JPH07302957A

JPH07302957A - 厚膜回路基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07302957A
Application number: JP6092399A
Authority: JP
Inventors: Tooru Oodobashi; 徹大土橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-14

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、大電流に対応でき、しかも隣接す
る配線パターンとの短絡が起こることがない厚膜導体を
有する厚膜回路基板及びその製造方法を提供する。【構成】耐熱性基体１上に、所定配線パターンの厚膜導
体２、３を形成して成る厚膜回路基板である。前記厚膜
導体２、３の一部、例えば厚膜導体２は、所定配線パタ
ーンの形状を規制する厚膜外形膜２１と、該厚膜外形膜
２１によって囲まれた領域に配置された厚膜導体膜２２
とから成る。また、厚膜導体膜２２は厚膜外形膜２１に
よって囲まれた領域に導電性ペーストの供給し、乾燥
し、焼成処理して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック単板基板、
セラミック積層基板などの耐熱性基体の表面に所定パタ
ーンの厚膜導体を形成した厚膜回路基板に関し、特に低
抵抗又は大電流に対応した厚膜回路基板及びその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、厚膜回路基板は、例えばセラミッ
ク単板基板の表面に、Ａｇ系、Ｃｕ系などの導電性ペー
ストをスクリーン印刷でもって所定形状に印刷を行い、
乾燥・焼成して所定パターンの厚膜導体を形成し、その
後、各種電子部品を搭載していた。

【０００３】このような所定配線パターンの厚膜導体に
おいて、例えば所定回路網における電源ライン、グラン
ドラインなどとなる厚膜導体は、大電流が流れるため
に、厚膜導体の許容電流を大きくする必要がある。

【０００４】このように厚膜導体の許容電流を大きくす
る方法としては、厚膜導体幅を広くする、また、導電性
ペーストの印刷を複数回繰り返して膜厚を厚くする、ま
た、厚膜導体の表面に半田コートを施するなどがあっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、厚膜導体幅を
広くすることは、高密度配線化の要求に反してしまい、
基板全体が大型化してしまう。

【０００６】また、導電性ペーストの印刷を複数回繰り
返して、厚膜導体の厚みを厚くすることは、印刷回数が
増加してしまい、印刷・乾燥工程が煩雑となってしま
い、また、厚膜導体の幅にもよるが繰り返し印刷する印
刷回数にも限度があり、所定厚みを達成することが困難
であった。さらに、繰り返し印刷を行うとペーストだれ
が発生し、配線パターン間の短絡などの問題が発生する
ためである。

【０００７】さらに、厚膜導体の表面を半田コートする
ことは、半田コートという異質な工程が必要であり、し
かも、隣接する配線パターン間に半田ブリッジが発生し
易く、その後の熱処理工程に大きな制約を与えてしまう
などの問題があった。

【０００８】本発明は上述の問題点に鑑みて案出された
ものであり、その目的は、大電流に対応でき、しかも隣
接する配線パターンとの短絡が起こることがない厚膜導
体を有する厚膜回路基板及びその製造方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明によれば、耐
熱性基体上に、所定配線パターンの厚膜導体を形成して
成る厚膜回路基板において、前記厚膜導体はその一部に
枠状厚膜外形膜の内側に充填された厚膜導体膜が形成さ
れていることを特徴とする厚膜回路基板である。

【００１０】第２の発明によれば、耐熱性基体上に、絶
縁性ガラスペーストの印刷・焼きつけにより枠状の厚膜
外形膜を形成する工程と、前記枠状の厚膜外形膜の内側
に、導電性ペーストを充填し、焼きつけることによって
厚膜導体膜を形成する工程と、を含む厚膜回路基板の製
造方法である。

【００１１】第３の発明によれば、耐熱性基体上に、樹
脂ペーストを印刷するとともに、硬化させることによっ
て枠状の厚膜外形樹脂膜を形成する工程と、前記枠状の
厚膜外形樹脂膜の内側に、導電性ペーストを充填すると
ともに、乾燥することによって厚膜導体膜となる導体を
形成する工程と、前記導体を焼成処理する工程とを含む
厚膜回路基板の製造方法である。

【００１２】第４の発明によれば、耐熱性基体上に、樹
脂ペーストを印刷するとともに、硬化させることによっ
て枠状の厚膜外形樹脂膜を形成する工程と、前記枠状の
厚膜外形樹脂膜の内側に、導電性ペーストを充填すると
ともに、乾燥することによって導体膜となる導体を形成
する工程と、前記厚膜外形樹脂膜を溶解除去する工程
と、前記導体を焼成処理する工程と、を含む厚膜回路基
板の製造方法である。

