JP2002171064A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】下部配線層と上部配線層とをスルーホール内の
接続導体でもって確実に接続させておくことが可能な多
層配線基板の製造方法を提供する。 【解決手段】基板１の上面に下部配線層２を被着させる
工程と、基板１上に前記下部配線層２を被覆するように
して絶縁層４を被着させるとともに前記下部配線層２上
の絶縁層４中に基板上面と略平行な段差部５ａを有した
座グリ穴状のスルーホール５を形成する工程と、前記絶
縁層４の上面に一部がスルーホール５内の段差部５ａ上
まで導出された上部配線層３を被着させる工程と、前記
スルーホール５内に接続導体６を充填し、これをスルー
ホール５の内部で下部配線層２及び上部配線層３の双方
の上面と接触させることにより、両配線層２，３を接続
導体６を介して電気的に接続する工程と、によって多層
配線基板を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種プリンタの記
録ヘッド、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、
半導体装置等に用いられる多層配線基板の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種プリンタの記録ヘッド等
を構成するのに多層配線基板が用いられている。

【０００３】かかる従来の多層配線基板は、例えば図３
に示す如く、ガラスやセラミック等から成る基板１１の
上面に、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）等の金属を含む導電材
料から成る下部配線層１２及び上部配線層１３を間に絶
縁層１４を介して順次積層し、該絶縁層１４のスルーホ
ール１５内に充填される接続導体１６をスルーホール１
５内で下部配線層１２の上面に、また上部配線層１３を
接続導体１６の上面に被着させておくことにより両配線
層１２，１３を接続導体１６を介して電気的に接続させ
ている。

【０００４】このような従来の多層配線基板は、厚膜手
法によって製造する場合、まず（１）基板１１の上面に
導電ペーストを所定パターンに塗布して焼き付けること
により下部配線層１２を形成し、次に（２）下部配線層
１２が被着されている基板１１上にガラスペーストを所
定パターンに塗布して焼き付けることによりスルーホー
ル１５を有した絶縁層１４を形成し、次に（３）前記ス
ルーホール１５内に導電ペーストを充填し、これを焼結
させることによって接続導体１６を形成し、最後に
（４）絶縁層１４及び接続導体１６の上面に導電ペース
トを所定パターンに塗布して焼き付け、上部配線層１３
を形成することによって多層配線基板が完成する。

【０００５】尚、上部配線層１２や下部配線層１３，接
続導体１６の形成に用いる導電ペーストは、銀等から成
る金属粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー、ガラス
フリット等を添加・混合することによって得られ、また
絶縁層１４の形成に用いられるガラスペーストは、ガラ
ス粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー等を添加・混
合することによって得られ、これら印刷ペーストの塗布
には従来周知のスクリーン印刷法等が採用されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の多層配線基板の製造方法によれば、絶縁層１４
及び接続導体１６上に塗布した導電ペーストを焼き付け
て上部配線層１３を形成する際、接続導体１６に上部配
線層１３の焼結時の収縮に伴う大きな応力が印加され、
接続導体１６とスルーホール１５との界面もしくはその
近傍に上記応力に起因したクラックを発生することがあ
る。この場合、下部配線層１２と上部配線層１３とを接
続導体１６によって確実に接続させておくことが不可と
なり、多層配線基板としての機能が喪失される欠点を有
していた。

【０００７】本発明は上記欠点に鑑み案出されたもの
で、その目的は、下部配線層と上部配線層とをスルーホ
ール内の接続導体でもって確実に接続させておくことが
可能な多層配線基板を得ることができる、生産性に優れ
た多層配線基板の製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板の
製造方法は、基板の上面に下部配線層を被着させる工程
と、前記基板上に下部配線層を被覆するようにして絶縁
層を被着させるとともに、前記下部配線層上の絶縁層中
に基板上面と略平行な段差部を有した座グリ穴状のスル
ーホールを形成する工程と、前記絶縁層の上面に一部が
前記スルーホール内の段差部上まで導出された上部配線
層を被着させる工程と、前記スルーホール内に接続導体
を充填し、これをスルーホールの内部で下部配線層及び
上部配線層の双方の上面と接触させることにより、両配
線層を接続導体を介して電気的に接続する工程と、を含
むことを特徴とするものである。

