JPH0878849A

JPH0878849A - セラミック多層回路基板及びその製法

Info

Publication number: JPH0878849A
Application number: JP6210974A
Authority: JP
Inventors: Shuji Kato; 修治加藤; Toshio Ogawa; 敏夫小川; Noritaka Kamimura; 典孝神村; Mitsuru Hasegawa; 長谷川　　満
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-05
Filing date: 1994-09-05
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】厚膜ワイヤボンディング用パッドを有するＡ
ｇ系多層回路基板及びその製法を提供する。【構成】基板内にＡｇ系多層回路を形成し、基板上面
にＡｕ，Ｐｔ，ＣｕまたはＡｌのパッドを形成したセラ
ミック多層回路基板で、多層回路を形成した基板部分を
５２５〜８００℃の融点／軟化点のガラス絶縁層から、
パッドを形成する基板部分を１２００℃以上の融点／軟
化点のセラミック絶縁層から構成したものであり、また
その製法は、Ａｇペーストで回路印刷したグリーンシー
トを積層してなる焼成前のガラス絶縁層と、パッド材料
のペーストの膜を上面に形成した焼成済みアルミナ板と
を積層して、焼成するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度にチップを実装
するに好適なセラミック多層回路基板およびその製法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハイブリッドＩＣ等の半導体実装
用の基板には、高密度化の要求から基板内部に配線パタ
ーンを持つセラミック多層回路基板が用いられてきた。
この種の多層回路基板は、例えば図９に示す工程を有す
る製法により作製される。すなわち、まず、複数のグリ
ーンシートそれぞれに形成されたビアホールに導体ペー
ストを充填する（ビアフィル）。次に、各グリーンシー
ト上に所定の配線回路すなわち導体パターンをスクリー
ン印刷する。その後、これらグリーンシートを乾燥→積
層→脱脂→焼成の各工程で処理することによって、グリ
ーンシートが焼成されてなる絶縁層の内部に多層にわた
って回路が形成された多層回路基板を作製する。セラミ
ック多層回路基板は配線材料により次の２つに分類する
ことができる。高温焼成多層回路基板と低温焼成多層回
路基板である。多層回路基板の絶縁層は、その内部の配
線と同時に焼成されるため、配線材料により限定され
る。高温焼成多層回路基板は、１３００℃以上と高い融
点をもつＷやＭｏ等からなる配線を有し、絶縁層材料が
主にアルミナ、ムライト、ＡｌＮ等からなる基板であ
る。ＷやＭｏは配線抵抗が高いという欠点を有するた
め、「機能性セラミックス」（社団法人日本ファイン
セラミック協会出版）７２〜８４頁に記載されているよ
うに、配線抵抗の低いＡｇやＣｕを配線材料とした低温
焼成多層回路基板の開発が盛んになった。特に、配線が
Ａｇ系材料であるセラミック多層回路基板は大気中で焼
成可能であるので作製が容易である。したがって、上記
「機能性セラミックス」７２〜８４頁に示されるように
Ａｇ系低温焼成多層回路基板は最も好ましいシステムと
言える。

【０００３】ところで、より高密度化を実現するには、
ベアチップの基板への搭載が重要となる。ベアチップと
基板の回路とを接続する手段としてはワイヤボンディン
グによる接続が好ましく、良好なワイヤボンディングを
実現するには基板上に形成されたＡｕ，Ｐｔ，Ａｌ，も
しくはＣｕパッドが必要となる。さらに低コスト化のた
めにはパッドを厚膜で形成することが好ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、Ａｇ系低温焼
成多層回路基板ではＡｕ，Ｐｔ，Ａｌ，もしくはＣｕパ
ッドを厚膜で形成しようとすると絶縁層中に気泡が発生
し、回路基板として機能しなくなる。以下にそのメカニ
ズムについて説明する。ワイヤボンディング用のパッド
は、Ａｇの内層配線を有する基板上にペーストを印刷、
焼成することにより作製される。一般的に、Ａｇ系のセ
ラミック多層回路基板の絶縁層にはガラスが用いられ
る。パッドが存在しない時、焼成中、絶縁層内部の配線
からガラス中にＡｇが溶解し、Ａｇ⁰とＡｇイオンが平
衡を保って存在している。この時、例えばＡｕが存在す
ると、Ａｇ⁰がＡｕに固溶することによりＡｇ⁰とＡｇイ
オンの平衡が崩れる。そこで、平衡状態に戻すためにガ
ラスが還元され、酸素が発生する。この結果、絶縁層中
に酸素の気泡が生じ、基板として機能しなくなってしま
う。これは、パッドがＰｔ，Ｃｕ，Ａｌからなる時も同
様である。

