JPH0645759A - 多層セラミック回路基板の製造方法 - Google Patents

多層セラミック回路基板の製造方法

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JPH0645759A
JPH0645759A JP4215807A JP21580792A JPH0645759A JP H0645759 A JPH0645759 A JP H0645759A JP 4215807 A JP4215807 A JP 4215807A JP 21580792 A JP21580792 A JP 21580792A JP H0645759 A JPH0645759 A JP H0645759A
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green sheet
wiring pattern
circuit board
multilayer ceramic
ceramic circuit
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JP4215807A
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Shigenori Aoki
重憲 青木
Wataru Yamagishi
亙 山岸
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層セラミック回路基板の製造方法に関し、
誘電率が低く解像度が高い信号配線パターンを有する多
層セラミック回路基板を提供する。 【構成】 少なくとも一種類の中空無機粉末と、少なく
とも一種類の非中空無機粉末とを含有するスラリーを調
整し、このスラリーを平滑な面上に薄く延ばし乾燥させ
てグリーンーシート１1 〜１5 を形成し、このグリーン
シート１1 〜１5にビアを形成し、表面に導体ペースト
によって配線パターン２1 ，３2 ，２3 ，３4 ，２5 を
形成し、複数のグリーンシートを積層して焼成する工程
を含む多層セラミック回路基板の製造方法において、信
号配線パターン３2 ，３4 に接する面をすべてグリーン
シートを形成する工程における下側の面とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大規模集積回路（ＬＳ
Ｉ）装置を搭載し、高速ディジタル信号を伝送する低誘
電率の多層セラミック回路基板の製造方法、より詳細に
いえば、内部に中空無機粉末を分散させて空気を導入す
ることにより低誘電率化を図る多層セラミック回路基板
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の多層セラミック回路基板の製造方
法においては、セラミック粉末と有機バインダ、有機溶
剤をボールミル等で混合してスラリーを調製し、これを
ドクターブレード法等によって高分子フィルム等の平坦
面上に薄く延ばして乾燥させ、グリーンシートを得、ビ
アを形成した後、成形時の上側もしくは下側のどちらか
の表面に導体ペーストを印刷して回路パターンを形成
し、積層し焼成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来のセラミック
基板は誘電率が高く、配線パターンの浮遊容量が大きく
なるため回路動作の高速性が阻害されるという問題があ
り、セラミック基板の内部に中空無機粉末を分散させて
空気を導入することにより低誘電率化を図った多層セラ
ミック回路基板が提案された。
【０００４】ところが、中空無機粉末を含有するグリー
ンシートでは、成形時の上側の面の表面粗さが下側の面
に比べて数倍大きい。これは、一般に中空無機粉末の比
重がスラリー中の溶剤よりも小さく、成形後、グリーン
シートが乾燥するまでの間に、特に粒径が大きな中空無
機粉末が選択的に表面に浮いてしまうからである。
【０００５】図６（Ａ），（Ｂ）は、中空無機粉末を含
有するグリーンシートの表面の顕微鏡鳥瞰写真である。
図６（Ａ）は中空無機粉末を含有するグリーンシートの
成形時の上側の表面を斜め上（上方４５°）から走査型
電子顕微鏡によって観察したもので、中空無機粉末が浮
上し半球状に露出して粗面になっていることがわかる。
また、図６（Ｂ）はグリーンシートの成形時の下側の表
面を観察したもので、表面が緻密であることがわかる。
【０００６】図７（Ａ），（Ｂ）は、中空無機粉末を含
有するグリーンシートを焼成した後の表面の粗さを示す
図である。図７（Ａ）は中空無機粉末を含有するグリー
ンシートを焼成した後の、グリーンシートの成形時の上
側の表面の粗さを示し、図７（Ｂ）はグリーンシートの
成形時の下側の表面の粗さを示しているが、図７（Ａ）
に示されるグリーンシートの成形時の上側の表面の粗さ
（平均粗さ０．８μｍ）が、図７（Ｂ）に示されるグリ
ーンシートの成形時の下側の表面の粗さ（平均粗さ０．
２μｍ）より著しく粗いことがわかる。
