JPS63271994A - セラミツク配線基板 - 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】 工　発明の背景 技術分野 本発明はセラミック配線基板に関する。

先行技術とその問題点 従来、ＩＣ，ＬＳＩ等の電子部品を実装するための基板
として、焼成に高温を要するアルミナ等のセラミック基
板上に導体を印刷した配線基板が知られている。

また、より高密度に電子部品を実装するために、セラミ
ック基板上に配線導体を多層印刷したり、セラミックス
のグリーンシートに導体を印刷して積層した多層配線基
板が知られている。

従来、セラミック配線基板の配線材料としては、種々の
金属が知られている。　例えばグリーンシート法の多層
配線基板の場合には基板として焼成に高温を要するアル
ミナを用いるときは、Ｗ、Ｍｏなどの高融点金属が用い
られている。　しかし、ＷやＭｏは配線抵抗が大きいと
いう問題を持っている。

これに対し、近年低い導体抵抗をもつ金属が使用でき、
しかも伝播速度の増大を可能とする低い誘電率をもつガ
ラスセラミック複合材料の低温焼成多層基板が現われて
いる。　そして、この低温焼成材料のグリーンシートを
用いるときには、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ
なとの金属が使用されている（　）ＩＹＢＲＩＤＳ　ｖ
ｏｌ。

２、Ｎｏ、４　　ｐ９等）。

しかし、これら金属を配線導体材とするセラミック材料
はもともと例えば抗折強度で１７００〜２０００　Ｋ　
ｇ　／　ｃ　ｍ　２種度と強度が高くないことに加え、
セラミック基板材料と導体金属との濡れが悪く、導体と
の密着強度が小さいので、多層配線基板としたときの機
械的強度が１０００Ｋｇ／ｃｍ２程度以下ときわめて小
さくなる。

また、セラミックスと金属との熱膨張係数や縮率が大き
く異なるため、焼成プロセスなどのサーマルショックで
クラック等の構造欠陥が多発し、熱的耐久性に問題があ
る。　これらの点で特に多層セラミック配線基板では信
頼性が不十分である。

ところで、基板の多層化を行うのは、前記したように、
電子部品等の高密度実装が目的である。

しかし、高密度実装を実現するには、さらに導体線１１
】を可能な限り小さくし、配線密度を高めることが必要
である。

しかしながら、従来の常電導金属で構成された配線導体
では、線巾を小さくすると電気抵抗が大きくなり、従っ
て伝送損失が大きくなるので、線ｒｉＪの微細化および
高密度化には制限がある。

■　発明の目的 本発明の目的は、機械的および熱的に耐久性が高く、信
頼性が高く、また超微細線巾による高密度配線の可能な
セラミック配線基板を得ることにある。

■　発明の開示 このような目的は下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は超電導セラミック材料から形成され
る導体層を有することを特徴とするセラミック配線基板
である。

■　発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明のセラミック配線基板は、導体層を形成する材質
として超電導セラミック材料を用いる。

この超電導セラミック材料としては、特に酸化物セラミ
ックス、例えば、希土類金属元素、アルカリ土類金属元
素（Ｍ）および銅の複合酸化物が好ましい。　このよう
な場合、希土類金属元素（Ｒ）としては、Ｓｃ、Ｙ、ラ
ンタノイド元素およびアクチノイド元素の１種または２
Ｎ！以−ヒであり、これらのうちＹおよびランクノイド
元Ｊ　（Ｌ　ａ　”＝　Ｌ　ｕ　）から選ばれる１種ま
たは２種以上、特にＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｅｒ、Ｈｏ
、Ｄｙおよびｙｂから選ばれる１種または２種以上であ
ることが好ましいが、これらは他のランタノイド元素（
Ｃｅ、Ｐｒ、Ｐｍ、Ｓｍ％Ｇｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｌｕ）の
うちの１種以上で置換されていてもよい。

また、アルカリ土類金属（Ｍ）としては特にＣａ、Ｓｒ
、Ｂａの１種または２種以上が好ましい。

これらのうち、例えば （Ｌ　ａ　ｒ−ｘ　Ｍｘ　）　２　Ｃｕ　０４−６（Ｙ
＋−ｘ　Ｍｘ　）　３Ｃｕ３０７−．５等、ＲＭ：Ｃｕ
が例えば０．７：１〜３：１程度のものが好適である。

このとき、３０に〜１００Ｋ程度以上の高い臨界温度が
得られるからである。

このような超電導セラミックスを配線導体材として用い
ることにより導体層の基板を構成するセラミックスとの
密着性が向上し、特に多層セラミック配線基板としたと
きには、その構造体としての機械的強度が向上する。　
また、本発明では配線導体材料と基板材料はともにセラ
ミックスなので両者の熱膨張係数の差は小さい。　従っ
て、熱衝撃時の熱応力は小さくなり、基板の熱的耐久性
が向上する。

