JPH0918148A - 低温焼成セラミック多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の表面の色とコントラストが鮮明な標識
を簡単に形成することができ低温焼成セラミック多層回
路基板を提供する。 【構成】ガラス−セラミック材料から成るガラス−セラ
ミック層が複数積層した積層体１内に、内部配線導体３
・・・、ビアホール導体４・・・を配置し、表面に表面
配線導体２・・・を配置した低温焼成セラミック多層回
路基板である。積層体１の酸化性雰囲気の焼成で、酸化
・変色される材料からなる標識５を積層体１の表面に形
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス−セラミック材
料から成る単層または内部配線導体となる導体膜を挟持
・積層した多層の基体上に表面配線導体となる導体膜を
一体的に焼結した低温焼成セラミック多層回路基板の製
造方法に関し、特に、位置決めマークや型番などを示す
標識の形成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、低温焼成セラミック多層回路基
板は、積層体と表面配線導体、実装用電子部品などから
成る。

【０００３】この積層体を構成する絶縁層としては、低
温焼成可能なガラスとアルミナなどの無機物フィラーか
ら成るガラス−セラミックが用いられ、その内部には、
Ａｇを主成分とするビアホール導体、内部配線導体が配
置されていた。

【０００４】また、積層体の表面に、例えばＣｕなどを
主成分とする表面配線導体が印刷、焼きつけされ、さら
に、各種電子部品が半田などを介して実装されていた。

【０００５】特に、積層体の表面配線導体が形成された
部分以外の領域には、位置決め認識するための標識（以
下、位置決めマーク）が形成されており、表面配線導体
を印刷する場合、また、所定表面配線導体に電子部品を
実装する場合には、この位置決めマークを画像認識装置
で読み取って、所定位置に表面配線導体の印刷・焼きつ
け、電子部品の実装を行っていた。

【０００６】このような位置決めマークは、積層体を形
成する工程で同時に形成する必要がある。具体的には、
積層体を構成する最表面のシートに、通常の内部配線導
体と表面配線導体とを接続するためのビアホール導体を
形成すると同時に、同一工程で、表面に露出して位置決
めマークとして作用するビアホール導体を形成してい
た。即ち、ガラス−セラミック材料のシートに位置決め
用の貫通孔を形成し、この貫通孔にＡｇ粉末、ガラスフ
リットを含むＡｇペーストを充填し、積層体の焼成工程
と同時に焼成することによって形成していた。

【０００７】また、積層体を構成を最表面のシートに、
通常の内部配線と表面配線導体とを接続するための接続
用ビアホール導体を形成した後、このビアホール導体を
基準にして、表面に露出する位置決めマークとして作用
するパターンを形成していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
して形成した位置決め用ビアホール導体やパターンは、
材料的には、接続用ビアホール導体や内部配線導体と合
わせるためには、Ａｇ系材料が用いられていた。

【０００９】このＡｇ系材料の位置決め用ビアホール導
体やパターンは、酸化雰囲気焼成されると灰白色となる
ため、基板の表面である材料である黄白色とコントラス
トが低いものであった。

【００１０】また、画像認識の精度を高めるためには、
パターン（印刷時に滲みなどが発生してしまう）より
も、ビアホール導体で位置決めマークを形成する方が望
ましいが、ビアホール導体の表面に、焼成工程で、ガラ
スフリットがしみだしてしまい、また、Ａｇ粉末の成長
が充分に進まないなどの露出面が曇った状態となり、そ
の結果、積層体のガラス−セラミック材料の色と位置決
めマークとの色のコントラストが低下してしまう。

【００１１】このため、画像認識装置で位置決めマーク
を認識しようとしても、信頼性高く認識することが困難
となり、表面配線導体をこの認識結果に基づいて印刷し
ようとしても実質的にできなかった。これは、さらに、
表面配線導体上に厚膜抵抗体膜や各種電子部品素子（例
えば、チップ抵抗器、チップコンデンサ、ＩＣチップな
ど）を形成又は実装する場合も同様である。

