JPH04127496A - セラミック多層配線基板の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子回路部品として使用されるセラミック多層
配線基板の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来から、セラミックグリーンシート等からなる絶縁層
と、導体ペーストからなる高融点金属を主成分とする導
体層とが交互に積層された積層体を同時焼成してセラミ
ック基板を作成し、このセラミック基板の内層導体露出
部（以下、必要に応じてビヤ部と称する）に耐酸化バリ
ア層を設けた後、接続用導体をスクリーン印刷形成した
後、前記接続用導体上に厚膜導体を印刷形成する複合セ
ラミック多層配線基板が多用されている。配線の高密度
化が図れるためである。

この場合、第５図に示すように、セラミック基板１の導
体露出部２上に耐酸化バリア層を設けた後印刷形成され
る接続用導体４は、前記導体露出部２の全面を覆うよう
に形成される。接続部の信頼性を確保するためである。

［発明が解決しようとする課題］ 然しなから、このように接続用導体４をスクリーンメツ
シュにより印刷形成する場合において、第６図に示すよ
うに、セラミック基板１ａの収縮のバラツキに起因して
導体露出部２ａに位置ずれが発生するために、導体露出
部２ａと、スクリーンメツシュのマスクパターンを介し
て印刷形成される接続用導体４との相互位置関係にずれ
を発生して、最悪の場合には、導体露出部２ａの中、接
続用導体４に覆われなくなる部分６　（ハツチング部分
）が発生する。これを回避するために接続用導体４の面
積、換言すれば、スクリーンメツシュのマスクパターン
を予め相当に大きく形成することも考えられるが、高密
度配線の要請には添わない。

本発明は前記の課題に鑑みてなされたものであって、予
めセラミック基板の収縮のバラツキを考慮した接続用導
体を形成することにより、導体露出部に位置ずれが生起
してもなお接続用導体に覆われているようにして接続部
の信頼性を確保し、結果として高密度配線を可能とする
セラミック多層配線基板の製造方法を提供することを目
的とする。

口課題を解決するための手段］ 前記の課題を解決するために、本発明に係るセラミック
多層配線基板の製造方法の第１発明は、 セラミックからなる絶縁層と、高融点金属を主成分とす
る導体層とを交互に積層して積層体を作成した後、前記
積層体を同時焼成して導体露出部を有するセラミック基
板を作成する第１の工程と、 前記セラミック基板の導体露出部上に耐酸化バリア層を
設けた後、接続用導体を形成する際、所定の基準点から
の距離に応じて接続用導体の面積が大きくなるように形
成する第２の工程と、前記接続用導体上に厚膜導体を形
成し、当該厚膜導体を焼成する第３の工程と、 を有することを特徴とする。

また、本発明に係るセラミック多層配線基板の製造方法
の第２発明は、 第２工程における所定の基準点をセラミック基板の中央
点とすることを特徴とする。

［構成の具体的説明］ 上記構成に係る第１および第２の発明は、三つの工程を
有している。

第１工程では、第２図Ａに示すように、セラミックグリ
ーンシートからなる絶縁層１０を準備し、さらに前記グ
リーンシートと同一成分を主原料とする絶縁ペーストか
らなる絶縁層１２．１４と、タングステン、モリブデン
等の高融点金属を主成分とする導体ペーストからなる導
体層１６．１８．２０とを交互に印刷して導体露出部２
２を有する積層体２４を形成した後、同時焼成して導体
露出部２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ１２２ｄ、２２ｅ、２２
ｆを有するセラミック基板２６　（第２図Ｂ参照）を作
成する。さらに、導体露出部２２ａ乃至２２ｆ上にニッ
ケルめっき層および貴金属の溶融体からなる耐酸化バリ
ア層２７ａ乃至２７ｆを形成しておく。

この場合、焼成後のセラミック基板２６は焼成前の積層
体２４に比較して、第２図ＡＳＢから理解されるように
、収縮して小さくなる。第２図已において、同時焼成後
の絶縁層、導体層の符号には夫々添字ａを付して第２図
Ａにおける絶縁層、導体層と区別している。

なお、セラミック基板の作成法としては、このような印
刷性以外に、グリーンシートからなる絶縁層と高融点金
属からなる導体ペーストを印刷して導体層とし、積層し
て同時焼成する、所謂、積層法によってもよい。また、
積層法と印刷法とを共用してもよい。

第２工程では、先ず、第３図Ａに示すように、前記セラ
ミック基板２６と平行に接続用導体２８ａ、２８ｂ、２
８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ用の開口（マスクパター
ン）３０ａ、３０ｂ、３０Ｃ，３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ
が形成されたスクリーンメツシュを配置する。

次に、前記導体露出部２２ａ乃至２２ｆ　（耐酸化バリ
ア層２７ａ乃至２７ｆが同じ大きさで設けられている）
を覆うようにペースト状の貴金属導体、ガラス等からな
る接続用導体２８ａ乃至２８ｆ　（第３図Ａ１第３図Ｂ
平面図参照）をスキージ（図示せず）を用いて印刷形成
して、さらに焼成する。なお、接続用導体２８ａ乃至２
８ｆを形成するのは導体露出部２２ａ乃至２２ｆで形成
される厚膜導体との接続の信頼性を確保するためである
。

