JP2001015895A

JP2001015895A - 配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001015895A
Application number: JP11185829A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kawai; 信也川井; Tetsuya Kimura; 哲也木村; Akihiko Nishimoto; 昭彦西本; Katsura Hayashi; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミック系の配線基板において、配線回路層
の微細配線化、低抵抗化を達成でき、かつ配線回路層の
絶縁基板への接着強度が高い配線基板とそれを歩留り良
く作製することのできる配線基板の製造方法を提供す
る。【解決手段】セラミック系絶縁基板２の少なくとも表面
に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから
選ばれる少なくとも１種からなる金属含有量が９９重量
％以上の金属箔などからなる高純度金属導体からなる配
線回路層３を絶縁基板２表面と同一平面となるように埋
設してなるとともに、配線回路層３の配線方向に直交す
る断面が逆台形形状からなり、その逆台形形状における
下底６と横辺７とがなす形成角αを４５〜８０°とし、
特に、表面配線回路層３ａの絶縁基板２への埋設側の平
均表面粗さを２００ｎｍ以上、絶縁基板２の４０〜４０
０℃における平均熱膨張係数を６ｐｐｍ／℃以上とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子収納用
パッケージや多層配線基板などに適した、絶縁基板がセ
ラミックスあるいはガラスセラミックスからなる配線基
板とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、配線基板、例えば、半導体素子
を収納するパッケージに使用される配線基板として、比
較的高密度の配線が可能な多層セラミック配線基板が多
用されている。

【０００３】この多層セラミック配線基板は、アルミナ
やガラスセラミックなどの絶縁基板と、その表面に形成
されたＷ、Ｍｏ、Ｃｕ及びＡｇ等の金属からなる配線回
路層とから構成されるもので、この絶縁基板の一部にキ
ャビティが形成され、このキャビティ内に半導体素子が
収納され、蓋体によってキャビティを気密に封止するも
のである。

【０００４】近年、高集積化が進むＩＣやＬＳＩ等の半
導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや各種
電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される
配線基板においては、高密度化、低抵抗化、小型軽量化
が要求されており、アルミナ系セラミック材料に比較し
て低い誘電率が得られ、Ｃｕ、Ａｇ等の低抵抗導体材料
と同時焼成可能なガラスセラミックスに代表される低温
焼成セラミック材料を絶縁基板とした低温焼成基板が一
層注目されている。

【０００５】このような低温焼成基板において、配線回
路層を形成する方法として、Ｃｕ、Ａｇ等の金属粉末を
主成分とするメタライズペーストを用いてセラミックグ
リーンシートの表面にスクリーン印刷法等により印刷形
成した後、グリーンシートと同時焼成する手法が一般的
である。

【０００６】また、配線基板としては、上記のセラミッ
ク系配線基板以外に、有機樹脂を含有する絶縁材料を絶
縁基板として有機系配線基板が知られている。この有機
系配線基板は、熱硬化性樹脂を含有する未硬化の絶縁シ
ートの表面に金属箔を接着した後に、金属箔の不要な部
分をエッチング法やめっき法により除去してパターンを
形成した後、適宜積層して熱硬化したり、絶縁シートの
積層、ビアホール形成、メッキを繰り返して多層化する
方法などによって作製されるものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の配線基板のう
ち、セラミック系配線基板は、絶縁基板が耐薬品性に優
れ、また、絶縁基板と配線回路層の間に焼成によって反
応層等が形成され、強固な接着力が得られるため、密着
不良の問題も生じにくく、さらに、多層化にあたって
は、一括積層により容易にビアホール導体の形成も容易
にできるという利点を有するが、配線回路層を導体ペー
ストの印刷によって形成するために、配線幅１００μｍ
以下の微細配線を歩留り良く形成するのは難しく、今後
必要とされる更なる高密度化、小型軽量化への要求を満
たすことができないものであった。さらに、導通抵抗に
ついても配線回路層中に空隙や粒界が存在し、また、一
般に絶縁層との焼成時の熱収縮差を緩和して密着性を高
めるために、セラミック粉末やガラス粉末を添加するた
めに、低抵抗化が困難という問題があった。

【０００８】これに対して有機系配線基板は、配線回路
層を金属箔やメッキ膜などの高純度の金属によって形成
するとともに、エッチングなどによってパターン形成す
るために、配線回路層の抵抗が低く、また微細配線の形
成が可能であるという利点を有する反面、エッチング等
の薬液により、絶縁基板が劣化してしまったり、また、
金属箔からなる表面の配線回路層と絶縁基板とに密着不
良が生じて両者の界面に空隙が生じ易く、ひいては配線
不良に至り使用不能となるなどの問題があった。