【００１２】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、積層体を形成する際に、基
板とのコントラストの高い位置決めマークを簡単に形成
することができる低温焼成セラミック多層回路基板の製
造方法を提供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、貫通孔内にＡ
ｇを主成分とするビアホール導体を、表面にＡｇを主成
分とする内部配線導体となる導体を形成させたガラス−
セラミック材料からなるシートを複数積層し、積層体を
得るとともに、該積層体を大気又は酸化性雰囲気で焼成
し、しかる後、焼成された前記積層体上に表面配線導体
膜を印刷・焼きつけする低温焼成セラミック多層回路基
板の製造方法において、前記積層体の最上部または最下
部のシートの表面で表面配線導体が形成されない領域
に、前記積層体を焼成する雰囲気で酸化される材料から
成る位置決めマークが形成されていることを特徴とする
低温焼成セラミック多層回路基板の製造方法である。

【００１４】ここで、積層体の焼成雰囲気、大気又は酸
化性雰囲気で酸化される材料として、通常、導体材料に
用いられるＣｕ系材料、通常抵抗体膜に用いられる珪化
タンタル系材料、六硼化ランタン系材料などが挙げられ
る。

【００１５】

【作用】本発明によれば、積層体を構成するガラス−セ
ラミック材料のシートのうち、少なくとも最表面に位置
するシートに、Ａｇを主成分とする内部配線導体と表面
配線導体とを接続するためのビアホール導体を形成する
と同時に、表面配線導体が形成されない領域に、積層体
の焼成によって酸化される材料、例えばＣｕなどからな
る標識を形成している。尚、標識とは、未焼成の積層体
の表面に形成されたパターンであったり、未焼成の積層
体の表面に露出するビアーホル導体（導体としても作用
しないが）である。

【００１６】このため、複数のシートを積層した積層体
を、酸化性雰囲気で焼成処理すると、未焼成状態の積層
体の表面に露出する標識となる導体は、酸化処理されて
しまい、その表面が黒色に変化してしまう。

【００１７】従って、表面配線導体が形成されていない
領域に、積層体の基板材料の色である白色又は黄白色と
コントラストの高い黒色系の標識を形成することができ
る。

【００１８】このように、コントラストの高い標識を位
置決めマークとして用いることにより、その表面に表面
配線導体を印刷する際や、印刷・焼きつけによって形成
された表面配線導体上に各種電子部品を実装する際に、
画像認識装置を用いて簡単に、且つ確実に行うことがで
きる。

【００１９】結局、画像認識装置によって認識され得る
基板とのコントラストの高い標識を簡単に形成すること
ができる。これに伴って、低温焼成セラミック多層回路
基板を信頼性高く製造することができる。

【００２０】また、コントラストの高い標識を部品の型
番を示す表示体として用いることにより、低温焼成セラ
ミック多層回路基板の誤使用を未然に防止することがで
きる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の低温焼成セラミック多層回路
基板の製造方法を図面に基づいて説明する。図１は本発
明に係る低温焼成セラミック多層回路基板の平面図であ
り、図２はその断面図である。

【００２２】図において、１０は低温焼成セラミック多
層回路基板であり、低温焼成セラミック多層回路基板１
０は、積層体１と表面に形成された表面配線導体２・・
から構成され、さらに積層体一の表面に露出・形成され
た位置決用の標識（以下、位置決めマークという）５・
・・を有し、表面配線導体２・・・上には厚膜抵抗体
膜、絶縁保護膜が被着形成されたり、各種電子部品６な
どが搭載される。

【００２３】積層体１は、例えば４層のガラス−セラミ
ック層１ａ〜１ｄからなり、その層１ａ〜１ｄ間には、
内部配線導体３・・・が形成されている。また、各ガラ
ス−セラミック層１ａ〜１ｄには、その厚み方向に内部
配線導体３・・・間を接続するため、また内部配線導体
３・・・と表面配線導体２・・・とを接続するためのビ
アホール導体４・・・が形成されている。

【００２４】また、図２に示すように、積層体１の表面
で、表面配線導体２・・・が形成されていない領域、例
えば積層体１の端部などには、その表面に位置決めマー
ク５・・・が形成されている。

