JPH0213955B2 - - Google Patents
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- JPH0213955B2 JPH0213955B2 JP59110988A JP11098884A JPH0213955B2 JP H0213955 B2 JPH0213955 B2 JP H0213955B2 JP 59110988 A JP59110988 A JP 59110988A JP 11098884 A JP11098884 A JP 11098884A JP H0213955 B2 JPH0213955 B2 JP H0213955B2
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- pattern
- substrate
- fired
- firing
- hybrid
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は集積回路等を実装するのに使用される
ハイブリツド基板及びその製造方法に関する。
「従来技術」
一般に、この種のハイブリツド基板はセラミツ
ク基体と、基体上に形成された抵抗、コンデンサ
等の素子パターンと、これら素子パターンを相互
に電気的に接続するための導体パターンを有して
いる。民生機器、産業機器の軽薄短小化の流れに
伴ない、半導体集積回路を支持するハイブリツド
基板に対しても、より一層の小型化及び低コスト
化の要請が極めて強い。
このような要請に応えるために、セラミツク基
体の両面にパターンを印刷する方法あるいは複数
層に各パターンを分散させる方法が考慮されてい
る。これらの方法を適用するためには、セラミツ
ク基体にスルーホールを高精度で設ける技術並び
に精密なパターンを印刷する技術が不可欠であ
る。
しかしながら、微細なスルーホールを高密度に
且つ高信頼性で形成することは非常に困難であ
る。例えば、従来、焼成済みのセラミツク基体
に、レーザー或いは超音波加工等により、スルー
ホールを形成した後、導体パターン用のAg−Pd
ペーストをスルーホールに充填する方法が用いら
れているが、この方法は、微細なスルーホールを
高密度で形成することが非常に困難であり、且
つ、非常にコスト高になる。一方、アルミナのグ
リーンシートにスルーホールを形成した後、焼成
し、Ag−Pdペーストを印刷充填する方法も使用
されている。通常、アルミナのグリーンシートの
焼成は1600℃の高温で行なわれる。したがつて、
焼成されたアルミナ基体はグリーンシートに比べ
て大きく収縮しており、且つ、焼成によるバラツ
キも大きい。
結果的に、焼成基体でのスルーホールのバラツ
キが±0.8%程度となり、直径100〜200ミクロン
という小さなスルーホールを形成しようとする時
には、スルーホール位置がスルーホール用導体
(Ag−Pd)の印刷位置からはずしてしまうとい
う問題が生じる。また、スルーホール位置が印刷
位置から変化した場合、スルーホールに導体が充
分に充填されないことがある。更に、ハイブリツ
ド基板は焼成を繰返し行うことによつて製作され
るから、スルーホールに導体が充分に充填された
としても、焼成の際に、導体であるAg−Pdだけ
が焼成収縮し、アルミナのスルーホールの部分は
収縮しないため、収縮率のミスマツチが起こりス
ルーホール導体部にクラツクが生じるという問題
がある。
更に、焼成済のセラミツク基体に印刷法により
微細なパターンを形成することは困難である。こ
れは、焼成済のセラミツク基体に微細なパターン
をペースト等を用いて印刷しようとしても、溶剤
が基体中へしみ込まず、にじむため、200ミクロ
ン以下のパターンを描くと、パターン同士が機械
的及び電気的に分離できないからである。
また、パターンを複数層に分散させる方法も、
各パターン間を絶縁する絶縁ガラスに、信頼性及
び軟化温度の点で適当なものがないため、実用化
は仲々困難な状況にある。
上述したように、スルーホール形成並びに多層
化には種々の問題点があるため、通常、スルーホ
ールを用いず、一表面上にのみパターンを形成し
たハイブリツド基板が多用されている。
表面上に導体パターンと抵抗、コンデンサ等の
素子パターンが配置されたハイブリツド基板で
は、パターンに電圧が印加されると、所謂、マイ
グレーシヨンと呼ばれる現象が生じ、各パターン
の電気的特性が設計値から変化してしまうことが
ある。したがつて、精度が要求されるパターンで
は、マイグレーシヨンは出来るだけ抑えた方が望
ましい。
「発明の目的」
本発明の目的はスルーホールを高精度且つ高密
度に形成できるハイブリツド基板の製造方法を提
供することである。
本発明の他の目的は微細パターンを形成できる
ハイブリツド基板の製造方法を提供することであ
る。
本発明の更に他の目的は多層化が簡単に行える
ハイブリツド基板の製造方法を提供することであ
る。
本発明の他の目的はマイグレーシヨンによる影
響の少ないハイブリツド基板の製造方法を提供す
ることである。
本発明の更に他の目的は小型で且つ安価なハイ
ブリツド基板を提供することである。
本発明の他の目的は高精度且つ高密度にスルー
ホール及びパターンを形成したハイブリツド基板
を提供することである。
「発明の構成」
本発明によれば、CaO、Al2O3、及びSiO2を含
む非晶質ガラス相と、Al2O3を含む酸化物相と、
前記非晶質ガラス相と前記酸化物相との界面で生
成されるアノーサイトを含む部分結晶相とを有す
るセラミツク層と、該セラミツク層に形成された
導体パターンと、前記導体パターンと電気的に関
連するように形成された素子パターンとを有する