【００１３】

【作用】第１の発明によれば、基体上の厚膜導体の中
で、実質的に大きな電流の流れる厚膜導体を、厚みのあ
る厚膜導体膜とその厚膜導体膜の外形を規制するように
枠状に形成された厚膜外形膜とで構成している。従っ
て、厚膜導体膜の厚みを厚くして許容電流を増大させて
も、厚膜外形膜によって導体の幅が規制されているの
で、隣接する厚膜導体との短絡を防止することができ、
高密度配線化が可能となり、しかも、簡単に大電流が流
れる厚膜導体とすることができる。

【００１４】第２〜第４の発明によれば、厚膜導体膜
が、厚膜導体膜の形成に先立って形成された枠状の厚膜
外形膜によって囲まれた領域に、導電性ペーストの充填
・乾燥・焼きつけによって形成されるため、導電性ペー
ストの供給にあたり、厚膜外形膜の存在によって、導電
性ペーストだれがなく、隣接する導体に短絡することが
ない安定した厚膜導体を形成することができる。

【００１５】また、導電性ペーストの供給量を増大させ
ることにより、実質的に電流の流れる厚膜導電厚膜の膜
厚を簡単に厚くすることができる。

【００１６】尚、第２の発明の厚膜外形膜は、焼成後に
も厚膜回路基板上に残存するものである。

【００１７】また、第３〜第４の発明は、厚膜外形膜
は、樹脂ペーストによって形成され、第３の発明では、
この樹脂製の厚膜外形樹脂膜は、厚膜導体膜の焼成と同
時に焼失されるものであり、第４の発明では、この樹脂
製の厚膜外形樹脂膜は、厚膜導体膜となる導電性ペース
トを充填・乾燥した後、溶剤で溶解除去されるものであ
る。即ち、導電厚膜導体膜となる導電性ペーストを最終
的に焼成した時点においては、厚膜外形樹脂膜は厚膜回
路基板上に残存しない。

【００１８】従って、隣接する厚膜導体との間には、厚
膜外形樹脂膜を形成していた領域に対応する空間が発生
することになり、隣接する厚膜導体との短絡を完全に防
止することができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて詳説する。
尚、実施例には、単板状のセラミック基板を用いた厚膜
回路基板でもって説明する。

【００２０】図１は第１の発明を説明するための平面図
であり、図２は図１中Ｘ−Ｘ線断面図である。

【００２１】図１において、１は耐熱性基体であり、
２、３は、端子パッド、電子部品搭載パッドを含む厚膜
導体である。特に厚膜導体２は、厚膜外形膜２１、２１
と、厚膜導体膜２２とから構成されている。

【００２２】耐熱性基体１は、例えば単板状のアルミ
ナ、窒化アルミニウム、ムライトなどのセラミック基板
などが例示できる。以下、耐熱性基体をセラミック基板
という。

【００２３】厚膜導体２は、比較的大きな電流が流れる
導体、例えば図では、電源供給用の端子パッドと電子部
品搭載パッド間の導体であり、その構成はガラスなどの
厚膜外形膜２１、２１と、実質的に大電流が流れる厚膜
導体膜２２とから成る。厚膜外形膜２１、２１は、厚膜
導体膜２２の外形を規制するように、例えば、互いに対
向して枠状に形成され、この枠状の厚膜外形膜２１、２
１によって囲まれた領域に厚膜導体膜２２が配置されて
いる。

【００２４】厚膜外形膜２１、２１は、や硼珪酸系のガ
ラス、有機ビヒクルを有する絶縁性ガラスペーストをス
クリーン印刷で印刷し、乾燥した後、焼成処理すること
により形成される。

【００２５】厚膜導体膜２２は、枠状の厚膜外形膜２
１、２１によって囲まれた領域に、例えば、Ａｇ系（Ａ
ｇ単体、Ａｇを含む合金など）、Ｃｕ系（Ａｇ単体、Ａ
ｇを含む合金など）の導電性材料、有機ビヒクル、必要
に応じてガラスフリットを有する導電性ペースト上述し
たＡｇ系、Ｃｕ系の導電性ペーストを充填し、乾燥した
後、焼成処理することにより形成される。

【００２６】この充填方法としては、例えばディスペン
サーによる塗布やメッシュの粗いスクリーン、メタルマ
スクを用いて印刷・塗布したりして行われる。

【００２７】尚、厚膜外形膜２１、２１に厚膜導体膜２
２の外形状を規制するダム膜となるため、ペーストダレ
が発生しないようにベースト中の有機ビヒクルを調整し
て、粘度を制御する必要がある。