【０００７】現在、高密度実装用基板に要求される配線
の幅は１００μｍ以下であるが、これに対して中空無機
粉末の平均粒径は、例えば中空シリカ粉末の最小のグレ
ードで約２０μｍと大きく、グリーンシートを焼成した
後の上側の表面の粗さは約１０μｍである。
【０００８】図８（Ａ），（Ｂ）は、従来の中空無機粉
末を含有するグリーンシート上に印刷された配線パター
ンの模式的説明図（１）である。この図において、３１
1 ，３１2 ，３１3 ，３１4 ，３１5 はグリーンシー
ト、３２1 ，３２4 は電源／グランド配線パターン、３
３2 ，３３3 ，３３5 は信号配線パターンを示してい
る。
【０００９】この従来例においては、図８（Ａ）に示す
ように、グリーンシート３１1 の成形時の上側の面に導
体ペーストを印刷して電源／グランド配線パターン３２
1 を形成し、グリーンシート３１2 の成形時の上側の面
に導体ペーストを印刷して信号配線パターン３３2 を形
成し、グリーンシート３１3 の成形時の上側の面に導体
ペーストを印刷して信号配線パターン３３3 を形成し、
グリーンシート３１4の成形時の上側の面に導体ペース
トを印刷して電源／グランド配線パターン３２4 を形成
し、グリーンシート３１5 の成形時の上側の面に導体ペ
ーストを印刷して信号配線パターン３３5 を形成し、こ
れらを各グリーンシートの成形時の上側の面を上にして
積層し、加圧成形した後焼成して、図８（Ｂ）に示す多
層セラミック回路基板を形成している。
【００１０】この従来例によると、グリーンシートの成
形時の下側の面は平滑であるが、上面は表面粗さが大き
いため、グリーンシートの成形時の上面に幅が広い電源
／グランド配線パターンを形成することはできるとして
も、微細で解像度が高い信号配線パターンを形成するこ
とは不可能である。
【００１１】図９（Ａ），（Ｂ）は、従来の中空無機粉
末を含有するグリーンシート上に印刷された配線パター
ンの模式的説明図（２）である。この図において、４１
1 ，４１2 ，４１3 ，４１4 ，４１5 はグリーンシー
ト、４２1 ，４２4 は電源／グランド配線パターン、４
３2 ，４３3 ，４３5 は信号配線パターンを示してい
る。
【００１２】この従来例においては、図９（Ａ）に示す
ように、グリーンシート４１1 の成形時の下側の平滑な
面に導体ペーストを印刷して電源／グランド配線パター
ン４２1 を形成し、グリーンシート４１2 の成形時の下
側の平滑な面に導体ペーストを印刷して信号配線パター
ン４３2 を形成し、グリーンシート４１3 の成形時の下
側の平滑な面に導体ペーストを印刷して信号配線パター
ン４３3 を形成し、グリーンシート４１4 の成形時の下
側の平滑な面に導体ペーストを印刷して電源／グランド
配線パターン４２4 を形成し、グリーンシート４１5 の
成形時の下側の平滑な面に導体ペーストを印刷して信号
配線パターン４３5 を形成し、これらを各グリーンシー
トの成形時の下側の平滑な面を上にして積層し、加圧成
形した後焼成して、図９（Ｂ）に示す多層セラミック回
路基板を形成している。
【００１３】この従来例によると、信号配線パターンを
導体ペーストを印刷して形成したグリーンシートの成形
時の下側の面は平滑であるが、積層する際に他のグリー
ンシートの表面粗さが大きいグリーンシートの成形時の
上面と接することになるため、やはり解像度が高い信号
配線パターンを形成することは不可能である。
【００１４】本発明は、誘電率が低く解像度が高い信号
配線パターンを有する多層セラミック回路基板の製造方
法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる、少なく
とも一種類の中空無機粉末と、少なくとも一種類の非中
空無機粉末とを含有するスラリーを調製する工程と、該
スラリーを平滑な面上に薄く延ばし乾燥させてグリーン
シートを形成する工程と、該グリーンシートにビアを形
成し、表面に導体ペーストによって配線パターンを形成
する工程と、複数の該グリーンシートを積層して焼成す
る工程とを含む多層セラミック回路基板の製造方法にお
いては、信号配線パターンに接する面を、すべてグリー
ンシートを形成する工程における下側の面とする工程を
採用した。
【００１６】この場合、電源／グランド配線パターンを
グリーンシートの、グリーンシートを形成する工程にお
ける上側の面に形成し、信号配線パターンをグリーンシ
ートの、グリーンシートを形成する工程における下側の
面に形成し、これを交互に積層することによって上記の
条件を実現することができる。
【００１７】また、この場合、すべての配線パターンを
グリーンシートを形成する工程における下側の面に形成
したグリーンシートと、ビアのみを形成し上下面を逆に
したグリーンシートを交互に積層し、グリーンシートの
信号配線パターンに接する面をすべてグリーンシートを
形成する時の下側の面とすることによって上記の条件を
実現することができる。
【００１８】また、この場合、２枚のグリーンシート
