JPH0983144A - 厚膜／薄膜混成基板及びその加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】薄膜金属配線と結線するための厚膜整合パター
ンを厚膜多層配線基板の製造工程において形成した厚膜
／薄膜混成基板と、これを実現するための上記厚膜整合
パターンの倣いポリッシング加工方法を提供する。 【解決手段】厚膜／薄膜混成基板において、厚膜多層配
線基板１の表面露出する位置に厚膜整合パターン７を焼
結工程前にあらかじめ形成し、厚膜整合パターン７と薄
膜金属配線６を結線し、厚膜配線回路と薄膜配線回路を
結合する基板構造にする。また、本発明の基板構造で
は、整合パターンを厚膜多層配線基板１の製造工程にお
いて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厚膜／薄膜混成基板の
表面の構造及びその加工法に係り、特に、大形計算機に
使用される厚膜／薄膜混成基板を製造する際に、セラミ
ック材と金属配線から構成される厚膜多層配線基板の表
面を磨くための研磨加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、大形計算機の演算処理の高速化は
目覚ましく、これともないＬＳＩを載せる配線基板とし
て、日経エレクトロニクス Ｎｏ．５１５ １９９０．
１２．１０ 第２２６頁〜第２４１頁に記載されている
ように、セラミックスの厚膜多層配線基板が用いられる
ようになった。そして、さらに演算処理を高速化するた
めには、厚膜多層配線基板の上に薄膜金属配線と樹脂系
絶縁膜から成る薄膜を乗せた厚膜／薄膜混成基板（以
下、単に混成基板と呼ぶ）を用いることが提案されてい
る。

【０００３】従来の厚膜多層配線基板では、表面に薄膜
配線を形成しないため、焼結時の表面状態のままで用い
られていた。これに対し、混成基板では、厚膜多層配線
基板の表面に薄膜金属配線と樹脂系絶縁膜から成る薄膜
配線層を形成する構造をとっている。そして、従来の混
成基板の構造としては、厚膜多層配線基板の厚膜配線回
路と薄膜配線回路を結線するための配線パターン（整合
パターン）をスパッタリング・マスク形成・露光・エッ
チング等に代表される薄膜工程により、厚膜多層配線基
板の表面に直接形成する構造を取っている。そして、こ
の薄膜工程により整合パターンを厚膜多層配線基板の表
面に直接形成するためには、露光機の焦点深度等の問題
から、厚膜多層配線基板の表面を平坦化及び平滑化する
ことが必要である。このために、公知例(特開昭６０−
５５６９７号公報，特開平３−２６８４８２号公報)に
あるように、研削加工及びラッピング加工等により厚膜
多層配線基板の表面を削り、基板の表面を平坦化すると
ともに、平面度，表面粗さを改善する工程が必要であっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来の厚膜／
薄膜混成基板の表面の構造について説明する。図２は、
従来の厚膜／薄膜混成基板表面の拡大断面図である。従
来の混成基板の構造としては、薄膜整合パターン８を、
スパッタリング・マスク形成・露光・エッチング等に代
表される薄膜工程により、厚膜多層配線基板１の表面に
直接形成する構造にしている。そして、従来の混成基板
では、薄膜整合パターン８を厚膜多層配線基板１の内部
配線４（スルーホールと呼ぶ）上に形成し、薄膜整合パ
ターン８上に薄膜金属配線６を形成することで、基板材
３と内部配線４により構成される厚膜多層配線基板１の
厚膜配線回路と薄膜金属配線６と絶縁膜５により構成さ
れる薄膜配線回路を結線し、１つの回路を形成してい
る。

【０００５】上記したように、従来の混成基板では、薄
膜工程により形成する薄膜整合パターン８を厚膜多層配
線基板１の表面に直接形成するため、薄膜工程の露光機
の焦点深度等の問題から、厚膜多層配線基板１の表面を
平坦化及び平滑化することが必要である。そして、この
ために厚膜多層配線基板１の表面に対し、研削加工及び
ラッピング加工に代表される平坦化加工を施すことで、
厚膜多層配線基板１の表面を数十から数百マイクロメー
トル削り落し、基板の表面を平坦化および平滑化してい
る。しかし、このような研削加工もしくはラッピング加
工に代表される平坦化加工を厚膜多層配線基板１の表面
に施す場合、以下の問題点が生じる。