【０００５】従来技術による上記課題の解決は困難であ
った。例えば、絶縁層をＡｇの拡散係数の小さな材質に
することにより解決しようとしたとする。確かに、絶縁
層のＡｇの拡散係数が小さければ、パッドに固溶するＡ
ｇの量を抑えることができ、反応を抑制できる。しか
し、セラミック多層回路基板では、絶縁層は焼結により
緻密化される。焼結は拡散により進行するので、拡散係
数が小さいと焼結温度が高くなる。Ａｇ配線は絶縁層内
部に存在するために、絶縁層を焼成するときは必ずその
雰囲気に曝される。したがって、Ａｇの拡散を防止でき
るような材質の絶縁層の焼結温度では、Ａｇ配線が過焼
結もしくは融解してしまい、断線などが生じ、信頼性が
著しく低下する。したがって、従来技術では容易にこの
課題を解決することはできなかった。

【０００６】本発明はこうした問題点を解決して、Ａｇ
系配線回路を内部に有する絶縁層をガラスで構成しなが
ら、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌからなる、ワイヤボンディ
ング用パッドを有するセラミック多層回路基板及びその
製法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は大きく分類して
次の２つの柱からなる。絶縁層の内層配線を構成する
Ａｇが絶縁層表面のパッドにまで拡散することを阻止す
るためにバリア層を設ける。このバリア層を薄くす
る。

【０００８】まず、について述べる。本発明の特徴
は、前もって焼結した高融点のセラミック板をバリア層
とし、このセラミックス板上にパッドを形成することに
より課題を解決する点にある。

【０００９】本発明の第１の多層回路基板は、基板内に
Ａｇ系導体からなる回路が多層状に形成され、基板上面
には該基板に搭載されるチップと結線されるＡｕ，Ｐ
ｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパッドが形成されたセラ
ミック多層回路基板であって、回路が形成された基板部
分は、融点もしくは軟化点が５２５〜８００℃であるガ
ラス層からなり、パッドが形成された基板部分は、融点
もしくは軟化点が１２００℃以上である高融点セラミッ
ク絶縁層からなることを特徴とする。そして、パッドが
形成された基板部分を構成する高融点セラミック絶縁層
は、回路が内部に形成されたガラス層上全面をおおう一
枚板で構成する、あるいは、ガラス層上に２つ以上に分
割し、この分割された高融点セラミック絶縁層上に１つ
以上のパッドを有するものとする。

【００１０】本発明の別の多層回路基板は、上記本発明
の多層回路基板におけるように、パッドが形成された基
板部分を構成する高融点セラミック絶縁層を、回路が形
成されたガラス層上全面をおおう一枚板で構成するとと
もに、この低融点セラミック絶縁層の中に、融点もしく
は軟化点が１２００℃以上のもう一つの高融点セラミッ
ク絶縁層を一層含めたことを特徴とする。そしてガラス
層に含む高融点セラミック絶縁層を、ガラス層の最下部
を占めるように配置する、あるいはガラス層の厚さ方向
の中央部を占めるように配置するのがよい。

【００１１】また、本発明のまた別の多層回路基板は、
基板内にＡｇ系導体からなる回路が多層状に形成され、
基板上面にはこの搭載されるチップと結線されるＡｕ，
Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパッドが形成されたセ
ラミック多層回路基板であって、パッドが表側に形成さ
れた基板部分は、融点もしくは軟化点が１２００℃以上
である高融点セラミック絶縁層からなり、回路が形成さ
れた基板部分は、融点もしくは軟化点が５２５〜８００
℃であるガラス層からなり、かつ回路が形成された基板
部分の層の半分が高融点セラミック絶縁層の裏側に、残
りの半分がパッドの位置に対応して該パッドを入れる穴
を設けて高融点セラミック絶縁層の表側に設けられたこ
とを特徴とする。

【００１２】本発明の多層回路基板の製法は、基板内に
Ａｇ系導体からなる回路が多層状に形成され、基板上面
には該基板に搭載されるチップと結線されるＡｕ，Ｐ
ｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパッドが形成されたセラ
ミック多層回路基板の製法であって、(1)焼結済みで１
２００℃以上の融点もしくは軟化点を有する高融点絶縁
板にビアホールを形成し、(2)このビアホールにＡｇペ
ーストを充填し、(3)次いで高融点絶縁板の一方の面に
ビアホール中のＡｇペーストと接続して、パッドとなる
べきＡｕ，Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌのペーストの膜を形
成する一方、(4)焼成により融点もしくは軟化点が５２
５〜８００℃のガラス層となる複数のグリーンシートそ
れぞれにビアホールを形成し、(5)各グリーンシートの
ビアホールにＡｇペーストを充填し、(6)各グリーンシ
ート上にＡｇペーストにより配線回路パターンを印刷
し、(7)この印刷したグリーンシートを積層し、さらに
このグリーンシートの積層体と、パッドとなるべきペー
ストの膜を形成した高融点絶縁板とを組合せ、(8)脱脂
した後に(9)ガラス層の融点で焼成することを特徴とす
る。

【００１３】次に、について述べる。製法によって
は、焼成中にガラス絶縁層が焼結収縮し、バリア層であ
ると焼結済の高融点絶縁板に曲げ応力がかかることがあ
る。バリア層を薄くすると、バリア層がガラス絶縁層の
焼結収縮により発生する曲げ応力に耐え切れなくなる。
はバリア層を薄くできないという課題を、曲げ応力を
圧縮応力に変換することにより解決しようとする手段で
ある。より具体的には次の手段により課題を解決でき
る。