【００２５】尚、位置決めマーク５・・・は、積層体１
の表裏両主面に形成されているが、一方主面のみに形成
しても構わない。

【００２６】また、図では、少なくともガラス−セラミ
ック層１ａ、１ｄの厚み方向を貫くビアホール導体の露
出部分部分を位置決めマーク５・・・として用いている
が、所定形状のパターンであっても構わない。

【００２７】以下において、ビアホール導体の露出部分
で位置決めマーク５・・・とした例で以下の製造方法を
説明する。

【００２８】まず、積層体１のガラス−セラミック層１
ａ〜１ｄとなるガラス−セラミックグリーンシートを形
成する。例えばグリーンシートは、例えば、ＳｉＯ₂ −
Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｂ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ−ＰｂＯなどのガラス粉
末、例えばアルミナセラミック粉末の無機物フィラー
と、例えばアルキルメタクリレートなどの有機バインダ
ーと、例えばＤＢＰなどの可塑剤と、例えばトルエンな
どの有機溶剤とを混合し、ボールミルで混練しスラリー
を形成する。ここで、セラミック粉末、結晶化ガラスと
なるガラス粉末の混合比率は、セラミック粉末３０ｗｔ
％、ガラス粉末７０ｗｔ％である。このスラリーをドク
ターブレード法などによりテープ成型を行い、所定寸法
に切断してグリーンシートを作成する。

【００２９】次に、ガラス−セラミック層１ｂ〜１ｃと
なるグリーンシートに内部配線導体３・・間を接続する
ビアホール導体４・・・の位置に貫通孔をパンチングな
どにより穿設する。そして、この貫通孔にＡｇを主成分
とするＡｇ系導電性ペーストを用いて、印刷・充填し、
さらに、その表面に内部配線導体３・・・となる導体膜
をＡｇ系導電性ペーストを用いて印刷し、乾燥して形成
する。

【００３０】次に、ガラス−セラミック層１ａ、１ｄと
なるグリーンシートに内部配線導体３・・・と表面配線
導体２・・・とを接続するビアホール導体４・・・の位
置に貫通孔を、また、積層体１の表面配線導体２・・・
が形成されない領域に、位置決めマーク５・・・である
位置決め用ビアホール導体となる貫通孔をパンチングな
どにより穿設する。そして、接続用のビアホール導体４
・・・となる貫通孔にＡｇ系導電性ペーストを用いて印
刷し、充填を行い、位置決めマーク５・・・となる貫通
孔に、大気又は酸化性雰囲気で焼成したときに、酸化反
応をおこない変色する材料、例えば、Ｃｕを主成分とす
るＣｕ系導電性ペーストを用いて、印刷・充填を行い、
乾燥処理する。尚、ガラス−セラミック層１ｄとなるグ
リーンシート上には、内部配線導体３・・・と導体膜を
形成する。

【００３１】ここで、Ａｇ系導電性ペーストは、例えば
所定量のＡｇ粉末、Ａｇ合金（Ａｇ−Ｐｄ）粉末などの
低抵抗金属粉末と、必要に応じて例えば所定量のホウケ
イ酸系の低融点ガラスと、、必要に応じて例えばＳｉＯ
₂ 、Ｂｉ₂ Ｏ₃ などの金属酸化物と、例えばエチルセル
ロースなどの有機バインダーと、例えば２・４−トリメ
チル−１．３−ペンタジオールモノイソブチレートなど
の有機溶剤を混合して、均質混合したものが用いられ
る。

【００３２】また、Ｃｕ系導電性ペーストは、所定量の
Ｃｕ系の金属粉末と、必要に応じて例えば所定量のホウ
ケイ酸系の低融点ガラスと、、必要に応じて例えばＳｉ
Ｏ₂、Ｂｉ₂ Ｏ₃ などの金属酸化物と、例えばエチルセ
ルロースなどの有機バインダーと、例えば２・４−トリ
メチル−１．３−ペンタジオールモノイソブチレートな
どの有機溶剤を混合して、均質混合したものが用いられ
る。

【００３３】このようにして得られたグリーンシート
を、ビアホール導体４・・・となる導体を基準にして位
置合わせを行い、積層順序に応じて積層し、熱圧着を行
い、未焼成状態の積層体を形成する。