【０００６】１．厚膜多層配線基板１は、ペースト状の
金属配線を形成したセラミックスのシートを積層し、こ
れを高温の炉で焼結するため、セラミックスや金属配線
材の内部に大小のボイドが存在する。また、金属の配線
材とセラミックスである基板材の熱膨張係数の違いか
ら、配線材と基板材の間に隙間が生じやすい。このボイ
ドと隙間は、基板の表面を削ったときに、基板の表面に
露出する。そして、薄膜形成時にこれらの欠陥の上に薄
膜整合パターンが形成されると、その欠陥の位置や大き
さにより薄膜配線の断線不良が生じ、問題となる。この
基板表面のボイドと材料間隙間に起因した断線不良を防
止するための方法として、無機材料や有機材料による穴
埋め処理があるが、多くの工程を要するため、非常にコ
ストが高くなる。

【０００７】２．上記したように、厚膜多層配線基板は
金属の配線材とセラミックスである基板材からなる複合
材である。そして複合材である基板を高温の炉で焼結
し、常温まで冷却すると、熱膨張係数の違いから基板内
部に応力を生じる。しかし、焼結後に手を加えない状態
では、内部応力は存在するが、バランスを保っており、
特に問題にはならない。これに対し、焼結後の厚膜多層
配線基板の片面もしくは両面を対象に、研削加工または
ラッピング加工に代表される平坦化加工を施し、表面を
数十から数百マイクロメートル削り落す場合、焼結工程
において生じた基板の内部応力のバランスが崩れる。そ
して、この状態で基板を薄膜工程におけるベーク，乾燥
等の加熱工程に通すと、加熱による応力により基板の表
面にクラックが生じることがあり問題となる。

【０００８】上記説明したように、従来の混成基板で
は、薄膜整合パターン８を厚膜多層配線基板１の表面に
直接形成する構造であるため、厚膜多層配線基板１の表
面を研削加工及びラッピング加工等により削り落し、平
坦化・平滑化することが必要である。そして、この加工
により、基板の表面にボイドと材料間隙間の欠陥が露出
するとともに、基板の応力バランスが崩れることで、薄
膜配線の断線不良やクラックの発生等の問題が生じた。

【０００９】本発明では、以上２つの課題を解決するた
めの厚膜多層配線基板の表面構造とその加工及び製造方
法の提供を目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下のよう
な厚膜多層配線基板の構造と製造プロセスを取ることで
達成される。

【００１１】（１）厚膜多層配線基板の表面において、
基板の表面に露出する位置に厚膜配線パターン（厚膜整
合パターン）を焼結工程以前にあらかじめ形成する。そ
して、焼結後に厚膜多層配線基板の表面に薄膜配線層形
成するときに、上記厚膜配線パターンと薄膜金属配線を
結線し、厚膜配線回路と薄膜配線回路を結合することで
製造コストの低い厚膜／薄膜混成基板を得ることができ
る。

【００１２】（２）焼結後の厚膜多層配線基板の表面に
対し、研削加工，ラッピング加工に代表される平坦化加
工を施さない。したがって、厚膜多層配線基板の表面を
削ることによって基板表面に露出するボイドと材料間隙
間に起因した断線不良および基板を削ることによって生
じるの応力バランスの崩れに起因する基板のクラックを
防止することができる。

【００１３】また、上記目的は、厚膜多層配線基板の表
面に形成された厚膜配線パターンを対象に、研磨布と遊
離砥粒を工具として用いた研磨加工を施し、厚膜配線パ
ターンの表面を鏡面に磨くことで達成される。