こと特徴とするハイブリツド基板が得られる。
本発明によれば、CaO−Al2O3−SiO2系ガラス
粉末とAl2O3粉末とを混合してなるセラミツクグ
リーンシートを準備する準備工程と、前記グリー
ンシート上に第1のパターンを形成する第1のパ
ターン生成工程と、前記グリーンシートと前記第
1のパターンとを800〜1000℃の温度範囲で同時
的に焼成して、焼成基板を作製する焼成工程と、
前記焼成基板に前記第1のパターンと電気的に関
連した第2のパターンを形成する第2のパターン
生成工程とを有することを特徴とするハイブリツ
ド基板の製造方法が得られる。
本発明によれば、スルーホール及び第1のパタ
ーンをグリーンシートに形成した後、焼成を行な
い焼成基板に形成し、続いて、焼成基板に第2の
パターンを形成するハイブリツド基板の製造方法
が得られる。また、本発明では、グリーンシート
を形成するセラミツク材料として、800〜1000℃
で焼成可能で且つ導体材料(Ag−Pd)と実質上
等しい収縮率を有するセラミツク材料を用いてい
る。更に、多層化の場合には、第1のパターンを
形成したグリーンシートを積層して上記した温度
で焼成する。この場合、マイグレーシヨンを抑え
る必要のないパターンを表面に配置し、マイグレ
ーシヨンを抑える必要のあるパターンを基板の内
側に配置してマイグレーシヨンによる影響を除去
している。
「実施例」
以下、図面を参照して本発明を説明する。
第1図を参照すると、本発明の一実施例に係る
ハイブリツド基板が示されている。ここでは、ま
ず、このハイブリツド基板の製造方法を説明する
と、重量で、CaO10〜55%、SiO245〜70%、及
びAl2O30〜30%を含むガラス粉末及びAl2O3粉末
を用意する。このガラス粉末にはB2O3が0〜20
%含まれてもよい。次に、上記ガラス粉末を重量
で50〜65%、Al2O3粉末を重量で50〜35%含む混
合物を形成する。この混合物には10%までの不純
物が含まれていてもよい。このような組成を有す
る混合物、即ち、セラミツクは800〜1000℃で焼
成する時、この温度になるまで殆ど収縮せず、多
孔質を保ち、800〜1000℃付近で急速に焼結収縮
を始めることが確認された。これは、焼成初期に
於てセラミツクの軟化融合が生じるからである。
一方、焼成後期に於てCaO−Al2O3−SiO2−
(B2O3)系ガラスとAl2O3粉末の界面でアノーサ
イトの部分結晶化が起るため、このようにして得
られた焼成基板は部分結晶化のために高い強度を
有し、従来のセラミツク板に比較して非常に低い
温度で焼成可能である。また、部分結晶化低温焼
成板は再び750−1000℃で再加熱しても全く変形
が生じない。すなわち、本発明は、非晶質ガラス
とアルミナとの2相から、軟化融合により、その
界面に、部分結晶たるアノーサイトを析出させる
ことを特徴の一つとするものと言える。
本発明は、グリーンシートの焼成初期におい
て、セラミツクの軟化融合により、非晶質ガラス
とアルミナとの界面に、部分結晶のアノーサイト
を生じさせるが、軟化点以上の温度であることか
ら、部分結晶が生じても、軟化した非晶質ガラス
やアルミナにより、その焼成基板は、セツター
(土台)に対して、平坦に載置されることになる
ことから、グリーンシートは反ることもない。
換言すれば、本発明は、軟化点以上の温度
(800〜1000℃)で焼成することにより、焼成初期
段階においては、軟化融合を利用して、平坦性を
発揮せしめ、焼成後期においては、非晶質ガラス
とアルミナとの2種類の相の界面に、析出させる
アノーサイトの部分結晶化を利用して、再加熱に
も耐え得る物理的強度の向上を実現せしめるもの
である。
繰り返せば、
焼成初期段階においては、部分結晶化しつつ
も、非晶質ガラスは融解しているため、焼成基
板はセツター平面に対して、常に、平坦な状態
となつて載置され、優れた平坦性を発揮する。
焼成後の再加熱(750℃〜1000℃)に際して
も、アノーサイト部分結晶化により、物理的強
度が高められているため、変形が防止される。
更に、この低温焼成板は誘電率及び熱膨張係数
において従来のものよりも低いことが確認され
た。
第1図に示されたハイブリツド基板を製作する
場合、上記したセラミツクのグリーンシートにス
ルーホール10を形成する。グリーンシートに
は、直径200ミクロン以下のスルーホール10を
高精度且つ高密度に形成できる。次に、グリーン
シートに導体(例えば、Ag−Pd)パターン11
を印刷法により形成する。グリーンシートには、
溶剤がしみ込み、にじみが生じないため、微細パ
ターン(200ミクロン以下)が形成できる。次に、
導体厚膜パターンを形成したシートを乾燥させ
る。この状態では第1図に示すように導体がスル
ーホール10内に完全に充填されている。尚、第
1図では、2枚のグリーンシートに個々にパター
ンを形成している。導体パターン11を形成する
材料としてAg−Pdを用いた場合、Pdの添加量に
応じて導通抵抗値がAgのみの場合よりも増加す
るが、マイグレーシヨンはPdの添加量に応じて
起りにくくなる。マイグレーシヨンによる導通抵
抗値の変動は好ましくないから、最終的にハイブ
リツド基板の内側に位置する導体パターン11a
はAgによつて形成し、他の部分はAg−Pdを用い
るのが好ましい。Pdの添加量が重量で20〜50%
のとき、導通抵抗値は15〜65mΩ/□程度で、実
用上何等差し支えない。また、高速応答が要求さ
れる部分を基板の内側に配置し、この部分をAg
によつて形成してもよい。
続いて、乾燥したグリーンシートを800〜1000
℃の温度で、シートと導体パターン11,11a
を同時に焼成する。この同時焼成の際におけるシ
