JP2010034311A - 多層配線板用の部材、及び、多層配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品の実装に用いるセラミックス多層配線板の製造には、従来、グリーンシート法が用いられていたが、ビアが微細化すると、導体ペーストを充填する際、導体ペーストのビア未充填の確率が増加してオープン不良が発生しやすく配線板の製造歩留まりが著しく低下するという問題があった。
【解決手段】導電性バンプ上に揮発性の溶媒を含む絶縁性スラリーをコーティングし、加熱又は乾燥により一部の溶媒を蒸発させ、形成した絶縁性被膜の厚さを減少させることにより、導電性バンプの頭出しを行うことにした。導電性バンプの微細化が可能で、製造歩留まりが向上する。
【選択図】 図１
【解決手段】導電性バンプ上に揮発性の溶媒を含む絶縁性スラリーをコーティングし、加熱又は乾燥により一部の溶媒を蒸発させ、形成した絶縁性被膜の厚さを減少させることにより、導電性バンプの頭出しを行うことにした。導電性バンプの微細化が可能で、製造歩留まりが向上する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、電子部品を実装する多層配線板、及び、多層配線板の製造方法に関し、特に、導電性バンプからなるビアを備え、高密度配線が可能な多層配線板の製造方法に関する。
「はじめてのエレクトロニクス実装技術」工業調査会, p.79-89
近年、電子機器の小型軽量化、高速化、多機能化に伴い、電子機器に搭載される配線板においても高密度実装に対する要求が高まっている。係る要求に対応するため、複数の絶縁性基材と導電性パターンを交互に積み重ねて電子部品を実装する多層配線板の開発が進められている。
多層配線板を構成する絶縁基材にセラミックスを用いるセラミックス多層配線板は、一般に、グリーンシート法（印刷積層法）、厚膜法、又は、厚膜薄膜混成法と呼ばれる製造方法により製造されている（非特許文献１）。
グリーンシート法は、アルミナパウダーに焼結助剤を混合し、粉砕して粉末を作製し、係る粉末を溶剤に分散してスラリーを作製し、作製したスラリーをドクターブレード法などの成膜法により形成したグリーンシートを用いて配線板を形成する方法である。図１０に示すように、形成したグリーンシートを適当な大きさに切断した後、定型打ち抜き、NCマシン、レーザー照射などの方法でグリーンシートに穴を開け、導体ペーストで穴を充填してビア（層間接続部）を形成する。さらに、導体ペーストを印刷乾燥して配線パターンを形成し、係るグリーンシートを複数枚位置合わせし、積層加圧後一括焼成して、多層配線板を完成する。
一方、厚膜法は、焼結されたアルミナセラミックス基板上に導体ペーストと絶縁体ペースト（結晶化ガラスペースト）を交互に印刷、乾燥、焼成する工程を繰り返すことによって多層配線板を形成する方法である。
また、厚膜薄膜混成法は、アルミナセラミックス基板上の全面に蒸着又はスパッタ技術により導体層を形成後、フォトリソグラフィー技術によりパターニングして、さらに、スクリーン印刷技術又はフォトリソグラフィー技術により絶縁体層を形成し、焼成する工程を繰り返して多層配線板を形成する方法である。
多層配線板を構成する絶縁基材にセラミックスを用いるセラミックス多層配線板は、一般に、グリーンシート法（印刷積層法）、厚膜法、又は、厚膜薄膜混成法と呼ばれる製造方法により製造されている（非特許文献１）。
グリーンシート法は、アルミナパウダーに焼結助剤を混合し、粉砕して粉末を作製し、係る粉末を溶剤に分散してスラリーを作製し、作製したスラリーをドクターブレード法などの成膜法により形成したグリーンシートを用いて配線板を形成する方法である。図１０に示すように、形成したグリーンシートを適当な大きさに切断した後、定型打ち抜き、NCマシン、レーザー照射などの方法でグリーンシートに穴を開け、導体ペーストで穴を充填してビア（層間接続部）を形成する。さらに、導体ペーストを印刷乾燥して配線パターンを形成し、係るグリーンシートを複数枚位置合わせし、積層加圧後一括焼成して、多層配線板を完成する。
一方、厚膜法は、焼結されたアルミナセラミックス基板上に導体ペーストと絶縁体ペースト（結晶化ガラスペースト）を交互に印刷、乾燥、焼成する工程を繰り返すことによって多層配線板を形成する方法である。
また、厚膜薄膜混成法は、アルミナセラミックス基板上の全面に蒸着又はスパッタ技術により導体層を形成後、フォトリソグラフィー技術によりパターニングして、さらに、スクリーン印刷技術又はフォトリソグラフィー技術により絶縁体層を形成し、焼成する工程を繰り返して多層配線板を形成する方法である。
グリーンシート法は、グリーンシートに穴あけを行う工程で、ビアホールが微細化したり、その数が増えたりすると定型打ち抜きにて形成する場合は、金型代が非常に高価となる。また、NCやレーザー照射にて形成する場合は、マシン加工時間が増え製造コストが高くなる。さらに、ビアが微細化すると、導体ペーストを充填する際、導体ペーストのビア未充填の確率が増加してオープン不良が発生しやすく配線板の製造歩留まりが著しく低下するという問題がある。
厚膜法は、コストの低い印刷プロセスにより多層配線板を作製する技術であるが、導体パターンと絶縁体パターンのパターン形成精度やパターン合わせ精度の制限があるため、ビアのサイズが１００μmφ以下の高密度配線板の形成は困難であった。
一方、厚膜薄膜混成法は、微細なビアや配線の形成が可能であるが、コストの高いフォトリソグラフィープロセスを繰り返し使用する方法であり、製造コストが高いという問題があった。
厚膜法は、コストの低い印刷プロセスにより多層配線板を作製する技術であるが、導体パターンと絶縁体パターンのパターン形成精度やパターン合わせ精度の制限があるため、ビアのサイズが１００μmφ以下の高密度配線板の形成は困難であった。
一方、厚膜薄膜混成法は、微細なビアや配線の形成が可能であるが、コストの高いフォトリソグラフィープロセスを繰り返し使用する方法であり、製造コストが高いという問題があった。
