JPH07336053A - セラミック多層配線基板 - Google Patents

セラミック多層配線基板

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JPH07336053A
JPH07336053A JP13200994A JP13200994A JPH07336053A JP H07336053 A JPH07336053 A JP H07336053A JP 13200994 A JP13200994 A JP 13200994A JP 13200994 A JP13200994 A JP 13200994A JP H07336053 A JPH07336053 A JP H07336053A
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JP
Japan
Prior art keywords
conductor
layer
pbo
main component
conductor layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP13200994A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Sawada
孝二 沢田
Akihiko Naito
昭彦 内藤
Kosei Okumura
孝正 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel and Sumikin Electronics Devices Inc
Original Assignee
Sumitomo Metal Ceramics Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内蔵導体と表面導体の導通が高く、接着強度
を高めることにより、高信頼性で生産性が高く、小型化
・高密度化に有効なセラミック多層配線基板を提供す
る。 【構成】 W及び/又はMoを主成分とする導体層を内
蔵したセラミック多層配線基板において、上記内蔵導体
層と接続される表面導体がPbO成分を1重量%以上5
重量%以下含有するCuを主成分とする導体層であるこ
とを特徴とするセラミック多層配線基板、及びW及び/
又はMoを主成分とする導体層を内蔵したセラミック多
層配線基板において、上記内蔵導体層にPbO成分を1
重量%以上5重量%以下含有するCuを主成分とする導
体層が中間層として接続され、上記中間層を介してCu
を主成分とする導体層が表面導体として接続されている
ことを特徴とするセラミック多層配線基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は電子回路部品として使
用されるセラミック多層配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、集積回路に使用されるセラミック
多層配線基板において、W及び/又はMo等の高融点金
属を内蔵導体とし、その内蔵導体を表面基板のスルーホ
ールから露出させ、そこに銅を主成分とする金属厚膜を
表面導体として連接したものが知られている。しかし、
このような構成においては接触抵抗が高く接着強度も弱
くなる欠点がある。そこでこのような欠点を防ぐ提案が
なされており、例えば特開平3−218693号公報に
は、基板と内部配線導体とを同時焼成した後、スルーホ
ールから露出している内部配線導体の表面部分をPt,
Pdなどのメタロオーがニックペーストにより覆って焼
成し、メタライズ層を形成し、さらにその上を覆ってC
uを主成分とするペーストを印刷等により塗布し、焼成
することにより銅厚膜よりなる表面導体を形成すること
が開示されている。
【0003】上記従来例に示したものは、多層基板とし
て優れたものではあるが、焼成工程が内蔵導体の焼成、
メタライズ層の焼成、表面導体の焼成と3段階となり、
さらなる工程の短縮が望まれる。又、焼成に伴う寸法の
バラツキが発生し、メタライズ層でスルーホール部を完
全に覆わないと内蔵導体が直接表面導体に接触する部分
が発生して接続不良が発生する。このように安全を見越
してメタライズ層を幅広く形成するため、さらなる小型
化配線の需要には完全には応えされない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の問題点
を除去し、内蔵導体と表面導体の導通が高く、接着強度
を高めることにより、高信頼性で生産性が高く、小型化
・高密度化に有効なセラミック多層配線基板を提供す
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討し
た結果、W及び/又はMo導電体上のCu膜の接着強度
低下メカニズムはCuペーストに含まれるガラスフリッ
ト中のPbOがW及び/又はMoによって還元され、ガ
ラスフリットの流動性が低下した結果、Cu膜が空隙の
多い膜質となり、半田がこの空隙を通って容易に浸透し
てCuとW及び/又はMo接合界面の接着強度を劣化さ
せるものであるとの知見を得、本発明に至った。即ち、
本発明は、W及び/又はMoを主成分とする導体層を内
蔵したセラミック多層配線基板において、上記W及び/
又はMoを主成分とする内蔵導体層と接続される表面導
