JPH0470124B2 - - Google Patents
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- JPH0470124B2 JPH0470124B2 JP58244022A JP24402283A JPH0470124B2 JP H0470124 B2 JPH0470124 B2 JP H0470124B2 JP 58244022 A JP58244022 A JP 58244022A JP 24402283 A JP24402283 A JP 24402283A JP H0470124 B2 JPH0470124 B2 JP H0470124B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- firing
- ceramic
- parts
- glass
- multilayer wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Devices For Post-Treatments, Processing, Supply, Discharge, And Other Processes (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
〔発明の利用分野〕
本発明はセラミツク多層配線回路基板の製造法
に係り、特に電気信号の入出力のためのピンを取
り付けたり、半導体部品を搭載して機能モジユー
ルを構成するための高精度セラミツク基板に好適
なものである。 〔発明の背景〕 近年、半導体部品を高密度に搭載するための基
板として多層の配線を施こしたセラミツク基板が
使われつつある。これらに使われているセラミツ
ク絶縁体は多くの場合アルミナ（Al2O3）を主成
分とする焼結体である。従来のセラミツク多層配
線回路基板は、セラミツク粉末を樹脂で結合した
グリーンシートに内部配線及び互いの層間の導体
接続を施こし、多数枚積層圧着した後、炉内で無
加圧で焼成し作製していた。この製造法では、グ
リーンシート積層材を焼成する際収縮変形及び反
りが発生することが最大の欠点である。焼成収縮
は、炉内のわずかな温度変化により変動するもの
であり、特に高密度配線基板においては、このわ
ずかな変動により、半導体部品の接続及び電気信
号の入出力用のピン端子の接続にずれが生ずるこ
とになる。また、焼成時の反りにより半導体部品
の搭載時に接続不良を生ずることになる。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、セラミツク基板に電気信号の
入出力のためのピン及び半導体部品を高精度に接
続するためのセラミツク多層配線回路基板及びそ
の製造法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明を概説すれば、セラミツク絶縁材料と導
体材料とを複数層に積層し、得られた積層体を焼
成するセラミツク多層配線回路基板の製造法にお
いて、前記積層体が実質的に寸法変化を伴わない
温度範囲内で樹脂分を除去するための加熱工程、
及び前記積層体が実質的に平面方向の寸法変化を
伴わない範囲内で厚さ方向に荷重を加えて焼成す
る工程を含むことを特徴とするセラミツク多層配
線回路基板の製造法に関する。 本発明のセラミツク多層配線回路基板の製造法
は、電気信号の入出力のためのピン及び半導体部
品を接続する面に垂直に一軸圧力をかけた状態で
焼成することに特徴がある。 通常セラミツク多層配線回路基板に用いるセラ
ミツク絶縁焼結体には焼結助剤として２〜30％
（重量）のガラス成分が含まれる。このためセラ
ミツク粉末間に介在する該ガラス粉末がガラスの
軟化点以上の温度に達すると、全体にわたつてほ
ぼ同時に軟化し、流動してセラミツク粉末をとり
囲むために均質な焼結体となるとともに、いわゆ
る液相焼結が行われるため1400〜1600℃と比較的
低温で短時間に焼結せしめることができる。これ
からわかるように、焼結の進行を決めている主要
因はセラミツク主材料ではなく、焼結助剤として
のガラス成分であり、その軟化点である。逆に言
えば、部分によりセラミツク主材料が混在してい
ても同一組成のガラス成分を焼結助剤として用い
るならば、同一の液相焼結が行なわれるため均一
な焼結が行れる。異なつたセラミツク主材料の絶
縁層を組み合わせる製造方法としては、絶縁材料
を一度グリーンシート化し、これに加工し、一体
に積層し焼結する方法が最適である。このグリー
ンシート化に当つてはセラミツク主材料と上述の
ガラス成分の焼結助剤の他、結合剤、可塑剤及び
溶剤などが使われる。例えば結合剤としてはポリ
ビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ
メタクリル酸などの合成樹脂、可塑剤としてはフ
タル酸ジオクチル、ブチルフタリルグリコール酸
ブチルなど、溶剤としてはメタノール、トリクレ
ン、トルエン、テトラクロルエチレン、ブチルア
ルコールなどである。これらを秤量し、混合しス
ラリーとする。次に、このスラリーをシリコン処
理したポリエステルフイルムなどの支持体上に塗
布し、かつ、ドクターブードなどにより任意の厚
さに調整した後、乾燥してグリーンシートと成
す。このグリーンシートには導体回路を接続する
ための貫通孔が設けられ、さらに導体回路として
のモリブデンあるいはタングステンペーストが該