【０００９】そこで、セラミック配線基板および有機系
配線基板の利点を生かしつつ、低抵抗、微細配線が可能
な配線基板が要求されている。このような要求に対し
て、例えば特開平７−８６７４３号公報によれば、転写
フィルム上に銅等の金属箔により形成された配線回路層
をセラミックグリーンシート上に、転写した後、焼成す
ることにより低抵抗かつ微細な配線回路層を形成する方
法が提案されている。

【００１０】しかしながら、導体ペーストを用いる従来
の手法とは異なり、上記の金属箔の転写フィルムを用い
る手法では、配線回路層と絶縁基板との反応性が乏しい
ため、特に配線が微細になればなるほど、高い接着強度
が得られず、表面の配線回路層が剥離するなどの問題が
あった。

【００１１】従って、本発明の目的は、セラミック系の
配線基板において、微細配線化、低抵抗化を達成し、か
つ、配線回路層と絶縁基板との接着強度が高い配線基板
とそれを歩留り良く作製することのできる配線基板の製
造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記のよ
うな課題について鋭意検討した結果、絶縁基板としてセ
ラミックスやガラスセラミックスを用いたセラミック系
の配線基板において、絶縁基板の表面の配線回路層を、
金属含有量が９９重量％以上の高純度金属導体によって
形成するとともに、その表面の配線回路層を回路層表面
のみが露出するように絶縁基板表面に埋設するととも
に、配線回路層の配線方向に直交する断面を前記露出表
面側の線幅が埋設側の線幅よりも大きく且つ形成角が４
５〜８０°の逆台形形状によって構成することにより、
微細配線化、低抵抗化を満足し、配線回路層と絶縁基板
との接着強度が高い配線基板が得られることを知見し、
本発明に至った。

【００１３】即ち、本発明の配線基板は、セラミック系
絶縁基板の少なくとも表面に、金属含有量が９９重量％
以上の高純度金属導体からなる配線回路層を前記絶縁基
板表面と同一平面となるように埋設してなるとともに、
前記配線回路層の配線方向に直交する断面が逆台形形状
からなり、その逆台形形状における下底と横辺とがなす
形成角が４５〜８０°であることを特徴とするものであ
る。

【００１４】また、かかる配線基板によれば、前記表面
の配線回路層の前記絶縁基板への埋設側の平均表面粗さ
が２００ｎｍ以上であることがさらに密着性を高める上
で望ましく、また前記絶縁基板の４０〜４００℃におけ
る平均熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であることが配線
基板のマザーボードなどへの実装信頼性を高める上で望
ましい。

【００１５】また、前記高純度金属導体は、微細配線化
および低抵抗化の点で金属箔からなることが製造上、好
適であり、また前記高純度金属導体がＣｕ、Ａｇ、Ａ
ｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから選ばれる少なくとも
１種以上を主とすることが配線回路層の低抵抗化を図る
上で望ましい。

【００１６】さらに、前記絶縁基板がガラス粉末、ガラ
ス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物、あるいは
セラミック粉末を焼成したものからなることが望まし
い。

【００１７】さらに、多層化を実現する上で、前記絶縁
基板内部に、金属粉末を含有する導体ペーストを充填し
てなるビアホール導体を具備するとともに、該ビアホー
ル導体の一方の端部が、前記表面の配線回路層と接続さ
れてなることが望ましい。

【００１８】また、上記の配線基板を製造するための方
法としては、（ａ）セラミック系絶縁材料からなるグリ
ーンシートを作製する工程と、（ｂ）転写フィルムの表
面に接着された金属含有量が９９重量％以上の高純度金
属導体層をエッチング処理して配線方向に直交する断面
が台形形状からなり、その台形形状における下底と横辺
とがなす形成角が４５〜８０°の配線回路層を形成する
工程と、（ｃ）上記配線回路層が形成された転写フィル
ムを、前記グリーンシートの表面に圧接して前記配線回
路層を前記グリーンシート表面に埋設した後、前記転写
フィルムを剥がすことによって、前記配線回路層を転写
させる工程と、（ｄ）前記配線回路層を形成したグリー
ンシートを前記高純度金属導体の融点よりも低い温度で
焼成する工程と、を具備することを特徴とするものであ
る。

