JPH03112191A - セラミック配線基板およびその製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、セラミックス配線基板およびその製造方法に
関する。

（従来の技術） 電子装置の小型高機能化を図る目的から基板への高実装
化が進んでいる。

また、１チツプが有する機能数の増加に伴って配線パタ
ーンが複雑化し、半導体素子を塔載するセラミックス基
板の多層化が進んでいる。

多層配線基板の場合、それぞれの基板に形成された配線
パターンはセラミックス基板の内部に形成されたスルー
ホールを介して電気的に接続されている。

このような多層配線基板は、セラミックスグリーンシー
トに内部配線用のスルーホールを形成し、タングステン
やモリブデンなどの導体ペーストをグリーンシード表面
およびスルーホール内に印刷法を用いて塗布・充填し、
所定枚数のセラミックス基板を積層した後、同時焼成す
ることにより作製されている。

また、半導体パッケージの１種であるフリップチップパ
ッケージは、半導体素子を裏返しにしてその表面または
基板に形成された接続端子を用いてボンディングしたも
のであり、一般的にはバンブ方式が用いられている。

この方法は、セラミックス基板に形成された内部配線の
スルーホールと接続するようにフリップチップ素子接続
用のチップパッドを、導体ペーストの充填されたセラミ
ックスグリーンシート上にスクリーン印刷などで印刷し
、このチップパッドパターンにはんだを供給しておく。

そして、あらかじめフリップチップ素子の電極部に形成
したはんだバンブを、ハンダリフロ一方式によってはん
だを溶かし、フリップチップ素子を基板に固定するとと
もに、素子接続用のチップパッドを介してフリップチッ
プ素子とセラミックス基板内部の配線を電気的に接続す
るというものである。

このような従来の接続用パッド形成方法を、第３図（ａ
）〜（ｃ）に示す。

セラミックスグリーンシート１に所定のパターンに従っ
てスルーホール２を形成し、この内部に導体ペースト３
を充填する。このようなセラミックスグリーンシート１
を所定枚数作製する（第３図−ａ）。

最上層となるグリーンシート１上には、スルーホール２
の形成位置に対応して接続用パッド４を形成する（第３
図−ｂ）。

セラミックスグリーンシート１を積層して一体化し、脱
脂、焼成して第３図−Ｃのような多層構造のセラミック
ス配線基板が得られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ＩＣの高集積化に伴い、セラミックス多
層基板の配線パターンが複雑化し、スルーホールの径が
小さくなるとともに、形成されるスルーホールの数も多
くなってきている。

このため、スルーホールに対応した接合用パッドの形成
が困難になってきている。

特に、スクリーン印刷法では、接合用パッドパターンが
微細化するにつれ、このパターンがスクリーンメツシュ
の孔部分から外れる割合が高くなり、接合用パッドの形
状不良、さらには形成し落しという問題が生じている。

また、形成された接合用パッドも、微細であると基板と
の接合強度が低下しゃすく、充分な信頼性を得にくいと
いう問題がある。

したがって、微細な接合用パッドを形成するに際し、い
かに安定性、信頼性を向上させるかということが課題と
なっている。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもの
で、強度良好な接合用パッドを有するセラミックス配線
基板、およびこのような接合用パッドを安定かつ高信頼
性の下で形成することのできるセラミックス配線基板の
製造方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のセラミックス配線基板は、スルーホールの形成
されたセラミックス基板と、前記スルーホールに充填さ
れた導体ペーストにより形成された導体層と、前記スル
ーホールの開口部がら前記導体層の一端が突出した凸部
からなる接合用パッドとを有することを特徴としている
。

また、本発明のセラミックス配線基板の製造方法は、セ
ラミックスグリーンシートにスルーホールを形成する工
程と、このスルーポールに焼成収縮率が前記セラミック
スグリーンシートよりも小さい導体ペーストを充填する
工程と、前記セラミックス基板と前記導体ペーストとを
同時焼成し、前記スルーホールから前記導体層を突出さ
せて接合用パッドを形成する工程とを有することを特徴
としている。