【００１４】さらに上記目的は、厚膜多層配線基板の表
面に形成された厚膜配線パターンを対象に、押し込み圧
力を加えたときの研磨布表面の変形量が８μｍ／ｋｐａ
以上の研磨布と遊離砥粒を工具として用いた研磨加工を
施し、厚膜配線パターンの表面を全面にわたって鏡面に
磨くことで達成される。

【００１５】

【作用】本発明では、厚膜多層配線基板の表面露出する
位置に厚膜配線パターン（厚膜整合パターン）を焼結工
程以前にあらかじめ形成し、厚膜整合パターンと薄膜金
属配線を結線し、厚膜配線回路と薄膜配線回路を結合す
る基板構造にすることで、従来の厚膜／薄膜混成基板の
製造工程において問題となる厚膜基板表面の欠陥に起因
する薄膜配線の断線不良および基板内部応力のバランス
の崩れに起因するクラック等の問題を回避することがで
きる。また、この本発明の基板構造では、整合パターン
を厚膜多層配線基板の製造工程において形成するため、
従来の基板構造において必要となる薄膜整合パターンの
形成工程を除くことができる。このため、薄膜工程の工
程数が少なくなり、製造コストを低く抑えることができ
る。

【００１６】また本発明では、上記の厚膜多層配線基板
の表面に形成された厚膜整合パターンの表面に対し、研
磨布と遊離砥粒を工具として用いた研磨加工を施し、厚
膜整合パターンの表面に付着した異物や汚れ、また、金
属である配線材が酸化してできた酸化膜を除去するとと
もに、厚膜整合パターンの表面を鏡面に加工する。これ
により、厚膜整合パターンの表面に付着した異物や汚
れ、酸化膜、また、厚膜整合パターンの表面にできた傷
等が原因となり、薄膜配線の形成時に問題となる導通不
良、密着強度不足等を防止することができ、信頼性の高
い混成基板を製造することができる。

【００１７】さらに本発明では、上記の厚膜多層配線基
板の表面に形成された厚膜整合パターンの表面に対し、
押し込み圧力を加えたときの研磨布表面の変形量が８μ
m／ｋｐａ以上の研磨布と遊離砥粒を用いた研磨加工を
施し、厚膜整合パターンの表面に付着した異物や汚れ、
また、金属である配線材が酸化してできた酸化膜を基板
全面にわたってむらの無い状態で除去するとともに、厚
膜整合パターンの表面を基板全面にわたって鏡面にす
る。これにより、厚膜整合パターンの表面に付着した異
物や汚れ、酸化膜、また、厚膜整合パターンの表面にで
きた傷等が原因となり、薄膜配線の形成時に問題となる
導通不良、密着強度不足等を防止することができ、信頼
性の高い混成基板を製造することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の厚膜／薄膜混成基板の構造及
び製造工程の実施例について説明する。

【００１９】図１は、本発明の厚膜／薄膜混成基板の表
面の拡大断面図である。本発明の厚膜多層配線基板１の
製造工程において、内部配線４とは別に厚膜整合パター
ン７を形成する。このとき、図１に示すように厚膜整合
パターン７の表面が厚膜多層配線基板１の表面に露出す
るように配置することが必要である。また、そして本発
明の混成基板では、厚膜整合パターン７を厚膜多層配線
基板の内部配線４（スルーホールと呼ぶ）上に配置し、
厚膜整合パターン７上に薄膜金属配線６を薄膜工程によ
り形成することで、基板材３と内部配線４により構成さ
れる厚膜多層配線基板１の厚膜配線回路と薄膜金属配線
６と絶縁膜５により構成される薄膜配線回路を結線し、
１つの回路を形成する構造にしている。

【００２０】本発明の厚膜／薄膜混成基板では、厚膜回
路と薄膜回路を結線するための整合パターンを厚膜多層
配線基板１の製造工程において形成するため、基板の表
面に直接薄膜金属配線を形成しない。したがって、厚膜
多層配線基板１の表面を平坦化する加工工程が不必要に
なり、基板の表面にボイドと材料間隙間等の欠陥の露出
に起因する問題や基板の応力バランスの崩れに起因する
問題を回避できる。