【００１９】また、多層構造の配線基板を作製する方法
としては、（ａ）セラミック系絶縁材料からなる複数の
グリーンシートを作製する工程と、（ｂ）前記グリーン
シートのうち、所定のグリーンシートにビアホール導体
を形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に接着さ
れた金属含有量が９９重量％以上の高純度金属導体層を
エッチング処理して配線方向に直交する断面が、前記転
写フィルム接着側の線幅が表面側の線幅よりも大きく且
つ形成角が４５〜８０°の台形形状の配線回路層を形成
する工程と、（ｄ）上記配線回路層が形成された転写フ
ィルムを、前記各グリーンシートの表面に圧接して前記
配線回路層を前記グリーンシート表面に埋設した後、前
記転写フィルムを剥がすことによって、前記配線回路層
を転写させる工程と、（ｅ）前記（ａ）〜（ｄ）工程を
経て作製された複数のグリーンシートを積層する工程
と、（ｆ）該積層物を前記高純度金属導体の融点よりも
低い温度で焼成する工程とを具備することを特徴とする
ものである。

【００２０】なお、上記の製造方法においては、転写フ
ィルム表面の前記高純度金属導体層の表面を平均表面粗
さ２００ｎｍ以上に粗化する工程を具備することが絶縁
シートへの密着性を高める上で望ましい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミック系配線
基板について、図面に基づいて説明する。尚、図面では
多層配線基板を用いて説明する。

【００２２】図１および図２に示す本発明の配線基板１
によれば、絶縁基板２は、複数のセラミック絶縁層２ａ
〜２ｄを積層してなる積層体から構成され、絶縁基板２
表面あるいは絶縁層２ａ〜２ｄ間には、金属含有量が９
９重量％以上、特に９９．５重量％以上の高純度金属導
体からなる表面配線回路層３ａ（以下、表面配線層３ａ
という。）および内部配線回路層３ｂ（以下、内部配線
層３ｂという。）が形成されている。そして、各表面配
線層３ａおよび内部配線層３ｂは、金属粉末が充填され
たビアホール導体３ｃにより電気的に接続されている。

【００２３】そして、表面配線層３ａは、表面のみが露
出するように絶縁基板２の表面に埋設されており、絶縁
基板２の表面と表面配線層３ａの表面とが実質的に同一
平面になるように埋設されている。

【００２４】また、この表面配線層３ａは、表面配線層
３ａの配線方向に対して直交する断面が、逆台形形状か
らなるものである。即ち、図２の拡大断面図に示すよう
に、表面配線層３ａの下底６の幅Ｗ１が上底５の幅Ｗ２
より大きく、下底６と横辺７となす形成角α°が鋭角と
なる逆台形の断面形状を有するものである。

【００２５】このように、少なくとも表面配線層３ａを
上記のような逆台形形状の断面によって構成することに
より、逆台形形状における下辺５および横辺７が絶縁基
板２に密着するとともに、配線層３ａの周辺の絶縁基板
２の変形を抑制しつつ絶縁基板２への埋設性を高め、絶
縁基板との接触面積を高めることができる結果、表面配
線層３ａの絶縁基板２への密着性を大幅に高めることが
できる。また、表面配線層３ａと絶縁基板２との表面を
同一平面とすることができるために、配線基板の高い平
坦性が要求される半導体素子のフリップチップ実装など
に対して十分に適用することができる。

【００２６】また、表面配線層３ａの断面形状は、上記
の作用を十分に発揮させる上で横辺７と下底６がなす形
成角α°は４５〜８０°、特に５０〜７５°であること
が必要である。これは、形成角α°が８０°より大きい
と絶縁基板２への埋設性が低く、絶縁基板２と表面配線
層３ａの密着強度が低下し、また平坦性が悪くなり、４
５°よりも小さいと配線層の端部の厚みが薄くなり、配
線層の強度も低下し、端部から剥離が生じやすくなるた
めである。

【００２７】さらに、表面配線層３ａの絶縁基板２ａ表
面に埋設されている上底５および横辺７の平均表面粗さ
（Ｒａ）を２００ｎｍ以上、特に４００ｎｍ以上とする
ことにより、表面配線層３ａと絶縁基板２との密着性を
さらに高めることができる。本発明の配線基板によれ
ば、表面配線層３ａについて上記のような構造からなる
のみならず、図１に示すような多層配線基板において
は、内部配線層３ｂも同様な断面形状からなることが望
ましい。即ち、内部配線層３ｂを各絶縁層２ｂ〜２ｄの
表面に埋設することにより、各絶縁層表面と内部配線層
３ｂ表面とを同一平面にできるために、内部配線層３ｂ
の厚みに起因する配線基板表面のうねりなどの発生を防
止し、平坦性の高い多層配線基板を作製することができ
る。

【００２８】また、多層配線基板によれば、表面配線層
３ａや内部配線層３ｂをビアホール導体３ｃによって電
気的に接続するが、その場合、ビアホール導体３ｃと表
面配線層３ａや内部配線層３ｂとの密着性を高めること
もでき、回路の信頼性を高めることができる。