【０００９】また本発明の多層配線基板の製造方法は、
前記上部配線層、絶縁層、下部配線層及び接続導体が全
て印刷ペーストの塗布及び焼き付けによって形成される
ことを特徴とするものである。

【００１０】更に本発明の多層配線基板の製造方法は、
前記スルーホールの段差部と該段差部よりも上方に位置
するスルーホール内面との間に形成される角部の角度θ
が２５°〜８０°であることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、上部配線層の一部と下部配線層の一部を非接触の状
態でスルーホールの内部に配置させた上、このスルーホ
ール内に両配線層の上面と接触するようにして接続導体
を充填するようにしたことから、スルーホールの内部に
塗布もしくは充填された導電ペーストを焼結させる際、
焼結時の収縮に伴う応力は小さく抑えられ、接続導体と
スルーホールとの界面もしくはその近傍にクラックが発
生するのを有効に防止することができる。従って、下部
配線層と上部配線層とをスルーホール内に充填した接続
導体でもって確実に接続させておくことができ、多層配
線基板の生産性が向上される。

【００１２】また本発明の多層配線基板の製造方法によ
れば、スルーホールの段差部と該段差部よりも上方に位
置するスルーホール内面との間に形成される角部の角度
θを２５°〜８０°になしておくことにより、上部配線
層を絶縁層の上面からスルーホールの内面を介して段差
部上に導出する際、上部配線層を断線のない良好な連続
膜として形成することができ、これによっても多層配線
基板の生産性が向上される。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は本発明の製造方法によって製
作した多層配線基板の断面図であり、１は基板、２は下
部配線層、３は上部配線層、４は絶縁層、５はスルーホ
ール、５ａは段差部、６は接続導体である。

【００１４】前記基板１は、アルミナセラミックス、ム
ライト、窒化アルミニウム、ガラスセラミックス、石
英、アルカリガラス、無アルカリガラス等の電気絶縁性
材料から成り、その上面には下部配線層２、絶縁層４、
上部配線層３、接続導体６等が設けられ、これらを支持
する支持母材として機能する。

【００１５】また前記基板１の上面には、複数個の下部
配線層２と、複数個の上部配線層３とが、間に絶縁層４
を介して被着・積層されている。

【００１６】前記下部配線層２及び上部配線層３は、銀
や金等の金属を含む導電材料によって各々が所定パター
ンをなすように形成されており、両配線層２，３は後述
する絶縁層４のスルーホール５内に充填した接続導体６
を介して電気的に接続される。

【００１７】一方、下部配線層２と上部配線層３の間に
介在されている絶縁層４は、下部配線層２と上部配線層
３とを電気的に絶縁するためのものであり、例えば０．
５×１０^-6／℃〜９×１０^-6／℃の線膨張係数をもった
非晶質ガラス等により例えば１５μｍ〜１００μｍの厚
みをもって形成される。

【００１８】そして前記絶縁層４は、その所定箇所にス
ルーホール５を有しており、その内部には接続導体６が
充填されている。

【００１９】前記スルーホール５は、基板上面と略平行
な段差部５ａを有した座グリ穴状に形成されており、そ
の内部には下部領域に下層配線層２の一部が配され、段
差部５ａ上に前述した上部配線層３の一部が導出されて
いる。

【００２０】また前記スルーホール５内に充填される接
続導体６は、金や銀等の金属を含む導電材料から成り、
スルーホール５の内部で下部配線層２及び上部配線層３
の双方の上面と接触して、両配線層２，３を電気的に接
続している。