【００２１】上記説明したように、本発明の厚膜／薄膜
混成基板では、従来の混成基板における問題を回避する
ことができるが、従来の混成基板の構造では問題となら
なかった新しい問題が生じる。この新しい問題について
以下に説明する。

【００２２】本発明の厚膜／薄膜混成基板に用いる厚膜
多層配線基板の概念図を図３に示す。焼結後の厚膜多層
配線基板１の形状としては、図３に示すように、反りが
生じており、その反り量Ｗ１としてはおよそ１０〜５０
μｍ程度である。この反りは、次のような原因で生じる
と考える。厚膜多層配線基板１は、基板材であるセラミ
ックスと配線材である金属を同時に焼き固める構造であ
るために、焼結時の温度変化にともない熱膨張係数の差
による内部応力を生じる。そして、焼結後に高温から常
温まで基板を冷却する際に、この内部応力が基板に反り
を生じさせることでバランスを保つと考えられる。よっ
て、反り量をコントロールすることは難しく、焼結条件
の最適化や加圧治具の精度向上を行っても簡単には改善
できない。また、基板の焼結時には、気孔率の高いセラ
ミック板に基板を挟んで加圧焼結するため、焼結後の基
板表面には、波長が数ｍｍの微小な凹凸が生じる。そし
て、その凹凸の高さＷ２は１０〜５０μｍ程度である。

【００２３】上記説明したように、焼結後の厚膜多層配
線基板には、反り及び表面の凹凸が生じる。このため、
従来の混成基板では、厚膜多層配線基板１の表面に薄膜
整合パターンを形成するため、研削加工やラッピング加
工に代表される平坦化加工を施し、反り及び表面の凹凸
を除去することで、平面度及び表面粗さを向上してい
る。これに対し、本発明の混成基板の構造では、厚膜整
合パターン７が厚膜多層配線基板１の表面に露出してい
るため、以下の問題が生じる。

【００２４】（１）焼結後の厚膜整合パターン７の表面
には、異物や汚れが付着している。これらの中には、超
音波洗浄では除去できないものもある。そして、これら
が厚膜整合パターン７の表面に付着したままの状態で薄
膜金属配線６を形成すると、薄膜金属配線６が厚膜整合
パターン７と密着せず、剥離してしまう不良（以下、密
着強度不足と呼ぶ）もしくは薄膜金属配線の断線不良等
の問題が発生する。

【００２５】（２）厚膜多層配線基板１の配線材として
用いる金属の中には、酸化しやすいものがある。そし
て、厚膜整合パターン７の表面に酸化膜が存在すると、
その部分の電気抵抗が極端に大きくなるため、導通不良
の原因となる。

【００２６】（３）焼結後の厚膜整合パターン７の表面
はざらついており、表面粗さが悪い。そして、表面粗さ
が悪いと、薄膜金属配線をスパッタしたときの密着性が
悪くなるとともに、絶縁膜５のぬれ性が悪くなり、混成
基板の信頼性が低下する。

【００２７】以上のように、厚膜整合パターン７に薄膜
金属配線６を形成する場合には、厚膜整合パターン７に
付着した汚れ，異物，酸化膜を除去し、厚膜整合パター
ン７を鏡面に磨くことが必要である。本発明では、この
ための具体的な方法として研磨布と遊離砥粒を工具とし
て用いた研磨加工（代表的な研磨加工としてラッピング
とポリッシングがあるが、ここでの研磨加工は研磨布を
用いるためポリッシングである。しかも、研磨布に変形
特性の高く、倣い性の良い研磨布を用いているため倣い
ポリッシングである。以下、倣いポリッシングと呼ぶ）
を厚膜整合パターン７に施し、厚膜整合パターン７の表
面を鏡面に加工する研磨工程を、本発明の混成基板の製
造工程に付加した。

【００２８】次に、本発明の厚膜／薄膜混成基板の製造
工程を図４に示す。図４は薄膜配線層形成工程までの代
表的な工程を示しており、グリーンシート作成から焼結
工程までが厚膜多層配線基板の製造工程であり、本発明
の工程では、焼結工程後に研磨工程，洗浄工程を経た後
に薄膜配線層を形成している。各工程を以下に説明す
る。