体がPbO成分を1重量%以上5重量%以下含有するC
uを主成分とする導体層であるセラミック多層配線基
板、及びW及び/又はMoを主成分とする導体層を内蔵
したセラミック多層配線基板において、上記W及び/又
はMoを主成分とする内蔵導体層にPbO成分を1重量
%以上5重量%以下含有するCuを主成分とする導体層
が中間層として接続され、上記中間層を介してCuを主
成分とする導体層が表面導体として接続されているセラ
ミック多層配線基板である。ここでCuを主成分とする
導体としては、通常Cu導体として使用されるPbO
1%以下を含有するCu導体を含むものとする。
【0006】本発明の構造を図面を用いて説明する。図
1は本発明のセラミック多層基板のスルーホールの表面
部分の断面概略図である。多層のアルミナ質などの絶縁
基板の最外層の表面部分にスルーホール3が開けられて
おり、上記スルーホール内には内部配線と接続したW及
び/又はMoを主成分とする内蔵導体層2が充填されて
いる。上記W及び/又はMoを主成分とする内蔵導体層
2はセラミック基板の表面付近で表面導体層4と接続さ
れている。ここで表面導体層4はPbO成分を1重量%
以上5重量%以下含有されたCuを主成分とするもので
ある。本発明は上記構成を採用することにより、表面導
体層の焼成による基板表面の配線、厚膜抵抗体の形成、
電気部品の接続などの昇温時に、Cuペーストに含まれ
るガラスフリット中のPbOがW及び/又はMoによっ
て還元されても、これを補充するに足るPbOがCuペ
ースト中に含まれているため、Cuを主成分とする表面
導体層に空隙が生じることが少なくなり、CuとW及び
/又はMo接合界面の接着強度の低下を防止するもので
ある。
【0007】図2は本発明の他のセラミック多層基板の
スルーホールの表面部分の断面概略図である。多層のア
ルミナ質などの絶縁基板の最外層の表面部分にスルーホ
ール3が開けられており、上記スルーホール内には内部
配線と接続したW及び/又はMoを主成分とする内蔵導
体層2が充填されている。上記W及び/又はMoを主成
分とする内蔵導体層2はセラミック基板の表面付近でP
bO成分を1重量%以上5重量%以下含有するCuを主
成分とする導体層からなる中間層4に表面を覆われた状
態で接続されている。更に上記中間層を介してCuを主
成分とする導体層が表面導体として接続されている。本
発明は上記構成を採用することにより、表面導体層の焼
成による基板表面の配線、厚膜抵抗体の形成、電気部品
の接続などの昇温時に、Cuペーストに含まれるガラス
フリット中のPbOがW及び/又はMoによって還元さ
れても、これを補充するに足るPbOが中間層のCuペ
ースト中に含まれているため、Cuを主成分とする中間
層に空隙が生じることが少なくなり、CuとW及び/又
はMo接合界面の接着強度の低下を防止するものであ
る。
【0008】使用するセラミック絶縁体材料としては特
に制限されず、例えばアルミナ質などの絶縁材料が用い
られる。代表的なものとしては、アルミナを主成分とし
てこれにシリカ、カルシア等の焼結助材及び有機バイン
ダー等を加えて材料とする。かかる材料を積層して基板
とするためには、グリーンシートを使用したグリーンシ
ート積層法やグリーンシート印刷積層法が用いられる。
グリーンシート積層法を用いる場合には、セラミック絶
縁体材料粉末をドクターブレード法により成形し、厚み
0.1〜0.5mm程度のグリーンシートを得る。そし
て必要な配線パターンをW及び/又はMoを主成分とす
る導体材料ペーストを使用してスクリーン印刷する。ま
た、他の導体層が接続できるように、打ち抜き金型やパ
ンチングマシーンでグリーンシートに0.2〜0.5m
mφ程度のスルーホールを形成し、導体材料を充填して
おく。同様の方法で回路を形成するのに必要なだけ、他
のグリーンシートにも配線パターンを印刷する。これら
のグリーンシートを積層した後、80〜150℃、50
〜250kg/cm2の条件で熱圧着し一体化する。
【0009】グリーンシート印刷法を用いる場合には、
グリーンシート積層法と同様の方法で、0.3〜2.0
mm程度のグリーンシートを得る。このグリーンシート
上に、グリーンシートと同材質のセラミック絶縁体ペー
ストと前記W及び/又はMoを主成分とする導体ペース
トを交互に印刷し、多層配線パターンを得る。導体層間
の接続には、直径0.2〜0.5mm程度のビアホール
により行う。表面導体となるCu系導体は、以上の方法
で得られたセラミック多層配線基板上にPbO成分を上
記のように含有するCu系導体材料ペーストを使用して
スクリーン印刷により配線パターンを形成した後、中性
もしくは還元雰囲気で焼成する。このCu導体の焼成
は、500〜1000℃の焼成温度で行われる。図3及
び図4は本発明の基板の構成を示す概念図で、図3中、
1はグリーンシートより形成されたセラミック絶縁体層
で、図の場合は4層により構成される。2はW及び/又
はMoを主成分とする内蔵導体で3のスルーホール内に
も充填して回路を形成している。4は表面に形成したP
bOを1重量%以上5重量%以下含有するCu系導体
で、6はハンダである。抵抗体は、表面に形成されても
よい。7は電子部品であり表面導体4に半田6で固着さ
れている。
【0010】図4中、1はグリーンシートより形成され
たセラミック絶縁層であり、2はW及び/又はMoを主
成分とする内部導体である。4は内部導体2の表面部分