を、グリーンシートを形成する工程における上側の面同
士を合わせ圧着して一枚のグリーンシートとして扱うこ
とによって上記の条件を実現することができる。
【００１９】そして、この場合、中空無機粉末として中
空シリカ粉末を、あるいは、非中空無機粉末として珪酸
ガラスを用いることができる。
【００２０】
【作用】本発明のように、高解像度が要求される信号配
線パターンには必ずグリーンシートの成形時の下側の平
滑な面が接するような多層構造をとれば、配線パターン
と絶縁体との界面が平滑で信頼性の高い多層セラミック
回路基板を提供することができる。
【００２１】上記の原理による信頼性の高い多層セラミ
ック回路基板を製造する方法を説明する。
【００２２】１．本発明の第１の多層セラミック回路基
板製造方法 高速デジタル信号用の多層セラミック回路基板の内部に
は、大きく分けて信号配線パターンと電源／グランド配
線パターン（シールド層）の２種類の導体層が、ほぼ同
じ数だけ形成されているが、高解像度が要求されるのは
信号配線パターンであるから、信号配線パターンのみを
グリーンシートの成形時の下側の平滑な面に形成し、電
源／グランド配線パターンをグリーンシートの成形時の
上側の粗面に形成した後、これらを交互に積層し焼成す
れば、高解像度が要求される信号配線パターンには必ず
グリーンシートの成形時の下側の平滑な面が接するよう
な多層構造を実現することができる。
【００２３】図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の多
層セラミック回路基板の製造方法の模式的説明図であ
る。この図において、１1 ，１2 ，１3 ，１4 ，１5 は
グリーンシート、２1 ，２3 ，２5 は電源／グランド配
線パターン、３2 ，３4 は信号配線パターンを示してい
る。
【００２４】この第１の方法においては、図１（Ａ）に
示すように、グリーンシート１1 の成形時の上面の粗面
に導体ペーストを印刷して電源／グランド配線パターン
２1を形成し、グリーンシート１2 の成形時の下側の平
滑な面に導体ペーストを印刷して信号配線パターン３2
を形成し、グリーンシート１3 の成形時の上側の粗面に
導体ペーストを印刷して電源／グランド配線パターン２
3 を形成し、グリーンシート１4 の成形時の下側の平滑
な面に導体ペーストを印刷して信号配線パターン３4 を
形成し、グリーンシート１5 の成形時の上側の粗面に導
体ペーストを印刷して電源／グランド配線パターン２5
を形成し、これらを電源／グランド配線パターンあるい
は信号配線パターンを上にして積層し、加圧成形した後
焼成して、図１（Ｂ）に示す多層セラミック回路基板を
形成する。
【００２５】この構成によると、信号配線パターンはグ
リーンシートの成形時の下側の平滑な面に接するため、
解像度が高い信号配線パターンを有する多層セラミック
回路基板を形成することができる。
【００２６】２．本発明の第２の多層セラミック回路基
板製造方法 また、電源／グランド配線パターンおよび信号配線パタ
ーンのすべてをグリーンシートの成形時の下側の平滑な
面に形成し、これとは別にビアのみを形成したグリーン
シートを形成し、これらを上下面を逆にして交互に積層
し、グリーンシートの信号配線に接する面がすべてグリ
ーンシートの成形時の下側の平滑な面になるように積層
して焼成すれば高解像度の信号配線パターンを有する多
層構造を得ることができる。
【００２７】図２（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２の多
層セラミック回路基板の製造方法の模式的説明図であ
る。この図において、１１1 ，１１2 ，１１3 ，１
１4 ，１１5 ，１１6 ，１１7はグリーンシート、１２
1 ，１２7 は電源／グランド配線パターン、１３3 ，１
３5 は信号配線パターンを示している。
【００２８】この第２の方法においては、図２（Ａ）に
示すように、グリーンシート１１1の成形時の下面の平
滑な面に導体ペーストを印刷して電源／グランド配線パ
ターン１２1 を形成し、グリーンシート１１3 の成形時
の下側の平滑な面に導体ペーストを印刷して信号配線パ
ターン１３3 を形成し、グリーンシート１１5 の成形時
の下側の平滑な面に導体ペーストを印刷して信号配線パ
ターン１３5 を形成し、グリーンシート１１7 の成形時
の下側の平滑な面に導体ペーストを印刷して電源／グラ
ンド配線パターン１２7 を形成し、別途形成したビアの
みを有するグリーンシート１１2 ，１１4 ，１１6 を、
その成形時の下側の平滑な面が前記の電源／グランド配
線パターンあるいは信号配線パターンに接するように介
挿して積層し、加圧成形した後焼成して、図２（Ｂ）に
示す多層セラミック回路基板を形成する。
【００２９】この構成によると、信号配線パターンはも
とより、電源／グランド配線パターンもグリーンシート
の成形時の下側の平滑な面に接するため、解像度が高い
信号配線パターンと電源／グランド配線パターンを有す