【００１４】多層回路基板の表側全面にパッドが形成さ
れた一つの高融点セラミック絶縁層を設けるとともに、
裏面全面にもう一つの高融点セラミック絶縁層を設け
る。または、多層回路基板の表側全面にパッドが形成さ
れた一つの高融点セラミック絶縁層を設けるとともに、
多層回路が形成された低融点セラミック絶縁層の中に、
望ましくはこの低融点セラミック絶縁層の厚さ方向の中
央部を占めるようにもう一つの高融点セラミック絶縁層
を設ける。

【００１５】その他、多層回路基板を、パッドが表側に
形成された高融点セラミック絶縁層の裏側に回路が形成
された基板部分の層の半分を、残りの半分をパッドの位
置に対応して該パッドを入れる穴を設けて高融点セラミ
ック絶縁層の表側に設ける。

【００１６】但し、このように低融点セラミック絶縁層
の厚さ方向の中央部に高融点セラミック絶縁層を設ける
場合、バリア層となる高融点セラミック絶縁層の強度に
よっても多少異なるものの、低融点セラミック絶縁層の
厚さ方向の中心からバリア層の厚さ程度のずれは許容さ
れることが経験的にわかっている。さらに、上記の手段
により作製したセラミック多層回路基板のパッドへ直接
ワイヤボンディングすることが可能であり、ベアチップ
を搭載したマルチチップモジュールを作製できる。

【００１７】

【作用】本発明は大きく分類して次の２つの柱からな
る。バリア層の形成手段。バリア層の薄化の手段。
まず、の作用効果について説明する。本発明のポイン
トは、バリア層を融点・もしくは軟化点が１２００℃以
上である焼結済みのセラミックとし、この焼結済みセラ
ミックス上にパッドを形成する点にある。

【００１８】まず、融点もしくは軟化点が１２００℃で
あることの作用効果について述べる。パッドへのＡｇの
固溶を防ぐには基板内部の配線回路と基板表面のパッド
間にバリア層を設け、配線を構成するＡｇのパッドへの
拡散を防止すれば良い。バリア層が機能するにはＡｇの
拡散係数が小さければ良い。拡散係数はバリア層の融点
もしくは軟化点と相関がある。具体的には、Ａｇの拡散
係数を十分小さくするにはバリア層の融点もしくは軟化
点を１２００℃以上とすることが好ましい。例えば、バ
リア層の材料としてはアルミナ、ＡｌＮ，ＳｉＣ，ムラ
イト等を利用できる。

【００１９】次に、バリア層を焼結済みのセラミック板
としたことによる作用効果を説明する。基板は配線にＡ
ｇを使用しているので９００℃以上の高温に曝すことは
できない。融点１２００℃以上の物質を９００℃以下の
温度で緻密化させるのは困難である。したがって、未焼
結のバリア層を絶縁層と接着した後に焼成したのでは、
バリア層を緻密化することができない。ガラス絶縁層へ
の積層前にバリア層を焼結することにより、バリア層が
緻密となり、Ａｇの拡散速度が小さいことと合わせて、
Ａｇのパッドへの拡散を防止できる。

【００２０】次に、バリア層とパッドの間に他の絶縁層
を挾まず、バリア層上に直接パッドを形成することの作
用効果について説明する。パッドは基板配線と電気的に
接続されなければならない。したがって、パッド・バリ
ア間に絶縁層が存在する場合、この絶縁層中にも配線が
必要となる。しかし、配線に原料及び製造コストの安い
Ａｇ配線が使用できないため大幅なコストアップとな
る。したがって、バリア層上に直接パッドを形成するこ
とが好ましい。

【００２１】但し、パッドごとにバリア層を形成する
と、パッド位置にパッドを配置するプロセス他回路
とパッドの電気的接続の確保等、プロセスが複雑化して
しまう。複数のパッドのバリア層を一枚の焼結済みセラ
ミックスで兼用することによりプロセス工程を低減する
ことができる。更に、バリア層と絶縁層はしっかり接着
することが重要である。一般的に接着強度は接着面積に
比例する。したがって、絶縁層片面の全面を１枚のバリ
ア層で覆うことが最も好ましい。

【００２２】ガラス絶縁層とバリア層すなわち焼結済み
セラミックの接着は、次の手段により行うことができ
る。まず、ガラス絶縁層を焼結させる。その後、焼結済
みセラミックスであるバリア層を積層し、加圧しながら
焼成することによりガラス絶縁層とバリア層を接着する
ことができる。他に公知の技術である製法：ア）焼結済
みセラミックに未焼成絶縁層用グリーンシートを圧着
し、その後焼成する、イ）焼結済みセラミックに絶縁層
用ペーストをスクリーン印刷し、その後焼成する、等に
よっても可能である。但し、公知の技術ア）イ）では、
焼成中ガラス絶縁層が焼結することにより、バリア層に
曲げ応力がかかる。