【００２９】１．基板材料であるセラミックスの粉体を
結合剤（バインダ）により固め、シート状にするグリー
ンシート作成工程 ２．グリーンシートにスルーホール用の穴を形成する穴
明け工程 ３．穴明けにより形成した穴にペースト状の金属配線材
を充填するとともに、ペースト状の金属配線材によりグ
リーンシート上に配線を形成する厚膜配線印刷工程 ４．印刷の終了したグリーンシートを積み重ね、グリー
ンシート数十層の多層配線体をつくる積層工程 ５．積層した多層配線体を加圧接着する圧着工程 ６．圧着した多層配線体を高温の炉で焼き固める焼結工
程 ７．焼結後に、基板表面にある厚膜整合パターンの表面
を鏡面状態に磨く研磨工程。

【００３０】８．研磨後の基板表面に付着した砥粒等の
異物を洗浄し、乾燥する洗浄工程 ９．研磨・洗浄後の基板表面に薄膜金属配線と絶縁膜に
より構成される薄膜配線層を形成する薄膜配線層形成工
程 以上の工程において、厚膜整合パターン７は、次のよう
に形成する。厚膜配線印刷工程において、グリーンシー
ト上に配線パターンを印刷し、この印刷したグリーンシ
ートが積層体の表面（第１層もしくは最下層）になるよ
うに配置する。そしてこれを圧着し、焼結することで厚
膜多層配線基板１の表面に厚膜整合パターン７が形成さ
れる。

【００３１】次に、厚膜整合パターン７の表面を鏡面の
状態に磨くための研磨加工（倣いポリッシング）の実施
例にについて説明する。

【００３２】倣いポリッシングの概念図を図５を用いて
説明する。

【００３３】ポリッシング盤としては、片面ポリッシン
グ盤を用いた。その構成としては、研磨布９を貼り付け
て回転する研磨定盤１０と、加工対象である厚膜多層配
線基板１を固定し、基板を自転させるためのワークホル
ダ１１と、ワークホルダに荷重を加え、厚膜多層配線基
板１と研磨布９の間に作用する研磨圧力を制御するため
の加圧シリンダ１２である。ここでの倣いポリッシング
では、研磨定盤１０とワークホルダ１１を回転運動させ
ることにより、厚膜多層配線基板１の加工対象面（基板
の表面）と研磨布９を早相対摺動させる。そして、その
間に研磨剤１３の入った研磨液を介在させることによ
り、研磨剤１３が微小量ずつ厚膜多層配線基板１の表面
を削り取り加工が進行する。そしてこのときの加工能率
は、研磨圧力、摺動距離、研磨剤の粒径に比例する。

【００３４】また、ポリッシングをはじめとする研磨加
工は、研磨定盤もしくは研磨布と接触する加工対象面に
おいて、研磨圧力が高くなる部分から削れていく特性が
ある。したがって、図３に示すような反り及び表面の凹
凸がある基板をポリッシングにより加工すると、基板の
凸部は集中的に磨かれるが、研磨布と接触しない凹部は
ほとんど磨かれない。このように部分的に研磨量の差が
できると、厚膜多層配線基板１の表面には、鏡面に磨か
れる厚膜整合パターンと磨かれずに表面粗さの悪い整合
パターンが混在し、ムラ（以下、このムラを研磨ムラと
呼ぶ）ができる。この研磨ムラができると、厚膜多層配
線基板１の表面に表面粗さが悪く、異物や汚れ，酸化膜
が残っている厚膜整合パターンが存在するため、薄膜形
成時に断線不良等の問題が発生する。

【００３５】研磨ムラを解決するためには、基板の全面
に研磨布が接触し、研磨圧力が加わるような倣いポリッ
シング方法が必要である。このために、変形特性が高
く、倣い性の良い研磨布を用い、倣いポリッシングを行
った。

