JP2005191316A - 多層回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】面方向の収縮を抑制させて変形を小さくして寸法精度を高くするとともに、層間剥離の発生を抑えることが可能な多層回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】第１の無機組成物から成る複数の第１絶縁層１ａ〜１ｈと、第１絶縁層１ｉ〜１ｌよりも厚みが厚く、前記第１の無機組成物よりも高温で焼結に伴う収縮を開始する第２の無機組成物から成る複数の第２絶縁層１ｉ〜１ｌとを、隣り合う第２絶縁層間に少なくとも２個の第１絶縁層が連続的に配されるよう積層して積層体１０を形成するするとともに、連続的に配された２個の第１絶縁層間に、第２絶縁層１ｉ〜１ｌより厚みが薄く、第１絶縁層１ｉ〜１ｌの収縮開始温度よりも低い温度で焼結に伴う収縮を開始する導体材料から成る導体層２を介在させて多層回路基板１０を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置や複合電子部品等に用いられる多層回路基板及びその製造方法に関するものである。

従来より、半導体装置や複合電子部品等に多層回路基板が用いられている。

かかる従来の多層回路基板としては、例えば、無機組成物から成る複数の絶縁層を積層した積層体の内部に導体層やビアホール導体を設けてこれらを相互に接続し、更に前記積層体の一主面に電子部品素子を接続するための搭載部を設けた構造のものが知られており、また、その寸法精度を高くするために、異なる無機組成物で形成した２種類の絶縁層を組み合わせることによって多層回路基板を構成することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

上述した多層回路基板を製造する場合は、まず図３に示すように複数の絶縁層３１ａ〜３１ｅを用意し、それぞれの絶縁層に配線導体３２やビアホール導体３３を設ける。しかる後、図４に示すように絶縁層３１ａ〜３１ｅを積層してこれを一体焼成することにより、多層回路基板３０が製作される。このとき、絶縁層３１ａ、３１ｃ、３１ｅを形成する無機組成物と、絶縁層３１ｂ、３１ｄを形成する無機組成物とでは、焼成に伴い収縮を開始する温度が相互に異なっている。

このような多層回路基板の製造方法によれば、収縮開始温度の低い絶縁層が収縮を開始した際は、未焼結状態にある収縮開始温度の高い絶縁層により面方向における収縮が抑制される。一方、収縮開始温度の高い絶縁層が収縮を開始した際は、収縮開始温度の低い絶縁層により面方向における収縮が抑制される。以上のようなメカニズムにより、積層体の面方向への収縮を抑制し、厚み方向に大きく収縮させることで、多層回路基板の寸法精度を高くなす試みがなされている。
特開２００１−１５８７５号公報

しかしながら、上述した従来の多層回路基板においては、積層体の焼成時、収縮開始温度の低い絶縁層が収縮を開始した際に収縮による応力が大きすぎたり、収縮開始温度の高い絶縁層の剛性が不足したりすると、面方向への収縮を十分に抑制することが不可となる不都合があった。その場合、積層体の面方向への収縮が大きくなってしまうことから、多層回路基板の寸法精度が著しく低下し、多層回路基板の全体構造が変形する欠点を有していた。

また従来の多層回路基板のように、収縮開始温度の異なる２種類の絶縁層を交互に積層する場合、導体層は積層体内部で２種類の絶縁層間に挟まれて形成された構造になっているので、導体層の上下に異なる温度で収縮による応力が働いて導体層と絶縁層との界面に歪みが生じ、積層体の強度が劣化するという欠点を有していた。

更に、従来の製造方法によれば、積層体の最上層及び最下層は、収縮の抑制が一方面に限られてしまうため、特にその端部において面方向への収縮の応力が集中し、変形や層間剥離が発生しやすくなる。このような変形が発生すると、特に積層体の端部付近において電子部品素子の搭載性が劣化するという欠点があり、また層間剥離が発生すると、積層体の絶縁性や強度の劣化を招く欠点が誘発される。

本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、面方向の収縮を抑制させて変形を小さくして寸法精度を高くするとともに、層間剥離の発生を抑えることが可能な多層回路基板及びその製造方法を提供することにある。

本発明の多層回路基板は、第１の無機組成物から成る複数の第１絶縁層と、該第１絶縁層よりも厚みが厚く、前記第１の無機組成物よりも高温で焼結に伴う収縮を開始する第２の無機組成物から成る複数の第２絶縁層とを、隣り合う第２絶縁層間に少なくとも２個の第１絶縁層が連続的に配されるよう積層して積層体を形成するするとともに、隣接する前記連続的に配された２個の第１絶縁層間に、前記第２絶縁層より厚みが薄く、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い温度で焼結に伴う収縮を開始する導体材料から成る導体層を介在させてなることを特徴とするものである。

また本発明の多層回路基板は、前記導体材料が焼結に伴う収縮を開始する温度と、前記第１の無機組成物が焼結に伴う収縮を開始する温度との差が、３０℃以内であることを特徴とするものである。

更に本発明の多層回路基板の製造方法は、第１の無機組成物から成る複数の第１絶縁層と、該第１絶縁層よりも厚みが厚く、前記第１絶縁層よりも高温で焼結に伴う収縮を開始する第２の無機組成物から成る複数の第２絶縁層とが互いに隣接するように積層して積層体を形成するとともに、隣接する前記第１絶縁層の間に、前記第２絶縁層より厚みが薄く、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低温で焼結に伴う収縮を開始する導体材料から成る導体層を介在させる工程Ａと、前記導体層の収縮開始温度よりも高く、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い第１の温度領域で前記積層体を加熱することにより、前記導体層をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する工程Ｂと、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも高く、前記第２絶縁層の収縮開始温度よりも低い第２の温度領域で前記積層体を加熱することにより、前記第１絶縁層をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する工程Ｃと、前記第１絶縁層の焼結に伴う全収縮量の９０％以上に相当する収縮が完了した後に、前記第２絶縁層の収縮開始温度よりも高い第３の温度領域で前記積層体を加熱することにより、前記第２絶縁層をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する工程Ｄと、を含むものである。

また更に本発明の多層回路基板の製造方法は、前記工程Ｂにおける前記導体層の収縮開始温度と、前記工程Ｃにおける前記第１絶縁層の収縮開始温度との差が、３０℃以内であることを特徴とするものである。

更にまた本発明の多層回路基板の製造方法は、前記工程Ａにおける第１絶縁層の厚みが第２絶縁層の厚みの５０％以下に設定されていることを特徴とするものである。

また更に本発明の多層回路基板の製造方法は、前記工程Ａにおける積層体の最上層及び最下層が第１絶縁層であることを特徴とするものである。

更にまた本発明の多層回路基板の製造方法は、前記積層体の一主面に電子部品素子の搭載部が設けられることを特徴とするものである。

また更に本発明の多層回路基板の製造方法は、前記工程Ａにおける第２絶縁層はセラミックグリーンシートから成り、前記第１絶縁層は第２絶縁層の主面に対する無機組成物ペーストの塗布により形成されることを特徴とするものである。

更にまた本発明の多層回路基板の製造方法は、前記工程Ｂにおいて第１絶縁層が収縮する際、第１絶縁層の面方向への収縮が未焼結状態の第２絶縁層の剛性により抑制され、また前記工程Ｃにおいて第２絶縁層が収縮する際、第２絶縁層の面方向への収縮が焼結後の第１絶縁層の剛性により抑制されることを特徴とするものである。

また更に本発明の多層回路基板の製造方法は、前記工程Ａにおける積層体が矩形状を成しており、前記工程Ｂ及び工程Ｃにおける熱の印加に伴い前記第１絶縁層及び第２絶縁層が、前記積層体の面方向に比し前記積層体の積層方向に３倍以上大きく収縮することを特徴とするものである。

本発明の多層回路基板によれば、複数の第１絶縁層と第２絶縁層とが互いに隣接するように積層して形成されており、第２絶縁層が第１絶縁層よりも高い温度で収縮を開始する構成となっている。これにより、第１絶縁層が収縮する際は、第１絶縁層の面方向への収縮が未焼結状態の第２絶縁層の剛性により抑制され、第２絶縁層が収縮する際は、第２絶縁層の面方向への収縮が第１絶縁層の剛性により抑制されることとなる。結果として、面方向の収縮が抑制され、多層回路基板の寸法精度を高くすることができるようになる。また、隣接する前記第１絶縁層の間に、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い温度で焼結に伴う収縮を開始する導体層を介在させているので、導体層の面方向の収縮についても第１絶縁層により抑制され、多層回路基板の寸法精度がより効果的に高められることとなる。更に、導体層に比して焼結に伴う収縮を開始する温度が大きく異なる第２絶縁層が導体層と隣接しないようにしているので、導体層と絶縁層の界面において大きな歪みを発生することが無くなり、層間剥離の発生が抑制されたものとなる。

また、本発明の多層回路基板によれば、前記導体材料が焼結に伴う収縮を開始する温度と、前記第１の無機組成物が焼結に伴う収縮を開始する温度との差が、３０℃以内であることにより、導体層と絶縁層の界面における歪みを小さくできるので、層間剥離の発生がいっそう抑制されたものとなる。

更に、本発明の多層回路基板の製造方法によれば、工程Ａにおいて、前記積層体を構成する第１絶縁層及び第２絶縁層は、高温で収縮を開始する第２絶縁層の厚みが低温で収縮を開始する第１絶縁層の厚みよりも厚くなるようにしているので、工程Ｃにおいて、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも高く、前記第２絶縁層の収縮開始温度よりも低い第１の温度領域で前記積層体を加熱した際に、収縮開始温度の低い第１絶縁層が、その収縮による応力が小さいことから第１の温度領域では未焼結状態である第２絶縁層の剛性によって面方向への収縮が充分に抑制される。続いて工程Ｄにおいて、第２絶縁層の収縮開始温度よりも高く、導体層の収縮開始温度よりも低い第２の温度領域で前記積層体を加熱する際に、前記第２絶縁層が、焼結に伴う全収縮量の９０％以上に相当する収縮が完了して剛性が高くなった第１絶縁層によって面方向への収縮が充分に抑制されることとなる。

加えてこの場合工程Ａにおいて、隣接する第１絶縁層の間に第１絶縁層の収縮開始温度よりも低温で焼結に伴う収縮を開始する導体層を介在させた。この為工程Ｂにおいて、導体層の収縮開始温度よりも高く、第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い第１の温度領域で積層体を加熱する際に、導体層はこれを挟む第１絶縁層の剛性により、第２絶縁層よりも厚みを薄く設定した導体層の面方向への収縮についても充分抑制されるものとなる。また、導体層の上下に働く収縮による応力がともに第１絶縁層であり、導体層に比して焼結に伴う収縮を開始する温度が大きく異なる第２絶縁層とは導体層が隣接しないようにしているので、導体層と絶縁層の界面において大きな歪みを発生することが無くなり、層間剥離の発生が抑制されるようになる。このように、工程Ａ乃至工程Ｄを含む多層回路基板の製造方法を採用することにより、面方向の収縮が効果的に抑制され、寸法精度を高くした多層回路基板を提供することが可能となる。

また更に、本発明の多層回路基板の製造方法によれば、前記工程Ｂにおける前記導体層の収縮開始温度と、前記工程Ｃにおける前記第１絶縁層の収縮開始温度との差を、３０℃以内にしており、前記導体層と前記第１絶縁層との収縮挙動が近いので、その界面において大きな歪みを発生することが無くなり、層間剥離の発生を抑制することが可能となる。

更にまた、本発明の多層回路基板の製造方法によれば、前記第１絶縁層の厚みを第２絶縁層の厚みの５０％以下に設定することにより、収縮開始温度の低い第１絶縁層の面方向への収縮をよりいっそう抑制することができる。

また更に、本発明の多層回路基板の製造方法によれば、前記第１絶縁層で積層体の最上層及び最下層を構成している。従って、収縮開始温度の低い第１絶縁層の厚みが薄いことにより、収縮の抑制力が作用しにくい最表面についても、面方向への収縮を抑制することになるので、変形や層間剥離が発生しにくくなる。

また更に、本発明の多層回路基板の製造方法によれば、前記積層体の一主面に電子部品素子の搭載部が設けられた場合においても、端部等に変形が発生しにくいことにより、搭載可能な領域を広く確保することができる。

更にまた、本発明の多層回路基板の製造方法によれば、絶縁層の収縮開始温度に差があっても、焼結の完成する温度は第１絶縁層、第２絶縁層共に同一でも構わないので、低温での焼結が可能となり、前記積層体の内部に、融点の低い金属である、銀、銅、金のいずれか一種を含む導電材料から成るビアホール導体及び配線導体を配置させることが可能となり、回路の導体抵抗値の低い多層回路基板を得ることができる。

以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る多層回路基板の断面図であり、図中の１ａ〜１ｈは第１絶縁層、１ｉ〜１ｌは第２絶縁層、２は導体層である。

同図に示す多層回路基板１０は、第１絶縁層１ａ〜１ｈと、第２絶縁層１ｉ〜１ｌとを交互に積層した構造を有している。多層回路基板１０の内部には、導体層２が形成されており、主に各回路素子を電気的に接続する配線や、インダクタやキャパシタ等の回路素子として機能する。

第１絶縁層１ａ〜１ｈは第１の無機組成物から、また第２絶縁層１ｉ〜１ｌは第２の無機組成物から成り、これら無機組成物の材料としては、例えば８００℃〜１２００℃の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられる。ガラス−セラミック材料にはガラス粉末及びセラミック粉末が含まれ、ガラス粉末は３０〜１００重量部含まれており、ガラス粉末を除く材料がセラミック粉末となる。

ガラス粉末の具体的な組成としては、例えば、必須成分として、ＳｉＯ₂を２０〜７０重量部、Ａｌ₂Ｏ₃を０．５〜３０重量部、ＭｇＯを３〜６０重量部、また任意成分として、ＣａＯを０〜３５重量部、ＢａＯを０〜３５重量部、ＳｒＯを０〜３５重量部、Ｂ₂Ｏ₃を０〜２０重量部、ＺｎＯを０〜３０重量部、ＴｉＯ₂を０〜１０重量部、Ｎａ₂Ｏを０〜３重量部、Ｌｉ₂Ｏを０〜５重量部含むものが挙げられる。

セラミック粉末としては、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＭｇＴｉＯ₃、ＣａＺｒＯ₃、ＣａＴｉＯ₃、Ｍｇ₂ＳｉＯ₄、ＢａＴｉ₄Ｏ₉、ＺｒＴｉＯ₄、ＳｒＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＴｉＯ₂から選ばれる１種以上が挙げられる。

本実施形態においては、例えば、第１絶縁層をガラス粉末が８５重量部、第２絶縁層はガラス粉末を５５重量部の組成から成る材料により製作した。

このような多層回路基板１０は、複数の第１絶縁層１ａ〜１ｈと第２絶縁層１ｉ〜１ｌとが互いに隣接するように積層して形成されたものであり、第２絶縁層１ｉ〜１ｌが第１絶縁層１ａ〜１ｈよりも高い温度で収縮を開始する構成となる。これにより、第１絶縁層１ａ〜１ｈが収縮する際、第１絶縁層１ａ〜１ｈの面方向への収縮が未焼結状態の第２絶縁層１ｉ〜１ｌの剛性により抑制され、また、第２絶縁層１ｉ〜１ｌが収縮する際、第２絶縁層１ｉ〜１ｌの面方向への収縮が第１絶縁層１ａ〜１ｈの剛性により抑制されるので、結果として、面方向の収縮を抑制させることとなり、多層回路基板の寸法精度を高くすることができる。

また、上記組成のガラス粉末とセラミック粉末との組み合わせによれば、１０００℃以下での低温焼結が可能となるとともに、導体層として、銀（融点９６０℃）、銅（融点１０８３℃）、金（融点１０６３℃）などの低抵抗導体を用いて形成することが可能となり、低損失な回路を作成できる。また、誘電率の制御も可能であり、高誘電率化による回路の小型化、低損失化、あるいは、低誘電率化による高速伝送化に適している。尚、導体層２は銀、銅、金のいずれか一種を含む導電材料からから成り、その厚みは例えば５〜２５μｍに設定される。

本実施形態においては、導体層２は、導電材料として、銀粉末を９９重量部以上含み、銀粉末を除く材料としてＢａＯ、ＣａＯを含む材料を用い、第１絶縁層１ａ〜１ｈの収縮開始温度よりも６０℃低い温度で焼結に伴う収縮を開始するようにしている。このように、隣接する第１絶縁層の間に、第１絶縁層１ａ〜１ｈの収縮開始温度よりも低い温度で焼結に伴う収縮を開始する導体層を介在させたことにより、導体層の面方向の収縮についても、第１絶縁層１ａ〜１ｈにより抑制されることとなり、多層回路基板の寸法精度がより効果的に高められる。また、導体層に比して焼結に伴う収縮を開始する温度が大きく異なる第２絶縁層が導体層と隣接しないので、導体層と絶縁層の界面において大きな歪みを発生することが無くなり、層間剥離の発生が抑制されたものとなる。

尚、異なる絶縁層間に配置する導体層２を接続するビアホール導体３を、上述の導電材料により形成することもでき、その直径は任意に設定が可能であり、ビアホール導体３が埋設される絶縁層の厚みが１０〜３００μｍの場合、ビアホール導体３の直径は例えば５０〜３００μｍに設定される。尚、ビアホール導体３の面方向における面積は、ビアホール導体３が配置される各絶縁層の面方向における面積の２０％以下である為、本実施形態においては、上述の導体層２と異なる材料であっても影響は少ないものであるが、同じ材質であることが好ましい。

次に上述した多層回路基板の製造方法について、図２を用いて説明する。

（工程Ａ）
図２に示す１ａ〜１ｈは、第１の無機組成物から成る第１絶縁層であり、１ｉ〜１ｌは、第２の無機組成物から成る第２絶縁層である。これらの絶縁層は、例えば上述したガラス粉末とセラミック粉末とを組み合わせた粉末に、有機バインダと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合してスラリー化し、このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定寸法に切断することによって得られるセラミックグリーンシートである。このとき、第１絶縁層１ａ〜１ｈは、第２絶縁層１ｉ〜１ｌに比して厚みが薄く形成されており、第１絶縁層１ａ〜１ｈの各々の厚みは、例えば２〜１５０μｍに設定され、第２絶縁層１ｉ〜１ｌの各々の厚みは、例えば１０〜３００μｍに設定される。

次に、第１絶縁層を第２絶縁層の上下を挟むようにして貼り合わせ、得られたシートにパンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填してビアホール導体３を形成し、シートの主面には導体ペーストをスクリーン印刷法などによって被着させて導体層２を形成する。

本実施形態においては、例えば、第１の無機組成物はガラス粉末が、ＳＯ_２を４０重量部、Ａｌ_２Ｏ_３を２重量部、ＭｇＯを１５重量部、ＣａＯを１重量部、ＢａＯを１５重量部、ＢＯ_３を２０重量部、ＺｎＯを１重量部、ＴｉＯ_２を０．５重量部、Ｎａ_２Ｏを０．５重量部、Ｌｉ_２Ｏを５重量部と、セラミック粉末が、ＭｇＴｉＯ_３を１５重量部の組成から成り、また第２の無機組成物はガラス粉末が、ＳＯ_２を４０重量部、Ａｌ_２Ｏ_３を２重量部、ＭｇＯを１５重量部、ＣａＯを１重量部、ＢａＯを１５重量部、ＢＯ_３を２０重量部、ＺｎＯを１重量部、ＴｉＯ_２を０．５重量部、Ｎａ_２Ｏを０．５重量部、Ｌｉ_２Ｏを５重量部、セラミック粉末が、Ａｌ_２Ｏ_３を４５重量部含む材料から成っている。これらの無機組成物に、有機バインダとしてアクリルバインダ、有機溶剤としてトルエンを添加してなるスラリーを調整し、それぞれ第１絶縁層、第２絶縁層となるセラミックグリーンシートを形成した。そして、導体層とビアホール導体の材料は、例えば、銀粉末に、有機バインダとしてエチルセルロース、有機溶剤として２−２−４−トリメチル−３−３−ペンタジオールモノイソブチレートを添加して成るペーストを用いた。

このようにして得られた各シートを、所定の積層順序に応じて積層し積層体を形成する。

尚、本実施形態では、第１絶縁層及び第２絶縁層の配置は、内層に介在する導体層２が、第１絶縁層の間で挟まれるような構成にした。

（工程Ｂ）
次に、導体層２の収縮開始温度よりも高く、第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い第１の温度領域で積層体を加熱することにより、導体層２をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する。

第１の温度領域で積層体を加熱する際に、導体層はこれを挟む第１絶縁層の剛性により、第２絶縁層よりも厚みを薄く設定した導体層の面方向への収縮についても充分抑制されるものとなる。また、導体層の上下に働く収縮による応力がともに第１絶縁層であり、導体層に比して焼結に伴う収縮を開始する温度が大きく異なる第２絶縁層とは導体層が隣接しないようにしているので、導体層と絶縁層の界面において大きな歪みを発生することが無くなり、層間剥離の発生が抑制されるようになる。

（工程Ｃ）
次に、得られた積層体を、第１絶縁層１ａ〜１ｈの収縮開始温度よりも高く、第２絶縁層１ｉ〜１ｌの収縮開始温度よりも低い第２の温度領域で積層体を加熱することにより、第１絶縁層１ａ〜１ｈをその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する。

収縮開始温度の低い第１絶縁層１ａ〜１ｈは、先述した工程Ａにより第２絶縁層１ｉ〜１ｌより厚みが薄く形成されており、その収縮による応力が小さいので、第１の温度領域では未焼結状態である第２絶縁層１ｉ〜１ｌの剛性により面方向への収縮が充分に抑制される。

（工程Ｄ）
次に、第１絶縁層１ａ〜１ｈの焼結に伴う全収縮量の９０％以上に相当する収縮が完了した後に、第２絶縁層１ｉ〜１ｌの収縮開始温度よりも高い第２の温度領域で多層回路基板１０を加熱することにより、第２絶縁層１ｉ〜１ｌをその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結させる。

この場合第２絶縁層１ｉ〜１ｌは、焼結に伴う全収縮量の９０％以上に相当する収縮が完了して剛性が高くなった第１絶縁層１ａ〜１ｈによって面方向への収縮が充分に抑制されることとなる。

このように、工程Ａ乃至工程Ｄを含む多層回路基板の製造方法を採用することにより、面方向の収縮が効果的に抑制され、寸法精度を高くした多層回路基板を提供することが可能となる。

本実施形態においては、第１絶縁層１ａ〜１ｈは収縮開始温度が６９０℃、第２絶縁層１ｉ〜１ｌは収縮開始温度が７８３℃となる無機組成物により形成しており、導体層２は６３０℃付近より収縮が開始する。この結果、前記積層体の焼成収縮が終了した時の面方向の線収縮率が３％と小さく、反りや変形の少ない多層回路基板を得ることができた。

ここで収縮の開始とは、無機組成物の焼結に伴う収縮が開始されることを意味している。絶縁層に含まれる有機バインダは加熱により分解、除去され、この際、０〜１％程度の収縮が発生することがあるが、これはバインダの除去に伴うものであり、無機組成物の焼結による実質的な収縮とは別のものである。脱バインダ温度は使用するバインダにより異なるが、アクリルあるいはメタクリルバインダでは５００℃、ブチラールバインダでは６００℃程度までに終了する。焼成における収縮開始温度については、その温度の差が１０℃以上であることが望ましく、更に望ましくは２０℃以上である。このような工程Ｂ乃至Ｄを経て積層体は焼成収縮が終了するが、本発明において、この焼成収縮の終了とは、全体積収縮が９９％以上進行した時点を意味する。

また、第１絶縁層１ａ〜１ｈの厚みを第２絶縁層１ｉ〜１ｌの厚みの５０％以下に設定することにより、収縮開始温度の低い第１絶縁層１ａ〜１ｈの面方向への収縮をよりいっそう抑制することができる。

更に、第１絶縁層１ａ〜１ｈで積層体の最上層及び最下層を構成している。従って、収縮開始温度の低い第１絶縁層１ａ〜１ｈの厚みが薄いことにより、収縮の抑制力が作用しにくい最表面についても、面方向への収縮を抑制することになるので、変形や層間剥離が発生しにくくなる。

また、積層体の一主面に電子部品素子の搭載部が設けられた場合においても、端部等に変形が発生しにくいことにより、搭載可能な領域を広く確保することができる。

そして、絶縁層の収縮開始温度に差があっても、焼結の完成する温度は第１絶縁層１ａ〜１ｈ、第２絶縁層１ｉ〜１ｌ共に同一でも構わないので、低温での焼結が可能となり、前記積層体の内部に、融点の低い金属である、銀、銅、金のいずれか一種を含む導電材料から成るビアホール導体及び配線導体を配置させることが可能となり、回路の導体抵抗値の低い多層回路基板１０を得ることができる。

尚、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内で種々の変更、改良等が可能である。

例えば上述の実施形態では、第１絶縁層１ａ〜１ｈの形成にセラミックグリーンシートを用い、これを第２絶縁層１ｉ〜１ｌの形成に用いられるセラミックグリーンシートと貼り合わせて使用するようにしたが、これに代えて、第１絶縁層１ａ〜１ｈの形成にペースト状になした第１の無機組成物を用い、これを第２絶縁層１ｉ〜１ｌの形成に用いられるセラミックグリーンシートの主面に、印刷等で塗布して直接形成するようにしても良い。この場合、厚みの薄い第１絶縁層がペーストの塗布等によって比較的簡単に形成されるようになり、厚みの薄い第１絶縁層１ａ〜１ｈをセラミックグリーンシート等で構成する場合に比し第１絶縁層１ｅ〜１ｊを形成する際の作業性が良好となり、多層回路基板の生産性を向上させることができる利点もある。

また、上述の実施形態においては、第１絶縁層１ａ〜１ｈと第２絶縁層１ｉ〜１ｌとが互いに隣接するとともに第２絶縁層１ｉ〜１ｌについては一部連続するように積層して積層体を形成するようにしたが、第１絶縁層についても厚み方向に連続して積層することにより積層体を形成するようにしても構わない。

更に、本発明における積層体の最上層及び最下層とは、上述の実施形態では示していないが、積層体の主面側に露出する層のことを意味するものであり、例えば、一方主面に形成したキャビティの底面部に露出する層をも含むものである。

また、上述の実施形態において、導体層の厚みは例えば５〜２５μｍに設定しているが、これよりも薄い設定にしても良く、厚い設定にしてもかまわない。また、導体層の厚みが第１絶縁層の厚みよりも厚い設定においては、第２絶縁層に未形成領域に設定し、この領域に導体層を埋設するようにして形成することにより、導体層の厚みによる段差を緩和するようにしても良い。このとき、導体層の面方向の収縮は、未焼結の第２絶縁層によって抑制されるので、多層回路基板の寸法精度の劣化は少なくすることができる。

そして、上述の実施形態において、多層回路基板１０の主面側にも部品搭載用の電極パッド等となる表層導体を形成しているが、表層導体は隣接する絶縁層が一方のみであり、実質的には積層体全体として表層導体の収縮を抑制することになるので、特に材料を限定するものではない。

本発明の一実施形態に係る多層回路基板の断面図である。 本発明の一実施形態に係る多層回路基板の製造方法を説明するための断面図である。 従来の多層回路基板の製造工程を説明するための断面図である。 従来の多層回路基板の断面図である。

符号の説明

１０・・・多層回路基板
１ａ〜１ｄ・・・第１絶縁層
１ｅ〜１ｊ・・・第２絶縁層
２・・・導体層
３・・・ビアホール導体

Claims (10)

1. 第１の無機組成物から成る複数の第１絶縁層と、該第１絶縁層よりも厚みが厚く、前記第１の無機組成物よりも高温で焼結に伴う収縮を開始する第２の無機組成物から成る複数の第２絶縁層とを、隣り合う第２絶縁層間に少なくとも２個の第１絶縁層が連続的に配されるよう積層して積層体を形成するするとともに、隣接する前記連続的に配された２個の第１絶縁層間に、前記第２絶縁層より厚みが薄く、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い温度で焼結に伴う収縮を開始する導体材料から成る導体層を介在させてなる多層回路基板。
2. 前記導体材料が焼結に伴う収縮を開始する温度と、前記第１の無機組成物が焼結に伴う収縮を開始する温度との差が、３０℃以内であることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板
3. 第１の無機組成物から成る複数の第１絶縁層と、該第１絶縁層よりも厚みが厚く、前記第１絶縁層よりも高温で焼結に伴う収縮を開始する第２の無機組成物から成る複数の第２絶縁層とが互いに隣接するように積層して積層体を形成するとともに、隣接する前記第１絶縁層の間に、前記第２絶縁層より厚みが薄く、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低温で焼結に伴う収縮を開始する導体材料から成る導体層を介在させる工程Ａと、
   前記導体層の収縮開始温度よりも高く、前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも低い第１の温度領域で前記積層体を加熱することにより、前記導体層をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する工程Ｂと、
   前記第１絶縁層の収縮開始温度よりも高く、前記第２絶縁層の収縮開始温度よりも低い第２の温度領域で前記積層体を加熱することにより、前記第１絶縁層をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する工程Ｃと、
   前記第１絶縁層の焼結に伴う全収縮量の９０％以上に相当する収縮が完了した後に、前記第２絶縁層の収縮開始温度よりも高い第３の温度領域で前記積層体を加熱することにより、前記第２絶縁層をその面方向に比して厚み方向に大きく収縮させて焼結する工程Ｄと、
   を含む多層回路基板の製造方法。
4. 前記工程Ｂにおける前記導体層の収縮開始温度と、前記工程Ｃにおける前記第１絶縁層の収縮開始温度との差が、３０℃以内であることを特徴とする請求項３に記載の多層回路基板の製造方法。
5. 前記工程Ａにおける第１絶縁層の厚みが第２絶縁層の厚みの５０％以下に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の多層回路基板の製造方法。
6. 前記工程Ａにおける積層体の最上層及び最下層が第１絶縁層であることを特徴とする請求項３または請求項５に記載の多層回路基板の製造方法。
7. 前記積層体の一主面に電子部品素子の搭載部が設けられることを特徴とする請求項６に記載の多層回路基板の製造方法。
8. 前記工程Ａにおける第２絶縁層はセラミックグリーンシートから成り、前記第１絶縁層は第２絶縁層の主面に対する無機組成物ペーストの塗布により形成されることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
9. 前記工程Ｂにおいて第１絶縁層が収縮する際、第１絶縁層の面方向への収縮が未焼結状態の第２絶縁層の剛性により抑制され、また前記工程Ｃにおいて第２絶縁層が収縮する際、第２絶縁層の面方向への収縮が焼結後の第１絶縁層の剛性により抑制されることを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
10. 前記工程Ａにおける積層体が矩形状を成しており、前記工程Ｂ及び工程Ｃにおける熱の印加に伴い前記第１絶縁層及び第２絶縁層が、前記積層体の面方向に比し前記積層体の積層方向に３倍以上大きく収縮することを特徴とする請求項３乃至請求項９のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。

Images