JPH0544200B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電子機器等の回路の高密度実装基板と
して広く用いることのできる多層回路基板および
その製造法に関する。

従来例の構成とその問題点 近年電子機器の小型化および多機能化の要望が
益々強くなつている。この要望に応えるため電子
機器等に使用される回路部品の高密度実装が重要
な技術になつている。回路部品の高密度実装を実
現するためには、回路部品を小型化すると同時に
その回路基板の配線密度を高めることが必要であ
る。上記回路基板の配線密度を高めるには回路基
板を多層構造として配線層即ち導体層を基板内部
に形成するのが最も効果的である。

従来高密度実装のための多層回路基板として、
アルミナを主成分とする電気絶縁基板上にタング
ステンまたはモリブデン等の高融点金属の導体層
（内部導体層）および電気絶縁層を交互に積層し、
還元性雰囲気中で焼結して製造した多層回路基板
がある。

かかる従来の多層回路基板およびその製造法で
は、かかる多層回路基板の半田による他の部品へ
の接続、半導体IC、トランジスタの金属線また
はアルミニウム線によるワイヤーホンデイングを
行なうとき、上記タングステンまたはモリブデン
は酸化され易いのでその上にニツケル、金等の保
護層をメツキする必要があつた。また上記多層回
路基板の厚膜部品であるグレーズ抵抗の如き抵抗
体の形成は一般に空気中高温例えば800〜900℃で
焼結する必要があるので、タングステンまたはモ
リブデンの如き酸化され易い導体材料で形成され
た多層回路基板へ厚膜部品例えば厚膜抵抗体およ
び厚膜導体を形成させることは困難であつた。

このため上述した如き還元性雰囲気中で焼結し
た多層回路基板に、空気中高温で厚膜抵抗体およ
び厚膜導体を形成できるように、、多層回路基板
の最上層の絶縁層の必要個所、即ち厚膜導体およ
び厚膜抵抗体を形成すべき個所に小孔を設け、露
出した内部導体層に白金またはパラジウムの如き
貴金属を充填して焼結形成した多層回路基板があ
る。

しかしながら上記の如き貴金属を使用した多層
回路基板に厚膜抵抗体および／または厚膜導体を
形成するに当つては、空気中で800〜900℃という
高温で焼結処理する必要があるのであるが、本発
明者等の確認したところによれば、白金および／
またはパラジウムと絶縁層例えばアルミナ層との
密着性は充分に高いとは言えず、空気中で800〜
900℃で処理した場合、白金および／またはパラ
ジウムとアルミナとの界面から空気が徐々に侵入
し、内部導体層即ちモリブデンまたはタングステ
ン層が酸化されてしまい実用に供し得ないという
問題を有していた。

このためタングステンまたはモリブデンの内部
導体層を形成し、次いで還元性雰囲気中で焼結し
た多層回路基板に厚膜抵抗体および厚膜導体を形
成する一つの方法として、空気中で500〜600℃の
比較的低温で焼結しうる特殊な低温焼結性の厚膜
導体および厚膜抵抗体用ペーストを用いる方法、
あるいは200℃付近で硬化する樹脂を用いたペー
ストで形成する方法がある。しかしながら、これ
らの低温焼結の厚膜抵抗体および樹脂抵抗体は、
前述した800〜900℃の焼結温度で形成した厚膜抵
抗体に比し、抵抗体の電気的特性および耐環境特
性が劣り、回路としての利用範囲が制限されると
いう問題を有している。このため厚膜抵抗体およ
び厚膜導体の形成には上記高温焼結が好ましい。

発明の目的 本発明の目的は、内部導体層の劣化がなく、高
密度実装に用いられる多層回路基板として信頼性
の高い、厚膜抵抗体および厚膜導体を有する多層
回路基板およびその製造法を提供することにあ
る。

発明の構成 本発明はアルミナを主成分とする電気絶縁基板
上に、タングステンまたはモリブデンからなる内
部導体層および電気絶縁層が交互に積層されてお
り、上記絶縁層の最外層上に厚膜導体および厚膜
抵抗体を形成してなる多層回路基板において、上
記最外層絶縁層中に上記内部導体層が露出する小
孔を設け、上記小孔部分にタングステンまたはモ
リブデンによつて還元されない低融点ガラス材料
と貴金属とからなる導体材料を充填して導体層を
形成し、その上に上記厚膜導体および厚膜抵抗体
を設けた多層回路基板にある。

また本発明はアルミナを主成分とする生電気絶
縁基板を形成し、上記生電気絶縁基板上にタング
ステンまたはモリブデンからなる内部導体層およ
び電気絶縁層を交互に形成し、このとき上記絶縁
層の最外層に上記内部導体層が露出する小孔を設
け、次いでこれらを還元性雰囲気中で高温で同時
に焼結せしめ、次に上記小孔部分にタングステン
またはモリブデンにより還元されない低融点ガラ
ス材料と貴金属とからなる導体材料を充填して導
体層を形成し、その上に厚膜導体および厚膜抵抗
体を形成し、次に全体を空気中で焼結することか
らなる多層回路基板の製造法にある。