セラミックス基板表面から突出させる導体層は、焼成後
の基板表面からの高さが１０μ１１〜２００μ鰯程度で
あることが好ましい。

ｌＯμ−以下または２００μｌを超えると、接合用パッ
ドとして実用的でない。

この接合用パッドの高さは、スルーホールがらの導体層
が突出した高さによって決まるため、所望の高さとなる
よう、導体ペーストおよびセラミックスグリーンシート
の各原料の配合量を決定する。

すなわち、本発明に用いる導体ペーストおよびセラミッ
クスに特に限定はなく、両者を組合せた時、相対的に導
体ペーストの収縮率がセラミックスの収縮率よりも小さ
くなるように選択すれば良い。たとえば、導体粉末とバ
インダなどを混合した導体ペーストにおいては、導体粉
末の配合量を多くしてペーストを高密度化する方法など
が挙げられる。

（作　用） 本発明は、従来の接合用パッド形成におけるパッド印刷
工程を廃し、基板表面のスルーホールから導体層を突出
させることにより、上記接合用パッドと、スルーホール
内に充填される導体層とを一体化したものである。

上記方法は、導体ペーストと、セラミックスグリーンシ
ートとの焼成時の収縮率の差を利用し、同時焼成後のセ
ラミックス基板と導体層との表面高さに差異を生じさせ
るもので、容品に行うことができ、製造工程数を削減す
ることができる。

また、パッド印刷を行わずにスルーホール開口部から突
出した導体層によってパッドが形成されるため、微小径
のスルーホールでも、各ホールごとに確実にパッドが形
成され、スルーホール間隔を狭くすることも可能である
。

突出させた導体層は、スルーホール開口部の形状とほぼ
同形状を保ち、スルーホールと接合用パッドとを、セラ
ミックス基板に対して平行な面の断面積において比較し
た場合、スルーホール：接合用パッド−ｌ：　　０．９
〜１：　　１．３程度のものが得られる。

つまり、印刷による接合用パッドよりも横幅が狭く、高
密度化が可能であると同時に、接合用パッド端部の滲み
もなく、パッド間の絶縁性が向上する。

さらに、本発明による接合用パッドはスルーホール内の
導体層と一体化してセラミックス基板中に貫入している
ので、非常に強固なパッド強度を安定して得ることが出
来る。

（実施例） 次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例のセラミックス配線基板を
示す図である。

同図において、セラミックス配線基板１０は、セラミッ
クス基板１１　ａ　ｓ　１１　ｂ　ｓ　１１　ｃ　ｓお
よびｌｉｄが積層された多層型のものであり、各セラミ
ックス基板１１にはスルーホール１２が形成され、この
スルーホール１２内に充填された導体ペーストにより導
体層１３が構成されている。

導体層１３は、セラミックス基板１１それぞれの回路を
電気的に接続しており、最上層のセラミックス基板ｌｉ
ｄにおいて、導体層１３はスルーホール１２から突出し
た凸部形状となっている。

この突出部分が、セラミックス配線基板１０における接
合用パッド１４となっている。

このようなセラミックス配線基板１０の製造方法を、第
２図（ａ）〜（ｅ）を用いて説明する。

はじめに、窒化アルミニウム粉末に、焼結助剤、可塑剤
、バインダー、溶剤を加えて混合し、窒化アルミニウム
スラリーを調製した。

このスラリーをドクターブレード法によって厚さ０．４
關のシートに成形し、所定枚数のグリーンシート２１を
得た（第２図−ａ）。

このグリーンシートシート２１に、直径０．２關のスル
ーホール２２を所定のパターンにしたがって打ち抜き形
成した。

そして、最上層以外のグリーンシート２１に形成された
スルーホール２２には、タングステンを８０重量％配合
した導体ペースト２３を充填し、グリーンシート２１表
面にはスクリーン印刷を用いて導体ペースト２３を配線
パターンに従って印刷した（第２図−ｂ）。