貫通孔内ならびに回路パターンにしたがつて印刷
される。このように加工されたセラミツクを主成
分とする複数枚のグリーンシートを必要な構成に
一体に積層し、中性ないし還元性雰囲気中で焼成
する。還元性雰囲気を必要とする理由は、導体回
路に用いられるモリブデンまたはタングステンま
たは銅が酸化され揮散するのを防ぐためである。
しかしグリーンシート中に含まれる結合剤あるい
は可塑剤を酸化し、分散させるため、焼成の一時
期該雰囲気中に酸化源として水分を含ませること
が望ましい。還元雰囲気中で焼成する場合、酸化
鉛や酸化チタンなどの還元されやすい酸化物を含
むガラス粉末を用いると、焼結体すなわち基板の
絶縁性が低下するおそれがある。したがつてガラ
ス粉としてはそのような化合物を実質的に含まな
いものがよい。しかし、金や銀を導体材料に使用
する場合には大気中焼成が可能である。 従来、グリーンシート積層材を焼成する際に
は、セツタ上に多数個置き、無加圧で焼成してい
た。この場合には、幅方向及び厚さ方向に焼成収
縮を生じ、炉内のわずかな温度差により焼成収縮
率が変動し、電気信号の入出力に用いるピンを接
続するためのメタライズパターン及び半導体部品
を搭載するためのメタライズパターンが変動する
ために、位置ずれが生じ、接続不良が発生してい
る。また、無加圧で焼成するために、雰囲気ガス
の流れや焼成条件により基板の反りが多く発生し
ている。これは、雰囲気温度とセツタ温度の差に
よるものと、異なる材料すなわち、セラミツク材
料と導体材料、組成の異なるセラミツク材料等に
より焼成収縮率や熱膨張係数の違いによるもので
ある。そこで、これらの原因によるメタライズパ
ターンの位置ずれ及び反りをなくすために、焼成
時に厚さ方向に荷重を加え、幅方向（平面方向）
の焼成収縮をなくし、反りが発生しないようにし
た。このようにして焼成されたセラミツク多層配
線回路基板はニツケル等のメツキが施こされた
後、銀ロウ材でコバール等のピンまたはリードが
ろう接される。そして、半導体部品が搭載されて
一つの機能モジユールとなる。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例を示す。なお、以下の各例
中に部とあるのは重量部を、％とあるのは重量％
を意味する。 実施例 １ 平均粒径5μm以下のムライト粉末（3Al2O3・
2SiO2）70部、SiO2：Al2O3：MgO＝51.3：
34.9：13.8（重量比）の組成をもつガラス粉末材
料30部にポリビニルブチラール5.9部をボールミ
ルに入れ３時間乾式混合する。さらに、ブチルフ
タリルグリコール酸ブチル1.9部、トリクロルエ
チレン23部、テトラクロルエチレン６部、ブチル
アルコール８部を加え、20時間湿式混合しスラリ
ーを作る。真空脱気処理によりスラリーから気泡
を除去する。次いでスラリーをドクターブレード
を用いてシリコンコートしたポリエステルフイル
ム支持体上に0.25mmの厚さに塗布し、炉を通して
乾燥し、ムライト−ガラス系グリーンシートを作
成する。このグリーンシートを200×200mmの大き
さに切断した後、パンチ法により所定位置にスル
ーホールを明ける。さらにモリブデン粉末：エチ
ルセルロース：ポリビニルブチラール：ブチルカ
ルビトールアセテート：ジベンジリデン−Ｄ−ソ
ルビトール＝88：２：0.7：21：２（重量比）の導
体ペーストをスクリーン印刷法により所定回路パ
ターンにしたがつて印刷する。半導体ペーストは
層間の接続のためスルーホール内にも充填した。
次に、グリーンシートを、ガイド穴の位置に合わ
せて５枚積層し、温度90℃で加圧し積層した。次
に、積層したグリーンシートを焼成炉内に入れ、
水素３〜７容量％を含み、かつ微量の水蒸気を含
む窒素雰囲気中で、荷重を加えて焼成した。1200
℃までは、１時間に100℃以下の昇温速度で無加
圧とし、樹脂分の除去を行い、その後30Kg／cm2の
圧力を加え、最高温度1540℃で１時間保持して焼
成した。この基板は、電気信号の入出力に用いる
リードを接続するためのメタライズ面及び半導体
部品を搭載する面が平滑で反りがなく、所望の寸
法通り高精度である。これは、基板の厚さ方向に
圧力を加えたために、平面方向（幅方向）の焼成
収縮がなく、厚さ方向のみ焼成収縮したことによ
る。この基板に無電解ニツケルメツキを施こした
後、カーボン治具を用いた通常の方法で裏面導体
層にコバールリードを金−スズ合金にて接続し
た。また、表面導体層には、半導体部品を半田に
て接続した。コバールリード及び半導体部品の接
続位置のずれが全くなく接続面が平滑のため接続
不良が全く認められなかつた。 第１図は本発明実施例１のセラミツク多層配線
回路基板の層構成と、その基板を用いた機能モジ
ユールの断面図である。第１図において、符号１
はムライトを主体とする焼結体、２はモリブデン
内部配線導体、３はセラミツク多層配線回路基
板、４はコバールリード、５は半田、６はチツプ
キヤリアを意味する。 実施例 ２ 325メツシユ通過のアルミナ粉末（Al2O3）90
部、SiO2：Al2O3：MgO＝51.3：34.9：13.8（重量
比）の組成をもつガラス粉末材料10部をボールミ
ルに入れる時間乾式混合する。さらにポリビニル
ブチラール5.9部、フタル酸ジオクチル2.4部、ト
リクロルエチレン23部、パークロルエチレン９部
及びブチルアルコール６部を加え３時間混合して
スラリーを作る。真空脱気処理によりスラリーか
ら気泡を除去する。次いでスラリーをドクターブ