【００３６】図６に研磨布の変形特性を測定した結果を
示す。この測定は、研磨布に圧力を加え、一定時間経過
したときの変形量を測定した結果である。ここでは、以
下の研磨布を対象に変形特性を測定した。

【００３７】（１）研磨布Ａ 硬質微細発泡ポリウレタ
ン研磨布 （２）研磨布Ｂ 発泡ポリウレタン研磨布(発泡直径：
小) （３）研磨布Ｃ 発泡ポリウレタン研磨布(発泡直径：
大) （４）研磨布Ｄ ナイロン繊維研磨布 図６の結果において、同一押し込み圧力の条件におい
て、変形量の大きい研磨布が変形特性が高く、倣い性の
良い研磨布あると言える。このことから、倣い性の良い
研磨布を上から順に並べると、研磨布Ｄ→研磨布Ｃ→研
磨布Ｂ→研磨布Ａとなる。

【００３８】特に、倣い性の良い研磨布Ｄと研磨布Ｃの
断面のＳＥＭ写真を図７に示す。研磨布Ｃは不織布のベ
ースに軟らかい発泡ポリウレタンを形成した研磨布であ
り、発泡直径が大きいことから、変形しやすく、倣い性
が良い。これに対し、研磨布Ｄは比較的軟らかいナイロ
ン繊維により構成された研磨布であり、ベースと毛の部
分の２層構造となっている。

【００３９】以上の研磨布を用い、実際に厚膜多層配線
基板１に対してを倣いポリッシングを行った。研磨条件
を以下に示す。

【００４０】加 工 機：片面ポリッシング盤 研 磨 液：シリカ系研磨液(研磨剤：ＳｉＯ₂，砥粒径
０．３μｍ) 定盤回転数：５０ｒ／ｍｉｎ 研磨圧力 ：３ｋＰａ 研磨時間 ：１５，３０，６０，９０，１２０ｍｉｎ 研 磨 布：研磨布Ｂ，研磨布Ｃ，研磨布Ｄ， 基 板：厚膜多層配線基板 反り量５０μｍ前後、
表面の凹凸の高さ３０μｍ 上記条件により基板を倣いポリッシングしたときの加工
時間に対する鏡面化率を測定した結果を図８に示す。鏡
面化率の測定は、鏡面になった厚膜整合パターンと鏡面
にならなかった厚膜整合パターンの個数を調べ、これら
の比率として算出した。図８において、研磨布Ｄは３０
ｍｉｎの加工で厚膜整合パターンの全てが鏡面になった
のに対し、研磨布Ｃ，研磨布Ｂは１２０ｍｉｎ加工して
も鏡面にならない厚膜整合パターンが存在することがわ
かる。また、研磨布Ｃ，研磨布Ｂを比較すると、変形特
性が高く、倣い性の良い研磨布Ｃのほうが鏡面化率が高
いことがわかる。

【００４１】この厚膜整合パターンの鏡面化率は、基板
の反り量よりも、基板表面の凹凸の高さの影響を強く受
けると考えられる。そこで各研磨布において、厚膜整合
パターンの鏡面化率と基板表面の凹凸の高さの関係につ
いて測定を行った。測定結果を図９，このときの加工条
件を下記に示す。

【００４２】加 工 機：片面ポリッシング盤 研 磨 液：シリカ系研磨液(研磨剤：ＳｉＯ₂，砥粒径
０．３μｍ) 定盤回転数：５０ｒ／ｍｉｎ 研磨圧力 ：３ｋＰａ 研磨時間 ：３０ｍｉｎ 研 磨 布：研磨布Ｂ，研磨布Ｃ，研磨布Ｄ， 基 板：厚膜多層配線基板 反り量５０μｍ前後、 図９において、変形特性の高い研磨布Ｄは、表面の凹凸
高さが４０μｍを超えても鏡面化率が１００％であり、
研磨ムラが生じないことがわかる。これに対し、研磨布
Ｄよりも変形特性が低い研磨布Ｃ，研磨布Ｂは、表面の
凹凸高さが高くなるにしたがい鏡面化率が低下している
ため、研磨ムラが生じている厚膜整合パターンの割合が
増えていることがわかる。