【００２３】したがって、公知の技術ア）イ）により本
発明を実現するには、ガラス絶縁層の焼結時に生じる曲
げ応力に耐えられるようバリア層を厚くしなければなら
ない。しかし、世の中のニーズは軽少短薄化の傾向にあ
り、バリア層を厚くすることは好ましくない。そこで、
「課題を解決するための手段」に述べたの手段が重要
となる。バリア層は圧縮応力には強いが曲げ応力に極め
て弱い。はその曲げ応力を回避し、圧縮応力とするた
めの手段である。本発明は、高融点セラミック絶縁層を
多層回路基板の厚さ方向中心の平面に関して対称に配置
した点に特徴がある。例えば多層回路基板の上面にのみ
バリア層である高融点セラミック絶縁層を設けた場合、
この高融点セラミック絶縁層を薄くすると絶縁の収縮に
より曲げ応力がかかり基板が破断してしまう。しかし、
多層回路基板の表側全面に一つの高融点セラミック絶縁
層を設けるとともに、裏面全面にもう一つの高融点セラ
ミック絶縁層を設ければ、焼成中に生ずる絶縁層の収縮
による曲げ応力の総和は小さくなりバリア層を薄くする
ことが可能である。バリア層は圧縮応力には強いので薄
くすることが可能である（後述の図７参照）。また多層
回路基板の表側全面一つの高融点セラミック絶縁層を設
けるとともに、多層回路が形成された低融点セラミック
絶縁層の中にもう一つの高融点セラミック絶縁層を設け
れば、アルミナ板１を余分に形成することにより更に強
度を高くすることができる（後述の図８参照）。さらに
高融点セラミック絶縁層を中心になるように高融点セラ
ミック絶縁層の表裏に、それぞれに回路が形成された基
板部分の層の半分づつ設ければ、バリア層層両側にの絶
縁層の収縮による応力は上下で釣合い、バリア層に圧縮
応力が加わるものの曲げ応力は無視できる（後述の図６
参照）。

【００２４】

【実施例】以下、本発明のセラミック多層回路基板の製
法を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこ
れらに限定されない。

【００２５】〔実施例１〕本実施例を図１および図２を
用いて説明する。図１はチップを実装した多層回路基板
の構成を示す図で図２のI−I断面図、図２は図１の上面
図である。まず、平均粒径２μｍのＡｇ粉末とＢｉ₂Ｏ₃
粉末の重量比１０対２の混合物に、アクリル樹脂／ブチ
ルカルビトールアセテートからなるビヒクルを適量加
え、３本ロールを用いて室温で混練し、スクリーン印刷
に好適なＡｇ導体ペーストを調整した。またＡｇ導体ペ
ーストと同様な方法でＡｕペーストを作製した。

【００２６】次に、硼硅酸鉛ガラスと、フリットとして
のアルミナ粉末にポリビニルブチラール等の有機溶剤を
加えて撹拌し、でいしょう化状態とした。このでいしょ
うをドクターブレードを用いたキャスティング成膜法に
よって１００×１００(ｍｍ)角の未焼成のグリーンシー
トを複数枚形成した。これらグリーンシートは焼成され
てガラスの絶縁層２となる。

【００２７】この様にして形成したグリーンシートに垂
直方向にパンチャーを用いて、直径２００μｍの穴（ビ
アホール）を複数個形成し、これらビアホールにビア導
体４となるべくＡｇ導体ペーストを充填した。その後に
各グリーンシート上に、ビアホールに充填したＡｇ導体
ペーストと接続するように、Ａｇ導体ペーストを用いて
スクリーン印刷で配線パターンを形成した。次に配線パ
ターンを形成した複数のグリーンシートを、図１におい
て１点鎖線で示すよう、順次積み重ねた。

【００２８】一方、０．６５ｍｍ厚さ、１１０×１１０
(ｍｍ)角の焼結した高融点セラミック層となるアルミナ
板１にビアホールを形成し、ビア導体４となるべきＡｇ
導体ペーストを充填した。なおアルミナ板１は１６００
℃で焼成した。次に、積み重ねたグリーンシートの最上
面に電気的に接続するようにアルミナ板１を重ね、熱プ
レス機などを用いて温度１２０℃、圧力２００ｋｇ／ｃ
ｍ²の条件で上下面から熱圧着し、積層体を得た。この
積層体のアルミナ板１上に、このアルミナ板１のビアホ
ール中のＡｇ導体ペーストと接続する様に、Ａｕペース
トを用いて一辺が１.５ｍｍの正方形の厚膜をスクリー
ン印刷により形成した。それから、このアルミナ板１を
載せた積層体を空気中、約４００℃で１時間加熱して脱
脂を行った後、８５０℃で１０分間焼成し、かくして多
層のＡｇ厚膜配線５とそれら配線５をつなビア導体４を
絶縁層２内部に有し、Ａｕパッド３を絶縁層２表面に有
する多層回路基板を作製した。焼成の結果、絶縁層２内
に気泡の発生は認められなかった。また、Ａｕパッド３
もめくれ上がることなく形成され、アルミナ板１とパッ
ド３との接着強度は２.２kgfあった。アルミナ板１と絶
縁層２の接着強度は十分大きかった。

