JPS6077491A - セラミツク多層配線基板およびその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、混成集積回路部品に使用される、セラミック
多層配線基板およびその製造法に関するものである。

従来、混成集積回路に用いられる多層配線基板Ｊ３よび
その製造法として、例えば第１図に示すように、レミツ
クグリーンシー１〜１１にタングステンあるいはモリブ
デン等の高融点全屈を主成分とする高融点金属導体ペー
スト層２、および該導体ベーストＦＭ　２の１部が露出
する聞［１３を有づる絶で焼成し、次いで＾１１部金屈
導体ペースト層２が焼結した高融点金属心体層上に、銀
等の厚膜導体ペースト層５を印刷し酸化雰囲気Ｃ焼成し
て厚膜導体層を形成してヒラミック多層配線基板を得る
事が知られ−（いる。どころか、厚ｌｌＴ１１導体ペー
スト層５は酸化雰囲気で焼結されるため、このとぎ高融
点金属シ９体層が酸化されて電気抵抗が高くなり、混成
集積回路としては不適なものとなる。

この問題点を解決りるため、高ｆｉｌ１点金Ｉｉ！導体
層を保護する保護膜の形成が検討され、例えば特公昭５
３−２６３０５号公報に知られるように、タングステン
、しリブデン等からなる高融点金７７！１イ木層」二に
ニツケルメッニ１．を施し、その」二１こ金ペーストを
印刷した後、還元雰囲気中で金を焼結さけて°保護層を
形成し、高融点金属導体層を保護する方法が知られてい
る。しかしながらこの方法に於て、ニッケルと金とが合
金を形成りる揚台は、そのニッケルー金合金が酸化雰囲
気ひの厚膜導体ペーストの焼イリリ時に酸化され、また
、金が単に焼付りられる揚台は、その焼ｆ１層が比較的
ポーラスで、酸素を完全に連断づる稈にはｍ密にならな
いため、結局、酸化雰囲気での厚膜導体ペーストの焼付
（〕時にニラクルメッキ層が酸化され、酸化膜生成にと
もない導通１１へ抗の増加は蹴りられない問題点があっ
た。

また、特開１１１ノ４９−５７３６６号公報に示される
ように、タングステン、モリブデン等の導体層上にＮｉ
メツ平等の第１の化１月本層を形成し、その上に金や銅
等の第２の保護導体層を形成し、溶融して合金から成る
保護体層を形成づる方法も知られているが、ニッケルー
金合金や、ニッケルーＳト１台金は、厚膜導体ペースト
の焼イ」（）時の酸化雰囲気中の焼成ｕ４に表面が酸化
されて、酸化膜を」−成し電気抵抗が増加し、今通十Ｊ
すとなる問題点があった。

本弁明は、前記のような問題点を解決するために成され
たものであり、セラミック」二に形成されたタングステ
ンあるいはモリブデン等の高融点金属層上に、空気中で
厚膜導電ベーストを焼成して厚膜導体層を形成しＣｔ）
、酸素の侵入を防ぐことができるため導体層の酸化がな
く充分な￥Ｊ電性を有し、かつメツ−１−処し！ｌ！等
を必要としない比較的安価なセラミック多層配線基板及
びそのｌ！！造法を提供づる小を目的とηる。

本発明は、レラミック基板と、高融点金属導体層とを重
ね合せた複層板の高融点金属導体層の表面上に、厚膜導
体層を配向接続してなるじラミック多層配Ｐｉｌ基板に
おいて、即成導体層に接続するｉＩ！ｉ融点金属導体層
上にタングステンと白金との合金層より成る中間導体Ｒ
ηを形成するとともに、該中間導体層上に銀どパラジウ
ムとの溶融合金層を形成したことを特徴どづるセラミッ
ク多層配置！；＋Ｍ板である。

さらに本発明の製造法は、セラミックグリーンシート」
−に、タングステン、しリブデン等よりなる高融点金属
導体層を形成りる合体ペーストと、該導体ペーストの１
部を露出さＵて、セラミックグリーンシー１〜と同（Ａ
賀よりなる絶縁層を形成づるセラミックベーストとを小
ね合せ、さらに露出物よりなる中間導体層上 し、還元性雰囲気中で力２成して複層板を形成し、次い
で露出した中間導体層上に銀とパラジウムとの混合ペー
ストを印刷後、加熱溶用：して、中間導体層上に銀とパ
ラン１クムとの溶Ａ４＋１合金層を形成し、その後、銀
とパラジウムとの合金層上１＝：厚膜導体ペーストを印
刷して、酸化性雰囲気中ひ焼成ジることを特徴とするセ
ラミック多層配線基板の製造法ぐある。