【００４３】この結果より、研磨ムラは反りよりも表面
の凹凸高さの影響を受けやすく、研磨ムラを防止するた
めの研磨布としては、基板表面の凹凸の高さ以上の変形
特性が必要であると考えられる。よって、反りがあり、
しかも表面の凹凸の高さが１０〜５０μｍ程度ある厚膜
多層配線基板の厚膜整合パターンを研磨ムラなく倣いポ
リッシングするためには、押し込み圧力３ｋｐａを加え
たときの変形量として２０μｍ以上は少なくとも必要で
あると考える。また、これを言い替えると、一般的な研
磨圧力２〜１５ｋｐａの範囲において、８μｍ／ｋｐａ
以上の変形特性を持った研磨布を用い、倣いポリッシン
グを行えば、反り量１０〜５０μｍ程度，表面の凹凸の
高さ１０〜５０μｍの厚膜多層配線基板に対し、基板の
全面にわたって厚膜整合パターンを鏡面化できると言え
る。

【００４４】また、研磨布Ｄを用い、下記条件により倣
いポリッシングした厚膜多層配線基板（表裏面ともに研
磨ムラなし）にスパッタリング，マスク形成，露光，エ
ッチング等の薄膜工程により薄膜回路を形成したが、厚
膜整合パターン表面に起因する断線不良や導通不良，薄
膜パターンの剥がれ等の不良は発生せず、信頼性の高い
薄膜・厚膜混成基板を造ることができた。

【００４５】加 工 機：片面ポリッシング盤 研 磨 液：シリカ系研磨液(研磨剤：ＳｉＯ₂，砥粒径
０．３μｍ) 定盤回転数：５０ｒ／ｍｉｎ 研磨圧力 ：３ｋＰａ 研磨時間 ：３０ｍｉｎ 研 磨 布：研磨布Ｄ また、上記倣いポリッシングの条件における厚膜整合パ
ターン表面の加工量としては、０．５〜１μｍ程度であ
るため、これにより厚膜多層配線基板の内部にあるボイ
ドや材料間隙間等の欠陥は露出しない。

【００４６】

【発明の効果】厚膜／薄膜混成基板において、厚膜多層
配線基板の表面露出する位置に厚膜パターン（厚膜整合
パターン）を焼結工程前にあらかじめ形成し、厚膜整合
パターンと薄膜金属配線を結線し、厚膜配線回路と薄膜
配線回路を結合する基板構造にすることで、従来の厚膜
／薄膜混成基板の製造工程において問題となる厚膜基板
表面の欠陥に起因する薄膜配線の断線不良および基板内
部応力のバランスの崩れに起因するクラック等の問題を
回避することができる。また、本発明の基板構造では、
整合パターンを厚膜多層配線基板の製造工程において形
成するため、従来の基板構造において必要となる薄膜整
合パターンの形成工程を除くことができる。このため、
薄膜工程の工程数が少なくなり、製造コストを低く抑え
ることができる。

【００４７】また、上記厚膜／薄膜混成基板において、
厚膜多層配線基板の表面に形成された厚膜整合パターン
の表面に対し、押し込み圧力を加えたときの研磨布表面
の変形量が８μm／ｋｐａ以上の研磨布と遊離砥粒を用
いた研磨加工を施し、厚膜整合パターンの表面に付着し
た異物や汚れ、また、金属である配線材が酸化してでき
た酸化膜を基板全面にわたってムラの無い状態で除去す
るとともに、厚膜整合パターンの表面を基板全面にわた
って鏡面に加工する。これにより、厚膜整合パターンの
表面に付着した異物や汚れ、酸化膜、また、厚膜整合パ
ターンの表面にできた傷等が原因となり、薄膜金属配線
の形成時に問題となる導通不良、密着強度不足等を防止
することができ、信頼性の高い混成基板を製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の厚膜／薄膜混成基板表面の拡大断面図
である。