以上のように、配線導体材として超電導セラミックスを
用いることにより、基板の機械的および熱的耐久性が向
上し、従って信頼性が向上する。

また、Ｔｃ以下の超電導状態では電気抵抗が零となるの
で、導体層での電気信号の伝送損失はなくなる。　従っ
て、極めて細い線巾で配線することができ、極めて高い
配線密度の基板が実現する。

本発明のセラミック配線基板は、セラミック基板上にこ
のような導体層を有するものであればよく、その構造と
しては、インサージョンマウント用、サーフェスマウン
ト用、チップマウント川等いずれのものであってもよい
。

また、セラミック基板上に絶縁層を介して導体層を積層
した多層配線基板であってもよく、また、いわゆるバイ
アホールを介して導体層を印刷したセラミック材料のグ
リーンシートを積層焼結した多層配線基板であってもよ
い。

多層配線基板を用いるときには、より高密度の配線およ
び実装−が可能になる他、機械的強度や熱的耐久性の向
上効果がより一層すぐれたものとなる。

本発明の導体層は、その厚さを２−程度まで薄くするこ
とができ、一般に２〜３０層程度にて設層される。　ま
た、その線巾も５０戸程度まで小さくすることができる
。

導体層の配線パターンについては制限はなく、公知の配
線形態はいずれも採用可能である。

用いる基板についてもセラミック材料であれば特に制限
はなく、アルミナ系、ベリリア系、マグネシア系、窒化
アルミ系等の他、ガラス−アルミナなどの低温焼成用材
料はいずれも使用可能である。

基板厚さ、多層化の形態、絶縁層等については、公知の
ものの中から適宜選定すればよい。

本発明のセラミック配線基板は、従来公知のように厚膜
法や、グリーンシート法等で製造することができる。

特に、グリーンシート法による多層配線基板の製造につ
いて説明するならば、この方法では、まず、厚さ２００
〜３００１ｍのグリーンシートと呼ばれる薄いセラミッ
クスのシートを用意する。　このグリーンシートにあら
かじめ、バイアならびに導体回路となる超電導セラミッ
ク導体ペーストを印刷し、このグリーンシートを何枚も
積み重ねて、目的の回路を形成する。　最後に、これを
焼成して完成させる。

この場合、超電導セラミック材料のペーストは、バイン
ダーおよび樹脂ならびに必要に応じ１１ｒ　塑剤や分散
剤等を含有する。　バインダーとしては例えばエチルセ
ルロース等公知のものはいずれも使用可能である。　ま
た、溶剤としては、例えばチルビオネール、ブチルカル
ピトール等、用いる基板材料シートとのヌレ性等がら公
知のものを適宜選択使用すればよい。

なお、焼結温度は一般に７００”Ｃ以上、固相温度以下
とすればよく、特に希土類−アルカリ土類金属−銅酸化
物系の場合には、７００〜１１００℃とすればよい。　
また焼結時間は１０分以上とし、雰囲気は通常酸素を含
む雰囲気とする。

このようにして作製される本発明の配線基板は、ＩＣ，
ＬＳＩ等の各種電子部品を公知の方法にて実装して用い
られる。

なお、導体層のＴｃが使用温度より低い場合には、公知
の方法で冷却して用いればよい。

■　発明の具体的作用効果 本発明では配線導体材として超電導セラミックスを用い
るので、セラミック基板との密着性が高く両者の熱膨張
率も近似し、従来のものに比べより高い機械的および熱
的耐久性をもち、またより高い信頼性をもったセラミッ
ク基板が実現する。　また、超電導状態では電気抵抗は
零となるので、配線導体中での伝送損失はなく、導体を
極めて細くすることができるので、極めて高密度配線の
多層セラミック配線基板が実現する。

本発明者は、本発明の効果を確認するために種々実験を
行なった。　次にその１例を示す。

実験例 内部導体として Ｙ、Ｂａ２Ｃｕ、、ｏ、　　　基板材料としてグーδゝ リーンシートを用い、グリーンシート法によって、積層
数８層、導体層厚５−、サイズ５５ｍｍＸ６２ｍｍＸ１
．６ｍｍの多層セラミック配線基板を１０枚作製した。

導体ペーストはＹ−Ｂａ−ＣｕＯにチルビオネールおよ
びエチルセルロースを加えたものである。　また焼結は
９５０℃、３時間とした。

なお、導体層の線巾は８０−とした。　また、導体層は
超電導状態を示し、Ｔｃは８５にであった。

１０枚の多層セラミック配線基板の抗折強度を測定し、
平均を求めたところ、１７００Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２
であった。

これは、従来技術のように配線導体を金属とした場合の
強度、１０００Ｋｇ／ｃｍ２と比べ、はるかに高い値で
ある。

また、配線導体を本発明のように、超電導セラミックス
で構成すると線巾を３０＃ｍ、厚さを２−まで、細くし
ても８０にでの使用では、導体長６ｍにて信号伝送損失
の点において何ら支障はなかった。

一方、従来技術のように、導体を金属とした場合、伝送
損失の点で通常線巾は８０＃ａ、厚さは５−が限界であ
った。

これらの結果より本発明の効果が明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）超電導セラミック材料から形成される導体層を有
   することを特徴とするセラミック配線基板。