レードを用いてポリエステルフイルム支持体上に
0.3mm厚さに塗布し、炉を通して乾燥し、アルミ
ナ−ガラス系グリーンシートを作成する。このグ
リーンシートを200×200mmの大きさに切断した
後、パンチ法により所定位置にスルーホールを明
ける。さらにタングステン粉：ニトロセルロー
ス：エチルセルロース：ポリビニルブチラール：
トリクロルエチレン＝100：３：１：２：23（重量
比）の導体ペーストをスクリーン印刷法により所
定回路パターンにしたがつて印刷する。導体ペー
ストは層間の接続のためスルーホール内にも充填
した。このグリーンシートをガイド穴の位置を合
わせて11枚積層し、温度90℃で加圧し積層した。
次に、積層したグリーンシートを焼成炉内に入
れ、水素３〜７容量％を含み、かつ微量の水蒸気
を含む窒素雰囲気中で、荷重を加えて焼成した。
1200℃までは、微量の水蒸気を含む雰囲気とし、
１時間に100℃以下の昇温速度で荷重をかけず、
樹脂分の除去を行い、その後50Kg／cm2の圧力を加
え、最高温度1600℃で１時間保持して焼成した。
この基板は、厚さ方向に圧力を加えたために、幅
方向（平面方向）の焼成収縮がなく、厚さ方向の
み焼成収縮している。このため、電気信号の入出
力に用いるピンを接続するためのメタライズ面及
び半導体部品を搭載する面が平滑で反りがなく、
所望の寸法通り高精度である。この基板に無電解
ニツケルメツキを施こした後、カーボン治具を用
いた通常の方法で裏面導体層にコバールピンを銀
ロウを用い接続した。また、表面層には、シリコ
ン半導体素子をフエースダウンにて直接半田で基
板と接続して搭載した。コバールピン及びシリコ
ン半導体素子の接続位置のずれが全くなく接続面
が平滑のため接続不良が全く認められなかつた。 第２図は本発明実施例２のセラミツク多層配線
回路基板の層構成と、その基板を用いた機能モジ
ユールの断面図である。第２図において、符号１
１はアルミナを主体とする焼結体、１２はタング
ステン内部配線導体、１３はセラミツク多層配線
回路基板、１４はコバールピン、１５は半田、１
６はシリコン半導体素子を意味する。 実施例 ３ 325メツシユ通過のシリカ粉末（SiO2）60部、
SiO2：Al2O3：MgO：CaO＝55：30：９：６（重
量比）の組成ガラス粉末材料40部をボールミルに
入れ６時間乾式混合する。さらに、ポリビニルブ
チラール5.9部を入れ１時間混合した後、ブチル
フタリルグリコール酸ブチル2.3部、トリクロル
エチレン23部、テトラクロルエチレン６部、ブチ
ルアルコール８部を加え24時間混合してスラリー
を作る。真空脱気処理によりスラリーから気泡を
除去する。次いでスラリーをドクターブレードを
用いてポリエステルフイルム支持体上に0.25mmの
厚さに塗布し、炉を通して乾燥し、シリカ−ガラ
ス系グリーンシートを作成する。このグリーンシ
ートを200×200mmの大きさの切断した後、パンチ
法により所定位置にスルーホールを明ける。さら
にモリブデン粉末：エチルセルロース：ポリビニ
ルブチラール：ブチルカルビトールアセテート：
ジベンジリデン−Ｄ−ソルビトール＝88：２：
0.7：21：２（重量比）の導体ペーストをスクリー
ン印刷法により所定回路パターンにしたがつて印
刷する。導体ペーストは層間の接続のためスルー
ホール内にも充填した。次に、グリーンシートを
ガイド穴の位置を合わせて７枚積層し、温度90℃
で加圧し積層した。次に積層したグリーンシート
を焼成炉内に入れ、水素３〜７容量％を含み、か
つ微量の水蒸気を含む窒素雰囲気中で、荷重を加
えて焼成した。1200℃までは、１時間に100℃以
下の昇温速度で無加圧とし、樹脂分の除去を行
い、その後、25Kg／cm2の圧力を加え、最高温度
1500℃で１時間保持して焼成した。この基板は、
厚さ方向に圧力を加えたために、幅方向（平面方
向）の焼成収縮がなく、厚さ方向のみ焼成収縮し
ている。このため、電気信号の入出力に用いるピ
ンを接続するためのメタライズ面及び半導体部品
を搭載する面が平滑で反りがなく、所望の寸法通
り高精度である。この基板に無電解ニツケルメツ
キを施こした後、カーボン治具を用いた通常の方
法で裏面導体層にコバールピンを金−スズ合金を
用いて接続した。また、表面層には、シリコン半
導体素子をフエースダウンにて直接半田で基板と
接続して搭載した。コバールピン及びシリコン半
導体素子の接続位置のずれが全くなく接続面が平
滑のため接続不良が全く認められなかつた。ここ
で用いたシリカは、石英、石英ガラス、クリスト
バライト、トリジマイトであり、これらシリカの
多形の内、少なくとも１種以上含むものである。 実施例 ４ 上記実施例１〜３で作製したムライト・ガラス
系、アルミナ−ガラス系及びシリカ−ガラス系グ
リーンシートを少なくとも２種以上使用する。こ
れらのグリーンシートを200×200mmの大きさに切
断した後、パンチ法により所定位置にスルーホー
ルを明ける。さらに上記実施例１〜３で使用した
モリブデンペーストまたはタングステンペースト
をスクリーン印刷法により所定回路パターンにし
たがつて印刷する。導体ペーストは層間の接続の
ためスルーホール内にも充填した。電気信号の入
出力に用いるピンを接続するためのメタライズ層
に接した絶縁層と半導体部品を搭載するためのメ
タライズ層に接した絶縁層にはアルミナ−ガラス
系グリーンシートを使用し、内部配線層に接した
上記他の絶縁層にはムライト−ガラス系グリーン