この場合、接続用導体２８ａ乃至２８ｆの形状は所定の
基準点からの距離に応じてその面積が大きくなるように
形成している。

例えば、所定の基準点をセラミック基板２６の中央点Ｐ
に選択した場合には、ｘ、ｙ直交座標上の基準点の移動
（位置ずれ）量が最も少なく、その他の座標点（ｘ、ｙ
）の移動量は基準点から外側に放射状に徐々に大きくな
る。そこで、接続用導体２８ａ乃至２８ｆの形状は、第
３図Ｂから理解されるように、中央点Ｐにおいては、最
も小さい面積に形成し、中央点Ｐより外側に向かうにつ
れてその面積が徐々に大きくなるように形成する。換言
すれば、積層体２４の焼成後にオーバーラツプ部分Ｅ（
第３図Ｂ中、網掛部分）が所定量以上残存するように接
続用導体２８ａ乃至２８ｆを印刷形成する。なお、接続
用導体２８ａ乃至２８ｆを矩形形状に選択しているのは
スクリーンメッシ；Ｌ３２　　（第３図Ａ参照）にマス
クパターンを作成するための利便性を考慮したためであ
り、これ以外の形状、例えば、円形状、楕円形状、また
は焼成前後の導体露出部の外形に沿った形状等とするこ
とも本発明に含まれる。

ここで、接続用導体のパターン形成についてさらに一般
的に説明する。なお、基板焼成時におけるセラミックの
収縮は基板上において平面的に発生するので、基準点く
原点）をＨとするｘ、ｙ直交座標上のＸ方向、Ｘ方向の
夫々の方向について説明する。

そこで、第１図に示すように、隣り合う導体露出部Ｒ１
、Ｒ２上に形成され、その座標中心が（ｘｉ、ｙｌ）、
（Ｘ２．ｙ２）であり、その面積が夫々（Ａｘ−Ａｙ）
、（Ｂｘ−Ｂｙ）である場合の接続用導体Ｑ１、Ｑ２に
ついて考察する。また、図において破線で囲繞された領
域３８．４０は、夫々導体露出部Ｒ１、Ｒ２が基板収縮
によって移動（位置ずれ）する可能性のある範囲を表し
ている。

そこで、接続用導体Ｑ１、Ｑ２が形成される部分の基板
の収縮率の標準偏差σは、その領域が小さいことから、
同一であるものとし、予め測定される、その値は、Ｘ方
向、Ｘ方向について、（σＸ、σｙ）（％）であるとす
る。この場合、導体露出部Ｒ１およびＲ２の移動量は、
統計学上の見地から±３　（σＸ。

限される。

従って、座標が（ｘｉ、ｙｌ） 円部Ｒ１の位置は、 σｙ） 内に制 である導体露 の範囲（前記領域３８に対応する）でバラツキを有する
ことが理解される。この式から理解されるように、バラ
ツキの範囲は座標の定め方、すなわち、基準点Ｈの定め
方によって決定されるので、基板全体としての位置のバ
ラツキ量を小さくするためには、基準点Ｈが基板の中央
点Ｐに設定されることが好ましい。

導体露出部Ｒ１上に形成される接続用導体Ｑ１の面積は
、当該導体露出部Ｒ１全体を覆う必要があるので、前記
導体露出部Ｒ１自体の面積（Ａｘ−Ａｙ）に前記バラツ
キの範囲と必要最小限のオーバーラツプ部分Ｃを加えた
面積（Ｃｘ−Ｃｙ）に設定しなければならないことから
、次の第１式に示すように決定される。

ＣｘＸＣｙ＝ また、導体露出部Ｒ１に隣り合って配置さ才る座標が（
ｘ２．ｙ２）である導体露出部Ｒ２においても同様の考
えで接続用導体Ｑ２の面Ｉ（ＤＸ’ＤＶ）を設定する必
要がある。この舖合、接続用導体Ｑ１、Ｑ２同士で必要
最小限（導体間隔Ｓを確保するために、先ず、Ｘ方向ｌ
コついて考察すると、次の第２式に示すように這１−Ｘ
２ ≧ ｙ方向についても同様の式が成立するが、接続用導体Ｑ
１．０２間の必要最小限の導体間隔Ｓを確保するために
は、Ｘ方向とｙ方向の少なくともいずれか一方を満足し
て接続用導体Ｑ２の面積（Ｄｘ−Ｄｙ）を設定すればよ
い。

ここで、導体露出部Ｒ１のＸ座標が定まっていて（ここ
では、ｘ＝ｘｌ）その隣に配置される導体露出部Ｒ２の
Ｘ座標を求めるためには、前記第２式の右辺から座標ｘ
２を消去する必要がある。この観点に基づき第２式を整
理すると、１−ｘ２ ≧ また、ｙ方向についても同様に第４式が得られる。

１−ｙ２ ≧ よって、導体露出部Ｒ１とＲ２との間隔が第３式または
第４式の少なくとも一つの式を満足するように接続用導
体Ｑ２の面積（ＤＸ−Ｄｙ）に係る座標点を設定すれば
よい。