【００２１】次に上述した多層配線基板の製造方法につ
いて図２を用いて説明する。

【００２２】（１）まず基板１を準備し、その上面に図
２（ａ）に示す如く下部配線層２を所定パターンに被着
させる。

【００２３】前記基板１は、例えばアルミナセラミック
スから成る場合、アルミナ、シリカ、マグネシア等のセ
ラミックス原料粉末に適当な有機溶剤、溶媒を添加・混
合して泥漿状になすとともに、これを従来周知のドクタ
ーブレード法やカレンダーロール法等を採用することに
よってセラミックグリーンシート（セラミック生シー
ト）を得、しかる後、該グリーンシートを所定形状に打
ち抜いた上、高温（約１６００℃）で焼成することによ
り製作され、得られた基板１の上面に所定の導電ペース
トを従来周知の厚膜手法、例えばスクリーン印刷法等に
よって所定パターンに印刷・塗布し、これを高温（例え
ば、５６０℃）で焼き付けることによって下部配線層２
が形成される。

【００２４】尚、前記導電ペーストは、例えば銀や金等
の金属粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー、ガラス
フリット等を添加・混合し、これを所定の粘度に調整す
ることによって得られる。

【００２５】（２）次に図２（ｂ）に示す如く、前記基
板１上に下部配線層２を被覆するようにして絶縁層４を
被着させるとともに、下部配線層２上の絶縁層４中に基
板上面と略平行な段差部５ａを有した座グリ穴状のスル
ーホール５を形成する。

【００２６】このようなスルーホール５を有した絶縁層
４は、ガラス粉末に適当な有機溶剤、有機バインダーを
添加・混合して得た所定のガラスペーストを従来周知の
厚膜手法、例えばスクリーン印刷法等によって、スルー
ホール５の形成箇所を除く基板１の上面全域にわたって
２度印刷し、これを高温（例えば５３０℃）で焼き付け
ることにより例えば３０μｍ〜５０μｍの厚みに形成さ
れる。このとき、スルーホール５の途中に基板上面と略
平行な段差部５ａを形成するには、1回目に印刷するガ
ラスペースト４ａと２回目に印刷するガラスペースト４
ｂに設けられるスルーホールの径を１００μｍ〜１５０
μｍ程度、異ならせておく必要があり、例えば1回目に
印刷するガラスペースト４ａ中のスルーホール径が３０
０μｍの場合、２回目に印刷するガラスペースト４ｂ中
のスルーホール径は例えば４００μｍ〜４５０μｍに設
定され、この場合、段差部の幅は５０μｍ〜７５μｍと
なる。

【００２７】（３）次に図２（ｃ）に示す如く、前記絶
縁層４の上面に、一部がスルーホール５内の段差部５ａ
上まで導出された上部配線層３を被着させる。

【００２８】前記上部配線層３は、下部配線層２の形成
に用いたものと同様の導電ペーストを絶縁層４の上面か
らスルーホール５の段差部５ａにかけて従来周知のスク
リーン印刷法等によって所定パターンに印刷・塗布し、
これを高温（例えば５５０℃）で焼き付けることによっ
て被着・形成される。

【００２９】このとき、スルーホール５の段差部５ａと
該段差部５ａよりも上方に位置するスルーホール内面と
の間に形成される角部の角度θを２５°〜８０°になし
ておけば、上部配線層３を絶縁層４の上面からスルーホ
ール５の内面を介して段差部５ａ上に導出する際、上部
配線層３を断線のない良好な連続膜として形成すること
ができる。従ってスルーホール５の段差部５ａと該段差
部５ａよりも上方に位置するスルーホール内面との間に
形成される角部の角度θは２５°〜８０°になしておく
ことが好ましい。

【００３０】（４）そして最後に図２（ｄ）に示す如
く、前記スルーホール５内に接続導体６を充填し、該導
体６をスルーホール５の内部で下部配線層２及び上部配
線層３の双方の上面と接触させることにより、両配線層
２，３を接続導体６を介して電気的に接続し、これによ
って図１に示す多層配線基板が完成する。

【００３１】前記接続導体６は、例えば銀や金等の金属
粉末に適当な有機溶剤、有機バインダー、ガラスフリッ
ト等を添加・混合して得た所定の導電ペーストを従来周
知の厚膜手法、例えばスクリーン印刷法等によってスル
ーホール５の内部に塗布・充填し、これを高温（例えば
４５０℃）で焼き付けることによって形成される。