【００２９】上記のように作製した多層回路基板上のＡ
ｕパッド３とこの基板上に取り付けたチップ６とをＡｕ
線７を用いてワイヤボンディングすることに成功した。
本実施例では、アルミナ板１を用いたが、代わりに融点
が１２００℃以上の他のセラミックス例えば、ＡｌＮ，
ＳｉＣ，ムライト等をバリア層としても良い。

【００３０】〔実施例２〕本実施例を図３、図４により
説明する。図３はチップを実装した多層回路基板の構成
を示す図で図４のIII−III縦断面図、図４は図３の上面
図である。実施例１と同様に、Ａｇ粉末、Ｂｉ₂Ｏ₃粉末
およびアクリル樹脂／ブチルカルビトールアセテートか
らＡｇ導体ペーストを作製し、そしてＡｕペーストも同
様な方法で作製した。また実施例１と同様に硼硅酸鉛ガ
ラス、アルミナ粉末およびポリビニルブチラール等の有
機溶剤から、１００×１００(ｍｍ)角の未焼成のグリー
ンシートを複数枚形成した。

【００３１】これらグリーンシートに垂直方向にパンチ
ャーを用いて、直径２００μｍの穴（ビアホール）を複
数個形成し、これらビアホールにビア導体４となるべき
Ａｇ導体ペーストを充填した。その後にグリーンシート
上に、ビアホール中のＡｇ導体ペーストと接続するよう
にＡｇ導体ペーストを用いてスクリーン印刷で配線パタ
ーンを形成した。配線パターンを形成したグリーンシー
トを順次積み重ね、熱プレス機などを用いて温度１２０
℃、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²の条件で上下面から熱圧着
し、積層体を得た。

【００３２】一方、表面にＡｕパッド３を、側面にＡｇ
系厚膜導体９を形成した、０．６５ｍｍ厚、１．６×
０．８(ｍｍ)角のアルミナ小片８を焼結により作製し
た。次に、このアルミナ小片８を、上記積層体の最上面
に形成されたＡｇ導体ペーストの配線パターン上に、チ
ップマウンターを用いて搭載した。アルミナ小片８を搭
載した積層体を空気中、約４００℃で１時間加熱して脱
脂を行った後、８５０℃で１０分間焼成して、多層回路
基板を作成した。焼成の結果、グリーンシートが焼成さ
れてなる絶縁層２内に気泡の発生は認められなかった。
そしてアルミナ小片８と絶縁層２の接合強度は0.5kgfで
あった。

【００３３】上記のように作製した多層回路基板上のＡ
ｕパッド３とこの基板上に取り付けたチップ６とをＡｕ
線７を用いてワイヤボンディングすることに成功した。
本実施例では、アルミナ製小片８を用いたが、融点が１
２００℃以上の他のセラミックス小片、例えば、Ａｌ
Ｎ，ＳｉＣ，ムライト製のものを用いても良い。

【００３４】〔実施例３〕本実施例を図５を用いて説明
する。図５はチップを実装した多層回路基板の上面図で
ある。実施例１と同様に、Ａｇ粉末、Ｂｉ₂Ｏ₃粉末およ
びアクリル樹脂／ブチルカルビトールアセテートからＡ
ｇ導体ペーストを作製し、そしてＡｕペーストも同様な
方法で作製した。また実施例１と同様に硼硅酸鉛ガラ
ス、アルミナ粉末およびポリビニルブチラール等の有機
溶剤から、１００×１００(ｍｍ)角の未焼成のグリーン
シートを複数枚形成した。

【００３５】これらグリーンシートに垂直方向にパンチ
ャーを用いて、直径２００μｍのビアホールを複数個形
成し、各ビアホールにビア導体４となるべきＡｇ導体ペ
ーストを充填した。その後にビアホール中のＡｇ導体ペ
ーストと接続するようＡｇ導体ペーストを用いてスクリ
ーン印刷でＡｇ厚膜配線５回路のパターンを形成した。
配線パターンを形成したグリーンシートを順次積み重
ね、熱プレス機などを用いて温度１２０℃、圧力２００
ｋｇ／ｃｍ²の条件で上下面から熱圧着し、積層体を得
た。

【００３６】一方、０.６５ｍｍ厚で１.６×４.８(ｍ
ｍ)角の焼成済みアルミナ板１１の２枚にそれぞれ５個
のビアホールを形成し、各ビアホールに、焼成するとビ
ア導体４となるＡｇ導体ペーストを充填した。各アルミ
ナ板１１上に、ビアホール中のＡｇ導体ペーストと接続
するようＡｕペーストを用いて一辺が０.８ｍｍの正方
形の厚膜を、スクリーン印刷によりそれぞれ５つ形成し
た。

【００３７】次にグリーンシートの積層体の最上面に２
つのアルミナ板１１を、それぞれ積層体中の配線と電気
的に接続するよう重ねて、熱プレス機などを用いて温度
１２０℃、圧力２００ｋｇ／ｃｍ²の条件で上下面から
熱圧着し、空気中、約４００℃で１時間の脱脂を行った
後、８５０℃で１０分間焼成して、多層回路基板を作製
した。焼成の結果、絶縁層２内に気泡の発生は認められ
なかった。またＡｕパッド３もめくれ上がることなく形
成され、アルミナ板１１と絶縁層２の接合強度は２.５k
gfあった。