シートまたはシリカ−ガラス系グリーンシートを
使用した。これらのグリーンシートをガイド穴の
位置を合わせて５枚積層し、温度90℃で加圧し積
層した。次に積層したグリーンシートを焼成炉内
に入れ、水素３〜７容量％を含み、かつ微量の水
蒸気を含む窒素雰囲気中で、荷重を加えて焼成し
た。1200℃までは、１時間に100℃以下の昇温速
度で無加圧とし、樹脂分の除去を行い、その後30
Kg／cm2の圧力を加え、最高温度1560℃で１時間保
持して焼成した。このようにして表面に出ている
２つの絶縁層がアルミナ−ガラス系焼結体で、そ
の他の絶縁層がアルミナ−ガラス系またはシリカ
−ガラス系焼結体で出来た絶縁層数５層、導体層
数６層のセラミツク多層配線回路基板を作製し
た。この基板は、厚さ方向に圧力を加えたために
幅方向（平面方向）の焼成収縮がなく、厚さ方向
のみ焼成収縮している。このため、電気信号の入
出力に用いるリードを接続するためのメタライズ
面及び半導体部品を搭載する面が平滑で反りがな
く、所望の寸法通り高精度である。通常、異なる
材料を積層して無加圧で焼成した場合、それぞれ
の焼成収縮率及び熱膨張係数の差により反りが発
生するが、この実施例の場合には荷重を加えて焼
成しているために異なる材料を使用しているため
基板に反りが発生しなかつた。この基板の各層間
の接合状態は良好であり、無電解ニツケルメツキ
を施こした後、カーボン治具を用いた通常の方法
で裏面導体層にコバールリードを銀ロウにて接続
した。また表面導体層にはアルミナを主成分とす
るセラミツクで出来たチツプキヤリアを半田にて
接続した。リードの引張り強度は１Kg／ピン以上
であつた。この値は全層がアルミナを主成分とす
る焼結体で出来ている基板とほぼ同等の値であり
十分実使用に耐え得る強度であつた。またチツプ
キヤリアの半田接続部は、−65℃〜＋150℃の温度
サイクルで3000サイクル以上断線が生じなかつ
た。この値は全層がアルミナを主成分とする焼結
体で出来ている基板とほぼ同等の値であり、苛酷
な使用条件下においても充分な接続寿命を保証で
きる強度であつた。一方、内部配線回路内への信
号伝播遅延時間は、内部絶縁層にムライトを主成
分とする絶縁体を使用した場合、7.7ns／ｍであ
り、また、内部絶縁層にシリカを主成分とする絶
縁体を使用した場合、7.0ns／ｍであつた。これ
らの値は絶縁層の比誘電率に対応するものであ
る。ムライトを主成分とする絶縁体の比誘電率は
5.5であり、シリカを主成分とする絶縁体は4.5で
ある。また、全層がアルミナを主成分とする焼結
体で出来ている基板では比誘電率が約9.5であり、
信号伝播遅延時間は10.2ns／ｍであるから、本実
施例では信号伝播遅延時間が75〜68％に低減する
ことになつた。 実施例 ５ アルミナまたはムライトまたはシリカ粉：70部 ガラス粉（表１の組成）：30部 導体ペースト：銅粉100部 ニトロセルロース３部 エチルセルロース１部 ポリビニルブチラール２部 トリクロルエチレン23部 グリーンシートの厚さ：0.25mm 上記の通りに変更した以外は前記実施例１〜４
と同じ要領にてグリーンシート積層材を作製し
た。
に係り、特に電気信号の入出力のためのピンを取
り付けたり、半導体部品を搭載して機能モジユー
ルを構成するための高精度セラミツク基板に好適
なものである。 〔発明の背景〕 近年、半導体部品を高密度に搭載するための基
板として多層の配線を施こしたセラミツク基板が
使われつつある。これらに使われているセラミツ
ク絶縁体は多くの場合アルミナ（Al2O3）を主成
分とする焼結体である。従来のセラミツク多層配
線回路基板は、セラミツク粉末を樹脂で結合した
グリーンシートに内部配線及び互いの層間の導体
接続を施こし、多数枚積層圧着した後、炉内で無
加圧で焼成し作製していた。この製造法では、グ
リーンシート積層材を焼成する際収縮変形及び反
りが発生することが最大の欠点である。焼成収縮
は、炉内のわずかな温度変化により変動するもの
であり、特に高密度配線基板においては、このわ
ずかな変動により、半導体部品の接続及び電気信
号の入出力用のピン端子の接続にずれが生ずるこ
とになる。また、焼成時の反りにより半導体部品
の搭載時に接続不良を生ずることになる。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、セラミツク基板に電気信号の
入出力のためのピン及び半導体部品を高精度に接
続するためのセラミツク多層配線回路基板及びそ
の製造法を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明を概説すれば、セラミツク絶縁材料と導
体材料とを複数層に積層し、得られた積層体を焼
成するセラミツク多層配線回路基板の製造法にお
いて、前記積層体が実質的に寸法変化を伴わない
温度範囲内で樹脂分を除去するための加熱工程、
及び前記積層体が実質的に平面方向の寸法変化を
伴わない範囲内で厚さ方向に荷重を加えて焼成す
る工程を含むことを特徴とするセラミツク多層配
線回路基板の製造法に関する。 本発明のセラミツク多層配線回路基板の製造法
は、電気信号の入出力のためのピン及び半導体部
品を接続する面に垂直に一軸圧力をかけた状態で
焼成することに特徴がある。 通常セラミツク多層配線回路基板に用いるセラ
ミツク絶縁焼結体には焼結助剤として２〜30％
（重量）のガラス成分が含まれる。このためセラ
ミツク粉末間に介在する該ガラス粉末がガラスの