ートと導体パターン11,11aとの収縮率はほ
ぼ同じであるため、スルーホールに充填された導
体にはクラツク等が発生しない。
同時焼成後、焼成基板表面の所定部分にRu系
の抵抗ペーストを印刷し、抵抗パターン12を素
子パターンとして形成し、形成後、乾燥させる。
続いて、抵抗パターン12を750〜950℃の温度
で焼成する。この焼成は酸化雰囲気で行なう。
以後、導体パターン11及び抵抗パターン12
を保護膜13により被覆した後、焼き付けを行な
う。この状態で抵抗パターン12をトリミングし
て設計抵抗値に等しくする。このようにして、微
細な導体パターン11,11a及び抵抗パターン
12とを有するハイブリツド基板が得られる。
第1図に示すように、ハイブリツド基板には、
ICチツプ14が実装され、保護膜でカバーされ
る。
第2図を参照すると、本発明の他の実施例に係
るハイブリツド基板は第1図に比較して多数のグ
リーンシートを積層することによつて形成されて
いる。この実施例では、導体パターンのうち、基
板内部に位置付けられる内部パターン11aが第
1図に比べて複雑になつている。
第3図を参照すると、本発明の更に他の実施例
に係るハイブリツド基板は基板内部に抵抗15を
内蔵している。この内蔵抵抗15はグリーンシー
ト上に印刷することによつて形成されるが、その
抵抗値は基板表面に形成されている抵抗12に比
べてトリミングができないためバラツキが大き
い。したがつて、内蔵抵抗15としては抵抗値の
変動が許される抵抗を内蔵化することになる。
更に、この実施例では、コンデンサをもハイブ
リツド基板内部に内蔵されている。第3図におい
ては、コンデンサとして高誘電率コンデンサ及び
温度補償コンデンサが設けられている。第1図及
び第2図で用いられたグリーンシートは低誘電率
であるため、高誘電率コンデンサを形成するに
は、Pb(Fe2/3W1/3)、Pb(Fe1/2Nb1/2)O3等を用い
ればよい。また、温度補償コンデンサを形成する
ためには、MgTiO3等の誘電率の温度係数が負の
誘電体材料粉末と、本発明の組成ガラス粉末との
混合材料を用いればよい。
第3図では、高誘電率コンデンサ及び温度補償
コンデンサの誘電体を形成する薄層18及び19
がそれぞれハイブリツド基板内に配置されてい
る。具体的に云えば、上述した添加物を含むグリ
ーンシートの上下に要求される容量に応じて電極
を設け、これらのグリーンシートを他のグリーン
シートによつて挟んで一体化焼成する。この場
合、クロストークを防止するために、各薄層1
8,19の両面にガード電極を設けたり、あるい
は、電極が各薄層18,19を貫通する時は、薄
層に開孔を施す等の配慮が必要である。
上記した内蔵抵抗15、コンデンサ18,19
用の電極はいずれもグリーンシートに設けられ、
第1のパターンを形成している。他方、基板表面
上に設けられる抵抗パターン12は第2のパター
ンを形成している。
第4図を参照すると、本発明のもう一つの実施
例に係るハイブリツド基板は第1図と同様にして
製作された導体パターン11及び抵抗パターン1
2のほかに、更に、表面に絶縁物層20及びCu
によつて形成された導体パターン21を有してい
る。このように、グリーンシートを積層するだけ
でなく、他の絶縁物層20とを組み合せて積層し
てハイブリツド基板を形成してもよい。
「実施例の変形」
上述した実施例では、導体パターン11を形成
する材料として、Ag−Pdを例示したが、Au、
Cu、Ni等を用いてもよい。Cu及びNiを用いる場
合には、気中焼成を使用することができず、中性
〜還元雰囲気で焼成する必要がある。Cu、Niの
同時焼成導体付き基板に抵抗パターンを形成する
場合には、Ni−Cr、Mo−Si、W−Ni、W、SiC
等を付けた後、中性又は還元雰囲気で焼成すれば
よい。また、ハイブリツド基板は複数のグリーン
シートを重ねるだけでなく、単層のグリーンシー
トだけで形成されてもよい。
「発明の効果」
本発明で使用されるセラミツクは従来のアルミ
ナセラミツクに比べて低温で焼成できるだけでな
く、表1に示すように、低誘電率、低膨張率を有
し、且つ軽量である。
``Industrial Application Field'' The present invention relates to a hybrid substrate used for mounting integrated circuits and the like, and a method for manufacturing the same. "Prior Art" Generally, this type of hybrid board has a ceramic base, element patterns such as resistors and capacitors formed on the base, and conductor patterns for electrically connecting these element patterns to each other. There is. BACKGROUND OF THE INVENTION As consumer and industrial equipment becomes lighter, thinner, and smaller, there is an extremely strong demand for further miniaturization and cost reduction for hybrid substrates that support semiconductor integrated circuits. In order to meet such