る多層セラミック回路基板を形成することができる。
【００３０】３．本発明の第３の多層セラミック回路基
板製造方法 さらに、生成後のグリーンシートを、成形時の上側の粗
面同士を合わせて圧着して一枚のグリーンシートとし、
これを用いて従来と同様の方法で導体ペーストを印刷し
て配線パターンを形成し、積層して焼成すれば高解像度
の信号配線パターンを有する多層構造を得ることができ
る。
【００３１】図３（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３の多
層セラミック回路基板の製造方法の模式的説明図であ
る。この図において、２１1 ，２１2 ，２１3 ，２
１4 ，２１5 ，２１6 ，２１7はグリーンシート、２２
1 ，２２7 は電源／グランド配線パターン、２３3 ，２
３5 は信号配線パターンを示している。
【００３２】この第３の方法においては、図３（Ａ）に
示すように、グリーンシート２１1の成形時の下面の平
滑な面に導体ペーストを印刷して電源／グランド配線パ
ターン２２1 を形成し、グリーンシート２１2 とグリー
ンシート２１3 をそれらの成形時の上側の粗面同士を合
わせて圧着して一枚のグリーンシートとし、その平滑な
表面に導体ペーストを印刷して信号配線パターン２３3
を形成し、グリーンシート２１4 とグリーンシート２１
5 をそれらの成形時の上側の粗面同士を合わせて圧着し
て一枚のグリーンシートとし、その平滑な表面に導体ペ
ーストを印刷して信号配線パターン２３5 を形成し、グ
リーンシート２１6 とグリーンシート２１7 をそれらの
成形時の上側の粗面同士を合わせて圧着して一枚のグリ
ーンシートとし、その平滑な表面に導体ペーストを印刷
して電源／グランド配線パターン２２7 を形成し、これ
らを積層し、加圧成形した後焼成して、図３（Ｂ）に示
す多層セラミック回路基板を形成する。
【００３３】この構成によると、信号配線パターンも電
源／グランド配線パターンも、グリーンシートの成形時
の下側の平滑な面に接するため、解像度が高い信号配線
パターンも電源／グランド配線パターンを有する多層セ
ラミック回路基板を形成することができる。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。中空無機
粉末には、比重０．５の中空シリカ粉末（平均粒径２０
μｍ）２０ｇを、非中空無機粉末には、比重２．５の硼
珪酸ガラス粉末（平均粒径５μｍ）２００ｇを使用し、
これにエタノール２００ｇとポリビニルブチラール樹脂
１０ｇ、およびジブチルフタレート１０ｇを加えて混錬
しスラリーを調製した。
【００３５】上記のスラリーをドクターブレード法によ
りマイラーフィルム（デュポン社の登録商標）の上に薄
く延ばして自然乾燥させ、厚さ２００±５０μｍのグリ
ーンシートを形成した。これを１００ｍｍ角に切断し、
マイラーフィルムから剥がした後、片側の面に膜厚３０
μｍの銅ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを
形成した。
【００３６】印刷面がグリーンシート成形時の下側のも
の（Ｘ）と上側のもの（Ｙ）をそれぞれ３枚用意し、配
線パターン面を上にして下から順にＸＸＸＹＹＹと重ね
て、温度５０℃、圧力１０ＭＰａで積層し、続いて７０
０℃の窒素中で焼成した。
【００３７】図４（Ａ），（Ｂ）、図５（Ｃ），（Ｄ）
は、本発明の多層セラミック回路基板の製造方法の効果
を示す断面の顕微鏡写真である。これらの写真は、従来
の製造方法と本発明の製造方法により製造した多層セラ
ミック回路基板の破断面のＳＥＭ像を示している。図４
（Ａ）は、グリーンシートの成形時の上側表面上に配線
パターンが形成され、この配線パターンにグリーンシー
トの成形時の上側表面が接している場合、図４（Ｂ）
は、グリーンシートの成形時の上側表面上に配線パター
ンが形成され、この配線パターンにグリーンシートの成
形時の下側表面が接している場合、図５（Ｃ）は、グリ
ーンシートの成形時の下側表面上に配線パターンが形成
され、この配線パターンにグリーンシートの成形時の上
側表面が接している場合、図５（Ｄ）は、グリーンシー
トの成形時の下側表面上に配線パターンが形成され、こ
の配線パターンにグリーンシートの成形時の下側表面が
接している場合の断面を示している。
【００３８】この写真から、図４（Ａ）の場合に配線パ
ターンの断面が最も変形され、図４（Ｂ）、図５（Ｃ）
と改善され、図５（Ｄ）の場合に成形時の下側の面に挟
まれた配線パターンの界面が最も滑らかで、信号配線と
セラミックスとの界面の乱れが少ない内部配線パターン
を形成することができることがわかる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
中空無機粉末を含有する低誘電率セラミックスの内部に
解像度の高い信号配線パターンを埋め込んだ構造を実現
することが可能になり、デジタル信号の高速伝送可能な