実施例の説明 以下に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

第１図は本発明による多層回路基板の断面図で
ある。

第１図において、１はアルミナを主成分とする
電気絶縁基板であり、この電気絶縁基板１はアル
ミナ粉末を主成分とし、これに焼結助剤として酸
化マグネシウム、酸化ケイ素および／または酸化
カルシウム等を加え、更にバインダーとして合成
樹脂例えばポリビニルブチラールおよび可塑剤を
加え、これをドクターブレード法または他の公知
の方法で生の電気絶縁基板を作る。この絶縁基板
はシート、フイルムまたは比較的厚い板状のもの
でよいが、完成品をできる限り薄くするためには
シート状のものが好ましい。

次に上述した如くして作つた生電気絶縁基板１
上にタングステン粉末またはモリブデン粉末と有
機バインダー例えばポリビニルブチラールおよび
溶剤からなる導体ペーストを所望の形状に印刷し
て内部導体層２を形成し、次に上記電気絶縁基板
形成に使用した材料と同じ材料を用いて電気絶縁
層３を印刷形成する。次に上述した内部導体層２
と同様にして内部導体層２と連通して第二の内部
導体層２′を形成し、更に電気絶縁層３′を上述し
た電気絶縁層３と同様にして作る。第１図におい
ては上記積層を２回行なつた例を示してあるが、
これは所望により更に多数即ち多層に構成できる
ことは判るであろう。また第１図では電気絶縁基
板１の一側にのみ内部導体層２，２′，……、お
よび電気絶縁層３，３′，……を形成した場合を
示したが、所望により、電気絶縁基板１の反対側
にも同様に導体層および電気絶縁層を形成しても
よい。

上述した如くして作つた電気絶縁層の最上層
（図では３′）中に小孔ａを設け、その下にある内
部導体層（図では２′）を露出させる。

次に生電気絶縁基板１、内部導体層２，２′，
……、および電気絶縁層３，３′，……を同時に
公知の還元性雰囲気中で1400〜1600℃例えば1580
℃で焼成し、全体を焼結させる。

上述した如く還元性雰囲気で焼結した多層回路
基板の電気絶縁層３′に設けた小孔部分ａに、タ
ングステンまたはモリブデンによつて還元されな
い低融点ガラス材料と貴金属とからなる導体材料
を充填して導体層４を形成する。ここで使用する
導体層４は、上述した内部導体層２′と電気的導
通性を有すると共に、後にこの上に形成する厚膜
導体および厚膜抵抗体を形成するに当つて使用さ
れる空気中高温での処理時に酸化されず、しかも
内部導体層２′のタングステンまたはモリブデン
が酸化されないように保護し、従つてタングステ
ンまたはモリブデンによつて還元されない性質を
有する必要がある。

一般に使用される鉛系ガラス材料を導体層４の
材料として使用すると、この材料は高温空気中で
内部導体層２′のタングステンまたはモリブデン
の酸化反応を生じ、同時に主成分の酸化鉛の還元
反応を生じ、内部導体層２′の酸化を防止できず、
電気的導通性を損うことが判つた。このため本発
明では導体層４を形成するためのガラス材料とし
てアルカリ土類金属酸化物例えば酸化マグネシウ
ム、酸化カルシウム、酸化バリウムと、周期表第
族の金属酸化物例えば酸化硼素、酸化アルミニ
ウムからなる材料を使用するとよいことが判つ
た。これらはそれぞれ単独で使用してもよく、そ
れぞれを混合物の形で使用してもよい。かかるガ
ラス材料はタングステンまたはモリブデンを酸化
せず、換言すればタングステンまたはモリブデン
によつて還元されない性質を有する。本発明では
上記導体層４の電気的導通性を得るため上述した
ガラス材料に貴金属例えば銀、白金、金および／
またはパラジウムの粉末を混入分散させる。かく
することにより貴金属粒子間の接触により電気的
導通性が得られると共に内部導体層２′の酸化が
生ぜず、安定した電気的導通性が得られることが
判つた。導体層４を形成するに当つては上述した
ガラス材料、貴金属粉末に焼結助剤としての
SiO₂、バインダー、溶剤からなる導体ペースト
を作り、これを印刷により小孔ａを充填して形成
した。次いで乾燥後、極大温度850℃のベルト炉
に通し空気中焼成し、導体層４を形成した。この
状態で導体層４は上記小孔ａに強固に固着し、内
部導体層２′との電気的導通性が達成される。

次に本発明によれば、上述した如く形成した導
体層４上に厚膜導体５を形成する。この厚膜導体
５は厚膜抵抗体、IC、トランジスタ、コンデン
サー、その他の電気部品の接続部および配線部を
構成し、この材料としては公知の銀−パラジウム
系の導体ペースト、例えばAg56重量％、Pb14重
量％、ガラスその他30重量％のペーストを印刷す
ることによつて形成する。次いで乾燥後、極大温
度850℃のベルト炉に通し空気中で焼結すること
により形成する。

