JPH02209799A - 多層回路基板の製造方法 - 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】 〔概要〕 感光性ガラス基板を用いた多層回路基板の製造方法に関
し、 信号の漏洩が少なく、また高速伝送を実現することを目
的とし、 感光性ガラス基板のバイア形成位置に孔開けを行う工程
と、該基板に形成したバイアに銅ペーストを充填する工
程と、該基板上に銅ペーストを印刷して微細な電子回路
パターンとスペーサパターンを形成する工程と、複数の
基板を積層し、上側基板のバイアと下側基板の電子回路
パターンをそれぞれ位置合わせし、相互に回路接続を行
う工程と、複数個からなる該基板を加圧しながら焼成し
、一体化する工程と、を含んで多層回路基板の製造方法
を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は感光性ガラス基板を用いた多層回路基板の製造
方法に関する。

大量の情報を迅速に処理する必要から情報処理技術の進
歩は著しく、情報処理装置の主要部を構成している半導
体装置は単位素子の小形化による大容量化が進み、また
これを搭載する基板は多層化が進んでいる。

すなわち、従来のＩＣやＬＳＩよりも一段と大容量化し
たＶＬＳ　Ｉが実用化されており、また半導体チップに
対するパンシベーション技術の進歩により、半導体チッ
プを直接にセラミック回路基板へ搭載することが可能と
なった。

そして、多数の半導体チップをセラミック回路基板に密
に搭載して使用するが、−個の半導体チップの端子数が
多いことから回路基板上にパターン形成する配線の数は
膨大となり、必然的に多層配線構造が必要となる。

また、情報伝送の多重化によって信号を搬送する繰り返
し周波数は増加しており、そのために基板材料や配線パ
ターンの形成材料が自ずと制限されている。

すなわち、多層配線基板を構成する単位基板の厚さは２
０〜３０μｍに過ぎず、そのために伝送周波数の増加と
共に層間の漏話（Ｃｒｏｓｓ−ｔａｌｋ）の抑制が必要
となる。

また、伝送周波数の増加と共に信号の遅延時間をなるべ
く少なく抑えることが必要条件となる。

［従来の技術］ 眉間の漏話を抑制するには多層配線基板を構成する基板
の誘電率εを下げる必要がある。

すなわち、基板を挾んで形成される配線パターン間の静
電容量Ｃは、 Ｃ＝εＡ／４πｄ　　　　・・・　（１）こ＼で、　　
Ａは対向するパターンの面積、ｄは基板の厚さ、 で与えられるが、ｄの厚さは小形化やスルーホールでの
電圧降下量を少なくするため厚くできないことから、線
間容量を減らすには誘電率εの少ない基板を用いる必要
がある。

また、信号の遅延時間τは、 τ’：３．３３　　ε””（ｎ　ｓｅｅ／ｍ）　　・・
・　（２）で与えられ、この式からも信号の高速伝送の
ためには誘電率εの小さな基板を用いる必要がある。

また、当然のことながら高速伝送を行うためには配線パ
ターンを低抵抗な金属材料で形成し、電圧降下量をなる
ぺ（少なくする必要がある。

これらのことから従来は誘電率が小さく、また焼成温度
が低い硼硅酸ガラスからなるガラスセラミックスを用い
て基板を作り、配線パターンは金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）
など導電率の高い材料を用いて多層配線基板が作られて
いた。

こ−で、硼硅酸ガラスからなるガラスセラミックスは誘
電率εが約５とセラミックスの中では最も低く、優れた
材料ではあるが、信号の高速伝送を行うには不十分であ
り、より誘電率εの小さな基板の実用化が必要とされて
いた。

また、ガラスセラミックスなどからなる回路基板に多数
の半導体集積回路を搭載して使用するには必然的に多層
構造が必要であり、各層の電子回路を多数のバイアで回
路接続するが、このバイア形成のためのバイアホールを
如何にして作るかり問題である。

例えば、レーザ照射によってセラミック基板に孔開けす
ることが行われているが、多数の孔を順々に開けてゆ（
場合は多くの時間を要し、量産には向いていない。

また、レーザ加工によって基板に孔開けを行う場合は裏
面側に所謂る“パリ”を生じるため基板の研磨が必要と
なる。

このようなことから量産に適した孔開は方法を実用化す
ることが必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上記したように従来は硼硅酸ガラスセラミックス基板
からなり、ＡｕやＣｕなど高導電率金属材料を配線パタ
ーン形成材料とした多層回路基板を用いて高速伝送が行
われている。

然し、信号伝送周波数が増加するに従って、より低誘電
率の回路基板が必要であり、また半導体集積回路を基板
上に直接に搭載するため多層構造をとる必要があり、こ
の場合、バイア形成のためのバイアホールを如何に容易
に形成するかＸ問題である。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は感光性ガラス基板のバイア形成位置に孔開
けを行う工程と、この基板に形成したバイアに銅ペース
トを充填する工程と、この基板上に銅ペーストを印刷し
て微細な電子回路パターンとスペーサパターンを形成す
る工程と、複数の基板を積層し、上側基板のバイアと下
側基板の電子回路パターンをそれぞれ位置合わせし、相
互に回路接続を行う工程と、複数個からなるこれら基板
を加圧しながら焼成し、一体化する工程とを用いて形成
した多層回路基板を使用することにより解決することが
できる。

〔作用］ 本発明は感光性ガラス基板を写真蝕刻技術を用いてバイ
アホールを形成することで、多数のバイアホールを一度
に開けること＼、スクリーン印刷法によりパターン形成
する際に必然的に生ずるパターンの凸部をそのま＼利用
して積層することにより配線パターンの周囲を空気で覆
うようにしたものである。

