JPS63202994A - 多層セラミツク回路基板の製造方法 - 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】 Ｃ概要〕 低誘電率の多層基板を形成する方法として、多孔質の硼
硅酸ガラスからなるグリンシートに高導電率の金属粉末
からなる導体ペーストをスクリーン印刷して導体パター
ンを形成した後に積層して焼成し、一体化する多層セラ
ミック回路基板の製造方法。

〔産業上の利用分野〕

本発明は高速信号の伝送処理を可能とする多層セラミッ
ク回路基板の製造方法に関する。

大量の情報を迅速に処理する必要から情報処理技術の進
歩は著しく、情報処理装置の主要部を構成している半導
体装置は単位素子の小形化による大容量化が進み、また
これを搭載する基板は多層化が進んでいる。

すなわち、従来のＩＣやＬＳＩよりも一段と大容量化し
たＶＬＳＩが実用化されており、また半導体チップに対
するパンシヘーション技術の進歩により、半導体チップ
を直接にセラミック回路基板へ搭載することが可能とな
った。

そして、多数の半導体チップをセラミック回路基板に密
に搭載して使用するが、−個の半導体チップの端子数が
多いことから回路基板上にバターン形成する配線の数は
膨大となり、必然的に多層配線構造が必要となる。

また、情報伝送の多重化によって信号を搬送する繰り返
し周波数は増加しており、そのために基板材料や配線パ
ターンの形成材料が自ずと制限されている。

すなわち、多層配線基板を構成する単位基板の厚さは２
０〜３０μｍに過ぎず、そのために伝送周波数の増加と
共に層間の漏話（Ｃｒｏｓｓ−ｔａｌｋ）の抑制が必要
となる。

また、伝送周波数の増加と共に信号の遅延時間をなるべ
く少なく抑えることが必要条件となる。

〔従来の技術〕

層間の漏話を抑制するには多層配線基板を構成する基板
の誘電率εを下げる必要がある。

すなわら、基板を挟んで形成される配線パターンｍ１の
静電容量Ｃは、 Ｃ−εＡ／４πｄ　　　　・・・　（１）ここで、　　
Ａは対向するパターンの面積、ｄは基板の厚さ、 で与えられるが、ｄの厚さは小形化やスルーボールでの
電圧降下量を少なくする見地から厚くできないことから
線間容量を減らずには誘電率εの少ない基板を用いる必
要がある。

また、信号の遅延時間τは、 τ＃３．３３　　ε””（ｎ　ｓｅｃ／ｍ）　　・・・
　（２）で与えられ、この式からも信号の高速伝送のた
めには誘電率εの小さな基板を用いる必要がある。

また、当然のことながら高速伝送を行うためには配線パ
ターンを低抵抗な金属材料で形成し、電圧降下量をなる
べく少なくする必要がある。

これらのことから従来は誘電率が小さく、また焼成温度
が低い硼硅酸ガラスからなるガラスセラミックスを用い
て基板を作り、配線パターンば金（Ａｕ）や銅（Ｃｕ）
など導電率の高い材料を用いて多層配線基板が作られて
いた。

ここで、硼硅酸ガラスからなるガラスセラミックスは誘
電率εが約５とセラミックスの中では最も低く、優れた
材料ではあるが、信号の高速伝送を行うには不十分であ
り、より誘電率εの小さな基板の実用化が必要とされて
いた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように従来は硼硅酸ガラスセラミックス基板
からなり、ＡｕやＣｕなど高導電率金属材料を配線パタ
ーン形成材料とした多層配線基板を用いて高速伝送が行
われている。

然し、信号伝送周波数が増加するに従って、より低誘電
率の回路基板が必要となっており、これをどのようにし
て実現するかが課題である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は硼硅酸ガラスの原料成分に発泡剤と分相抑
制剤および焼結温度降下剤とを添加して溶融し、ガラス
を形成した後に粉砕して多孔質のガラスを作り、該ガラ
スの粉末を主構成分として形成したグリンシートに高導
電率の金属粉末を用いてなる導体ペーストをスクリーン
印刷して導体パターンを形成した後、該グリンシートを
積層し、焼成して一体化する多層セラミック回路基板の
製造方法により実現することができる。

〔作用〕

本発明は今まで低誘電率な基板材料として知られている
硼硅酸ガラスをそのま＼用い、これを発泡状態として用
いることにより基板の低誘電率化を実現したものである
。

すなわち、誘電率の異なる二つの材料を混在させてなる
誘電体は複合誘電体と言われており、かかる誘電体の複
合誘電率ε′は、 ε′−ε、ε２／（εＩ　Ｖ２　　＋ε２ｖ、）・・・
　（３）ここで、 ｖｌは全容積に対してε１なる誘電体の占める割合、 ｖ２は全容積に対してε２なる誘電体の占める割合、 で表すことができ、硼硅酸ガラスの誘電率が５、また空
気の誘電率が１であることから、気泡の占める比率が増
すに従って発泡ガラス基板の複合誘電率Ｃ′の値は減少
する。