【図２】従来の厚膜／薄膜混成基板表面の拡大断面図で
ある。

【図３】本発明の厚膜多層配線基板の概念図である。

【図４】本発明の厚膜／薄膜混成基板の製造プロセスで
ある。

【図５】片面ポリッシングの概念図である。

【図６】研磨布の変形特性の測定結果の図である。

【図７】研磨布断面のＳＥＭ写真である。

【図８】研磨布と厚膜整合パターンの鏡面化率の関係を
示す図である。

【図９】基板表面の凹凸高さと厚膜整合パターンの鏡面
化率の関係を示す図である。

【符号の説明】

１…厚膜多層配線基板 ２…薄膜配線層 ３…厚膜多層配線基板の基板材（セラミックス） ４…厚膜多層配線基板の内部配線（スルーホール，金
属） ５…絶縁膜（樹脂系材料） ６…薄膜金属配線 ７…厚膜多層配線基板表面に形成した厚膜整合パターン ８…厚膜多層配線基板表面に形成した薄膜整合パターン ９…研磨布 １０…研磨定盤 １１…基板ホルダー １２…加圧シリンダ １３…研磨砥粒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 健二 神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立 製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミックス等の脆性材料からなる基板材
   と金属からなる配線材により構成された厚膜多層配線基
   板上に薄膜金属配線と絶縁膜により構成される薄膜配線
   層を形成した厚膜／薄膜混成基板において、厚膜多層配
   線基板の表面の露出する位置に、薄膜金属配線と結線す
   るための厚膜配線を形成したことを特徴とする厚膜／薄
   膜混成基板。
2. 【請求項２】請求項１記載の厚膜配線の表面を鏡面にし
   たことを特徴とする厚膜／薄膜混成基板。
3. 【請求項３】セラミックス等の脆性材料からなる基板材
   と金属からなる配線材により構成された厚膜多層配線基
   板上に薄膜金属配線と絶縁膜により構成される薄膜配線
   層を形成した厚膜／薄膜混成基板の厚膜配線の加工方法
   において、厚膜多層配線基板表面に露出した薄膜金属配
   線と結線するための厚膜配線の表面を、研磨布と遊離砥
   粒を用いた研磨加工により加工することを特徴とする厚
   膜配線の加工方法。
4. 【請求項４】セラミックス等の脆性材料からなる基板材
   と金属からなる配線材により構成された厚膜多層配線基
   板上に薄膜金属配線と絶縁膜により構成される薄膜配線
   層を形成した厚膜／薄膜混成基板の厚膜配線の加工方法
   において、厚膜多層配線基板表面に露出した薄膜金属配
   線と結線するための厚膜配線の表面を、押し込み圧力を
   加えたときの研磨布表面の変形量ｄが、８μm／ｋｐａ
   ≦ｄの条件を満たす研磨布と遊離砥粒を用いた研磨加工
   により加工することを特徴とする厚膜配線の加工方法。
5. 【請求項５】厚膜／薄膜混成基板を製造する製造方法に
   おいて、以下の工程よりなることを特徴とする厚膜／薄
   膜混成基板の製造方法。 （１）セラミックスの粉体を固め、シート状にするグリ
   ーンシート作成工程、（２）該シートにスルーホール用
   の穴を形成する穴明け工程、（３）ペースト状の金属配
   線材によりグリーンシート上に配線を形成する厚膜配線
   印刷工程、（４）グリーンシートを積み重ね、多層配線
   体を作る積層工程、（５）積層した多層配線体を加圧接
   着する圧着工程、（６）多層配線体を高温の炉で焼固め
   る焼結工程、（７）基板表面の厚膜整合パターンの表面
   を鏡面状態に磨く倣いポリッシング工程、（８）基板表
   面に付着した砥粒等の異物を洗浄し乾燥する洗浄工程、
   （９）基板表面に薄膜金属配線と絶縁膜により構成され
   る薄膜配線層を構成する薄膜配線層形成工程
6. 【請求項６】請求項１乃至５記載の厚膜／薄膜混成基板
   を組み込んだ計算機。