回路装置の技術分野において寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１の多層セラミ
ック回路基板の製造方法の模式的説明図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２の多層セラミ
ック回路基板の製造方法の模式的説明図である。
【図３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３の多層セラミ
ック回路基板の製造方法の模式的説明図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の多層セラミック回
路基板の製造方法の効果を示す断面の顕微鏡写真（その
１）である。
【図５】（Ｃ），（Ｄ）は、本発明の多層セラミック回
路基板の製造方法の効果を示す断面の顕微鏡写真（その
２）である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、中空無機粉末を含有するグ
リーンシートの表面の顕微鏡鳥瞰写真である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は、中空無機粉末を含有するグ
リーンシートを焼成した後の表面の粗さを示す図であ
る。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、従来の中空無機粉末を含有
するグリーンシート上に印刷された配線パターンの模式
的説明図（１）である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は、従来の中空無機粉末を含有
するグリーンシート上に印刷された配線パターンの模式
的説明図（２）である。
【符号の説明】
１1 ，１2 ，１3 ，１4 ，１5 グリーンシート ２1 ，２3 ，２5 電源／グランド配線パターン ３2 ，３4 信号配線パターン １１1 ，１１2 ，１１3 ，１１4 ，１１5 ，１１6 ，１
１7 グリーンシート １２1 ，１２7 電源／グランド配線パターン １３3 ，１３5 信号配線パターン ２１1 ，２１2 ，２１3 ，２１4 ，２１5 ，２１6 ，２
１7 グリーンシート ２２1 ，２２7 電源／グランド配線パターン ２３3 ，２３5 信号配線パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも一種類の中空無機粉末と、少
    なくとも一種類の非中空無機粉末とを含有するスラリー
    を調製する工程と、該スラリーを平滑な面上に薄く延ば
    し乾燥させてグリーンシートを形成する工程と、該グリ
    ーンシートにビアを形成し、表面に導体ペーストによっ
    て配線パターンを形成する工程と、複数の該グリーンシ
    ートを積層して焼成する工程とを含む多層セラミック回
    路基板の製造方法において、信号配線パターンに接する
    面を、すべてグリーンシートを形成する工程における下
    側の面とす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】 電源／グランド配線パターンをグリーン
    シートの、グリーンシートを形成する工程における上側
    の面に形成し、信号配線パターンをグリーンシートの、
    グリーンシートを形成する工程における下側の面に形成
    し、これを交互に積層することを特徴とする請求項１に
    記載された多層セラミック回路基板の製造方法。
  3. 【請求項３】 すべての配線パターンをグリーンシート
    を形成する工程における下側の面に形成したグリーンシ
    ートと、ビアのみを形成し上下面を逆にしたグリーンシ
    ートを交互に積層し、グリーンシートの信号配線パター
    ンに接する面をすべてグリーンシートを形成する時の下
    側の面とすることを特徴とする請求項１に記載された多
    層セラミック回路基板の製造方法。
  4. 【請求項４】 ２枚のグリーンシートを、グリーンシー
    トを形成する工程における上側の面同士を合わせ圧着し
    て一枚のグリーンシートとして扱うことを特徴とする請
    求項１に記載された多層セラミック回路基板の製造方
    法。
  5. 【請求項５】 中空無機粉末として中空シリカ粉末を用
    いることを特徴とする請求項１から請求項４までのいず
    れか１項に記載された多層セラミック回路基板の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 非中空無機粉末として珪酸ガラスを用い
    ることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれ
    か１項に記載された多層セラミック回路基板の製造方
    法。
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