【００２９】本発明の配線基板における表面配線層３ａ
および内部配線層３ｂは、金属含有量が９９重量％以上
の導電材料からなり、特に配線層の低抵抗化を図る上
で、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから
選ばれる少なくとも１種以上の低抵抗導体を主とするこ
と、特に、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕから選ばれる少なくとも１
種以上を主とすることが望ましい。

【００３０】好適には、上記表面配線層３ａおよび内部
配線層３ｂは金属箔によって構成されていることが望ま
しい。また、その厚みが大きすぎると、絶縁基板への埋
設が難しく、薄すぎると配線回路層と絶縁基板との接着
強度が弱くなるために、この表面配線層３ａおよび内部
配線層３ｂの厚みは１〜１００μｍが最適である。

【００３１】また、ビアホール導体３ｃを形成する導体
材料は、上記の表面配線層３ａ、内部配線層３ｂと同様
の金属が充填されていることが望ましいが、必ずしも上
記成分に限定されるものではない。

【００３２】さらに、配線基板１の表面配線層３ａは、
ＩＣチップなどの各種電子部品８を搭載するための電極
パッドや、シールド用導体層や、さらにはマザーボード
などの外部回路と接続する端子電極として用いられ、各
種電子部品８は表面配線層３ａに半田などの導電性接着
剤９を介して接合される。尚、図示していないが、必要
に応じて、配線基板の表面には、さらに珪化タンタル、
珪化モリブデン、酸化レニウムなどで構成されるの厚膜
抵抗体やガラスやエポキシ樹脂等により構成される配線
保護膜などを形成しても構わない。

【００３３】絶縁基板２を構成する絶縁材料は、表面配
線層３ａや内部配線層３ｂを形成する金属の融点以下で
焼成可能であることが必要であり、ガラス粉末、または
ガラス粉末とセラミック粉末との混合物を焼成したガラ
スセラミックスや、セラミック粉末に適宜焼結助剤成分
を添加したセラミックスが用いられ、特に配線層を前記
の低抵抗導体によって形成した場合、ガラス粉末、また
はガラス粉末とセラミック粉末との混合粉末を用いて焼
成したものが最も好適に用いられる。用いるガラスとし
ては、シリカガラス、ソーダ石灰ガラス、鉛ガラス、鉛
アルカリ珪酸ガラス、ほう珪酸ガラス、アルミノホウ珪
酸ガラス、ほう珪酸亜鉛ガラス、アルミノ珪酸ガラス及
び燐酸ガラスなどが挙げられ、特に、ほう珪酸系ガラス
が好適である。

【００３４】また、上記セラミック粉末としては、Ｓｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、Ｍｇ
Ａｌ₂Ｏ₄、ＺｎＡｌ₂Ｏ₄、ＭｇＳｉＯ₃、ＭｇＳｉ
Ｏ₄、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄、Ｚｎ₂ＴｉＯ₄、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＣａＴｉＯ₃、ＭｇＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、Ｃ
ａＭｇＳｉ₂Ｏ₆、ＳｒＡｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₈、ＢａＡｌ₂
Ｓｉ₂Ｏ₈、ＣａＡｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₈、Ｍｇ₂Ａｌ₄Ｓｉ
₅Ｏ₁₈、Ｚｎ₂Ａｌ₄Ｓｉ₅Ｏ₁₈、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ム
ライト及びゼオライトなどが挙げられ、用いる配線層の
種類によって選択できる。

【００３５】さらに、前記絶縁基板２は、４０〜４００
℃における熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であることが
望ましい。これは、熱膨張係数がおよそ１５〜３０ｐｐ
ｍ／℃の有機系配線基板からなるマザーボード等に本発
明のセラミック系配線基板を実装する場合、有機系配線
基板との実装信頼性を高めるためであって、上記熱膨張
係数が６ｐｐｍ／℃よりも低いと、配線基板を上記マザ
ーボードに実装した際、前両者の熱膨張差に起因する熱
応力が大きくなり、実装構造の長期信頼性を確保できな
い恐れがある。なお、上記熱膨張係数の更に望ましい値
として、７ｐｐｍ／℃以上が良く、最適には９ｐｐｍ／
℃以上が望ましい。このように、高熱膨張係数を達成す
るため、特に、絶縁基板中には、クオーツ、クリストバ
ライト、トリジマイトなどのＳｉＯ₂系結晶を含有する
ことが望ましい。

【００３６】次に、本発明の配線基板を作製する方法と
して、多層配線基板を作製する場合を例としてその工程
図を図３、図４に示した。（１）まず、上述したようなセラミックスの各原料粉末
を所定の比率で混合し、その混合物に有機バインダー等
を加えた後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法な
どによりシート状に成形してグリーンシート１０を作製
する。