本発明は、高密度微細配線に対応が可能で、かつ、製造歩留りが高く、製造コストの低い多層配線板用の部材、及び多層配線板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明（１）は、少なくとも、一つ又は複数の導電性パターンと、前記導電性パターン上に形成された導電性バンプ群と、前記導電性バンプ群の先端部を突出させて前記導電性バンプ群周囲に形成された絶縁性未焼結被膜とからなり、前記絶縁性未焼結被膜が、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーを塗布して流動性被膜を形成し、前記揮発性溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を乾燥膜化、膜減りさせて形成した被膜であることを特徴とする多層配線板用の部材である。
本発明（２）は、前記導電性バンプを形成する材料に前記スラリーをはじくはじき剤が含まれていることを特徴とする前記発明（１）の多層配線板用の部材である。
本発明（３）は、前記はじき剤が直鎖型ポリエーテル変性シリコーン系添加剤であり、その添加量が0.1wt%以上であることを特徴とする前記発明（２）の多層配線板用の部材である。
本発明（４）は、前記導電性バンプ群を構成するバンプの形状が略円錐台状、又は、略円柱状であり、前記バンプの上断面形状が、中心角が180°以下のゆるやかな円弧であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（３）の多層配線板用の部材である。
本発明（５）は、前記導電性バンプ群を構成するバンプの底面積に対する上面の露出面積比が20%以上であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（４）の多層配線板用の部材である。
本発明（６）は、前記導電性バンプ群の個々の底面径が１０〜１５０μmであることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（５）の多層配線板用の部材である。
本発明（７）は、前記導電性バンプ群の個々の底面径が３０〜５０μmであることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（５）の多層配線板用の部材である。
本発明（８）は、前記導電性バンプ群の高さをh2、前記絶縁性未焼結被膜の厚さをt4、前記導電性パターンの厚さをt5としたとき、h2、t4、t5がh2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4の関係を満たし、h2が５μｍ〜７５μｍであり、t5が３μｍ〜１５μｍであることを特徴とする前記発明（６）又は前記発明（７）の多層配線板用の部材である。
本発明（９）は、前記導電性バンプ群における前記導電性バンプ群の高さを底面径で割ったアスペクト比が、０．０３以上、０．７以下であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（８）の多層配線板用の部材である。
本発明（１０）は、前記導電性バンプ群の面密度が３０万個／m2〜５００万個／m2である、前記発明（１）乃至前記発明（９）の多層配線板用の部材である。
本発明（１１）は、前記導電性パターン及び／又は導電性バンプの材料が、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pd、W、Mo、Mnからなる元素群から選択された金属、又は、それらの2種以上の金属からなる合金であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（１０）の多層配線板用の部材である。
本発明（１２）は、一つ又は複数の前記発明（１）乃至前記発明（１１）の多層配線板用の部材を積層・一括焼成して形成された多層配線板である。
本発明（１３）は、少なくとも、支持基板上に導電性パターンを形成する工程と、前記導電性パターン上に突起状の導電性バンプ群を形成する工程と、前記支持基板、前記導電性パターン、及び、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーを塗布し流動性被膜を形成する工程と、前記揮発性溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を膜減りさせて絶縁性未焼結被膜とし、前記導電性バンプ群の先端部を前記絶縁性未焼結被膜から突出させる工程とからなる多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１４）は、前記導電性パターン、及び／又は、前記導電性バンプ群をスクリーン印刷により形成する前記発明（１３）の多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１５）は、前記スラリーの不揮発性成分の含有量が、１０重量％〜８０重量％である前記発明（１３）又は前記発明（１４）の多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１６）は、前記流動性被膜の膜厚t3と、前記絶縁性未焼結被膜の膜厚t4から算出した膜減り率((t3-t4)/t3)*100が、0.1%以上、25%以下である前記発明（１３）乃至前記発明（１５）の多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１７）は、少なくとも、前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材と最上層配線板部材を位置合わせ・積層し、一括焼成する工程とからなる多層配線板の製造方法である。