軟化点以上の温度に達すると、全体にわたつてほ
ぼ同時に軟化し、流動してセラミツク粉末をとり
囲むために均質な焼結体となるとともに、いわゆ
る液相焼結が行われるため1400〜1600℃と比較的
低温で短時間に焼結せしめることができる。これ
からわかるように、焼結の進行を決めている主要
因はセラミツク主材料ではなく、焼結助剤として
のガラス成分であり、その軟化点である。逆に言
えば、部分によりセラミツク主材料が混在してい
ても同一組成のガラス成分を焼結助剤として用い
るならば、同一の液相焼結が行なわれるため均一
な焼結が行れる。異なつたセラミツク主材料の絶
縁層を組み合わせる製造方法としては、絶縁材料
を一度グリーンシート化し、これに加工し、一体
に積層し焼結する方法が最適である。このグリー
ンシート化に当つてはセラミツク主材料と上述の
ガラス成分の焼結助剤の他、結合剤、可塑剤及び
溶剤などが使われる。例えば結合剤としてはポリ
ビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリ
メタクリル酸などの合成樹脂、可塑剤としてはフ
タル酸ジオクチル、ブチルフタリルグリコール酸
ブチルなど、溶剤としてはメタノール、トリクレ
ン、トルエン、テトラクロルエチレン、ブチルア
ルコールなどである。これらを秤量し、混合しス
ラリーとする。次に、このスラリーをシリコン処
理したポリエステルフイルムなどの支持体上に塗
布し、かつ、ドクターブードなどにより任意の厚
さに調整した後、乾燥してグリーンシートと成
す。このグリーンシートには導体回路を接続する
ための貫通孔が設けられ、さらに導体回路として
のモリブデンあるいはタングステンペーストが該
貫通孔内ならびに回路パターンにしたがつて印刷
される。このように加工されたセラミツクを主成
分とする複数枚のグリーンシートを必要な構成に
一体に積層し、中性ないし還元性雰囲気中で焼成
する。還元性雰囲気を必要とする理由は、導体回
路に用いられるモリブデンまたはタングステンま
たは銅が酸化され揮散するのを防ぐためである。
しかしグリーンシート中に含まれる結合剤あるい
は可塑剤を酸化し、分散させるため、焼成の一時
期該雰囲気中に酸化源として水分を含ませること
が望ましい。還元雰囲気中で焼成する場合、酸化
鉛や酸化チタンなどの還元されやすい酸化物を含
むガラス粉末を用いると、焼結体すなわち基板の
絶縁性が低下するおそれがある。したがつてガラ
ス粉としてはそのような化合物を実質的に含まな
いものがよい。しかし、金や銀を導体材料に使用
する場合には大気中焼成が可能である。 従来、グリーンシート積層材を焼成する際に
は、セツタ上に多数個置き、無加圧で焼成してい
た。この場合には、幅方向及び厚さ方向に焼成収
縮を生じ、炉内のわずかな温度差により焼成収縮
率が変動し、電気信号の入出力に用いるピンを接
続するためのメタライズパターン及び半導体部品
を搭載するためのメタライズパターンが変動する
ために、位置ずれが生じ、接続不良が発生してい
る。また、無加圧で焼成するために、雰囲気ガス
の流れや焼成条件により基板の反りが多く発生し
ている。これは、雰囲気温度とセツタ温度の差に
よるものと、異なる材料すなわち、セラミツク材
料と導体材料、組成の異なるセラミツク材料等に
より焼成収縮率や熱膨張係数の違いによるもので
ある。そこで、これらの原因によるメタライズパ
ターンの位置ずれ及び反りをなくすために、焼成
時に厚さ方向に荷重を加え、幅方向（平面方向）
の焼成収縮をなくし、反りが発生しないようにし
た。このようにして焼成されたセラミツク多層配
線回路基板はニツケル等のメツキが施こされた
後、銀ロウ材でコバール等のピンまたはリードが
ろう接される。そして、半導体部品が搭載されて
一つの機能モジユールとなる。 〔発明の実施例〕 以下本発明の実施例を示す。なお、以下の各例
中に部とあるのは重量部を、％とあるのは重量％
を意味する。 実施例 １ 平均粒径5μm以下のムライト粉末（3Al2O3・
2SiO2）70部、SiO2：Al2O3：MgO＝51.3：
34.9：13.8（重量比）の組成をもつガラス粉末材
料30部にポリビニルブチラール5.9部をボールミ
ルに入れ３時間乾式混合する。さらに、ブチルフ
タリルグリコール酸ブチル1.9部、トリクロルエ
チレン23部、テトラクロルエチレン６部、ブチル
アルコール８部を加え、20時間湿式混合しスラリ
ーを作る。真空脱気処理によりスラリーから気泡
を除去する。次いでスラリーをドクターブレード
を用いてシリコンコートしたポリエステルフイル
ム支持体上に0.25mmの厚さに塗布し、炉を通して
乾燥し、ムライト−ガラス系グリーンシートを作
成する。このグリーンシートを200×200mmの大き
さに切断した後、パンチ法により所定位置にスル
ーホールを明ける。さらにモリブデン粉末：エチ
ルセルロース：ポリビニルブチラール：ブチルカ
ルビトールアセテート：ジベンジリデン−Ｄ−ソ
ルビトール＝88：２：0.7：21：２（重量比）の導
体ペーストをスクリーン印刷法により所定回路パ
ターンにしたがつて印刷する。半導体ペーストは
層間の接続のためスルーホール内にも充填した。
次に、グリーンシートを、ガイド穴の位置に合わ
せて５枚積層し、温度90℃で加圧し積層した。次
に、積層したグリーンシートを焼成炉内に入れ、
水素３〜７容量％を含み、かつ微量の水蒸気を含
む窒素雰囲気中で、荷重を加えて焼成した。1200
℃までは、１時間に100℃以下の昇温速度で無加