本発明の詳１１１を、第２図に承り構成図に・より各工
程ごとに順次説明づる。

まｆ１アルミナ、ベリリア等をニド成分どりるセラミッ
クグリーンシー１へを、公知のドクターブレードｄ５等
により調整し、混成集積回路基板どして必要な＼Ｊ法に
切断したセラミックグリーンシート６をｔ（ξ備する。

次いで、そのグリーンシートの」二にタングステン−モ
リブデン等の＾融点金属を１成分どづる導体ペースｈ　
Ｊｊ　、Ｊ、び該導体ペーストの一部が露出づＺ）ｌｉ
ｉｌ＋−１シー１６−Ｌｌ’ＺＮ／ｊＩＪ−−ノコノー
１−６ノ□ｒＨ６リイ）ｔＰ士原料とりる絶縁ペースト
を、スクリーン印刷により交互に印刷し、第２図に示Ｊ
ように導体ペーストよりなる高融点金属心体層７と、絶
縁ペース１へＪこりなる絶縁層９を形成する。なＡ３．
高融点金属導体層７　Ａ３よび絶縁層９の層数は限られ
Ｉこものではなく、用途に応じた？７数どづれば良い。

ぞの後、露出した高融点全屈導体１ｉ’ｉ’ｉ７を形成
Ｊる導体ペースト上に、タンゲスアンと白金を主成分と
する中間導体層８を形成４る中間導体ペーストをスクリ
ーン印刷によりｒ（＋刷する。

そし−Ｃ，高融点金属心体層７と、中間導体層８と、絶
縁層９どを形成づるペーストが印刷されたセラミックグ
リーンシート６を、還元雰囲気で焼成し複層板を形成覆
る。焼成条件は、レラミックグリーンシ−１−６の組成
、導体ペースト等の成分により定められるが、１４００
〜１８００°Ｃ，５〜１８０分である。なお、焼成後中
間導体層８は、タングステンと白金の合金層どなる。こ
のタングステンと白金の合金ＦＩＪ：りなる中間導体層
は、酸化速度が遅く、さらにパラジウム−銀合金との濡
れが改善され、従来法Ｃ用いられるニッケルメッキ等の
ように厚膜導体層と反応する小が少ない特徴を持つ。

次いぐ、好ましくはパラジウム１０〜４０モルパーセン
トと銀６０〜９０モルパーセン１〜を主成分とする負金
属合金層１０を形成づる混合ペーストを、複層板の中間
導体層８上にスクリーン印刷づる。パラジウムを用いる
のは、中間導体層どの濡れ性を良くづるためと、厚膜導
体層の焼成時に酸素が貴金属合金層１０を通過して高融
点金属導体層７の表面が酸化づるのを防ぐためである。

銀を用いるのは、銀は最も安価でありかつ低温で溶融り
る白金属であるためである。貴金属合金Ｆｔ１０の厚み
は、厚膜導体層の焼成温度にＪζり異なるが、１５〜４
５μが適当である。

次いで、貴金属合金層１０を形成づる混合ペーストが印
刷されたセラミック配線基板を、１０００℃〜１２５０
℃、非酸化性雰囲気中で加熱処理して混合ペースト層を
溶融して合金化覆る。溶融合金化温度は１０００℃以上
であり、パラジウムの中間ｉ（木屑８への拡散を抑える
ためにも、１３００℃以下の溶融合金化温度が好ましい
。

熱処理されたレラミツク基板の貴金属合金層１０、およ
び絶縁層９上に銀等を」：成分とりる厚膜導イホ層１１
を形成する厚膜導体ペースｉ・により、所要の回路パタ
ーンを印刷づる。次いぐ、印刷物を、酸化雰囲気で焼成
してレラミツク多層配線基板を得る。焼成条件としては
、ＷＩＩＷベースｉ〜の成分によるが、１００℃〜８５
０℃、　５分〜２０分ひある。

その後、抵抗等の受動素子を厚膜導体層１１上に形成し
たり、その他回路部品リードをソイ１７ボンドあるいは
半ＩＩＩ　（」ＩＪりることにより集積回路を形成Ｊる
。

なお、本発明の配線間板およびそのＩ！Ａ造法において
最も特長とするとこる（よ、ｉｊ：ｒ＾１１貞金属導体
層と厚膜導体層との間に、タングステンと白金の合金よ
りなる中間導体層と、該中間導体層の表面に銀とパラジ
ウムどの溶１，１↑ｎ金属合金層とを介在づることの相
乗効果により、厚膜導体の酸化焼成１１４におい（も酸
素の侵入をほぼ完全に防止し、高融点金属導体層等の酸
化を防ぐことである。

