JPH04314393A - 多層セラミック回路基板の製造方法と積層構造 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は剥離の発生を抑制した多
層セラミック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装置は小形大容量化
が行われており、装置はＬＳＩ　やＶＬＳＩなどの半導
体素子を密に搭載して高密度実装が行われている。

【０００２】こゝで、これらの半導体素子を搭載する回
路基板は当初ガラスエポキシなどからなる多層プリント
配線基板が使用されていたが、半導体素子の集積度が向
上するに従って発熱量が増加し、１チップの発熱量が１
０Ｗを超えるに及んで耐熱性の優れたセラミック基板が
用いられるようになった。

【０００３】

【従来の技術】セラミック基板の構成材料として当初は
アルミナ（　Ａｌ２Ｏ３）　セラミックスが使用され、
また配線パターンを形成する金属材料としてタングステ
ン（Ｗ）が使用されていたが、情報処理の高速化により
信号周波数がＭＨｚのオーダに達し、また光通信も行わ
れるに到って低損失のセラミック基板と低抵抗の導体材
料が必要となった。

【０００４】こゝで、低抵抗の導体材料で好ましい金属
は銅（Ｃｕ）であるが、融点は１０８４℃と低いため、
グリンシートの焼成温度が１４００℃を越すアルミナ・
セラミックスよりなる多層回路基板の配線材料としては
使用することができない。

【０００５】そこで、焼成温度が低いガラスセラミック
スが使用されるようになった。すなわち、ガラスセラミ
ックスは焼成温度を１０００℃以下にとることができ、
そのため金（Ａｕ）やＣｕのような導電率の優れた金属
材料を使用することができる。

【０００６】こゝで、代表的なガラスセラミックスは硼
珪酸ガラスにアルミナ粉を添加し固溶してなるものであ
り、硼珪酸ガラスの誘電率が約４と低いために合成誘電
率は５〜７とアルミナセラミックスの約１０に較べて小
さく、そのため信号の遅延時間を短縮することができ有
利である。

【０００７】然し、ガラスセラミックスの機械的強度例
えば曲げ強さは１５０　〜２００　ＭＰａとアルミナセ
ラミックスに較べると弱く破損し易いと云う問題がある
。　　そこで、ガラスセラミック多層基板のうち、信号
線がパターン形成されている信号層をガラスセラミック
スで形成し、一方、最上層や最下層など信号品質に影響
が少ない部分をガラス含有量の少ないガラスセラミック
スか、ムライト（３　Ａｌ２Ｏ３　・２　ＳｉＯ２）　
のように機械的強度が優れたセラミック粉を用いたガラ
スセラミックスで形成して強度を増すことが行われてい
る。

【０００８】然し、このように異種材料を用いてガラス
セラミック多層基板を形成する場合は、焼成の際に各グ
リーンシートの収縮率が異なるために層間剥離が起こり
易く、この傾向は基板面積が大きくなるに従って顕著に
なっている。ことが問題であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】高速演算を行う大型・
超高速電算機のような情報処理装置に使用する回路基板
としては、耐熱性が優れ、信号の遅延時間が少なく、且
つ機械的強度が優れたものが必要である。

【００１０】そこで、信号線路部分は低損失のガラスセ
ラミックスを用いて形成し、一方、電気的特性に影響が
少ない部分は機械的強度の優れたガラスセラミックスを
用いて形成することが試みられている。　　然し、焼成
中におけるグリーンシートの収縮率が異なるために層間
剥離が起こり易いことが問題であり、この解決が課題で
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は多層基板を
構成する信号層には低誘電率のセラミック材料を用い、
また多層基板の上下に配する強化層には曲げ強度の大き
なセラミック材料を用い、この材料からなるグリンシー
トを積層した後に加圧し、一体化して焼成してなる製造
方法において、使用するセラミック材料の比表面積を調
整することにより焼成時に生ずる両者の収縮率を近似さ
せることを特徴として多層セラミック回路基板の製造方
法を構成することにより解決することができる。

【００１２】

【作用】本発明はガラスセラミックスを焼成する際に、
原料粉の比表面積が大きい場合はグリンシート中での空
隙率が高いために焼成に当たって収縮率が大きく、一方
比表面積が小さい場合は空隙率が低いために収縮率が小
さくなる現象を利用して信号層と強化層との収縮率を近
似させるものである。

【００１３】図１は本発明の実施法を示す断面図であっ
て、多層セラミック回路基板が５層から構成される場合
、第二層１，第三層２および第四層３のグリンシートを
低誘電率のガラスセラミックスで形成して第三層２およ
び第四層３に信号配線４をパターニングする。