【００２８】厚膜導体３は、通常の電流が流れる導体で
あり、その構成は、Ａｇ系、Ｃｕ系の導電性ペーストを
スクリーン印刷で印刷し、乾燥した後、焼成処理するこ
とにより形成される。

【００２９】その後、必要に応じて、厚膜導体２、３上
に保護膜を形成し、さらに各種電子部品４を搭載する。

【００３０】尚、図１に示すように厚膜導体２、３とは
互いに隣接するため、高密度配線を達成しようとする
と、厚膜導体２と厚膜導体３との間隔が接近しても、厚
膜導体２を構成する厚膜外形膜２１、２１は、絶縁性を
有するガラスであるため、短絡現象は発生しない。

【００３１】上述の厚膜回路基板の製造方法を説明す
る。

【００３２】まず、セラミック基板１を用意する。例え
ば所定形状の未焼成のセラミック体を焼成処理して形成
する。

【００３３】次に、厚膜導体３を形成する。具体的に
は、通常の厚膜手法、導電性ペーストを所定配線パター
ンが形成できるスクリーンを介して印刷を行う。これに
より、セラミック基板１上には、厚膜導体３となる所定
配線パターンの導体が印刷・塗布されることになる。こ
の導体を乾燥して、導体中の有機溶剤を除去し、さらに
焼成処理する。これにより、導体中の導電性粉末は焼成
反応し、互いに凝集され、且つセラミック基板１に強固
に密着する。尚、厚膜導体３のパターンにおいて、次の
工程の厚膜導体２が形成される部分にもこの厚膜導体３
を形成しても構わない。

【００３４】次に、厚膜導体２を構成する枠状の厚膜外
形膜２１、２１を形成する。この厚膜外形膜２１、２１
は、厚膜導体２の外形の境界を規制するためのものであ
り、厚膜導体３の外形の境界形状に沿って形成される。
具体的には、厚膜外形膜２１、２１は、硼珪酸系ガラス
ペーストをスクリーンで印刷を施し、その後、乾燥し、
焼成処理することによって形成する。尚、厚膜外形膜２
１、２１の厚みが約３０〜２００μｍであり、これを達
成するためには、比較的粘度が高いペーストを用いるな
どする必要がある。

【００３５】次に、厚膜導体２を構成する厚膜導体膜２
２を形成する。この厚膜導体膜２２は実質的に大電流が
流れるため、厚膜導体３に比較して厚みを充分に厚くす
る必要がある。このため、厚膜導体膜２２は、厚膜外形
膜２１、２１によって囲まれた領域を利用して、その領
域に、導電性ペーストを充填・乾燥・焼成することによ
り形成される。具体的には、ディスペンサーを用いて導
電性ペーストを注入供給して、その後、充填した導電性
ペースト中の有機溶剤を除去するために１００〜１５０
℃で乾燥を行い、その後焼成処理を行う。焼成処理は、
導電性ペーストの材料によって異なるが、例えば導電性
粉末がＡｇ系の場合には、大気雰囲気で約８５０〜９０
０℃で焼成し、Ｃｕ系の場合には、中性もしくは還元性
雰囲気で約９００〜９５０で焼成する。

【００３６】尚、約８５０℃以上に達するまでの過程
で、乾燥処理を施した導電性ペースト中に含まれる有機
樹脂成分は完全に焼失することになる。

【００３７】この厚膜導体２の厚膜導体膜２２は、その
外形が厚膜外形膜２１、２１で規制されている。このた
め、供給した導電性ペーストが厚膜外形膜２１、２１の
外に流れでることがなく、厚膜導体膜２２の厚みを簡単
に厚くすることができる。

【００３８】例えば、焼成処理された厚膜外形膜２１、
２１の厚みが５０μｍであり、その対向間隔が約２ｍの
場合、供給し、乾燥した後の厚膜導体膜２２の厚みを７
５μｍ（表面張力によって厚膜外形膜２１よりも厚くす
ることができる）、焼成処理された後の厚みが５０μｍ
とすることができる。

【００３９】以上のように、上述の構造、製造方法によ
れば、厚膜導体２、３のうち大電流が流れる特定の厚膜
導体２の厚みを、非常に簡単に厚くすることができ、こ
の大電流に簡単対応することができる。しかも、従来の
ように、厚膜導体幅を広くして、基板の大型化を招いた
り、また、複数印刷による印刷・乾燥工程の煩雑化、ペ
ーストだれによる信頼性の低下を招いたり、半田コート
によるその後の製造工程や熱処理工程に規制を与えるた
りすることが一切ないものとなる。