次に厚膜導体５上に厚膜抵抗体６を形成する。
厚膜抵抗体６は高信頼性で小型高密度の多層回路
基板を得るために抵抗部品を薄膜化したもので、
材料としては公知の酸化ルテニウム系のペースト
を印刷し、乾燥し、極大温度850℃のベルト炉に
通して空気中焼結して形成する。

以上の如くして本発明による多層回路基板が作
られる。

なお上述した如くして作製した多層回路基板に
はガラスまたは樹脂の保護被覆を設けてもよい。

上記厚膜導体５に使用する材料としては、銀−
パラジウム系の外に銀、銀−白金、金等公知の他
の材料も使用できる。導体層４、厚膜導体５、厚
膜抵抗体６の焼結に当つて極大温度850℃を例示
したが、それぞれの導体ペースト材料、抵抗体ペ
ースト材料によつて極大温度600〜900℃で適宜選
択し、空気中で焼結することができ、完成品多層
回路基板の特性に何ら悪影響はなかつた。

発明の効果 以上説明した如く本発明はタングステンまたは
モリブデンからなる内部導体層の必要部分が露出
するように設けた絶縁層中の小孔部分にタングス
テンまたはモリブデンにより還元されない低融点
ガラスと貴金属からなる導体材料を充填している
ため、厚膜導体および厚膜抵抗体を形成するとき
の空気中高温での焼結時に内部導体層のタングス
テンまたはモリブデンが酸化されることなく、極
めて一般的で、特性および工程管理の安定した厚
膜導体および厚膜抵抗体を通常の如く形成できる
すぐれた効果が得られる。

また本発明による多層回路基板は、配線が内部
導体層により多層化しているので配線密度を極め
て大きくすることができ、また抵抗部品を厚膜抵
抗体により膜化形成しているので、小型で高密度
の回路基板であり、電子機器の小型高密度化に寄
与する効果は大である。

また本発明の多層回路基板は、従来の還元焼成
多層回路基板と異なり、部品の半田接続および半
導体ICのワイヤーボンデイングのためのメツキ
処理が不要である。また従来の厚膜多層回路基板
の如きガラス材料で形成した絶縁層の上に厚膜抵
抗体を形成した場合と異なり、抵抗体形成が容易
でかつ安定であり、抵抗体のレーザートリミング
による絶縁層の損傷がなく、極めて工程条件管理
が容易で生産性効果も大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多層回路基板の断面図で
ある。 １は電気絶縁基板、２，２′，……は内部導体
層、３，３′，……は電気絶縁層、ａは小孔、４
は導体層、５は厚膜導体、６は厚膜抵抗体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミナを主成分とする電気絶縁基板上に、
   タングステンまたはモリブデンからなる内部導体
   層および電気絶縁層が交互に積層されており、上
   記絶縁層の最外層上に厚膜導体および厚膜抵抗体
   を形成してなる多層回路基板において、上記最外
   層絶縁層中に上記内部導体層が露出する小孔を設
   け、上記小孔部分にタングステンまたはモリブデ
   ンによつて還元されない低融点ガラス材料と貴金
   属とからなる導体材料を充填した導体層を形成
   し、その上に上記厚膜導体および厚膜抵抗体を設
   けたことを特徴とする多層回路基板。 ２ 低融点ガラスがアルカリ土類金属酸化物およ
   び周期表第族金属酸化物からなる特許請求の範
   囲第１項記載の多層回路基板。 ３ 周期表第族金属酸化物が酸化硼素および／
   または酸化アルミニウムである特許請求の範囲第
   ２項記載の多層回路基板。 ４ 貴金属が銀、白金、金および／またはパラジ
   ウムである特許請求の範囲第１項記載の多層回路
   基板。 ５ アルミナを主成分とする生電気絶縁基板を形
   成し、上記生電気絶縁基板上にタングステンまた
   はモリブデンからなる内部導体層および電気絶縁
   層を交互に形成し、このとき上記絶縁層の最外層
   に上記内部導体層が露出する小孔を設け、次いで
   これらを還元性雰囲気中で高温で同時に焼結せし
   め、次に上記小孔部分にタングステンまたはモリ
   ブデンにより還元されない低融点ガラス材料と貴
   金属とからなる導体材料を充填して導体層を形成
   し、その上に厚膜導体および厚膜抵抗体を形成
   し、次に全体を空気中で焼結することを特徴とす
   る多層回路基板の製造法。 ６ 空気中焼結を600〜900℃で行なう特許請求の
   範囲第５項記載の多層回路基板の製造法。 ７ 低融点ガラスがアルカリ土類金属酸化物およ
   び周期表第族金属酸化物からなる特許請求の範
   囲第５項または第６項記載の多層回路基板の製造
   法。 ８ 周期表第族金属酸化物が酸化硼素および／
   または酸化アルミニウムである特許請求の範囲第
   ７項記載の多層回路基板の製造法。