ここで、気泡が局在したり、大きかった場合には複合誘
電率値が場所より異なり、またグリンシートをスクリー
ン印刷する場合に導体ペーストにより短絡や絶縁不良が
起こり易い。

そこで、本発明に係るガラスセラミックス回路基板は硼
硅酸ガラスを形成する段階で発泡剤を加えて多孔質のガ
ラスを作り、これを粉砕してガラス粉とし、この多孔質
ガラス粉を用いてグリンシートを作るもので、この方法
をとることにより組成が均一で、また大きなボイドのな
いガラスセラミックス回路基板を作ることができる。

ここで、本発明に係る多孔質ガラスセラミックスの原料
組成の範囲と添加の作用とを示すと次のようになる。

二酸化硅素（ＳｉＯ７）　・・・　　６５〜７５重量％
酸化硼素（Ｂ２０３）　　　　・・・　　２〜６　〃ア
ルカリ　（ＬＯ，Ｎａ２Ｏなど）・・・８〜１６　〃〔
以上硼珪酸ガラス形成材料〕 酸化アルミ（ＡＮ２０３）十酸化鉄（ｐｅｚｏｓ）　十
酸化チタン（ＴｉＯ□）　　　　　・・・　　２〜６重
量％酸化カルシウム（Ｃａｂ）　　十酸化マグネシウム
（ＭｇＯ）・・・　　３〜９重量％ 〔以上分相抑制剤〕 発泡剤　　　　　　　・・・　　０，５〜６〃で構成す
るとよい。

ここで、発泡剤には炭酸カルシウム（ＣａＣＯ，ｌ）　
＋ドロマイト（ＣａＣ０３・ＭｇＣ０＋）　ｌ　　シリ
コンカーバイト（ＳｉＣ）などが使用されている。

なお、Ｂ２０．やアルカリは焼成温度の低下にも有効で
ある。

〔実施例〕

実施例１： 第１表に示す酸化物を組成比に調合し、１５００°Ｃで
５時間に亙って溶融した後、この溶融体を急冷してガラ
ス化した。

次に、このガラス体を粉砕して粒径が３〜５ＩＩｍの粉
末とし、この粉末を原料として第２表に示す組成比にバ
インダと可望剤を加え、２０時間に亙つてボールミリン
グしてスラリーを作り、このスラリーを用い、ドククブ
レード法により厚さ約４００μｍのグリンシートを形成
した。

第１表 次に、このグリンシートを８９１ｍ角に打ち抜き、Ａｕ
ペーストをスクリーン印刷して配線パターンを形成した
。

第２表 配線パターンの印刷の終わったグリツジ−１・は１５０
℃で３０分加熱して乾燥した後、２０枚を位置決めして
積層し、加圧して一体化した後、１０００℃で５時間に
亙って焼成して多層回路基板を形成した。

このようにして形成して基板は多孔質ではあるが良く焼
成されており、従って基板の吸水率は微少である。

比較例１： 第３表で示す組成の酸化物を混合した後、加熱溶融して
発泡ガラスを作り、これを粉砕し、実施例１と同様にし
て多層回路基板を形成した。

第３表 但し、実施例１においては焼結温度が低いために基板の
焼成は１０００°Ｃ５時間の条件で行ったが、この実施
例においては焼成温度を８５０〜１０５０℃の５段階に
変え、それぞれ５時間づつ行った。

第４表はこの基板の吸水率の測定結果であるがか＼る組
成では焼結温度が高いためにこの程度の温度では焼結が
終わっていないことが判る。

第４表 〔発明の効果〕 本発明はセラミック回路基板を多孔質な硼硅酸ガラスで
形成するもので、これにより低誘電率の多層セラミック
回路基板を実用化することができ、高速伝送回路を実現
することができる。

第５表は本発明に係る多孔質な硼硅酸ガラスセラミック
基板と従来のガラスセラミック裁板との特性を比較した
もので、誘電率が減少しており伝送遅延時間が少なくな
っていることが判る。

第５表 以上記したように本発明の実施により低誘電率で且つ焼
成温度の低い多層回路基板を実用化することができ、こ
れにより信号の高速伝送が可能となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　硼硅酸ガラスの原料成分に発泡剤と分相抑制剤および
   焼結温度降下剤とを添加して溶融し、ガラスを形成した
   後に粉砕して多孔質のガラスを作り、該ガラスの粉末を
   主構成分として形成したグリンシートに高導電率の金属
   粉末を用いてなる導体ペーストをスクリーン印刷して導
   体パターンを形成した後、該グリンシートを積層し、焼
   成して一体化することを特徴とする多層セラミック回路
   基板の製造方法。