【００４０】また、図１においては、厚膜外形膜２１、
２１とこれに隣接する厚膜導体３との間には、セラミッ
ク基板１の表面が露出する空間が形成されているが、厚
膜外形膜２１を隣接する厚膜導体３に重畳するようにし
て形成することもでき、一層の配線パターンの高密度化
が達成できる。

【００４１】尚、上述の製造方法において、厚膜導体膜
２２となる導電性ペーストの供給方法として、ディスペ
ンサーの供給の他に、メッシュの粗いスクリーンを用い
て、印刷・塗布しても構わない。

【００４２】次に、第３の発明について説明する。この
実施例は、厚膜外形膜２１としは樹脂材料で形成するも
のであり（以下、厚膜外形樹脂膜２１という）、さら
に、枠状の厚膜外形樹脂膜２１によって囲まれた領域に
充填した導電性ペーストを焼成して厚膜導体膜２２を形
成する際、その厚膜外形樹脂膜２１を焼失させるもので
ある。

【００４３】上述のように、セラミック基板１を用意
し、厚膜導体３を形成する。

【００４４】次に、厚膜導体２を構成する枠状の厚膜外
形樹脂膜２１、２１を形成する。厚膜外形樹脂膜２１、
２１は、アクリル系、エポキシ系の樹脂ペーストをスク
リーンで印刷を施し、その後、硬化を行う。

【００４５】次に、厚膜導体２を構成する厚膜導体膜２
２を形成する。具体的には、ディスペンサーを用いて、
枠状の厚膜外形樹脂膜２１、２１によって囲まれた領域
に、導電性ペーストを充填して、その後、１００〜１５
０℃で乾燥を行う。

【００４６】次に、供給した導電性ペーストを焼成処理
する。焼成処理は、導電性ペーストの材料によって異な
るが、例えば導電性粉末がＡｇ系の場合には、大気雰囲
気で約８５０〜９００℃で焼成し、Ｃｕ系の場合には、
中性もしくは還元性雰囲気で約９００〜９６０℃で焼成
する。

【００４７】これにより、厚膜導体２が達成されるとと
もに、樹脂製の厚膜外形樹脂膜２１、２１が焼失・除去
される。

【００４８】この厚膜導体２の厚膜導体膜２２は、その
外形は厚膜外形樹脂膜２１、２１で規制されている。こ
のため、供給した導電性ペーストが厚膜外形樹脂膜２
１、２１に流れでることがない。また、導電性ペースト
の供給によって厚膜導体膜２２の厚みを簡単に厚くする
ことができ、大電流に簡単に対応できる。

【００４９】しかも、厚膜外形樹脂膜２１、２１が焼失
されることになるため、実質的には厚膜導体２は、厚膜
導体膜２２のみとなる。従って、回路動作上不要な厚膜
外形樹脂膜２１、２１がなく、外観上優れたものとな
り、また、隣接する厚膜導体３との間での短絡現象を完
全に抑えることができる。

【００５０】次に、第４の発明に発明で説明する。先の
実施例（第３の発明）では、厚膜外形樹脂膜２１、２１
の除去方法として、厚膜導体膜２２の焼成処理時に焼失
させるものであるが、本実施例は、厚膜導体膜２２の焼
成処理前に積極的に樹脂製の厚膜外形樹脂膜２１、２１
の除去するものである。

【００５１】具体的には、セラミック基板１を用意し、
厚膜導体３を形成する。

【００５２】次に、厚膜導体２を構成する枠状の厚膜外
形樹脂膜２１、２１を形成する。厚膜外形樹脂膜２１、
２１は、紫外線硬化材が含有するアクリル系、アクリル
系、エポキシ系の樹脂ペーストをスクリーンで印刷を施
し、その後、紫外線硬化や熱硬化などによって硬化処理
を行う。

【００５３】次に、厚膜導体２を構成する厚膜導体膜２
２を形成する。具体的には、ディスペンサーを用いて、
厚膜外形樹脂膜２１、２１によって囲まれた領域に、導
電性ペーストを注入供給して、その後、１００〜１５０
℃で乾燥を行う。これにより、供給された導電性ペース
トは有機バンダーによってその供給形状が維持されるこ
とになる。

【００５４】次に、厚膜外形樹脂膜２１、２１を除去す
る。具体的には、アクリル系、エポキシ系樹脂の厚膜外
形樹脂膜２１、２１はトリエタノールアミンなどのアル
カリ溶剤、セロソルブ系溶剤を用いて溶解処理を行う。
これにより、セラミック基板１上には、厚膜導体３と厚
膜外形膜２２となる導体のみとなる。尚、セラミック基
板１上に残存する溶剤などは、次の工程の焼成処理によ
り完全に焼失するため、厳密な洗浄工程は省略できる。