demands, methods of printing patterns on both sides of a ceramic substrate or methods of dispersing each pattern in multiple layers have been considered. In order to apply these methods, techniques for forming through holes in ceramic substrates with high precision and techniques for printing precise patterns are essential. However, it is extremely difficult to form fine through holes with high density and high reliability. For example, conventionally, after forming through holes in a fired ceramic substrate by laser or ultrasonic processing, Ag-Pd for conductor patterns is formed.
A method of filling through holes with paste has been used, but with this method, it is very difficult to form fine through holes at a high density, and the cost is also very high. On the other hand, another method is used in which through holes are formed in an alumina green sheet, then fired, and then filled with Ag-Pd paste by printing. Normally, alumina green sheets are fired at a high temperature of 1600°C. Therefore,
The fired alumina substrate shrinks significantly compared to the green sheet, and also has large variations due to firing. As a result, the variation in through-holes in the fired substrate is about ±0.8%, and when trying to form through-holes as small as 100 to 200 microns in diameter, the through-hole position is determined by the printing of the through-hole conductor (Ag-Pd). A problem arises in that it is removed from its position. Further, if the through hole position changes from the printing position, the through hole may not be sufficiently filled with the conductor. Furthermore, since hybrid substrates are manufactured by repeated firing, even if the through holes are sufficiently filled with conductors, only the conductor, Ag-Pd, will shrink during firing, causing the alumina to shrink. Since the through-hole portion does not shrink, there is a problem in that the shrinkage rate mismatch occurs and cracks occur in the through-hole conductor portion. Furthermore, it is difficult to form fine patterns on fired ceramic substrates by printing methods. This is because even if you try to print a fine pattern on a fired ceramic substrate using paste, etc., the solvent will not penetrate into the substrate and will bleed, so if a pattern of 200 microns or less is drawn, the patterns will be damaged by mechanical and electrical interference. This is because they cannot be separated. There is also a method of dispersing patterns into multiple layers.