【００３７】（２）次に、このグリーンシート１０にレ
ーザーやマイクロドリル、パンチングなどにより、貫通
孔を形成し、その内部に導体ペーストを充填してビアホ
ール導体１１を形成する。導体ペースト中には、前述し
たような配線回路層形成用の金属粉末とともに有機バイ
ンダーと有機溶剤を含み、場合によってはガラスなどの
無機質添加物等を混合して調製される。

【００３８】次に、このグリーンシート１０の表面に
（３ａ）〜（３ｃ）によって表面配線層３ａを形成す
る。（３ａ）まず、樹脂フィルムなどの可撓性の転写フィル
ム１２の表面に接着剤を介して金属含有量が９９重量％
以上の高純度金属導体層１３を張り合せたものを準備す
る。この時、金属含有量が９９重量％以上の高純度金属
導体層１３としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、
Ｐｔ及びＰｄから選ばれる少なくとも１種以上を主とす
る金属箔からなることが望ましい。

【００３９】この方法によれば、配線の切れやダレがな
く微細加工が可能であることから、配線幅５０μｍ以
下、配線間の距離５０μｍ以下の微細配線を精度よく形
成することができる。

【００４０】（３ｂ）次に、高純度金属導体層１３の表
面に回路パターンのレジスト層１４を付設する。

【００４１】（３ｃ）そして、エッチング法により、レ
ジスト層１４を形成していない領域をの高純度金属導体
層１３を除去して配線回路層１５を形成する。この時、
エッチング後の配線回路層１５の配線方向に直交する断
面が台形形状からなり、その台形形状における下底と横
辺とがなす形成角が４５〜８０°となるようにエッチン
グする。このような台形形状を形成するためにはエッチ
ング速度を２〜５０μｍ／分にするのが良い。即ち、こ
のエッチング速度が５０μｍ／分よりも早いと、配線回
路層の断面が略矩形形状となり、エッチング速度が２μ
ｍ／分よりも遅いと、形成角が４５°よりも小さくな
る。本発明では、このエッチング速度で高純度金属導体
層１３の厚みに応じてエッチング時間を調整することに
より前述したような断面が台形形状の配線回路層１５を
形成することができる。

【００４２】（３ｄ）また、本発明では、上記のように
配線回路層１５を形成し、レジスト層１４を除去した
後、その配線回路層１５の上底および横辺を平均表面粗
さが２００ｎｍ以上，特に４００ｎｍ以上となるように
粗化処理することが望ましい。粗化処理は、配線回路層
１５をギ酸あるいはＮａＣｌＯ₂、ＮａＯＨ、Ｎａ₃Ｐ
Ｏ₄の混合液等で表面処理する。この表面粗さは、粗化
速度で制御でき、１μｍ／分以上の粗化速度で良好に粗
化できる。

【００４３】（４）次に、このようにして上記配線回路
層１５を付設した転写フィルム１２を（２）のグリーン
シート１０の表面に位置合わせして積層し、１０〜５０
０ｋｇ／ｃｍ²程度の圧力を印加し、断面が台形形状の
上記配線回路層１５をグリーンシート１０に配線回路層
１５における下底がグリーンシート１０の表面と同一平
面となるように埋設させる。そして、上記配線回路層１
５をグリーンシート１０内に残したままで転写フィルム
１２を接着層（不図示）とともに剥離することにより、
配線回路層１５をグリーンシート１０の表面に転写する
ことにより、１層の配線シート１６を作製する。

【００４４】（５）その後、（１）〜（４）と同様にし
て作製した配線シート１７〜１９を配線シート１６とと
もに積層圧着して積層体を作製する。

【００４５】（６）そしてこの積層体を４００〜８００
℃の窒素雰囲気中で加熱処理してグリーンシート内やビ
アホール導体ペースト中の有機成分を分解除去した後、
配線回路層を形成する高純度金属導体の融点よりも低い
温度で焼成することにより図１で示されるような多層配
線基板を作製することができる。

【００４６】なお、焼成条件としては、例えば、配線回
路層１５を銅箔によって形成した場合には、８００〜１
０００℃の窒素雰囲気で焼成する。また、この焼成時、
高純度金属導体からなる配線回路層１５はグリーンシー
トのような焼成収縮挙動を示さないために、焼成する場
合には、積層体に対して一軸方向から圧力を印加し、Ｘ
−Ｙ方向への収縮を抑制しながら焼成することが望まし
い。

【００４７】このような（１）〜（６）工程を経て多層
配線基板を作製することができる。なお、配線回路層１
層の配線基板を作製する場合には、（１）（３）（４）
の工程後に、（６）に示したような焼成を施すことによ
り作製され、また、配線回路層２層の配線基板を作製す
る場合には、（１）〜（３）の工程後、（４）の工程を
経て、グリーンシート１０の両面に配線回路層１５を形
成した後、（６）に示したような焼成を施すことにより
作製される。