このようにすると、配線パターン間の誘電材料の誘電率
はガラスの誘電率に空気の誘電率を加味したものになる
ため、従来よりも減少させることができ、これにより伝
送特性を向上することができる。

次に、感光性ガラス基板については一部の会社からも市
販されており、選択エツチング性の優れているところに
特徴がある。〔例えば品名フォトセラム（Ｆｏ　ｔｏｃ
ｅｒａｍ）　＋　コーニング社〕この理由を説明すると
次のようになる。

感光性ガラスは二酸化硅素（ＳｉＯ□）、酸化リチウム
（ＬｉｚＯ）、酸化カリ（ＫＺＯ）、アルミナ（ＡＬＯ
３）を主な成分とし、これに微量の酸化セリウム（Ｃｅ
Ｏ２）と酸化ｊｆｆｌ（ＡｇｚＯ）が含まれている。

フォトセラムの場合はＣｅＯ，の含有量は０．０２重世
％、また、Ａｇ、Ｏの含有量は０．００６重量％である
。

ガラスの中ではＡｇ”とＣｅ”は均一に分散しているが
、ガラスの一部に紫外線を照射すると、八ｇ　　”　　
＋　　Ｃｅ”　　−＋　　　Ａｇ’　　十　Ｃｅ”　　
　　−（１）の反応を生じてＡｇイオンが還元されるが
、このガラスを転移温度と軟化温度の間の温度で加熱す
ると、 ｎ　　Ａｇ’　　　−（Ａｇ）ｎ　　　　　　　　−・
・（２）のように還元されたＡｇ粒子は凝集して結晶性
粒子（コロイド）となり、これが結晶核として働き、Ｌ
ｉ　ｚＯ・ＳｉＯ□の結晶が析出して白濁化する。

なお、感光性ガラスの結晶核としてはＡｇ以外に金（Ａ
ｕ）や洞（Ｃｕ）なども使われている。

そして、結晶化したＬｉ２Ｏ・ＳｉＯ□の弗酸（ＨＦ）
に対する溶解度は母体ガラスの数１０倍も大きいので選
択エツチングができるのである。

〔実施例〕

感光性ガラス基板としては厚さが０．５ｍｍのフォトセ
ラムを用い、搭載するＬＳＩのバイア形成位置に紫外線
の投影露光を行って感光させた。

こ＼で、ＬＳＩチップの大きさは１ｃｍ角であり、これ
に径２００　μｍのバイアを縦・横それぞれ２０ｉづつ
形成した。

この基板に６００°Ｃ，１時間の処理を行って露光部を
ＬｉｚＯ−３ｉＯｚとする結晶化処理を行った後、５％
の肝で処理することにより多数個のバイアを形成した。

次に、ＬＳＩチップ搭載位置にＣｕペーストを置き、上
よりゴム製ローラで摺動する処理を行ってバイアの中に
Ｃｕペーストを充填した後、表面に付着しているＣｕペ
ースとを拭き取り、この上に電子回路パターンとスペー
サパターンとをスクリーン印刷した。

第２図は感光性ガラス基板１に孔開けしたバイアホール
にＣｕペーストを充填してバイア２を作り、この上に電
子回路の導体線路３を形成した状態を示す断面図である
。

また、第１図（Ａ）は感光性ガラス基板１の上にこのよ
うにして多数のパイ、ア２を形成した後、スペーサパタ
ーン４を周辺部にスクリーン印刷した状態を示している
。

なお、この基板上には電子回路を構成する導体線路も印
刷されるが、こ−では記載を省略しである。

次に、同図（Ｂ）はか−る基板を位置合わせして積層し
た状態を示し、上の基板のバイアは下の基板の導体線路
に接続しており、また各基板ｌ。

１”、１”はそれぞれスペーサパターン４と導体線路３
をスペーサとして空気層を介して積層されている。

そして、この実施例の場合はか＼る基板２０枚を位置合
わせしながら積層し、上に５０ｇのおもりを載せ、Ｎ２
気流中で１０００’Ｃで５時間焼成することにより各基
板間に空気層が介在している集積回路が完成した。

このようにして形成した集積回路について伝播遅延時間
を測定したところ５．３ｎｓ／ｍの値を示し、従来の８
　ｎｓ／ｍに較べ、大幅に減少させることができた。

なお、この値から逆算して見掛けの誘電率の値は２．５
であった。

〔発明の効果〕

感光性ガラス基板を用いることでバイアの形成を容易に
し、また基板間に空気層を介して積層する本発明の実施
により、作業性が向上すると共に信号の高速伝送が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る多層回路基板の構成図、第２図は
本発明を適用した感光性ガラス基板の断面図、 である。 図において、 １．１’、１”は感光性ガラス基板、 ２はバイア、　　　　　　　３は導体線路、４はスペー
サパターン、 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　感光性ガラス基板のバイア形成位置に孔開けを行う工
   程と、該基板に形成したバイアに銅ペーストを充填する
   工程と、該基板上に銅ペーストを印刷して微細な電子回
   路パターンとスペーサパターンを形成する工程と、複数
   の基板を積層し、上側基板のバイアと下側基板の電子回
   路パターンをそれぞれ位置合わせし、相互に回路接続を
   行う工程と、複数個からなる該基板を加圧しながら焼成
   し、一体化する工程と、を含むことを特徴とする多層回
   路基板の製造方法。