Since there is no insulating glass that insulates between each pattern in terms of reliability and softening temperature, it is difficult to put this into practical use. As mentioned above, there are various problems with through-hole formation and multilayering, so hybrid substrates that do not use through-holes and have a pattern formed only on one surface are often used. In a hybrid board on which conductor patterns and element patterns such as resistors and capacitors are arranged on the surface, when a voltage is applied to the patterns, a phenomenon called migration occurs, causing the electrical characteristics of each pattern to deviate from the design values. It may change. Therefore, for patterns that require precision, it is desirable to suppress migration as much as possible. ``Object of the Invention'' An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hybrid substrate that allows through-holes to be formed with high precision and high density. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hybrid substrate capable of forming fine patterns. Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hybrid substrate that can easily be multilayered. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hybrid substrate that is less affected by migration. Still another object of the present invention is to provide a compact and inexpensive hybrid substrate. Another object of the present invention is to provide a hybrid substrate in which through holes and patterns are formed with high precision and high density. "Structure of the Invention" According to the present invention, an amorphous glass phase containing CaO, Al2O3, and SiO2 , an oxide phase containing Al2O3 ,
a ceramic layer having a partially crystalline phase containing anorthite generated at the interface between the amorphous glass phase and the oxide phase; a conductor pattern formed on the ceramic layer; A hybrid substrate is obtained which is characterized in that it has associated device patterns. According to the present invention, the steps include: preparing a ceramic green sheet made by mixing CaO-Al 2 O 3 -SiO 2- based glass powder and Al 2 O 3 powder; and forming a first pattern on the green sheet. a first pattern generation step of forming a first pattern; a firing step of simultaneously firing the green sheet and the first pattern at a temperature range of 800 to 1000°C to produce a fired substrate;
A method for manufacturing a hybrid substrate is obtained, which comprises a second pattern generation step of forming a second pattern electrically related to the first pattern on the fired substrate. According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a hybrid substrate in which a through hole and a first pattern are formed on a green sheet, and then firing is performed to form a fired substrate, and then a second pattern is formed on the fired substrate. It will be done. In addition, in the present invention, as the ceramic material forming the green sheet,
A ceramic material is used that can be fired at a temperature of 100% and has a shrinkage rate substantially equal to that of the conductive material (Ag-Pd). Furthermore, in the case of multi-layering, green sheets with the first pattern formed thereon are laminated and fired at the above-mentioned temperature. In this case, patterns that do not need to suppress migration are arranged on the surface, and patterns that need to suppress migration are arranged inside the substrate to eliminate the effects of migration. "Example" The present invention will be described below with reference to the drawings. Referring to FIG. 1, a hybrid substrate according to one embodiment of the present invention is shown. First, we will explain the method for manufacturing this hybrid substrate. Glass powder and Al 2 O 3 powder containing 10-55% CaO, 45-70% SiO 2 , and 0-30% Al 2 O 3 by weight are used. prepare. This glass powder contains 0 to 20 B 2 O 3
% may be included. Next, a mixture containing 50-65% by weight of the glass powder and 50-35 % by weight of Al2O3 powder is formed. This mixture may contain up to 10% impurities. When a mixture with such a composition, that is, ceramic, is fired at 800 to 1000°C, it hardly shrinks until this temperature is reached, remaining porous, and begins to sinter and shrink rapidly around 800 to 1000°C. was confirmed. This is because softening and fusion of the ceramic occurs in the early stage of firing.
On the other hand, in the latter stage of firing, CaO−Al 2 O 3 −SiO 2 −
Partial crystallization of anorthite occurs at the interface between the (B 2 O 3 )-based glass and the Al 2 O 3 powder, so the fired substrate thus obtained has high strength due to the partial crystallization. It can be fired at a much lower temperature than conventional ceramic plates. In addition, even if the partially crystallized low-temperature fired plate is reheated at 750-1000°C, no deformation occurs at all. That is, one of the features of the present invention is that anorthite, which is a partial crystal, is precipitated at the interface of two phases of amorphous glass and alumina through softening and fusion. In the present invention, partially crystalline anorthite is generated at the interface between amorphous glass and alumina due to softening and fusion of the ceramic in the early stage of firing of the green sheet. Even if this occurs, the green sheet will not warp because the fired substrate will be placed flat against the setter (base) due to the softened amorphous glass or alumina. In other words, in the present invention, by firing at a temperature above the softening point (800 to 1000°C), flatness is achieved by utilizing softening and fusion in the early stage of firing, and non-flatness is achieved in the late stage of firing. By utilizing the partial crystallization of anorthite precipitated at the interface between two types of phases, crystalline glass and alumina, it is possible to improve physical strength that can withstand reheating. To repeat, at the initial stage of firing, the amorphous glass is partially crystallized but molten, so the fired substrate is always placed flat against the setter plane, resulting in excellent flatness. Demonstrate your sexuality. Even when reheating (750°C to 1000°C) after firing, deformation is prevented because the physical strength is increased due to partial crystallization of anorthite. Furthermore, it was confirmed that this low-temperature fired plate had a lower dielectric constant and coefficient of thermal expansion than conventional plates. When manufacturing the hybrid substrate shown in FIG. 1, through holes 10 are formed in the ceramic green sheet described above. Through holes 10 having a diameter of 200 microns or less can be formed in the green sheet with high precision and high density. Next, a conductor (for example, Ag-Pd) pattern 11 is placed on the green sheet.