【００４８】上記の製造方法によれば、（４）の工程に
おいてグリーンシート１０の表面に転写した後の配線回
路層１５の断面形状を前記所定の逆台形形状とすること
により、図５（ａ）に示すように、配線回路層１５をグ
リーンシート１０表面に圧接した際に、配線回路層１５
の周辺のグリーンシート１０の変形が抑制され、その圧
力が配線回路層１５の逆台形の断面の横辺および上底か
らグリーンシートに圧接される結果、図５（ｂ）に示す
ように、配線回路層１５の断面が略矩形の場合に比較し
て、配線回路層のグリーンシート１０への埋設性を高め
ることができるとともに、焼成後の配線回路層１５の絶
縁基板への密着性を大幅に向上させることができる。

【００４９】

【実施例】先ず、ほうけい酸ガラス粉末７０重量％と、
ＳｉＯ₂粉末３０重量％を秤量し、成形用バインダーと
してアクリル樹脂、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタ
レート）、溶媒としてトルエンを加えて調製、混合した
スラリーを用い、ドクターブレード法により厚さ３００
μｍのグリーンシートを作製した。なお、このセラミッ
ク粉末組成物を用いて焼成後の熱膨張係数を測定した結
果、４０〜４００℃で１０ｐｐｍ／℃であった。

【００５０】次に、平均粒径が５μｍのＣｕ粉末に、有
機バインダーとしてアクリル樹脂、溶媒としてＤＢＰを
添加混練し、ビアホール用導体ペーストを作製した。そ
して、グリーンシートの所定個所にパンチングにてビア
ホールを形成し、そのビアホール内に先の導体ペースト
を充填した。

【００５１】一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）の転写フィルム表面に、接着剤を塗布して厚み１２
μｍの電解銅箔または銀箔を接着した。そして、前記金
属箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスク
を通して露光してパターンを形成した後、これを塩化第
二鉄溶液中に浸漬して非パターン部をエッチング除去し
て配線回路層を形成した。レジスト剥離後、配線回路層
の上面及び側面を１０％のギ酸で処理し、エッチング層
の浸漬時間を変えることにより粗化速度を制御した。

【００５２】配線回路層は、各測定用のパターンを除
き、線幅（断面が台形形状の場合には下底幅）が５０μ
ｍ、配線と配線との間隔（配線ピッチ）が５０μｍの微
細パターンを用いた。

【００５３】なお、エッチング処理および粗化処理にあ
たっては、それぞれ表１の条件で処理を行い、配線回路
層の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による断面観察から測
定ポイント１０点による平均的な形成角を測定すると同
時に、平均表面粗さ（Ｒａ）を原子間力顕微鏡（ＡＭ
Ｆ）によって測定し、表１に示した。

【００５４】そして、配線回路層を形成した転写フィル
ムとグリーンシートを位置合わせして、真空積層機によ
り６０℃、３０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３０秒加圧して、
配線回路層の表面とグリーンシートの表面とが同一平面
となるように配線回路層を埋設した後、転写フィルムと
接着層のみを剥離して配線回路層を転写して配線シート
を作製した。さらに、同様にして配線回路層およびビア
ホール導体を有する５枚の配線シートを作製し、計６枚
の配線シートを６０℃、２００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で積
層一体化した。

【００５５】最後に、この積層体を有機バインダー等の
有機成分を分解除去するため、窒素雰囲気中で７００℃
で１時間保持した後、同一雰囲気中で積層体を２００ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力で１軸加圧しながら９００℃で１時間
保持することにより、多層配線基板を作製した。

【００５６】上記試料をそれぞれ２００ヶ作製し、配線
回路層の導通および配線回路層間の絶縁性を評価し不具
合が認められるものを除去し最終的な歩留りを算出し
た。なお、歩留りは８５％以上を合格とした。

【００５７】また、得られた配線基板について、配線回
路層の導通抵抗の評価を行った。幅５０μｍ、長さ２０
ｍｍの銅配線回路層の配線抵抗をテスターを用いて測定
し、配線回路層の厚み、幅、長さをそれぞれ走査型電子
顕微鏡写真（ＳＥＭ）、あるいは光学顕微鏡にて測定
し、配線回路層の抵抗率を算出した。なお、良否の判断
は抵抗率が２．０μΩｃｍ以下を良品とした。

【００５８】そして、これらの配線基板に対して、表面
に形成されている配線回路層の密着強度を測定した。測
定には、配線回路層として形成した２ｍｍ□のパッドに
Ｓｎめっきを施したＣｕ線を半田付けした後、そのＣｕ
線を垂直に引っ張り、Ｃｕ線が取れてしまう時の荷重を
測定した。なお、密着強度は２．０ｋｇｆ／２ｍｍ□以
上を良品とした。