【００３２】このとき、スルーホール５の内部に塗布・
充填された導電ペーストが焼結する際の収縮に伴う応力
は極めて小さく抑えられるため、接続導体６とスルーホ
ール５との界面もしくはその近傍にクラックが発生する
ことはなく、下部配線層２と上部配線層３とをスルーホ
ール５内に充填した接続導体６でもって確実に接続させ
ることができる。これにより、多層配線基板の生産性を
向上させることが可能となる。

【００３３】尚、上記導電ペーストをスルーホール５の
内部に良好に充填するには、その粘度を８０Ｐａ・ｓ〜
２００Ｐａ・ｓの範囲内に調整することが好ましく、ま
た接続導体６の収縮をより有効に抑えるには焼結収縮量
が１０％以下の導電ペーストを用いることが好ましい。

【００３４】本発明は上述の実施形態に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々
の変更、改良等が可能である。

【００３５】例えば上述の形態では配線層を２層積層さ
せた多層配線基板について説明したが、本発明は配線層
を３層以上積層させた多層配線基板にも適用が可能であ
る。

【００３６】また上述の形態において配線層２，３や絶
縁層４，接続導体６の焼き付けは同時に行っても、別々
に行ってもどちらでも良く、同時に行う場合には４つの
焼き付け工程が１度の焼き付けで済むので、その分、製
造プロセスが簡略化される利点もある。

【００３７】更に上述の実施形態においては、開口径の
異なるスルーホールをもった２層のガラス層を積層する
ことによってスルーホール５を座グリ穴状に形成した
が、これに代えて、絶縁層４を１度の印刷によって形成
し、その所定箇所に２段階のエッチングを行うことによ
ってスルーホールを座グリ穴状に加工しても良い。

【００３８】

【発明の効果】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、上部配線層の一部と下部配線層の一部を非接触の状
態でスルーホールの内部に配置させた上、このスルーホ
ール内に両配線層の上面と接触するようにして接続導体
を充填するようにしたことから、スルーホールの内部に
塗布もしくは充填された導電ペーストを焼結させる際、
焼結時の収縮に伴う応力は極めて小さく抑えられ、接続
導体とスルーホールとの界面もしくはその近傍にクラッ
クが発生するのを有効に防止することができる。従っ
て、下部配線層と上部配線層とをスルーホール内に充填
した接続導体でもって確実に接続させておくことがで
き、多層配線基板の生産性が向上される。

【００３９】また本発明の多層配線基板の製造方法によ
れば、スルーホールの段差部と該段差部よりも上方に位
置するスルーホール内面との間に形成される角部の角度
θを２５°〜８０°になしておくことにより、上部配線
層を絶縁層の上面からスルーホールの内面を介して段差
部上に導出する際、上部配線層を断線のない良好な連続
膜として形成することができ、これによっても多層配線
基板の生産性が向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法によって製作した多層配線基
板の断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の製造方法を説明する
ための工程毎の断面図である。

【図３】従来の多層配線基板の断面図である。

【符号の説明】

１・・・基板、２・・・下部配線層、３・・・上部配線
層、４・・・絶縁層、５・・・スルーホール、５ａ・・
・段差部、６・・・接続導体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の上面に下部配線層を被着させる工程
   と、 前記基板上に下部配線層を被覆するようにして絶縁層を
   被着させるとともに、前記下部配線層上の絶縁層中に基
   板上面と略平行な段差部を有した座グリ穴状のスルーホ
   ールを形成する工程と、 前記絶縁層の上面に一部が前記スルーホール内の段差部
   上まで導出された上部配線層を被着させる工程と、 前記スルーホール内に接続導体を充填し、これをスルー
   ホールの内部で下部配線層及び上部配線層の双方の上面
   と接触させることにより、両配線層を接続導体を介して
   電気的に接続する工程と、を含む多層配線基板の製造方
   法。
2. 【請求項２】前記上部配線層、絶縁層、下部配線層及び
   接続導体が全て印刷ペーストの塗布及び焼き付けによっ
   て形成されることを特徴とする請求項１に記載の多層配
   線基板の製造方法。
3. 【請求項３】前記スルーホールの段差部と該段差部より
   も上方に位置するスルーホール内面との間に形成される
   角部の角度θが２５°〜８０°であることを特徴とする
   請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。