is formed by a printing method. On the green sheet,
Because the solvent penetrates and does not bleed, fine patterns (200 microns or less) can be formed. next,
The sheet with the conductor thick film pattern formed thereon is dried. In this state, the through hole 10 is completely filled with the conductor as shown in FIG. In FIG. 1, patterns are individually formed on two green sheets. When Ag-Pd is used as the material for forming the conductor pattern 11, the conduction resistance increases as compared to when only Ag is used, depending on the amount of Pd added, but migration becomes less likely to occur depending on the amount of Pd added. . Since fluctuations in the conduction resistance value due to migration are undesirable, the conductor pattern 11a, which is finally located inside the hybrid board,
is preferably made of Ag, and other parts are preferably made of Ag-Pd. Pd addition amount is 20-50% by weight
In this case, the conduction resistance value is about 15 to 65 mΩ/□, which poses no practical problem. In addition, the part that requires high-speed response is placed inside the board, and this part is
It may be formed by. Next, 800 to 1000 dry green sheets
The sheet and conductor patterns 11, 11a at a temperature of ℃
are fired at the same time. Since the contraction rates of the sheet and the conductor patterns 11, 11a during this simultaneous firing are almost the same, no cracks or the like occur in the conductor filled in the through holes. After the simultaneous firing, a Ru-based resistance paste is printed on a predetermined portion of the surface of the fired substrate to form a resistance pattern 12 as an element pattern, and after the formation, it is dried. Subsequently, the resistor pattern 12 is fired at a temperature of 750 to 950°C. This firing is performed in an oxidizing atmosphere. Hereinafter, the conductor pattern 11 and the resistance pattern 12
After covering with the protective film 13, baking is performed. In this state, the resistance pattern 12 is trimmed to make it equal to the designed resistance value. In this way, a hybrid substrate having fine conductor patterns 11, 11a and resistor pattern 12 is obtained. As shown in Figure 1, the hybrid board includes:
The IC chip 14 is mounted and covered with a protective film. Referring to FIG. 2, a hybrid substrate according to another embodiment of the present invention is formed by laminating a larger number of green sheets than in FIG. In this embodiment, among the conductor patterns, an internal pattern 11a located inside the substrate is more complicated than that in FIG. 1. Referring to FIG. 3, a hybrid board according to yet another embodiment of the present invention includes a resistor 15 inside the board. This built-in resistor 15 is formed by printing on a green sheet, but its resistance value varies widely because it cannot be trimmed compared to the resistor 12 formed on the surface of the substrate. Therefore, the built-in resistor 15 is a resistor whose resistance value can be varied. Furthermore, in this embodiment, a capacitor is also built inside the hybrid board. In FIG. 3, a high dielectric constant capacitor and a temperature compensation capacitor are provided as capacitors. The green sheet used in Figures 1 and 2 has a low dielectric constant, so to form a high dielectric constant capacitor, Pb (Fe 2/3 W 1/3 ), Pb (Fe 1/2 Nb 1/2 ) O 3 etc. may be used. Further, in order to form a temperature compensation capacitor, a mixed material of a dielectric material powder having a negative temperature coefficient of dielectric constant, such as MgTiO 3 , and the composition glass powder of the present invention may be used. In FIG. 3, thin layers 18 and 19 forming the dielectric of the high-permittivity capacitor and the temperature-compensating capacitor are shown.
are respectively arranged within the hybrid substrate. Specifically, electrodes are provided above and below a green sheet containing the above-mentioned additives according to the required capacity, and these green sheets are sandwiched between other green sheets and fired as a unit. In this case, each thin layer 1
When guard electrodes are provided on both sides of the thin layers 8 and 19, or when the electrodes penetrate through the thin layers 18 and 19, consideration must be given to making holes in the thin layers. Built-in resistor 15 and capacitors 18 and 19 mentioned above
All electrodes are provided on green sheets,
A first pattern is formed. On the other hand, the resistor pattern 12 provided on the substrate surface forms a second pattern. Referring to FIG. 4, a hybrid board according to another embodiment of the present invention includes a conductor pattern 11 and a resistor pattern 1 manufactured in the same manner as in FIG.