【００５９】比較のために、配線回路層の形成にあた
り、グリーンシートの表面に上記のビアホール導体用の
導体ペーストを用いてスクリーン印刷法で形成する以外
は、上記と全く同様にして多層配線基板を作製し、同様
の評価を行った。その結果を表１に示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１から明らかなように、本発明に従い、
配線回路層を９９重量％以上の高純度金属導体によって
形成するとともに、該配線回路層を埋設し、かつ配線回
路層の配線方向に直交する断面が逆台形形状からなり、
その逆台形形状における下底と横辺とがなす形成角を４
５〜８０°とすることにより、密着強度を２ｋｇｆ／２
ｍｍ□以上を有し、且つ抵抗率２μΩｃｍ以下の低抵抗
の配線回路層を形成することができ、しかも歩留りも８
５％以上が達成できた。なお、配線回路層の埋設側であ
る上底側と横辺の表面粗さが大きくなるに従い密着強度
が高くなる傾向にあり、２００ｎｍ以上で良好な結果が
得られた。

【００６２】これに対して、配線回路層の導体形成方法
を従来の印刷法とした試料Ｎo.１９、２０では、配線回
路層の歩留りが５０％以下と低く、かつ抵抗率も３μΩ
ｃｍ以上と高くなる。

【００６３】また、形成角αが８０°より大きい試料Ｎ
o.１、１０においては、配線層の側面（横辺）を粗化す
るのが困難となりその結果、密着強度が低下する他、転
写フィルム上の回路パターンをグリーンシートに圧着す
る際、埋設するのが難しく歩留りが低下した。さらに、
形成角αが４５°より小さい試料Ｎo.６、１３でも密着
強度が低下した。

【００６４】また、表１における本発明品に対して、実
装評価を行った。この評価では、得られた配線基板に予
め接続パッドを形成し、接続パッドに半田（錫１０〜６
０％、鉛４０〜９０％）からなる接続端子を取り付け
た。なお、接続端子は、１ｃｍ²あたり３０端子の密度
で配線基板の下面全体に形成した。一方、ガラス−エポ
キシ基板（熱膨張係数１５ｐｐｍ／℃）からなる配線導
体が形成されたプリント基板を準備し、上記の配線基板
をプリント基板上の配線導体とそれぞれの接続端子が接
続されるように位置あわせし、これをＮ₂の雰囲気中、
２３０℃で３分間熱処理し、配線基板をプリント基板表
面に実装した。この熱処理により、配線基板の半田から
なる接続端子が融けてプリント基板の配線導体と電気的
に接続されたことを確認した。

【００６５】このように、ガラスセラミック配線基板を
プリント基板表面に実装したものを、大気中にて、−４
０℃と１２５℃の各温度に制御した恒温槽に試験サンプ
ルを１５分／１５分の保持を１サイクルとして熱サイク
ルを印加した。その結果、１０００サイクル後において
もプリント基板の配線導体と配線基板との電気抵抗に変
化が生じることがなく、優れた実装信頼性を示した。

【００６６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
配線回路層の低抵抗化とともに、配線回路層の絶縁基板
への密着強度を高めることができる結果、微細配線化、
低抵抗化を達成し、かつ配線回路層と絶縁基板との接着
強度が高い配線基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板の一例である多層配線基板の
概略断面図である。