【００３８】更に、この多層回路基板上のＡｕパッド３
とこの基板上に取り付けたチップ６とをＡｕ線７を用い
てワイヤボンディングすることに成功した。本実施例で
は、アルミナ板１を用いたが、代わりに融点が１２００
℃以上の他のセラミックス例えば、ＡｌＮ，ＳｉＣ，ム
ライト等をバリア層としても良い。

【００３９】〔実施例４〕本実施例を図６を用いて説明
する。図６はチップを実装した多層回路基板の縦断面図
である。実施例１と同様に、Ａｇ粉末、Ｂｉ₂Ｏ₃粉末お
よびアクリル樹脂／ブチルカルビトールアセテートから
Ａｇ導体ペーストを作製し、そしてＡｕペーストも同様
な方法で作製した。また実施例１と同様に硼硅酸鉛ガラ
ス、アルミナ粉末およびポリビニルブチラール等の有機
溶剤から、１００×１００(ｍｍ)の未焼成のグリーンシ
ートを４枚形成した。

【００４０】これらグリーンシートに垂直方向にパンチ
ャーを用いて、直径２００μｍのビアホールを複数個形
成し、各ビアホールにビア導体４となるべきＡｇ導体ペ
ーストを充填した。その後、各グリーンシートに、それ
ぞれビアホール中のＡｇ導体ペーストと接続するように
Ａｇ導体ペーストを用いてスクリーン印刷でＡｇ厚膜配
線５の回路パターンを形成した。

【００４１】一方、０.０５ｍｍ厚で１１０×１１０(ｍ
ｍ)角の焼成したアルミナ板１にビアホールを形成し、
そのビアホールにビア導体４となるべきＡｇ導体ペース
トを充填した。さらにビアホール中のＡｇ導体ペースト
と接続するようＡｕペーストを用いて一辺が１.５ｍｍ
の正方形の厚膜をスクリーン印刷により形成した。さら
に上記４枚のグリーンシートの内の２枚に、アルミナ板
１に形成したのＡｕペースト膜の位置に対応して、大き
めの穴をくり抜いた。

【００４２】次に、配線５の回路パターンを形成した４
枚のうちの２枚のグリーンシートを重ね、その上にアル
ミナ板１を、Ａｕペースト膜を上にして載置し、さらに
アルミナ板１上に、Ａｕペースト膜の位置に対応して大
きめの穴をくり抜いたグリーンシートの２枚を重ねた。
熱プレス機などを用いて温度１２０℃、圧力２００ｋｇ
／ｃｍ²の条件で上下面から熱圧着し、積層体を得た。
それから、空気中、約４００℃で１時間の脱脂を行った
後、８５０℃で１０分間焼成して、多層回路基板を作製
した。焼成の結果、基板に反りは発生せず、また、焼成
中に破断することも無かった。更に絶縁層内に気泡の発
生は認められなかった。また、Ａｕパッド３もめくれ上
がることなく形成され、アルミナ板１との接着強度は
２.２ kgfあった。

【００４３】更に、この多層回路基板上のＡｕパッド３
とこの基板上に取り付けたチップ６とをＡｕ線７を用い
てワイヤボンディングすることに成功した。本実施例で
は、アルミナ板１を用いたが、代わりに融点が１２００
℃以上の他のセラミックス例えば、ＡｌＮ，ＳｉＣ，ム
ライト等をバリア層としても良い。

【００４４】〔実施例５〕図７を用いて本実施例を説明
する。図７はチップを実装した多層回路基板の断面図で
ある。実施例１と同様に、Ａｇ粉末、Ｂｉ₂Ｏ₃粉末およ
びアクリル樹脂／ブチルカルビトールアセテートからＡ
ｇ導体ペーストを作製し、そしてＡｕペーストも同様な
方法で作製した。また実施例１と同様に硼硅酸鉛ガラ
ス、アルミナ粉末およびポリビニルブチラール等の有機
溶剤から、１０ｃｍ×１０ｃｍの未焼成のグリーンシー
トを複数枚形成した。

【００４５】これらグリーンシートに垂直方向にパンチ
ャーを用いて、直径２００μｍのビアホールを複数個形
成し、ビア導体４となるべきＡｇ導体ペーストを充填し
た。その後に各グリーンシート上にビアホール中のＡｇ
導体ペーストと接続するように、Ａｇ導体ペーストを用
いてスクリーン印刷で配線パターンを形成した。それか
ら、配線パターンを形成した複数のグリーンシートを順
次積み重ねた。