圧とし、樹脂分の除去を行い、その後30Kg／cm2の
圧力を加え、最高温度1540℃で１時間保持して焼
成した。この基板は、電気信号の入出力に用いる
リードを接続するためのメタライズ面及び半導体
部品を搭載する面が平滑で反りがなく、所望の寸
法通り高精度である。これは、基板の厚さ方向に
圧力を加えたために、平面方向（幅方向）の焼成
収縮がなく、厚さ方向のみ焼成収縮したことによ
る。この基板に無電解ニツケルメツキを施こした
後、カーボン治具を用いた通常の方法で裏面導体
層にコバールリードを金−スズ合金にて接続し
た。また、表面導体層には、半導体部品を半田に
て接続した。コバールリード及び半導体部品の接
続位置のずれが全くなく接続面が平滑のため接続
不良が全く認められなかつた。 第１図は本発明実施例１のセラミツク多層配線
回路基板の層構成と、その基板を用いた機能モジ
ユールの断面図である。第１図において、符号１
はムライトを主体とする焼結体、２はモリブデン
内部配線導体、３はセラミツク多層配線回路基
板、４はコバールリード、５は半田、６はチツプ
キヤリアを意味する。 実施例 ２ 325メツシユ通過のアルミナ粉末（Al2O3）90
部、SiO2：Al2O3：MgO＝51.3：34.9：13.8（重量
比）の組成をもつガラス粉末材料10部をボールミ
ルに入れる時間乾式混合する。さらにポリビニル
ブチラール5.9部、フタル酸ジオクチル2.4部、ト
リクロルエチレン23部、パークロルエチレン９部
及びブチルアルコール６部を加え３時間混合して
スラリーを作る。真空脱気処理によりスラリーか
ら気泡を除去する。次いでスラリーをドクターブ
レードを用いてポリエステルフイルム支持体上に
0.3mm厚さに塗布し、炉を通して乾燥し、アルミ
ナ−ガラス系グリーンシートを作成する。このグ
リーンシートを200×200mmの大きさに切断した
後、パンチ法により所定位置にスルーホールを明
ける。さらにタングステン粉：ニトロセルロー
ス：エチルセルロース：ポリビニルブチラール：
トリクロルエチレン＝100：３：１：２：23（重量
比）の導体ペーストをスクリーン印刷法により所
定回路パターンにしたがつて印刷する。導体ペー
ストは層間の接続のためスルーホール内にも充填
した。このグリーンシートをガイド穴の位置を合
わせて11枚積層し、温度90℃で加圧し積層した。
次に、積層したグリーンシートを焼成炉内に入
れ、水素３〜７容量％を含み、かつ微量の水蒸気
を含む窒素雰囲気中で、荷重を加えて焼成した。
1200℃までは、微量の水蒸気を含む雰囲気とし、
１時間に100℃以下の昇温速度で荷重をかけず、
樹脂分の除去を行い、その後50Kg／cm2の圧力を加
え、最高温度1600℃で１時間保持して焼成した。
この基板は、厚さ方向に圧力を加えたために、幅
方向（平面方向）の焼成収縮がなく、厚さ方向の
み焼成収縮している。このため、電気信号の入出
力に用いるピンを接続するためのメタライズ面及
び半導体部品を搭載する面が平滑で反りがなく、
所望の寸法通り高精度である。この基板に無電解
ニツケルメツキを施こした後、カーボン治具を用
いた通常の方法で裏面導体層にコバールピンを銀
ロウを用い接続した。また、表面層には、シリコ
ン半導体素子をフエースダウンにて直接半田で基
板と接続して搭載した。コバールピン及びシリコ
ン半導体素子の接続位置のずれが全くなく接続面
が平滑のため接続不良が全く認められなかつた。 第２図は本発明実施例２のセラミツク多層配線
回路基板の層構成と、その基板を用いた機能モジ
ユールの断面図である。第２図において、符号１
１はアルミナを主体とする焼結体、１２はタング
ステン内部配線導体、１３はセラミツク多層配線
回路基板、１４はコバールピン、１５は半田、１
６はシリコン半導体素子を意味する。 実施例 ３ 325メツシユ通過のシリカ粉末（SiO2）60部、
SiO2：Al2O3：MgO：CaO＝55：30：９：６（重
量比）の組成ガラス粉末材料40部をボールミルに
入れ６時間乾式混合する。さらに、ポリビニルブ
チラール5.9部を入れ１時間混合した後、ブチル
フタリルグリコール酸ブチル2.3部、トリクロル
エチレン23部、テトラクロルエチレン６部、ブチ
ルアルコール８部を加え24時間混合してスラリー
を作る。真空脱気処理によりスラリーから気泡を
除去する。次いでスラリーをドクターブレードを
用いてポリエステルフイルム支持体上に0.25mmの
厚さに塗布し、炉を通して乾燥し、シリカ−ガラ
ス系グリーンシートを作成する。このグリーンシ
ートを200×200mmの大きさの切断した後、パンチ
法により所定位置にスルーホールを明ける。さら
にモリブデン粉末：エチルセルロース：ポリビニ
ルブチラール：ブチルカルビトールアセテート：
ジベンジリデン−Ｄ−ソルビトール＝88：２：
0.7：21：２（重量比）の導体ペーストをスクリー
ン印刷法により所定回路パターンにしたがつて印
刷する。導体ペーストは層間の接続のためスルー
ホール内にも充填した。次に、グリーンシートを
ガイド穴の位置を合わせて７枚積層し、温度90℃
で加圧し積層した。次に積層したグリーンシート
を焼成炉内に入れ、水素３〜７容量％を含み、か
つ微量の水蒸気を含む窒素雰囲気中で、荷重を加
えて焼成した。1200℃までは、１時間に100℃以
下の昇温速度で無加圧とし、樹脂分の除去を行
い、その後、25Kg／cm2の圧力を加え、最高温度
1500℃で１時間保持して焼成した。この基板は、
厚さ方向に圧力を加えたために、幅方向（平面方