本発明（１８）は、少なくとも、前記発明（１３）乃至前記発明（１６）の多層配線板用の部材の製造方法により製造した複数の多層配線板用の部材と最上層配線板部材を位置合わせ・積層し、一括焼成する工程とからなる多層配線板の製造方法である。
本発明（１９）は、第一の多層配線板部材が、導電性バンプ群と、前記導電性バンプ群の先端部を突出させて前記導電性バンプ群周囲に形成された絶縁性未焼結被膜とからなり、前記絶縁性未焼結被膜が、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にスラリーを塗布して流動性被膜を形成し、前記スラリーの樹脂を実質的に硬化反応させない条件で溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を乾燥膜化、膜減りさせて形成した被膜であることを特徴とする多層配線板部材であり、少なくとも、前記第一の多層配線板用の部材と、一つ又は複数の前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・焼成して積層体を形成した後に、前記積層体の上面と下面に導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、印刷・乾燥・焼成により配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法である。
本発明（２０）は、複数の前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・焼成して積層体を形成した後に、前記積層体の上面に導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、印刷・乾燥・焼成により配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法である。
本発明（２１）は、複数の前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・一括焼成して積層体を形成する工程を含み、最下層及び最上層の前記多層配線板用の部材は配線が前記積層体の外面に配置されるように積層することを特徴とする多層配線板の製造方法である。
本発明（２）は、前記導電性バンプを形成する材料に前記スラリーをはじくはじき剤が含まれていることを特徴とする前記発明（１）の多層配線板用の部材である。
本発明（３）は、前記はじき剤が直鎖型ポリエーテル変性シリコーン系添加剤であり、その添加量が0.1wt%以上であることを特徴とする前記発明（２）の多層配線板用の部材である。
本発明（４）は、前記導電性バンプ群を構成するバンプの形状が略円錐台状、又は、略円柱状であり、前記バンプの上断面形状が、中心角が180°以下のゆるやかな円弧であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（３）の多層配線板用の部材である。
本発明（５）は、前記導電性バンプ群を構成するバンプの底面積に対する上面の露出面積比が20%以上であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（４）の多層配線板用の部材である。
本発明（６）は、前記導電性バンプ群の個々の底面径が１０〜１５０μmであることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（５）の多層配線板用の部材である。
本発明（７）は、前記導電性バンプ群の個々の底面径が３０〜５０μmであることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（５）の多層配線板用の部材である。
本発明（８）は、前記導電性バンプ群の高さをh2、前記絶縁性未焼結被膜の厚さをt4、前記導電性パターンの厚さをt5としたとき、h2、t4、t5がh2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4の関係を満たし、h2が５μｍ〜７５μｍであり、t5が３μｍ〜１５μｍであることを特徴とする前記発明（６）又は前記発明（７）の多層配線板用の部材である。
本発明（９）は、前記導電性バンプ群における前記導電性バンプ群の高さを底面径で割ったアスペクト比が、０．０３以上、０．７以下であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（８）の多層配線板用の部材である。
本発明（１０）は、前記導電性バンプ群の面密度が３０万個／m2〜５００万個／m2である、前記発明（１）乃至前記発明（９）の多層配線板用の部材である。
本発明（１１）は、前記導電性パターン及び／又は導電性バンプの材料が、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pd、W、Mo、Mnからなる元素群から選択された金属、又は、それらの2種以上の金属からなる合金であることを特徴とする前記発明（１）乃至前記発明（１０）の多層配線板用の部材である。
本発明（１２）は、一つ又は複数の前記発明（１）乃至前記発明（１１）の多層配線板用の部材を積層・一括焼成して形成された多層配線板である。