【００４６】一方、０.０５ｍｍ厚、１1０×１1０(ｍ
ｍ)角で焼成した２枚のアルミナ板１にビアホールを形
成し、ビア導体４となるべくＡｇ導体ペーストを充填し
た。次に、積み重ねたグリーンシートの両面にそれぞれ
アルミナ板１を電気的に接続するように重ねて、熱プレ
ス機などを用いて温度１２０℃、圧力２００ｋｇ／ｃｍ
²の条件で上下面から熱圧着し、積層体を得た。この積
層体のアルミナ板１上にこのアルミナ板１のビアホール
中のＡｇ導体ペーストと接続する様に、Ａｕペーストを
用いて、一辺が１.５ｍｍの正方形の厚膜を、スクリー
ン印刷により形成した。この後、空気中、約４００℃で
６時間の脱脂を行った後、８５０℃で１０分間焼成し
て、多層回路基板を作製した。焼成の結果、基板はやや
中央部に凹みが認められるものの焼成中に破断すること
は無かった。また、絶縁層２内に気泡の発生は認められ
なかった。また、Ａｕパッド３もめくれ上がることなく
形成され、アルミナ板１とパッド３との接着強度は２.
２kgfあった。アルミナ板１と絶縁層２の接着強度は十
分大きかった。

【００４７】更に、この多層回路基板上のＡｕパッド３
とこの基板上に取り付けたチップ６とをＡｕ線７を用い
てワイヤボンディングすることに成功した。本実施例で
は、アルミナ板１を用いたが、代わりに融点が１２００
℃以上の他のセラミックス例えば、ＡｌＮ，ＳｉＣ，ム
ライト等をバリア層としても良い。

【００４８】〔実施例６〕図８を用いて本実施例を説明
する。図８はチップを実装した多層回路基板の断面図で
ある。実施例５（図７）のグリーンシートの積層工程に
おいて０.０５ｍｍ厚、１1０×１1０(ｍｍ)角のアルミ
ナ板１を積層体の層間に余分に挿入したが、焼成中基板
が破断することは無かった。そしてアルミナ板１を積層
体のいずれの層間に挿入しても問題がなかった。

【００４９】〔対象例〕実施例１(図１)において、厚さ
０.６５ｍｍのアルミナ板の代わりに０.０５ｍｍのアル
ミナ板１を用いて基板を作製しようとしたが、焼成工程
において基板が破断してしまった。

【００５０】〔実施例７〕実施例１と同様に、Ａｇ粉
末、Ｂｉ₂Ｏ₃粉末およびアクリル樹脂／ブチルカルビト
ールアセテートからＡｇ導体ペーストを作製し、そして
Ａｕペーストも同様な方法で作製した。また実施例１と
同様に硼硅酸鉛ガラス、アルミナ粉末およびポリビニル
ブチラール等の有機溶剤から、１００×１００(ｍｍ)角
の未焼成のグリーンシートを複数枚形成した。

【００５１】これらグリーンシートに垂直方向にパンチ
ャーを用いて、直径２００μｍのビアホールを複数個形
成し、ビア導体４となるべきＡｇ導体ペーストを充填し
た。その後に、各グリーンシート上にビアホール中のＡ
ｇ導体ペーストと接続するようＡｇ導体ペーストを用い
てスクリーン印刷で配線パターンを形成した。次に配線
パターンを形成した複数のグリーンシートを順次積み重
ねた。熱プレス機などを用いて温度１２０℃、圧力２０
０ｋｇ／ｃｍ²の条件で上下面から熱圧着し、積層体を
得た。この積層体を、空気中、約４００℃で１時間の脱
脂を行った後、８５０℃で１０分間焼成し、焼結体を得
た。

【００５２】一方、厚さ０．６５ｍｍ、１１０×１１０
(ｍｍ)各で焼成したアルミナ板１にビアホールを形成
し、ビア導体４となるべきＡｇ導体ペーストを充填し
た。それからアルミナ板１のビアホール中のＡｇ導体ペ
ーストに接続する様に、Ａｕペーストを用いて一辺１.
５ｍｍの正方形の厚膜をスクリーン印刷により形成し
た。

【００５３】次に、上記の焼結体に電気的に接続するよ
うに上記Ａｕ膜を形成したアルミナ板１を重ね、加圧し
ながら、８５０℃で１０分間焼成した。このように焼結
体同士を焼成した結果、絶縁層内に気泡の発生は認めら
れなかった。また、Ａｕパッド３もめくれ上がることな
く形成され、基板とパッド３との接着強度は２.２kgfあ
った。アルミナ板１と絶縁層２の接着強度は十分大きか
った。

【００５４】更に、この多層回路基板上のＡｕパッド３
とこの基板上に取り付けたチップ６とをＡｕ線７を用い
てワイヤボンディングすることに成功した。本実施例で
は、アルミナ板１を用いたが、代わりに融点が１２００
℃以上の他のセラミックス例えば、ＡｌＮ，ＳｉＣ，ム
ライト等をバリア層としても良い。

【００５５】〔実施例８〕実施例１の多層回路基板を使
用し、表面に複数のベアチップを実装したマルチチップ
モジュールを作製した。そして、このマルチチップモジ
ュールが正常に動作することを確認した。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤボンディング用
パッドを、１２００℃以上の融点もしくは軟化点をもつ
焼結済みセラミックス上に形成することにより、Ａｇ系
配線回路を有する低温焼成多層回路基板への厚膜ワイヤ
ボンディングの形成を可能とする。その結果、前記多層
回路基板への良好なワイヤボンディングが可能となり、
ベアチップ搭載やマルチチップもジュールを実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一枚板バリア層付き多層回路基板の構成を示す
断面図である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】アルミナでなるバリア小片付き多層回路基板の
構成を示す断面図である。