このように接続用導体Ｑ１、Ｑ２を形成することにより
、導体露出部Ｒ１、Ｒ２は夫々一定の確率（ここでは、
±３σに対応する確率であり、正規分布と考えられるこ
とからその値は約９９．７％である）下で接続用導体Ｑ
１、Ｑ２に覆われることになる。

次に、第３工程では、第４図に示すように、前記接続用
導体２８ａ乃至２８ｆの上に厚膜導体４２を形成する。

この場合、厚膜導体４２は、例えば、パラジウム、銀、
金、白金の中、少なくとも一種以上と、例えば、硼珪酸
ガラスの混成ペーストを、スクリーン印刷等により形成
する。

さらに、厚膜導体４２の形成されたセラミック基板４４
を焼成する。このようにしてセラミック多層配線基板が
製造される。

口実施例］ 同時焼成セラミック多層基板において、の条件を適用し
た。

各パラメータの値は、 所定の導体露出部Ｒ１の中央点座標が 上記 （Ｘｌ。

ｙｌ） （２２゜ 〔肛〕 当該導体露出部Ｒ１上に形成される接続用導体Ｑ１の収
縮率の標準偏差が （σｘ。

σｙ） （０，１゜ ０．１ 〔％〕 焼成後における導体露出部Ｒ１と接続用導体Ｑ１におけ
る必要最小限のオーバーラツプ部分Ｃが Ｃ＝０．２ 〔胴〕 導体露出部Ｒ１の水平成分Ａｘと垂直成分Ａｙが （Ａｘ、Ａｙ）＝　　（０，３，０，３）　　Ｃ闘〕と
する。

パラメータの値がこのように決定されたときの導体露出
部Ｒ１上の接続用導体Ｑ１の面積（Ｃｘ−Ｃｙ）は、前
記第１式に上記値を代入することにより、 Ｃｘ−Ｃｙ＝０．８２２Ｘ０．７７２ となる。

また、隣り合う接続用導体Ｑ２との導体間隔が Ｓ　＝　０．２ 導体露出部Ｒ２の水平成分Ｂｘと垂直成分ＢＹが （Ｂｘ。

Ｂｙ）＝ （０，３゜ ０．３） とするとき、導体露出部Ｒ２を、上記パラメータを第３
式に代入して、 ２２−ｘ２　　　≧１．０１７ 〔皿〕 または、第４式に代入して、 １Ｏ−ｙ２１≧０．９６９　　〔謳〕 の少なくとも一方を満たすような座標（ｘ２゜ｙ２）に
配置した。

基板上には、多数の導体露出部が存在するが、各導体露
出部間においても同様な条件が満たされるように、導体
露出部を形成し、それによって得られた基板上に、前記
条件を満たすように設計された接続用導体を形成したの
で焼成収縮バラツキに起因した位置ずれ不良が皆無とな
った。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、予めセラミック基板の収
縮バラツキを考慮した接続用導体を導体露出部上に形成
することにより、導体露出部に位置ずれが生起しても接
続用導体によって必ず覆われることになる。

従って、導体露出部と接続用導体との接続部の信頼性が
確保でき、結果として、高密度配線が可能となる利点が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセラミック多層配線基板の製造方
法の要部工程の説明図、 第２図ＡＳＢはセラミック多層配線基板の一部省略縦断
面図、 第３図Ａはセラミック多層配線基板の一部省略縦断面図
、 第３図Ｂは第３図Ａに示すセラミック多層配線基板の平
面図、 第４図は第３図Ａに示すセラミック基板に厚膜導体を形
成した縦断面図、 第５図および第６図は従来技術に係るセラミック多層配
線基板の製造方法に係る説明図である。 １０．１２．１４・・・絶縁層 １６．１８．２０・・・導体層 ２２ａ　〜２２ｆＳＲ１、Ｒ２−・・導体露出部２４・
・・積層体 ２６．４４・・・セラミック基板 ２７ａ〜２７ｆ・・・耐酸化バリア層 ２８ａ　〜２８　ｆ、　Ｑｌ、Ｑ　２−・・接続用導体
４２・・・厚膜導体 Ｃ・・・オーバーラツプ部分 Ｈ・・・基準点 Ｐ・・・中央点 Ｓ・・・導体間隔 標準偏差・・・σＸ１σｙ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックからなる絶縁層と、高融点金属を主成
   分とする導体層とを交互に積層して積層体を作成した後
   、前記積層体を同時焼成して導体露出部を有するセラミ
   ック基板を作成する第１の工程と、 前記セラミック基板の導体露出部上に耐酸化バリア層を
   設けた後、接続用導体を形成する際、所定の基準点から
   の距離に応じて接続用導体の面積が大きくなるように形
   成する第２の工程と、前記接続用導体上に厚膜導体を形
   成し、当該厚膜導体を焼成する第３の工程と、 を有することを特徴とするセラミック多層配線基板の製
   造方法。
2. （２）請求項１記載の方法において、第２工程における
   所定の基準点はセラミック基板の中央点とすることを特
   徴とするセラミック多層配線基板の製造方法。