を覆う中間層で、PbO成分が1重量%以上5重量%以
下のCu系導体からなる。上記中間層4を介してCu系
導体からなる表面導体8が表面に形成されている。更に
ハンダ6によって電子部品が固着されている。製品仕様
上の要求により、Cu導体として含有するPbO量が中
間層4に用いるCu導体と同じ組成範囲を使用すること
ができない場合には、表面配線層としてPbO量組成範
囲が中間層と異なるCuを主成分とするCu導体を図4
のように、中間層上に接続させることが可能である。図
3及び図4においてはグリーンシート積層法を例にして
説明したが、本発明ではグリーンシート印刷法を用いる
こともできる。
【0011】
【実施例】実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例1 スルーホールを開けたアルミナ系基板に図1のようにW
を充填し、PbO含有量が1.73重量%のCuペース
ト(A)を、スルーホール部を中心に2mm×2mm角
の大きさに印刷して焼成し製品とした、この製品の接着
強度を以下のように評価した。測定方法は235±5℃
溶融半田槽に製品を浸漬後、2mm×2mm角の大きさ
のランドに引張試験用のリード線(線径0.6mmφ)
を半田付けし、プル引張法により接着強度を測定した。
又、電気的導通並びにハンダ濡れ性を実用に供する
(○)か供しない(×)かを評価した。 実施例2 PbO含有量が1.23重量%のCuペースト(B)を
用いて実施例1と同様の実験を行った。
【0012】比較例1,2 比較のため市販Cuペースト(デュポン社製)でPbO
含有量が0.83重量%のもの(C)と0.33重量%
のもの(D)を用いて、実施例1と同様の実験を行っ
た。 比較例3 スルーホールを開けたアルミナ系基板に図2のようにW
を充填し、PbO含有量が5.43重量%のCuペース
ト(E)を中間層(図2の4)として用いて、実施例1
と同様の評価を行った。実施例1,2及び比較例1〜3
の評価結果を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】表1より明らかなように、PbO含有量が
1重量%以上5重量%以下のペーストA,Bにおいては
結果が良好であり、PbO含有量が本発明の範囲外であ
るCuペーストC,Dにおいては強度の不足が顕著であ
りA,Bに対して劣っている。又、ペーストEにおいて
はCuの中間層を用いたために接着強度は高いものの導
通抵抗が高く、半田濡れ性も劣化しており、基板の必要
な特性を満足できなかった。
【0015】本発明は、セラミックがアルミナの場合に
ついて説明したが、窒化アルミニウム、ムライト等のセ
ラミックにも適用できる。
【0016】
【発明の効果】以上のように本発明は実用性に優れたも
のであり、セラミック多層配線基板の高密度化、高品質
化、生産性の向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板のスルーホール付近の断面
図、
【図2】本発明の他の配線基板のスルーホール付近の断
面図、
【図3】本発明の多層配線基板の概略図、
【図4】本発明の他の多層配線基板の概略図。
【符号の説明】
1 セラミック絶縁層 2 内部導体 3 スルーホール 4 PbO高含有Cu系導体 6 ハンダ 7 電子部品 8 Cu系導体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 W及び/又はMoを主成分とする導体層
    を内蔵したセラミック多層配線基板において、上記W及
    び/又はMoを主成分とする内蔵導体層と接続される表
    面導体がPbO成分を1重量%以上5重量%以下含有す
    るCuを主成分とする導体層であることを特徴とするセ
    ラミック多層配線基板。
  2. 【請求項2】 W及び/又はMoを主成分とする導体層
    を内蔵したセラミック多層配線基板において、上記W及
    び/又はMoを主成分とする内蔵導体層にPbO成分を
    1重量%以上5重量%以下含有するCuを主成分とする
    導体層が中間層として接続され、上記中間層を介してC
    uを主成分とする導体層が表面導体として接続されてい
    ることを特徴とするセラミック多層配線基板。
JP13200994A 1994-06-14 1994-06-14 セラミック多層配線基板 Pending JPH07336053A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507865A (ja) * 2003-09-30 2007-03-29 エプコス アクチエンゲゼルシャフト セラミック多層構成素子およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007507865A (ja) * 2003-09-30 2007-03-29 エプコス アクチエンゲゼルシャフト セラミック多層構成素子およびその製造方法
US8776364B2 (en) 2003-09-30 2014-07-15 Epcos Ag Method for producing a multilayer ceramic component
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