【図４】図４の上面図である。

【図５】アルミナ板の複数バリア層を設けた多層回路基
板を示す上面図である。

【図６】基板の厚さ方向中心にアルミナ板でなるバリア
層を設けたコア型多層回路基板の断面図である。

【図７】基板の上下両面に高融点のアルミナ板を設けた
対称型多層回路基板の断面図である。

【図８】基板の上面と厚さ方向の中間位置に高融点のア
ルミナ板を設けた挿入型多層回路基板の断面図である。

【図９】多層回路基板作製のプロセスの一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１アルミナ板２絶縁層３Ａｕパッド４ビア導体５Ａｇ厚膜配線６チップ７Ａｕ線８アルミナ小片９Ａｇ厚膜導体１１アルミナ板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷川満茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板内にＡｇ系導体からなる回路が多層
状に形成され、基板上面には該基板に搭載されるチップ
と結線されるＡｕ，Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパ
ッドが形成されたセラミック多層回路基板において、前
記回路が形成された基板部分は、融点もしくは軟化点が
５２５〜８００℃であるガラス層からなり、前記パッド
が形成された基板部分は、融点もしくは軟化点が１２０
０℃以上である高融点セラミック絶縁層からなることを
特徴とするセラミック多層回路基板。
【請求項２】前記高融点セラミック絶縁層が前記ガラ
ス層上全面をおおう一枚板で構成されたことを特徴とす
る請求項１記載のセラミック多層回路基板。
【請求項３】前記高融点セラミック絶縁層が前記ガラ
ス層上に２つ以上に分割され、該分割された高融点セラ
ミック絶縁層上に１つ以上の前記パッドを有することを
特徴とする請求項１記載のセラミック多層回路基板。
【請求項４】基板内にＡｇ系導体からなる回路が多層
状に形成され、基板上面には該基板に搭載されるチップ
と結線されるＡｕ，Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパ
ッドが形成されたセラミック多層回路基板において、前
記回路が形成された基板部分は、融点もしくは軟化点が
１２００℃以上である高融点セラミック絶縁層を一層含
み他が融点もしくは軟化点が５２５〜８００℃であるガ
ラス層からなり、前記パッドが形成された基板部分は、
融点もしくは軟化点が１２００℃以上である高融点セラ
ミック絶縁層からなることを特徴とするセラミック多層
回路基板。
【請求項５】前記ガラス層に含む高融点セラミック絶
縁層が、該ガラス層の最下部を占めることを特徴とする
請求項４記載のセラミック多層回路基板。
【請求項６】前記ガラス層に含む高融点セラミック絶
縁層が、該ガラス層の厚さ方向の中央部を占めることを
特徴とする請求項４記載のセラミック多層回路基板。
【請求項７】基板内にＡｇ系導体からなる回路が多層
状に形成され、基板上面には該基板に搭載されるチップ
と結線されるＡｕ，Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパ
ッドが形成されたセラミック多層回路基板において、前
記パッドが表側に形成された基板部分は、融点もしくは
軟化点が１２００℃以上である高融点セラミック絶縁層
からなり、前記回路が形成された基板部分は、融点もし
くは軟化点が５２５〜８００℃であるガラス層からな
り、かつ回路が形成された基板部分の層の半分が前記高
融点セラミック絶縁層の裏側に、残りの半分が前記パッ
ドの位置に対応して該パッドを入れる穴を設けて高融点
セラミック絶縁層の表側に設けられていることを特徴と
するセラミック多層回路基板。
【請求項８】請求項１ないし７のセラミック多層回路
基板にチップを搭載し該チップと前記パッドとをワイヤ
ボンディングにより接続してなることを特徴とするチッ
プモジュール。
【請求項９】基板内にＡｇ系導体からなる回路が多層
状に形成され、基板上面には該基板に搭載されるチップ
と結線されるＡｕ，Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌからなるパ
ッドが形成されたセラミック多層回路基板の製法におい
て、焼結済みで１２００℃以上の融点もしくは軟化点を
有する高融点絶縁板にビアホールを形成し、このビアホ
ールにＡｇペーストを充填し、次いで高融点絶縁板の一
方の面にビアホール中のＡｇペーストと接続して、前記
パッドとなるべきＡｕ，Ｐｔ，ＣｕもしくはＡｌのペー
ストの膜を形成する一方、焼成することにより融点もし
くは軟化点が５２５〜８００℃であるガラス層となる複
数のグリーンシートそれぞれにビアホールを形成し、各
グリーンシートのビアホールにＡｇペーストを充填し、
各グリーンシート上にＡｇペーストにより配線回路パタ
ーンを印刷し、該印刷したグリーンシートを積層し、さ
らに該グリーンシートの積層体と、パッドとなるべきペ
ーストの膜を形成した高融点絶縁板とを組合せ、脱脂し
た後に前記ガラス層の融点で焼成することを特徴とする
セラミック多層回路基板の製法。