【００１４】一方、第一層５と第五層６のグリンシート
を機械的強度の優れたガラスセラミックスで形成して強
化層とする。そして、第二層１と第五層６に接地層（シ
ールド層）７をパターンニングし、位置合わせした後に
加圧して一体化し、焼成することにより多層セラミック
回路基板ができあがっている。

【００１５】然し、殆どの場合、強化層と低誘電率ガラ
スセラミックス層とでは焼成に当たって収縮率が異なる
ために強化層（第一層５と第五層６）と低誘電率ガラス
セラミックス層（第二層〜第四層）との間にクラックが
生じ、面積が大きな場合は剥離が生ずる。

【００１６】そこで、本発明は収縮率の小さな強化層を
比表面積の大きなセラミックス粉を用いて形成し、また
、収縮率の比較的大きな低誘電率ガラスセラミックス層
を比表面積の小さなセラミックス粉を用いて形成するも
のである。

【００１７】

【実施例】セラミックス粉として比表面積が１．２　ｍ
２／ｇと３．８　ｍ２／ｇのムライト（３　Ａｌ２Ｏ３
　・２ＳｉＯ２）　を準備した。

【００１８】そして、比表面積が１．２　ｍ２／ｇのム
ライトを低誘電率ガラスセラミックス層に使用し、また
、３．８　ｍ２／ｇのムライトを強化層に使用した。す
なわち、低誘電率ガラスセラミックス層の構成としては
、硼珪酸ガラス粉末・・・・・・・・・・・・３０重量
部シリカガラス粉末・・・・・・・・・・・・６０　　
〃ムライト粉末　　　　・・・・・・・・・・・・１０
　　〃一方、強化層の構成としては、 硼珪酸ガラス粉末・・・・・・・・・・・・３０重量部
シリカガラス粉末・・・・・・・・・・・・４０　　〃
ムライト粉末　　　　・・・・・・・・・・・・３０　
　〃とし、また、バインダや溶剤としては、バインダ（
ポリビニルブチラール）・・・・５０重量部可塑剤（ジ
ブチルフタレート）　　　　・・・・１５　　〃溶剤　
　（エタノール）　　　　　　　　　　　　・・・・４
００　〃を共通に使用し、それぞれボールミルを用いて
混合してスラリーを作り、ドクタブレード法を用いて成
形し、厚さが２００　μｍ　で大きさが１５０ｍｍ　の
グリンシートを形成した。

【００１９】次に、このグリンシートをそれぞれ１５枚
づつ積層し、１５０　℃，　１０ＭＰａの条件で加圧し
て一体化した後にＮ２気流中で１０００℃で４時間焼成
して基板を作った。 そして、この基板について収縮率を測定したところ両者
とも１８．０％であり、低誘電率ガラスセラミックス層
の誘電率は４．１　、また強化層の曲げ強さは１６０　
ＭＰａであった。

【００２０】次に、低誘電率ガラスセラミックスグリン
シートと強化層用グリンシートに銅（Ｃｕ）ペーストを
スクリーニングして信号配線と接地層をパターン形成し
、乾燥した後、図１に示すように積層し、１５０　℃，
１０　ＭＰａの条件で加圧して一体化した後、Ｎ２気流
中で１０００℃で４時間焼成してセラミック多層回路基
板を形成したが、クラックの発生は認められてかった。

【００２１】

【発明の効果】本発明の実施により低誘電率ガラスセラ
ミックスグリンシートと強化層用グリンシートを積層し
て多層基板を形成してもクラックや剥離を生じなくなり
、これにより電気的特性と機械的特性を兼ね備えたセラ
ミック多層回路基板の実用化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミック多層回路基板の構成を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

４　　　　信号配線 ７　　　　接地層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　多層基板を構成する信号層には低誘電
   率のセラミック材料を用い、また多層基板の上下に配す
   る強化層には曲げ強度の大きなセラミック材料を用い、
   該材料からなるグリンシートを積層した後に加圧し、一
   体化して焼成してなる多層基板において、使用するセラ
   ミック材料の比表面積を調整することにより焼成時に生
   ずる両者の収縮率を近似させることを特徴とする多層セ
   ラミック回路基板の製造方法。
2. 【請求項２】　　セラミック材料からなるグリーンシー
   トを積層し加圧した後、一体化して焼成してなるセラミ
   ック積層構造において、収縮率の小さなセラミック層を
   比面積の大きなセラミック粉を用いて形成し、収縮率の
   大きなセラミック層を比表面積の小さなセラミック粉を
   用いて形成することを特徴とするセラミック積層構造。