【００５５】次に、厚膜導体膜２２となる導体を焼成処
理する。焼成処理は、導電性ペーストの材料によって異
なるが、例えば導電性粉末がＡｇ系の場合には、大気雰
囲気で約８５０〜９００℃で焼成し、Ｃｕ系の場合に
は、中性もしくは還元性雰囲気で約９００〜９５０℃で
焼成する。

【００５６】この厚膜導体２の厚膜導体膜２２は、その
外形の境界部分が厚膜外形樹脂膜２１、２１で規制され
ている。このため、供給した導電性ペーストが厚膜外形
樹脂膜２１、２１に流れでることがない。また、厚膜導
体膜２２の厚みを簡単に厚くすることができ、焼成後の
厚膜導体膜２２は大電流に簡単に対応できる。

【００５７】しかも、厚膜外形樹脂膜２１、２１が除去
されているため、実質的には厚膜導体は、厚膜導体膜２
２のみとなる。従って、回路動作上不要な厚膜外形樹脂
膜２１、２１がなく、外観上優れたものとなり、また、
隣接する厚膜導体２との間での短絡現象を完全に抑える
ことができる。

【００５８】以上のように、本発明は、実質的に大電流
が流れる導体部分の厚みを厚くするための構造（第１の
発明）とその導体を形成するにあたり、先に導体の外形
を規制する厚膜外形膜にガラス材料で形成する製造方法
（第２の発明）、さらに、その製造方法の変形態様（第
３の発明、第４の発明）とからなる。

【００５９】尚、上述の各実施例では、基体として単板
状のセラミック基板を用いて説明したが、基体は多層セ
ラミック基板であっても構わない。

【００６０】また、厚膜導体３は、焼成されたセラミッ
ク基板１に直接焼きつけられているが、多層セラミック
基板の場合、未焼成の基板上に、厚膜導体３となる導体
を形成し、基板と厚膜導体３とを一体的に焼成しても構
わない。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、厚
膜導体幅を広くすることなく、また隣接する厚膜導体と
の短絡を起こすことなく、大電流に簡単に対応できる厚
膜導体を有する厚膜回路基板となる。

【００６２】また、第２発明〜第４の発明によれば、大
電流に対応できる厚膜導体を、厚膜外形膜を利用して形
成できるため、簡単に、且つ確実に大電流に対応でき、
しかも隣接する配線パターンとの短絡が起こることがな
い厚膜導体を簡単に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の厚膜回路基板の平面図である。

【図２】図１中Ｘ−Ｘ線の断面図である。

【図３】第２の発明の製造方法を説明するための工程図
である。

【図４】第３の発明の製造方法を説明するための工程図
である。

【図５】第４の発明の製造方法を説明するための工程図
である。

【符号の説明】

１・・・セラミック基板２・・・厚膜導体２１・・・厚膜外形膜２２・・・厚膜導体膜３・・・厚膜導体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐熱性基体上に、所定配線パターンの厚
膜導体を形成して成る厚膜回路基板において、前記厚膜導体はその一部に枠状厚膜外形膜の内側に充填
された厚膜導体膜が形成されていることを特徴とする厚
膜回路基板。
【請求項２】耐熱性基体上に、絶縁性ガラスペースト
の印刷・焼きつけにより枠状の厚膜外形膜を形成する工
程と、前記枠状の厚膜外形膜の内側に、導電性ペーストを充填
し、焼きつけることによって厚膜導体膜を形成する工程
と、を含む厚膜回路基板の製造方法。
【請求項３】耐熱性基体上に、樹脂ペーストを印刷するとともに、硬化させることによ
って枠状の厚膜外形樹脂膜を形成する工程と、前記枠状の厚膜外形樹脂膜の内側に、導電性ペーストを
充填するとともに、乾燥することによって厚膜導体とな
る導体を形成する工程と、前記導体を焼成処理する工程と、を含む厚膜回路基板の
製造方法。
【請求項４】耐熱性基体上に、樹脂ペーストを印刷するとともに、硬化させることによ
って枠状の厚膜外形樹脂膜を形成する工程と、前記枠状の厚膜外形樹脂膜の内側に、導電性ペーストを
充填するとともに、乾燥することによって導体膜となる
導体を形成する工程と、前記厚膜外形樹脂膜を溶解除去する工程と、前記導体を焼成処理する工程と、を含む厚膜回路基板の
製造方法。