以下、実施例につき説明りる。

実施例 レラミック成分どして、アルミナ９０重量パーセン１〜
の他、シリカ、マグネシア秀の添加物とポリビニルブチ
ラール等の有機バインダーを混合し、ドクターブレード
法により厚み０．８ｍｍのけラミックグリーンシー１〜
を作成した。

次にタングステン粉末９８由船パーレント、シリツノ２
重ｂ１パーレントのメタライズ成分に、１デルセルロー
スを印刷助剤としく゛加えた導体ペーストと、グリーン
シー１へと回−組成のＶ）末に］−ヂルレルＩ」−スを
印刷助剤として加え１．：絶縁ペーストとを、グリーン
シート上に導体ベーストを１部露出さＩＩＣ交ｑに印刷
して、第２図に承りようにグリーンシート０上に＾融点
金属ン９イホ層７を形成ヅる導体ベーストと絶縁層９を
形成づる絶縁ペーストを積層した。

次いで、絶縁ペーストの聞１」部Ｊ、り露出しくいる導
体ペースト上に、タングスデン粉末７０〜９０重量パー
ヒン１〜と白金粉末３０〜１０重量バーレントにエチル
セルロースを印刷助剤として加えた中間導体層８を形成
する中間導体ペーストを印刷し、露点３５℃の水素と窒
素の混合雰′囲気中Ｃ１Ｂ温速度３００℃／時間、　１
５５０℃、２時間保持後、降温速度６００℃／Ｒ間で焼
結し複層板を形成した。そして、その複層板の露出中間
導体層Ｂ上に第１表に示す割合のパラジウムと銀とを３
み、７グリル系バインダを印刷助剤どしてｊ）１１え１
．：…を合ベーストを以っ−（、印刷厚みが約３（）μ
に４にるＪ、うにスクリーン印刷し、水素雰囲気中、　
１０００〜１３００”ＣでそれぞれのＩＪ成ペーストの
融点にあわＵて）１２合ペーストを溶融するとともに合
金化し、パラジウム−銀の合金Ｗ！１１０を形成した。

さらに、合金層１０及び絶縁１Ｍ９上に厚膜導体層１１
を形成Ｊる銀、パラジウム系導体ペースト（Ｄ−４３４
４）をスクリーン印刷した後、空気中８５０℃。

１０分（゛焼成し、第２図に承りように高融点金属導体
層７と厚膜導体層１１との間にタングステン−白金より
なる中間導体層８およびパラジウム−銀よりなる溶融台
金層１０が介在された本発明のじラミック多層配＆ｉｌ
基板を冑だ。

なお、本発明以外のものも参考例および従来例どして用
意し、またこのｊ、うにして得られｔｓ　ｔラミック多
層配線基板について、酸化焼成時のＳ電性劣化の程度を
比較り−るためＪ９９膜導層１１間の電気抵抗の測定を
行った。結果を第１表に示づ。

１１表にＪ３いＣ１判定のＯは電気抵抗等の諸特性が変
化ゼず良好であることを示し、×はそれらが不良である
ことを示している。

また、中間導体層のタングステンと白金の割合は、Ｗ：
９５〜５０ｗｔ％、ｐｔ：’５へ・５０Ｗ［％がグＹま
しく、さらに好ましくはＷ；９０〜８０Ｗ（％、１１：
１０〜２（ｈｖｔ％である。さらに、負金属合金層のパ
ラジウムと銀の割合は、第１表ｊ二り、ｐｄ：４０〜１
０モル％、Ａｇ：６０〜９０モル％が好ｊ、シフ、さら
に好ましくはｌ）ｄ：３０〜２０モル％、Δｇ：１０〜
８０モル％である。ここで、Ｐ（１が１０モル％より少
ないと貴金Ｂ層の酸素遮断性が４７１化し、また［〕（
１が４０モル％より多いと溶融温度が上がり４ぎ、ｌ）
ｄ自身がＷと反応して合金化してしまうので好ましくな
い。

上述したところから明らかｌＪＪこうに、本発明による
セラミック多層配線基板は、＾融点金属導体層の露出部
分にタンゲス）−ンと台金Ｊζす４Ｉる中間導体層を形
成し、その上にパラジウム、銀の溶融合金層を形成し、
さらにイの上に１７膜導体層を酸化雰囲気中で焼成した
ちのであり、以下のような１重々の特徴をイｊづる。