向）の焼成収縮がなく、厚さ方向のみ焼成収縮し
ている。このため、電気信号の入出力に用いるピ
ンを接続するためのメタライズ面及び半導体部品
を搭載する面が平滑で反りがなく、所望の寸法通
り高精度である。この基板に無電解ニツケルメツ
キを施こした後、カーボン治具を用いた通常の方
法で裏面導体層にコバールピンを金−スズ合金を
用いて接続した。また、表面層には、シリコン半
導体素子をフエースダウンにて直接半田で基板と
接続して搭載した。コバールピン及びシリコン半
導体素子の接続位置のずれが全くなく接続面が平
滑のため接続不良が全く認められなかつた。ここ
で用いたシリカは、石英、石英ガラス、クリスト
バライト、トリジマイトであり、これらシリカの
多形の内、少なくとも１種以上含むものである。 実施例 ４ 上記実施例１〜３で作製したムライト・ガラス
系、アルミナ−ガラス系及びシリカ−ガラス系グ
リーンシートを少なくとも２種以上使用する。こ
れらのグリーンシートを200×200mmの大きさに切
断した後、パンチ法により所定位置にスルーホー
ルを明ける。さらに上記実施例１〜３で使用した
モリブデンペーストまたはタングステンペースト
をスクリーン印刷法により所定回路パターンにし
たがつて印刷する。導体ペーストは層間の接続の
ためスルーホール内にも充填した。電気信号の入
出力に用いるピンを接続するためのメタライズ層
に接した絶縁層と半導体部品を搭載するためのメ
タライズ層に接した絶縁層にはアルミナ−ガラス
系グリーンシートを使用し、内部配線層に接した
上記他の絶縁層にはムライト−ガラス系グリーン
シートまたはシリカ−ガラス系グリーンシートを
使用した。これらのグリーンシートをガイド穴の
位置を合わせて５枚積層し、温度90℃で加圧し積
層した。次に積層したグリーンシートを焼成炉内
に入れ、水素３〜７容量％を含み、かつ微量の水
蒸気を含む窒素雰囲気中で、荷重を加えて焼成し
た。1200℃までは、１時間に100℃以下の昇温速
度で無加圧とし、樹脂分の除去を行い、その後30
Kg／cm2の圧力を加え、最高温度1560℃で１時間保
持して焼成した。このようにして表面に出ている
２つの絶縁層がアルミナ−ガラス系焼結体で、そ
の他の絶縁層がアルミナ−ガラス系またはシリカ
−ガラス系焼結体で出来た絶縁層数５層、導体層
数６層のセラミツク多層配線回路基板を作製し
た。この基板は、厚さ方向に圧力を加えたために
幅方向（平面方向）の焼成収縮がなく、厚さ方向
のみ焼成収縮している。このため、電気信号の入
出力に用いるリードを接続するためのメタライズ
面及び半導体部品を搭載する面が平滑で反りがな
く、所望の寸法通り高精度である。通常、異なる
材料を積層して無加圧で焼成した場合、それぞれ
の焼成収縮率及び熱膨張係数の差により反りが発
生するが、この実施例の場合には荷重を加えて焼
成しているために異なる材料を使用しているため
基板に反りが発生しなかつた。この基板の各層間
の接合状態は良好であり、無電解ニツケルメツキ
を施こした後、カーボン治具を用いた通常の方法
で裏面導体層にコバールリードを銀ロウにて接続
した。また表面導体層にはアルミナを主成分とす
るセラミツクで出来たチツプキヤリアを半田にて
接続した。リードの引張り強度は１Kg／ピン以上
であつた。この値は全層がアルミナを主成分とす
る焼結体で出来ている基板とほぼ同等の値であり
十分実使用に耐え得る強度であつた。またチツプ
キヤリアの半田接続部は、−65℃〜＋150℃の温度
サイクルで3000サイクル以上断線が生じなかつ
た。この値は全層がアルミナを主成分とする焼結
体で出来ている基板とほぼ同等の値であり、苛酷
な使用条件下においても充分な接続寿命を保証で
きる強度であつた。一方、内部配線回路内への信
号伝播遅延時間は、内部絶縁層にムライトを主成
分とする絶縁体を使用した場合、7.7ns／ｍであ
り、また、内部絶縁層にシリカを主成分とする絶
縁体を使用した場合、7.0ns／ｍであつた。これ
らの値は絶縁層の比誘電率に対応するものであ
る。ムライトを主成分とする絶縁体の比誘電率は
5.5であり、シリカを主成分とする絶縁体は4.5で
ある。また、全層がアルミナを主成分とする焼結
体で出来ている基板では比誘電率が約9.5であり、
信号伝播遅延時間は10.2ns／ｍであるから、本実
施例では信号伝播遅延時間が75〜68％に低減する
ことになつた。 実施例 ５ アルミナまたはムライトまたはシリカ粉：70部 ガラス粉（表１の組成）：30部 導体ペースト：銅粉100部 ニトロセルロース３部 エチルセルロース１部 ポリビニルブチラール２部 トリクロルエチレン23部 グリーンシートの厚さ：0.25mm 上記の通りに変更した以外は前記実施例１〜４
と同じ要領にてグリーンシート積層材を作製し
た。
【表】
本発明によれば、焼成時に厚さ方向に荷重を加
えているために幅方向（平面方向）の焼成収縮が
ないためピン（リード）及びシリコン半導体素子
（半導体部）の基板への接続位置のずれが全くな
く、また接続面が平滑のため接続不良が全く認め
られない。
えているために幅方向（平面方向）の焼成収縮が
ないためピン（リード）及びシリコン半導体素子
（半導体部）の基板への接続位置のずれが全くな
く、また接続面が平滑のため接続不良が全く認め
られない。
第１図は本発明実施例１のセラミツク多層配線
回路基板の層構成と、その基板を用いた機能モジ
ユールの断面図、第２図は本発明実施例２のセラ
ミツク多層配線回路基板の層構成と、その基板を