この際、接合用パッドが形成される最上層のグリーンシ
ート２１には、タングステンの配合比率を８５重量％に
増した粘度８００〜１２００Ｋｃｐｓの高粘度、高密度
の導体ペースト２３ｓを充填した。

この導体ペースト２３ｓは、導体ペースト２３よりもグ
リーンシート２１との収縮率の差が大きいものである。

なお、この導体ペースト２３ｓの粘度では通常のスクリ
ーン印刷が困難となるため、加圧充填などによって、ス
ルーホール２２内部に充填する（第２図−Ｃ）。

こうしてそれぞれのグリーンシート２１に対する印刷が
終了した後、所定の順序にグリーンシート２１を積層し
、温度１００℃、圧力１２０ｋｇ／ｃ−で熱圧着して、
積層体２４を得た（第２図−ｄ）。

積層体２４をＮ２気流中、７００℃で脱脂した後、Ｎ２
中、１８００℃で焼成する。

この時、グリーンシート２１と導体ペースト２３ｓとの
収縮率の差によって、積層体２４の最上層は、スルーホ
ール２２から導体ペースト２３ｓが突出し、この白部分
からなる接合用パッド２５が形成される（第２図−ｅ）
。

このような方法で作製されたセラミックス配線基板は、
スルーホール径が微小であっても接合用パッドが良好に
形成され、しかも形成された接合用パッドはスルーホー
ル内部の導体層と一体であるため、充分な強度ををする
信頼性の高いものであった。

また、第２図（ｅ）の工程において、導体ペーストの突
出と共に、この突出部周囲の基板になだらかなせり上が
りが生じたが、これによって接合用パッド部がより安定
となり、接合用パッドに接合されるチップ部材を良好に
支持することができた。すなわち、接合強度の向上およ
び熱抵抗の低減にも寄与するものであった。

なお、上述した実施例では窒化アルミニウムセラミック
スに導体層としてタングステンを用いた例について説明
したが、本発明はこれに限らず、セラミックスの収縮率
が導体ペーストの収縮率よりも大きくなるような材料の
組み合わせであれば、他の材料、たとえば、アルミナ−
タングステン、ムライト−タングステンなどの組み合わ
せにも適用することができ、上記実施例と同様の効果が
得られることはもちろんである。

また、上記実施例のように導体ペーストの密度を上げる
ことによって導体ペーストとの収縮率に差を持たせるだ
けでなく、セラミックスグリーンシートの密度を下げる
ことによって導体ペーストとの収縮率に差を持たせるこ
とも可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、スルーホール内
部の導体ペーストを突出させて接合用パッドとすること
により、製造工程が削減されるとともに接合用パッドの
形成不良を低減し、歩留り向上ならびにコストダウンを
図ることができる。

また、断面積の小さい接合用パッドが高い信頼性の下で
形成できるため、スルーホール間隔を狭めることができ
、半導体装置の高密度実装に大きく貢献する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のセラミックス配線基板の断
面図、第２図は第１図に示したセラミックス配線基板の
製造方法を説明するための図、第３図は従来のセラミッ
クス配線基板の製造方法を説明するための図である。 １．１１．２１・・・・・・セラミックスグリーンシー
ト ２．１２．２２・・・・・・スルーホール３．１３．２
３・・・・・・導体ペースト２３ｓ・・・・・・高密度
導体ペースト４．１４．２５・・・・・・接合用パッド
２４・・・・・・積層体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）スルーホールの形成されたセラミックス基板と、 前記スルーホールに充填された導体ペーストにより形成
   された導体層と、 前記スルーホールの開口部から前記導体層の一端が突出
   した凸部からなる接合用パッドと を有することを特徴とするセラミックス配線基板。
2. （２）セラミックスグリーンシートにスルーホールを形
   成する工程と、 このスルーホールに焼成収縮率が前記セラミックスグリ
   ーンシートよりも小さい導体ペーストを充填する工程と
   、 前記セラミックス基板と前記導体ペーストとを同時焼成
   し、前記スルーホールから前記導体層を突出させて接合
   用パッドを形成する工程と を有することを特徴とするセラミックス配線基板の製造
   方法。