１、　従来法と較べて、パラジウム−銀合金層を溶融し
て形成するため合金層は緻密であり、かつパラジウムを
１０モルパーレント以上含むので合金層への酸素の固溶
も少ないため厚膜導体層の酸化雰囲気焼成に際しても酸
素の内部への侵入を有効に防止できる。

２、　パラジウム−銀合金層と中間導体層との合金化が
起きず、（１）の効果と相俟って酸化性雰囲気中で焼成
しても中間導体層はほとんど酸化されない。

３、　仮りに中間導体層がわずかに酸化されても酸化膜
が導電性を右づるので安定した導電性が得られる。

４、　パラジウム−銀合金層が緻密なため、合金層上の
厚膜導体層上にシミ等が生ぜず、半田の翻れが良く、良
好な電極特性が得られる。

５、　タングステン−白金の中間導体層は、タンゲスア
ンあるいは七り１デン単味よりも酸化され難く、かつパ
ラジウム、銀の合金は酸素の遮［１１ｉ性があるので、
ｌｌ７１１！、！導体層を酸化雰囲気中で焼成しＵ　’
ｂ高ｆａｌ１点金属導体層が酸化される事がなく、高８
１１点金属導体層とＪ’７股導体層間で安定し！、：導
電１’Ｊ　／Ｊｔ　４！７られる。

６、　パラジウム−銀合金は、肖金属において（ま安価
、低ｉ、ｌ（貞であり、かつタングステン−白金合金上
にはＮｉメツギ処理等が不要であるのｒ″製造二１スト
を安価１こできる。

１、　パラジウム、銀の混合ベースト印刷時に印刷ずれ
が（１じても、該ペーストを溶融づるので、流動性を生
じ中間導体層を完全に被■づることが０きる。

本発明は以上）ｄ（べたようにタングステン−モリブデ
ン等の高融点金属をタンゲスアン−白金の合金Ｆ４Ｊ３
よびパラジウム−銀合金層の２Ｆ！の合金層で被覆保護
Ｊることとなり、厚膜導体層を酸化雰囲気で形成づるに
際しても酸素の侵入を有効に防ぎ、導電性の劣化の少な
いレラミツク多層配線基板が得られるものである。従っ
て、厚膜抵抗電極１、−性の優れた厚膜電極と、抵抗等
の厚膜素子をセラミック配線基板上に比較的安価に形成
できる事と’Ｊす、ｒｉ　ｔｉ度で多機能な回路Ｊス板
形成が可能となり、電子工業界の発展に大きく奇Ｆ５づ
るものである、。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレラミック多層配線Ｉｉｔ板の要部断面
図、 第２図は本発明によるレラミック多層配線基板の要部断
面を承り図である。 １．６・・・レラミックグリーンシ−１へ２・・・＾融
点金属導体ペース１一層 ３・・・絶縁層間に１部　４．９・・・絶縁層５・・・
厚膜Ｓ体ベースト層 ７・・・高融点金属層 ８・・・中間導体層 １０・・・パラジウム−銀ｗＪ融合金層１１・・・厚膜
導体層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック基板と高融点金属導体層とを重ね合わせ
   た複層板の高融点金属導体層の表面上に、厚膜導１本層
   を配置接続してなるヒラミック多層配線基板において、
   〃膜導体層に接続゛する高融点金属導体層上に、タング
   ステンと白金との合金層より成る中間導体層を形成する
   とどもに、該中間導体層上に銀とパラジウムとの溶融合
   金層を形成したことを特徴とづるヒラミック多層配線基
   板。 ２、Ｌ？ラミックグリーンシー１〜上に、タングスデン
   、モリブデン等よりなる高ハ１；点金属導体層を形成づ
   る導体ペーストど、該導体ペーストの１部を露出さけ−
   （、レラミックグリーンシートと同材質よりなる絶縁層
   を形成するセラミックベース１へとを重ね合ｕ１さらに
   露出混合物−こりなる中間導体層を形成づるペーストを
   印刷し、還元性雰囲気中で焼成して複層板を形成し、次
   いで露出した中間導体層上に銀とパラジウムとの混合ベ
   ーストを印刷後、加熱溶融し゛Ｃ１中間導体層上に銀と
   パラジウムとの溶融合金層を形成し、その後、銀とパラ
   ジウムとの合金層上に厚ＩＩφ導体ペーストを印刷して
   、酸化性雰囲気中で焼成することを特徴どづるセラミッ
   ク多層配線基板の製造法。