用いた機能モジユールの断面図である。 １…ムライトを主体とする焼結体、２…モリブ
デン内部配線導体、３，１３…セラミツク多層配
線回路基板、４…コバールリード、５，１５…半
田、６…チツプキヤリア、１１…アルミナを主体
とする焼結体、１２…タングステン内部配線導
体、１４…コバールピン、１６…シリコン半導体
素子。
回路基板の層構成と、その基板を用いた機能モジ
ユールの断面図、第２図は本発明実施例２のセラ
ミツク多層配線回路基板の層構成と、その基板を
用いた機能モジユールの断面図である。 １…ムライトを主体とする焼結体、２…モリブ
デン内部配線導体、３，１３…セラミツク多層配
線回路基板、４…コバールリード、５，１５…半
田、６…チツプキヤリア、１１…アルミナを主体
とする焼結体、１２…タングステン内部配線導
体、１４…コバールピン、１６…シリコン半導体
素子。
Claims (1)
- １ セラミツク絶縁材料と導体材料とを複数層に
積層し、得られた積層体を焼成するセラミツク多
層配線回路基板の製造法において、前記積層体が
実質的に寸法変化を伴わない温度範囲内で樹脂分
を除去するための加熱工程、及び前記積層体が実
質的に平面方向の寸法変化を伴わない範囲内で厚
さ方向に荷重を加えて焼成する工程を含むことを
特徴とするセラミツク多層配線回路基板の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24402283A JPS60137884A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | セラミツク多層配線回路基板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24402283A JPS60137884A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | セラミツク多層配線回路基板の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60137884A JPS60137884A (ja) | 1985-07-22 |
| JPH0470124B2 true JPH0470124B2 (ja) | 1992-11-10 |
Family
ID=17112540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24402283A Granted JPS60137884A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | セラミツク多層配線回路基板の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60137884A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247196A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | 松下電器産業株式会社 | セラミツク多層基板 |
| JPH079382Y2 (ja) * | 1987-12-28 | 1995-03-06 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミック基板 |
| TW276356B (ja) * | 1994-06-24 | 1996-05-21 | Ibm |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4340436A (en) * | 1980-07-14 | 1982-07-20 | International Business Machines Corporation | Process for flattening glass-ceramic substrates |
| JPS5724526A (en) * | 1980-07-22 | 1982-02-09 | Tdk Electronics Co Ltd | Method of producing laminated porcelain condenser |
| JPS57135777A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-21 | Hitachi Ltd | Ceramic board sintering method |
| JPS57190400A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Nippon Electric Co | Method of producing ceramic substrate |
| JPS58151099A (ja) * | 1982-03-03 | 1983-09-08 | 日立化成工業株式会社 | セラミツク多層配線板の製造法 |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP24402283A patent/JPS60137884A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60137884A (ja) | 1985-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |