JP2002198649A - 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
接続導体で確実に接続させる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上に下部配線層３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中にスルーホール５を形成する工程と、絶縁層
４の上面に一部がスルーホール５の開口部近傍に導出さ
れた上部配線層３を被着させる工程と、スルーホール５
内に、固形成分含有率が５０ｗｔ％〜７５ｗｔ％に調整
された導電ペースト６’を充填して乾燥させ、導電ペー
スト６’中の固形成分６”をスルーホール５の内面に沿
って断面凹状をなすように被着させる工程と、前記固形
成分６”を焼結させてスルーホール５の内面に、上部配
線層３及び下部配線層２の双方と接続される接続導体６
を形成する工程と、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作製されてお
り、固形成分（金属粉末，有機バインダー，ガラスフリ
ット）の占める割合を全体の８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％に
調整したものが一般的であった。

【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
のスルーホール１５内に接続導体１６を形成する際、ス
ルーホール１５内に充填した導電ペーストを焼き付ける
と、導電ペースト中に含まれている固形成分に焼結時の
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でもって
良好に接続することができず、多層配線基板として良好
に機能させることが不可とな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の開口部近傍に導出された上部
配線層を被着させる工程と、前記スルーホール内に、固
形成分含有率が５０ｗｔ％〜７５ｗｔ％に調整された導
電ペーストを充填し、これを乾燥させることによって導
電ペースト中の固形成分をスルーホールの内面に沿って
断面凹状をなすように被着させる工程と、前記固形成分
を焼結させてスルーホールの内面に、上部配線層及び下
部配線層の双方と接続される接続導体を形成する工程
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、絶縁層及び下部配線層が全て印刷ペー
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】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、上下両側に上部配線層及び下部配線層が配されてい
る絶縁層のスルーホール内に、固形成分含有率が５０ｗ
ｔ％〜７５ｗｔ％に調整された導電ペーストを充填する
とともに、これを乾燥させることによって導電ペースト
中の固形成分をスルーホールの内面に沿って断面凹状を
なすように被着させ、しかる後、前記固形成分を焼結さ
せることによってスルーホール内に上部配線層及び下部
配線層の双方に接続される接続導体を形成するようにし
たことから、スルーホール内に充填される前記固形成分
の体積を極小となして焼結時の収縮に伴う応力を小さく
抑えることができ、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
ることが可能となる。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
接続させることができ、多層配線基板の生産性が向上さ
れる。

【００１１】

【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、６は接続導体である。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】前記下部配線層２及び上部配線層３は、例
えば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３μｍ〜１５μｍの厚みに形成さ
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。

【００１５】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１５μｍ〜１００μｍの厚みをも
って形成される。

【００１６】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、下部配線層
２の一部が配され、これと接するようにして断面凹状の
接続導体６が充填されている。

【００１７】前記接続導体６は、金や銀等の金属を含む
導電材料によってスルーホール５の内面に沿って形成さ
れており、その下部領域で下部配線層２と、上部領域で
スルーホール５の開口部近傍に導出されている上部配線
層３とそれぞれ接触することにより両配線層２，３を電
気的に接続している。

【００１８】尚、前記接続導体６は断面凹状を成してい
るため、上面の中央部には大きな窪み６ａを有してお
り、その容積はスルーホール５の容積の例えば５０％〜
７０％となっている。

【００１９】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。

【００２０】（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。

【００２１】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。

【００２２】尚、前記導電ペーストとしては、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・混合して固形成分含有率を８
０ｗｔ％〜９０ｗｔ％に調整したものが好適に用いられ
る。

【００２３】（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中に所
定のスルーホール５を形成する。

【００２４】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
印刷・塗布し、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。

【００２５】尚、前記絶縁層４を上述の厚膜手法によっ
て形成する場合、その内部に設けられるスルーホール５
の内周面はテーパー形状をなし、例えば絶縁層４の厚み
が４０μｍ、スルーホール径が基板１側で３００μｍの
場合、開口部側のスルーホール径は３４６μｍ〜４３８
μｍとなる。この場合、基板１の上面に対するスルーホ
ール内周面の傾斜角度θは３０°〜６０°となる。

【００２６】（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の開口部近傍ま
で導出された上部配線層３を被着させる。

【００２７】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従来周知のスクリ
ーン印刷法等によって絶縁層４の上面に所定パターンに
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。

【００２８】このとき、上部配線層３の導出部の先端は
スルーホール５の内周面と絶縁層４の上面とで形成され
る角部の位置と合致させておいても良いし、この角部を
越えてスルーホール５の内周面の途中まで延在させてお
いても良いが、上部配線層３を接続導体６と確実に接続
させるには、上部配線層３の導出部の先端はスルーホー
ル５の内周面の途中まで延在させておくことが好まし
い。

【００２９】（４）次に図２（ｄ）に示す如く、絶縁層
４のスルーホール５内に、固形成分含有率が５０ｗｔ％
〜７５ｗｔ％に調整された導電ペースト６’を充填し、
これを乾燥させることによって導電ペースト６’中の固
形成分６”を、図２（ｅ）に示す如く、スルーホール５
の内面に沿って断面凹状をなすように被着させる。

【００３０】かかる導電ペースト６’の固形成分とは、
金属粉末、ガラスフリット、有機バインダー及び添加剤
等によって構成され、これらの固形成分に所定量の有機
溶剤を加えることにより導電ペースト６’が作製され、
その粘度は例えば１５０Ｐａ・ｓ〜３５０Ｐａ・ｓに調
整される。

【００３１】この工程で用いる固形成分含有率５０ｗｔ
％〜７５ｗｔ％の導電ペースト６’は、全体の２５ｗｔ
％〜５０ｗｔ％が有機溶剤で占められていることから、
これを従来周知のスクリーン印刷等によってスルーホー
ル５の内部に充填した上、導電ペースト６’中に含まれ
ている有機溶剤を全て蒸発させると、導電ペースト６’
の体積はスルーホール５の内部で著しく減少して少量の
固形成分６”のみがスルーホール５内に残留する。従っ
て、スルーホール５の内部には上述の固形成分６”がス
ルーホール５の内面に沿って断面凹状をなすように形成
されることとなる。

【００３２】尚、導電ペースト６’は、絶縁層４のスル
ーホール５内に充填する際、その一部が下部配線層２及
び上部配線層３の端面もしくは上面と接触するように塗
布することが重要であり、これによって導電ペースト
６’の固形成分６”を下部配線層２及び上部配線層３の
双方と接触させておくことができる。

【００３３】また上記導電ペースト６’の乾燥は、スル
ーホール５内に充填した導電ペースト６’を１００℃〜
２００℃の温度で、約１０分間加熱することにより行わ
れる。

【００３４】（５）そして最後に、前記固形成分６”を
焼結させてスルーホール５の内面に、上部配線層３及び
下部配線層２の双方と接続される接続導体６を形成す
る。

【００３５】この焼結は、スルーホール５の内面に被着
させた導電ペースト６’の固形成分６”を４５０℃〜５
５０℃の温度で、約１０分間加熱することによって行わ
れ、これによってスルーホール５の内面に沿った断面凹
状の接続導体６が形成され、図1に示す多層配線基板が
完成する。

【００３６】この場合、スルーホール５の内部に形成さ
れている導電ペースト６’の固形成分６”は、前述した
ように少量であることから、これを焼結させる際の収縮
に伴う応力は極めて小さく抑えられ、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
することはない。従って、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、多層配線基板の生産性を向
上させることが可能となる。

【００３７】尚、先に述べた（４）の工程で用いる導電
ペースト６’は、固形成分含有率が７５ｗｔ％よりも大
きくなると、スルーホール５内に残留する固形成分６”
の体積が大き過ぎるため、固形成分６”を焼結させる際
の応力を有効に低減させることが困難であり、また固形
成分含有率が５０ｗｔ％よりも小さくなると、スルーホ
ール５内に残留する固形成分６”の体積が少な過ぎるた
め、固形成分６”を焼成させた際に接続導体６に割れを
生じる恐れがある。従って、（４）の工程で用いる導電
ペースト６’の固形成分含有率は５０ｗｔ％〜７５ｗｔ
％の範囲内に設定することが重要である。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】

【発明の効果】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、上下両側に上部配線層及び下部配線層が配されてい
る絶縁層のスルーホール内に、固形成分含有率が５０ｗ
ｔ％〜７５ｗｔ％に調整された導電ペーストを充填する
とともに、これを乾燥させることによって導電ペースト
中の固形成分をスルーホールの内面に沿って断面凹状を
なすように被着させ、しかる後、前記固形成分を焼結さ
せることによってスルーホール内に上部配線層及び下部
配線層の双方に接続される接続導体を形成するようにし
たことから、スルーホール内に充填される前記固形成分
の体積を極小となして焼結時の収縮に伴う応力を小さく
抑えることができ、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
ることが可能となる。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
接続させることができ、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）〜（ｅ）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、６・・・
接続導体、６’・・・導電ペースト、６”・・・固形成
分

Claims (2)

【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の開口部近
   傍に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、固形成分含有率が５０ｗｔ％〜
   ７５ｗｔ％に調整された導電ペーストを充填し、これを
   乾燥させることによって導電ペースト中の固形成分をス
   ルーホールの内面に沿って断面凹状をなすように被着さ
   せる工程と、 前記固形成分を焼結させてスルーホールの内面に、上部
   配線層及び下部配線層の双方と接続される接続導体を形
   成する工程と、を含むことを特徴とする多層配線基板の
   製造方法。
2. 【請求項２】前記上部配線層、絶縁層及び下部配線層が
   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。