【図２】本発明の配線基板における配線回路層の要部拡
大断面図である。

【図３】本発明の配線基板の一例である多層配線基板の
製造工程図である。

【図４】本発明の配線基板の一例である多層配線基板の
図３に続く製造工程図である。

【図５】本発明の配線基板（ａ）と従来の配線基板
（ｂ）の違いを説明するための要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１多層配線基板２絶縁基板２ａ〜ｄ絶縁層３ａ，３ｂ配線回路層３ｃビアホール導体５上底６下底７横辺８電子部品９接着剤 α 形成角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ 3/46 ＳＨ０１Ｌ 23/12 Ｎ (72)発明者林桂鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 4E351 AA03 AA07 AA13 BB01 BB26 BB30 BB31 BB35 BB49 CC12 CC17 CC20 CC22 CC31 CC33 DD01 DD04 DD05 DD06 DD10 DD19 DD20 DD21 DD24 DD41 DD52 DD54 EE01 GG02 GG06 GG20 5E317 AA04 AA24 BB02 BB04 BB12 BB13 BB14 BB15 BB18 CC15 CC22 CC25 CD05 CD21 CD25 CD29 CD32 GG03 GG11 GG14 GG16 5E343 AA07 AA23 BB02 BB08 BB23 BB24 BB25 BB28 BB44 BB48 BB49 BB67 BB72 DD02 DD76 GG08 GG13 5E346 AA12 AA15 AA25 AA43 BB01 BB15 CC18 CC31 CC32 CC34 CC37 CC38 CC39 DD02 DD12 DD33 EE24 EE27 EE28 EE29 FF18 GG04 GG06 GG09 HH02 HH11 HH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック系絶縁基板の少なくとも表面
に、金属含有量が９９重量％以上の高純度金属導体から
なる配線回路層を前記絶縁基板表面と同一平面となるよ
うに埋設してなるとともに、前記配線回路層の配線方向
に直交する断面が逆台形形状からなり、その逆台形形状
における下底と横辺とがなす形成角が４５〜８０°であ
ることを特徴とする配線基板。
【請求項２】前記表面の配線回路層の前記絶縁基板への
埋設側の平均表面粗さが２００ｎｍ以上であることを特
徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】前記絶縁基板の４０〜４００℃における平
均熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の配線基板。
【請求項４】前記高純度金属導体が金属箔からなること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の配
線基板。
【請求項５】前記高純度金属導体がＣｕ、Ａｇ、Ａｌ、
Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから選ばれる少なくとも１種
以上を主とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４
のいずれか記載の配線基板。
【請求項６】前記絶縁基板内部に、金属粉末を含有する
導体ペーストを充填してなるビアホール導体を具備する
とともに、該ビアホール導体の一方の端部が、前記表面
の配線回路層と接続されてなることを特徴とする請求項
１乃至請求項５のいずれか記載の配線基板。
【請求項７】前記絶縁基板がガラス粉末、ガラス粉末と
セラミックフィラー粉末との混合物、あるいはセラミッ
ク粉末を焼成したものからなる請求項１乃至請求項６の
いずれか記載の配線基板。
【請求項８】（ａ）セラミック系絶縁材料からなるグリ
ーンシートを作製する工程と、（ｂ）転写フィルムの表
面に接着された金属含有量が９９重量％以上の高純度金
属導体層をエッチング処理して配線方向に直交する断面
が台形形状からなり、その台形形状における下底と横辺
とがなす形成角が４５〜８０°の配線回路層を形成する
工程と、（ｃ）上記配線回路層が形成された転写フィル
ムを、前記グリーンシートの表面に圧接して前記配線回
路層を前記グリーンシート表面に埋設した後、前記転写
フィルムを剥がすことによって、前記配線回路層を転写
させる工程と、（ｄ）前記配線回路層を形成したグリー
ンシートを前記高純度金属導体の融点よりも低い温度で
焼成する工程と、を具備することを特徴とする配線基板
の製造方法。
【請求項９】（ａ）セラミック系絶縁材料からなる複数
のグリーンシートを作製する工程と、（ｂ）前記グリー
ンシートのうち、所定のグリーンシートにビアホール導
体を形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に接着
された金属含有量が９９重量％以上の高純度金属導体層
をエッチング処理して配線方向に直交する断面が、前記
転写フィルム接着側の線幅が表面側の線幅よりも大きく
且つ形成角が４５〜８０°の台形形状の配線回路層を形
成する工程と、（ｄ）上記配線回路層が形成された転写
フィルムを、前記各グリーンシートの表面に圧接して前
記配線回路層を前記グリーンシート表面に埋設した後、
前記転写フィルムを剥がすことによって、前記配線回路
層を転写させる工程と、（ｅ）前記（ａ）〜（ｄ）工程
を経て作製された複数のグリーンシートを積層する工程
と、（ｆ）該積層物を前記高純度金属導体の融点よりも
低い温度で焼成する工程とを具備することを特徴とする
配線基板の製造方法。
【請求項１０】前記高純度金属導体層の表面を平均表面
粗さ２００ｎｍ以上に粗化する工程を具備する請求項８
または請求項９記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】前記グリーンシートの焼成後の４０〜４
００℃における平均熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃以上であ
ることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか
記載の配線基板の製造方法。
【請求項１２】前記高純度金属導体が金属箔からなるこ
とを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか記載
の配線基板の製造方法。
【請求項１３】前記高純度金属導体がＣｕ、Ａｇ、Ａ
ｌ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｐｔ及びＰｄから選ばれる少なくとも
１種以上を主とすることを特徴とする請求項７乃至請求
項１２のいずれか記載の配線基板の製造方法。
【請求項１４】前記セラミック系絶縁材料が、ガラス粉
末、ガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物、
あるいはセラミック粉末からなることを特徴とする請求
項７乃至請求項１３のいずれか記載の配線基板の製造方
法。