【００３４】次に、上述の未焼成状態の積層体１を大気
又は酸化性雰囲気で一体的に焼成処理を行う。具体的に
は、酸素雰囲気または大気雰囲気で、ピーク温度９００
℃程度にまで昇温して焼成するが、昇温過程の５００℃
前後で積層体中に含まれる有機成分が除去され、その後
９００℃までの焼結反応が行われる。

【００３５】これにより、ガラス−セラミック層１ａ、
１ｄとなるグリーンシートに形成した位置決めマーク５
・・・となるビアホール導体も焼成されることになる。
この位置決め用のビアホール導体の材料がＣｕ系材料で
あるため、大気または酸化性雰囲気の焼成により、積層
体１の表面に露出するビアホール導体の露出部分が酸化
されてしまい、黒色系に変質してしまう。即ち、これに
より、ビアホール導体の露出形状の黒色系の位置決めマ
ーク５・・・が形成されることになる。

【００３６】次に、積層体１の表面に、接続用ビアホー
ル導体４・・・と接続するように、Ｃｕ系材料やＡｇ系
材料からなる導電性ペーストを印刷、焼付けを行い、所
定形状の表面配線導体２・・・を形成する。

【００３７】この導電性ペーストの印刷においては、自
動画像認識による位置補正の可能な印刷装置を用い、積
層体１の例えば周囲に形成された位置決めマーク５・・
・を認識して、これを基準にして印刷を行う。従って、
積層体１の焼成で制御が困難な焼成収縮が発生したとし
ても、接続用のビアホール導体４・・・と完全に接続し
た表面配線導体２・・・を形成することができる。

【００３８】ここで、表面配線導体２・・・の材料につ
いて詳述すると、特に、材料はＡｇやＣｕなどが列挙で
きるが、表面配線導体２・・・を高密度に形成したい場
合には、Ｃｕ系材料が好ましい。このとき、Ｃｕ系の導
電性ペーストを焼付けする際の焼成温度は、Ａｇ（接続
用のビアホール導体）との共晶反応を抑えるために、８
７０℃以下で焼成することが重要であり、しかも、表面
配線導体２・・・の酸化を防止するために窒素雰囲気な
どの還元性雰囲気または中性雰囲気で行うことが重要で
ある。

【００３９】また、また、表面配線導体２・・・とし
て、Ａｇ系を用いる場合には、特に表面配線導体２・・
・間でＡｇのマイグレーションが発生しても、充分な絶
縁特性が維持できる程度にその線間を制御する必要があ
る。このＡｇ系材料を用いれば、焼成雰囲気が酸化性雰
囲気や大気雰囲気で焼付けができ、その後、厚膜抵抗体
膜を形成するにあたり、従来より厚膜抵抗体膜として信
頼性の高い酸化ルテニウム系の材料を用いることができ
ることになる。

【００４０】このような表面配線導体２・・・を形成し
た後、必要に応じて、厚膜抵抗体膜や各種保護膜を形成
し、さらに、各種電子部品６、例えばチップ抵抗器、チ
ップコンデンサ、ＩＣチップなどを実装する。この実装
の際にも、自動実装装置と画像認識装置を用いて、上述
の黒色系に変質した位置決めマーク５・・・を読み取り
ながら、各種電子部品５を所定位置に実装することがで
きる。

【００４１】以上の製造方法において、積層体１は大気
または酸化性雰囲気で焼成されて形成されるが、この焼
成によって、積層体１の表面に露出する位置決めマーク
となる導体またはパターンが、大気又は酸化雰囲気での
焼成により、酸化される材料で形成されているため、そ
の表面は酸化されてしまい、黒色系に変質する。このた
め、積層体１の表面の色である黄白色または白色との間
でコントラスト比が向上し、画像認識装置による読み取
り信頼性が非常に向上することになる。

【００４２】これより、上述のように、表面配線導体２
・・・を印刷・焼付けするにあたり、また、その他の部
材を印刷・焼付けするにあたり、さらに、各種電子部品
６を実装するにあたり、この位置決めマーク５・・・を
読み取り・認識させながら、印刷位置をを適正な位置に
修正することが非常に簡単となり、接続信頼性に高い低
温焼成セラミック多層回路基板を製造することができ
る。

