡れ性に悪影響が表われる
傾向にある９以上の点を考慮し、低温同時焼成基板の表
面配線をメッキにて形成する方法を本発明者等は特願昭
６２−１５６１９６で提案した、これは、低温同時焼成
基板の表面に無電解Ｃｕで導電性を付与し、その後電解
Ｃｕによる厚付けでパターンを形成する方法である。こ
の方法ではパターン形成を、フォトリソグラフィー技術
を使用して行うので、一般のスクリーン印刷に比して非
常に微細な配線を得ることができる。さらに得られたＣ
ｕメッキ配線上に、はんだ食われ防止の為にＮｉメッキ
し、更に酸化防止、はんだ濡れ住改善の為にＡｕをメッ
キすることもできる。又メッキ被膜は析出物が純粋な金
属に近いため、配線抵抗が低いという特徴もある。メッ
キ法では前述のＡｇとＣｕの界面での接続の問題も熱が
かからないため、起こらない、又低温同時焼成基板の場
合、従来のアルミナ基板に比ベメッキ皮膜の付着強度を
得るための基板の化学的粗面化の条件が緩やかであるた
め、スルーホール部の導体は化学的粗面化に際して使用
する酸もしくは、アルカリに侵されにくい、そのため内
部配線と表面配線の接合の信頼性が十分得られる９以上
のように内部にＡｇもしくはその合金を配線材料として
用い表面にメッキによる配線を持つ低温同時焼成基板が
高配線密度、高信頼性を実現する基板として開発されつ
つある。

５日カ゛シようと一ニク二□Ｚ−戸Ｕ二壕覇コ、ゴＸ−
低温同時焼成基板の表面にメッキで配線を形成する場合
、その特徴を生かすには、表面の配線を一層緻密化し、
高密度化を行うほうが良い。

しかし、スルーホールをスクリーン印刷により導体ペー
ストで充填する場合、予め基板に開削した穴と、穴埋め
の印刷用の版の位置合わせにずれが生じることがある。

このようなずれが生じた侭穴埋め印刷を行うとスルーホ
ール近傍にこの充填用のペーストが付着する０表面配線
とその一層下部の配線の導通のためのスルーホールにお
いてはほこのような状態になると、スルーホール相互、
あるいはスルーホールとこのスルーホールの近傍と配線
が接近している場合に、はみ出したスルーホール充填用
ペーストにより配線が短絡する可能性がある。完全に基
板に内蔵されるスルホールなら、まわりが絶縁体で囲ま
れるので問題はない。

又、この基板上にセミアデイティブ法でメッキによる表
面配線を形成する場合、電解メッキ時にメッキレジスト
がのるため、スルーホールからはみ出しているペースト
部分はメッキされずに全くむきだしになってしまう、ス
ルーホールの充填に使うＡｇ系ペーストはマイグレーシ
ョンし易いため、むきだしのままの充填用のペーストは
、表面配線の信頼性に悪影響を及ぼす。

問題２．を解゛するための 本発明は８００〜１１００℃で焼成され、内部にＡｇ又
はＡｇ系合金からなる導体による回路配線を有するセラ
ミック回路基板において、基板の表面配線並びに該配線
の一層下部の内部配線との間の接続用スルーホールの内
壁のメタライズ部をメッキにより形成したことを特徴と
するセラミック回路基板、及びメッキされる金属はＣｕ
、Ｎｉ、又はＡｕの一種類以上を１層又は多層とするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項のセラミック回路
基板からなる。

すなわち表面配線及び、その−層下部の内部配線との導
通のためのスルーホール内壁のメタライズ部の双方をメ
ッキにより形成したことを特徴としている。

本発明の最大の利点の一つは、従来使用されているＡｇ
あるいはその合金等の導電性ペーストをスクリーン印刷
によってスルーホール中に充填するときに、基板とスク
リーン印刷の版のずれによって生じる基板表面のスルー
ホール近傍における導電性ペーストのはみ出しを全く考
慮し無くても良いことである。特にコストの点からもメ
ッキされる金属はＣｕとＮ　ｉ／Ａｕの組合わせが望ま
しい。

これらの基板の表面回路の形成はフォトリソグラフィー
の技術を使用して行う。スルーホール内のメタライズ部
をメッキ法で行えば表面配線のランド部分の大きさを必
要最小限にとどめられるため、表面配線の高密度化に極
めて有効である。Ｃｕ導体は無電解のみか、あるいは当
初無電解メッキにて基板表面に形成した後、電解メッキ
にて必要な厚みにする。耐はんだ性を良くするためには
更にＮｉメッキをするがこの場合Ｎｉの酸化を防止し、
はんだ濡れ性を良くするために更にＡｕメッキをするの
が望ましい。

パターン形成には、スルーホール中を含む基板全面にＣ
ｕの無電解メッキのみあるいはＣｕの無電解と電解メッ
キにより所定の厚みにＣｕを析出させた後、スルーホー
ルを含む必要な配線部分にエツチングレジストをフォト
リソ技術を用いて形成し、不必要部分をエツチングによ
り除去する方法と、スルーホール中を含む基板全体に、
無電解Ｃｕメッキを形成し配線以外の不必要部分にフォ
トリソ技術を用いて、メッキレジストを形成する。しか
る後に、スルーホール中を含む配線部分にのみ電解メッ
キによりＣｕを所定厚みまでメッキする。メッキレジス
トを除去した後、不必要なＣｕをエツチングで除去する
方法がある。何れの場合も必要ならば、Ｃｕ配線の上に
予め用意した配線を用いて電解Ｎｉ及び、電解Ａｕを形
成するか、あるいは無電解Ｎｉ、及び無電解Ａｕを形成
することができる。