In addition to 2, an insulating layer 20 and Cu
It has a conductor pattern 21 formed by. In this way, in addition to stacking green sheets, a hybrid substrate may be formed by stacking green sheets in combination with other insulating layers 20. "Modification of the embodiment" In the embodiment described above, Ag-Pd was used as an example of the material forming the conductor pattern 11, but Au,
Cu, Ni, etc. may also be used. When Cu and Ni are used, air firing cannot be used, and firing must be performed in a neutral to reducing atmosphere. When forming a resistance pattern on a substrate with a co-fired conductor of Cu and Ni, Ni-Cr, Mo-Si, W-Ni, W, SiC
etc., and then calcined in a neutral or reducing atmosphere. Furthermore, the hybrid substrate may be formed not only by stacking a plurality of green sheets, but also by only a single layer of green sheets. "Effects of the Invention" The ceramic used in the present invention not only can be fired at a lower temperature than conventional alumina ceramics, but as shown in Table 1, it has a low dielectric constant, a low coefficient of expansion, and is lightweight.
【表】
本発明に係るセラミツクは上述したように低誘
電率であるため、信号の高速応答性を改善でき、
低膨張率を有しているため、大型LSIチツプのダ
イレクトボンドを可能にしている。更に、本発明
に係るセラミツクでは、導体パターンを同時焼成
した焼成基板上に抵抗体を被着焼成する場合、基
板から抵抗体への拡散又は基板と抵抗体との反応
は生じにくい。このため、目的の抵抗値、温度係
数を有する抵抗体を形成できる。
本発明に係る低温焼成基板は800〜1000℃の焼
成初期に緻密化が起ると同時に、短時間の間軟化
するから、この時間内にセツターに沿わせること
が可能である。セツターが良く研磨された平滑な
面を有していれば、この面と平行な面を有する基
板が得られる。このことは平滑な大型基板が形成
できることを意味している。
このように、平滑な面を有する大型基板では10
〜20cm□という広範囲に亘る印刷が可能であるこ
とが判明した。また、本発明では、微細なパター
ン及びスルーホールを形成できるから、個別の基
板の面積を小さくできる。したがつて、大型基板
から従来に比べて多数の個別基板を得ることがで
き、量産化が可能になる。
本発明による製造方法を用いれば、スルーホー
ルの形成から抵抗形成に至るまでの時間を従来の
製造方法に比べて、約1/6に短縮できると共に、
従来よりも高性能且つ高密度なハイブリツド基板
が得られる。これは焼成工程の際、低温焼成セラ
ミツクが800〜1000℃付近まで殆ど焼成収縮が生
じないため、高速で昇温しても脱バインダーを容
易に行なえ、結果的に約1〜2時間程度の短時間
で焼成が可能になつたためである。このように、
短時間で焼成を行なう場合、厚膜炉の脱バインダ
ーゾーンに空気を多量に吹き込み、バインダーか
らの分解ガスを速かに稀釈し、排気口から系外に
排出すればよい。[Table] As mentioned above, the ceramic according to the present invention has a low dielectric constant, so it can improve high-speed signal response.
Because it has a low expansion coefficient, it enables direct bonding of large LSI chips. Furthermore, in the ceramic according to the present invention, when a resistor is deposited and fired on a fired substrate on which a conductor pattern is co-fired, diffusion from the substrate to the resistor or reaction between the substrate and the resistor is unlikely to occur. Therefore, a resistor having a desired resistance value and temperature coefficient can be formed. Since the low-temperature fired substrate according to the present invention undergoes densification at the initial stage of firing at 800 to 1000°C and at the same time softens for a short time, it is possible to make it conform to the setter within this time. If the setter has a well-polished and smooth surface, a substrate with a surface parallel to this surface can be obtained. This means that a large, smooth substrate can be formed. In this way, for large substrates with smooth surfaces, 10
It was found that printing over a wide area of ~20cm□ was possible. Further, in the present invention, since fine patterns and through holes can be formed, the area of each individual substrate can be reduced. Therefore, a larger number of individual substrates can be obtained from a large substrate than in the past, and mass production becomes possible. By using the manufacturing method according to the present invention, the time from the formation of through holes to the formation of resistors can be reduced to about 1/6 compared to conventional manufacturing methods, and
A hybrid substrate with higher performance and higher density than before can be obtained. This is because during the firing process, low-temperature fired ceramics undergo almost no firing shrinkage up to around 800-1000°C, so even if the temperature is raised at high speed, the binder can be easily removed, resulting in a short time of about 1-2 hours. This is because firing became possible in a short period of time. in this way,
When firing in a short time, a large amount of air may be blown into the binder removal zone of the thick film furnace to quickly dilute the decomposed gas from the binder and discharged from the system through the exhaust port.