【００４３】上述の実施例では、位置決めマーク５・・
・をすくなくとも積層体１を構成する最表面に位置する
ガラス−セラミック層１ａ、１ｄに形成したビアホール
導体によって形成している。この位置決めマーク５・・
・を単に、ガラス−セラミック層１ａ、１ｄとなるグリ
ーンシート上に所定形状のパターンの膜であっても構わ
ない。ビアホール導体による位置決めマーク５・・・と
パターン膜による位置決めマーク５・・・では、例えば
パターン膜の場合には、還元性雰囲気で焼成可能な材料
からなるペーストを印刷した際に印刷ダレなどが発生す
る可能性があり、精度の高い位置決めマーク５・・・と
ならないことがあるため、ビアホール導体によって形成
した方が望ましい。

【００４４】上述の実施例では、位置決めマーク５・・
・の材料である還元性雰囲気で焼成可能の材料として、
Ｃｕ系材料を用いているが、その他に、珪化タンタル系
材料、六硼化ランタン系材料を用いても構わない。この
珪化タンタル系材料、六硼化ランタン系材料は、通常、
Ｃｕ系の表面配線導体上に形成する厚膜抵抗体膜を形成
する際の還元性雰囲気対応の抵抗体材料である。

【００４５】また、位置決めマーク５を積層体１の一方
側の主面のみに形成しておいても構わない。

【００４６】また、標識として、主に画像認識装置で位
置補正するために読み取る位置決めマーク５で説明した
が、多層回路基板の型番（数字・アルフアベットなど）
を表示するための標識であっても構わない。この場合、
多層回路基板の型番などを明示できるため、多層回路基
板の誤使用を完全に防止できることになる。

【００４７】尚、上述の実施例では、グリーンシート上
には、複数の多層回路基板を抽出することについて記載
されていないが、例えばグリーンシートを複数の回路基
板が抽出できるように、複数の領域を区別して、各領域
にビアホール導体４・・・、内部配線導体３・・・とな
る導体膜を形成して、未焼成状態の積層体に分割溝を形
成しておき、製造工程の最終段階で分割処理してもかま
わない。この場合、位置決めマークは、各領域に形成し
てもよいし、また、分割によって廃棄されるミミ部分に
形成しても構わない。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、積層体を
大気または酸化性雰囲気で焼成したときに形成される、
この焼成雰囲気で酸化される材料からなる標識を同時に
形成している。このため、位置決めマークの表面が酸化
して変色し、基板の表面の色とコントラストが鮮明とな
る。

【００４９】従って、画像認識での読み取りの信頼性が
向上し、表面配線導体の印刷時、または電子部品素子の
実装時に、所定位置に夫々印刷または実装することがで
き、接続信頼性が向上した低温焼成セラミック多層回路
基板となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る低温焼成セラミック多層回路基板
の平面図である。

【図２】本発明に係る低温焼成セラミック多層回路基板
の断面図である。

【符号の説明】

１０・・・低温焼成セラミック多層回路基板 １・・・・積層体 １ａ〜１ｄ・・・ガラス−セラミック層 ２・・・・表面配線導体 ３・・・・内部配線導体 ４・・・・ビアホール導体 ５・・・・標識 ６・・・・電子部品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貫通孔内にＡｇを主成分とするビアホー
   ル導体を、表面にＡｇを主成分とする内部配線導体とな
   る導体を形成させたガラス−セラミック材料からなるシ
   ートを複数積層し、積層体を得るとともに、該積層体を
   大気又は酸化性雰囲気で焼成し、しかる後、焼成された
   前記積層体上に表面配線導体膜を印刷・焼きつけする低
   温焼成セラミック多層回路基板の製造方法において、 前記積層体の最上部または最下部のシートの表面で表面
   配線導体が形成しない領域に、前記積層体を焼成する雰
   囲気で酸化される材料から成る標識が形成されているこ
   とを特徴とする低温焼成セラミック多層回路基板の製造
   方法。