使用する基板としては、基本的に８００〜１１００℃で
焼成できるものであればよいが代表的な材料としては硼
珪酸ガラスやさらに数種類の酸化物〈例えばＭｇＯ，５
ｒ０２．ＣａＯ，ＢａＯ，Ａｌ２Ｏ３に２０．ＺｎＯ，
Ｌｉ２Ｏ。

ＺｒＯ□、ＴｉＯ□）を含むガラス粉末とアルミナ、石
英、酸化クロム、ムライト、コージライト等のセラミッ
ク粉末の混合物を原料とするものや、コージライト系、
αスポジュメンの結晶が生ずる結晶化ガラス粉末を原料
にするもの等がある。本発明者等の出願になる特願昭の
５９−１１０９７３．６Ｌ６３７２５゜６０−２３７４
５８．６０−２６２６８８号はかかる材料の一例である
。第１図は１本発明の概念図、第２図は従来の技術の概
念図を示す。

！ＩＪＬ鮮−１ ＣａＯ−Ａ１２０３−８ｉ０２−Ｂ２０系ガラス粉末と
アルミナ粉末からなる１００μｍ厚のセラミックグリー
ンシートにＡｇ導体ペーストを使用して配線パターンを
印刷した後、複数枚を積層熱圧着した。眉間の導体の接
続は、グリーンシートにパンチにより形成した１５０μ
ｍφのスルーホール中に充填した導体ペーストにより行
った。但し表面とその一層下部の内部配線との間の導通
の為のスルーホールは導体ペーストの充填を行わない侭
他のグリーンシートと熱圧着する。９００℃で焼成した
後、第３〜５図の順にＣｕメッキ膜による回路を形成し
た。

焼成したセラミック基板ｌを酸水溶液でエツチングし基
板表面、及び表面とその一層下部の配線の導通のための
スルーホール内壁を粗化した後、触媒を付与して、無電
解Ｃｕメッキ３を約０．５μｍ厚に析出させる。その後
電解メッキ４を９μｍｍ厚析出させる。（第３図）次も
こフォトリソグラフにより、エツチングレジストパター
ン７を得た。（第４図）更にエツチング処理し、回路パ
ターン以外のメンキ層を除去した。（第５図）レジスト
を剥離して表面、及び表面配線とその一層下部の内部配
線間の導通のためのスルーホールの内壁にＣｕ回路パタ
ーンを得た。内蔵されたＡｇ導体とスルーホールのＣｕ
メッキ膜を介して表面Ｃｕとの接続も良好で、＋１５Ｑ
　：Ｒ，Ｔ　ニー４０℃、５００サイク・Ｉの条件に曝
した後も異常はなかった。

１１ｋ ＣａＯ−ＭｇＯ−Ａ１２０３−３ｉ０２−Ｂ２０３ガラ
ス粉末とアルミナ粉末からなるセラミックグリーンシー
トにＡｇ−Ｐｄ導体のペーストを使用して配線パターン
を印刷し、実施例１と同様な基板を形成した。

焼成した基板の表面、及び表面と一層下部の内部配線の
接続のためのスルーホールの内壁を酸水溶液で粗化し、
無電解Ｃｕ　３を１μｍ析出させて。

次にフォトリソグラフによりメンキレジストパターン７
を得た。〈第６図）レジストに覆われていない部分に電
解Ｃｕ４を９μｌ析出させた後、（第７図）レジストを
剥離し、不要無電解Ｃｕ皮嗅をエツチング、除去した。

続いて予め用意しておいたメッキ用電極により、電解Ｎ
ｉ　５を２μｍＷ解Ａｕ　６を２μ履それぞれ析出させ
た。内蔵されたＡｇ−Ｐｄ導体と表面配線の接続は良好
で＋１５０　：Ｒ，Ｔ≠−４０’Ｃ，５００サイクルの
条件に曝した後も何ら異常はなかった。

ハ８発明の効果 本発明のセラミック回路基板は、表面配線直下のスルー
ホールのメタライズ部をメッキで形成するという特徴が
、表面のスルーホール近傍での導体のはみ出しを防ぎ従
来よりはるかに微細なパターンを表面に形成できる極め
て優れた回路基板を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概念図でメタライズ部にメッキしたス
ルーボールの断面図を示す。 第２図の（ａ）は従来法の概念図である。（ｂ）はスル
ーホール充填用のペーストがはみ出していることを示し
た。 第３〜５図は実施例１の、第６，７図は実施例２の製造
工程の主要部を模式的に示した図である。 第３図　Ｃｕ皮膜形成、第４図エツチングレジスト。 第５図　不要Ｃｕ皮膜の除去。 第６図無電解Ｃｕ皮膜の形成、第７図　配線部への電解
Ｃｕメッキ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）８００〜１１００℃で焼成され、内部にＡｇ又は
   Ａｇ系合金からなる導体の回路配線を有するセラミック
   回路基板において、基板の表面配線、並びに該配線とそ
   の一層下部の内部配線との間の接続用スルーホールの内
   壁のメタライズ部をメッキにより形成したことを特徴と
   するセラミック回路基板。
2. （２）メッキされる金属はＣｕ，Ｎｉ，又はＡｕの１種
   類以上を１層又は多層とすることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項のセラミック回路基板。