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2
図は本発明の他の実施例を示す断面図、第3図は
本発明の更に他の実施例を示す断面図、及び第4
図は本発明のもう一つの実施例を示す断面図であ
る。
記号の説明、10:スルーホール、11,11
a:導体厚膜パターン、12:抵抗パターン、1
3:保護膜、14:ICチツプ、15:内蔵抵抗、
18,19:コンデンサ用薄層、20:絶縁体
層、21:導体層。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of the present invention, and FIG.
The figures are a cross-sectional view showing another embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a sectional view showing another embodiment of the present invention. Explanation of symbols, 10: Through hole, 11, 11
a: conductor thick film pattern, 12: resistance pattern, 1
3: Protective film, 14: IC chip, 15: Built-in resistor,
18, 19: thin layer for capacitor, 20: insulator layer, 21: conductor layer.
Claims (1)
相と、Al2O3を含む酸化物相と、前記非晶質ガラ
ス相と前記酸化物相との界面で生成されるアノー
サイトを含む部分結晶相とを有するセラミツク層
と、 該セラミツク層に形成された導体パターンと、 前記導体パターンと電気的に関連するように形
成された素子パターンと を有することを特徴とするハイブリツド基板。 2 CaO−Al2O3−SiO2系ガラス粉末とAl2O3粉
末とを混合して成るセラミツクグリーンシートを
準備する準備工程と、 前記グリーンシート上に第1のパターンを形成
する第1のパターン生成工程と、 前記グリーンシートと前記第1のパターンとを
800〜1000℃の温度範囲で同時的に焼成して、焼
成基板を作製する焼成工程と、 前記焼成基板に前記第1のパターンと電気的に
関連した第2のパターンを形成する第2のパター
ン生成工程と を有することを特徴とするハイブリツド基板の製
造方法。 3 特許請求の範囲第2項において、前記第1の
パターンは導体を形成し、他方、前記第2のパタ
ーンは素子を形成していることを特徴とするハブ
リツド基板の製造方法。[Claims] 1. An amorphous glass phase containing CaO, Al 2 O 3 and SiO 2 , an oxide phase containing Al 2 O 3 , and a combination of the amorphous glass phase and the oxide phase. A ceramic layer having a partially crystalline phase containing anorthite generated at an interface, a conductive pattern formed on the ceramic layer, and an element pattern formed so as to be electrically associated with the conductive pattern. A hybrid board featuring: 2. A preparation step of preparing a ceramic green sheet made by mixing CaO- Al2O3 - SiO2 - based glass powder and Al2O3 powder , and a first step of forming a first pattern on the green sheet. a pattern generation step; the green sheet and the first pattern;
a firing step of producing a fired substrate by simultaneously firing at a temperature range of 800 to 1000°C; and a second pattern forming a second pattern electrically related to the first pattern on the fired substrate. 1. A method for manufacturing a hybrid substrate, the method comprising: a generation step. 3. The method of manufacturing a hybrid substrate according to claim 2, wherein the first pattern forms a conductor, while the second pattern forms an element.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098884A JPS60257195A (en) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | Hybrid substrate and method of producing same |
| US06/740,184 US4650923A (en) | 1984-06-01 | 1985-05-31 | Ceramic article having a high moisture proof |
| GB08513777A GB2162167B (en) | 1984-06-01 | 1985-05-31 | Ceramic substrate material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11098884A JPS60257195A (en) | 1984-06-01 | 1984-06-01 | Hybrid substrate and method of producing same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60257195A JPS60257195A (en) | 1985-12-18 |
| JPH0213955B2 true JPH0213955B2 (en) | 1990-04-05 |
Family
ID=14549554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
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| JPS576257A (en) * | 1980-06-10 | 1982-01-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Water heater by solar heat |
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| JPS58108792A (en) * | 1981-12-23 | 1983-06-28 | 株式会社日立製作所 | Multilayer circuit board and method of producing same |
-
1984
- 1984-06-01 JP JP11098884A patent/JPS60257195A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60257195A (en) | 1985-12-18 |
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