本発明（１３）は、少なくとも、支持基板上に導電性パターンを形成する工程と、前記導電性パターン上に突起状の導電性バンプ群を形成する工程と、前記支持基板、前記導電性パターン、及び、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーを塗布し流動性被膜を形成する工程と、前記揮発性溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を膜減りさせて絶縁性未焼結被膜とし、前記導電性バンプ群の先端部を前記絶縁性未焼結被膜から突出させる工程とからなる多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１４）は、前記導電性パターン、及び／又は、前記導電性バンプ群をスクリーン印刷により形成する前記発明（１３）の多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１５）は、前記スラリーの不揮発性成分の含有量が、１０重量％〜８０重量％である前記発明（１３）又は前記発明（１４）の多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１６）は、前記流動性被膜の膜厚t3と、前記絶縁性未焼結被膜の膜厚t4から算出した膜減り率((t3-t4)/t3)*100が、0.1%以上、25%以下である前記発明（１３）乃至前記発明（１５）の多層配線板用の部材の製造方法である。
本発明（１７）は、少なくとも、前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材と最上層配線板部材を位置合わせ・積層し、一括焼成する工程とからなる多層配線板の製造方法である。
本発明（１８）は、少なくとも、前記発明（１３）乃至前記発明（１６）の多層配線板用の部材の製造方法により製造した複数の多層配線板用の部材と最上層配線板部材を位置合わせ・積層し、一括焼成する工程とからなる多層配線板の製造方法である。
本発明（１９）は、第一の多層配線板部材が、導電性バンプ群と、前記導電性バンプ群の先端部を突出させて前記導電性バンプ群周囲に形成された絶縁性未焼結被膜とからなり、前記絶縁性未焼結被膜が、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にスラリーを塗布して流動性被膜を形成し、前記スラリーの樹脂を実質的に硬化反応させない条件で溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を乾燥膜化、膜減りさせて形成した被膜であることを特徴とする多層配線板部材であり、少なくとも、前記第一の多層配線板用の部材と、一つ又は複数の前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・焼成して積層体を形成した後に、前記積層体の上面と下面に導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、印刷・乾燥・焼成により配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法である。
本発明（２０）は、複数の前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・焼成して積層体を形成した後に、前記積層体の上面に導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、印刷・乾燥・焼成により配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法である。
本発明（２１）は、複数の前記発明（１）乃至前記発明（１２）の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・一括焼成して積層体を形成する工程を含み、最下層及び最上層の前記多層配線板用の部材は配線が前記積層体の外面に配置されるように積層することを特徴とする多層配線板の製造方法である。
本発明によれば、
１．製造工程において機械的圧力が部材に加わらないので、絶縁性被膜を薄くでき、導電性バンプの高さを低くできる。また、導電性バンプのアスペクト比が小さくてもビアを形成できる。これにより、導電性バンプのサイズを小さくできる。その結果、外径が30〜50μmの導電性バンプを有する高密度多層配線板の製造が可能になる。将来、バンプ密度が500万個／m2になった時にも対応可能である。また、導電性バンプのアスペクト比を高くする必要がないので、特殊な導電ペーストを用いなくても、或いは、バンプ形成のためのペースト塗布工程を多数回繰り返さなくても導電性バンプの形成が可能である。そのため、材料コストや製造コストの低減が可能である。さらに、導電性バンプ、配線、絶縁性被膜の損傷による不良率が低減する。良好な層間接続を形成するのに必要な導電性バンプのアスペクト比が小さくても製造条件のプロセスマージンが広いので、製造歩留まりが向上する。
２．複数のビアを一括して作製する方式であるため、ビアの数が増えても製造コストは増えない。
３．ビア径が微細化しても、従来法（定型打ち抜き、NCマシン、レーザトリミング）のような導電ペーストのビアへの未充填問題によるオープン不良がなく、高歩留まりで層間接続ビアの形成が可能である。
４．導電性バンプの上断面形状を中心角が180°以下のゆるやかな円弧としてもビアの形成が可能で、ビアの断面積が大きい。また、ビアと配線の接触部における絶縁性物質の残留量を少なくすることができるので、ビアと配線の接触面積を大きくとれ、ビア抵抗の低減が可能である。
５．厚膜プロセスにより高密度多層配線板を製造できるので、製造コスト低減が可能である。
６．実装密度の高い多層配線板を提供することができ、電子機器の小型軽量化、多機能化に寄与する。
７．一括積層により多層配線板を製造できるので、例えば厚膜法のような順次積層により多層配線板を製造する方法と比較して、製造工程数が少なく製造コストの低減が可能であり、配線板部材に加わる熱履歴が少なく部材、及び、これらの部材により形成した多層配線板の信頼性が高い。
１．製造工程において機械的圧力が部材に加わらないので、絶縁性被膜を薄くでき、導電性バンプの高さを低くできる。また、導電性バンプのアスペクト比が小さくてもビアを形成できる。これにより、導電性バンプのサイズを小さくできる。その結果、外径が30〜50μmの導電性バンプを有する高密度多層配線板の製造が可能になる。将来、バンプ密度が500万個／m2になった時にも対応可能である。また、導電性バンプのアスペクト比を高くする必要がないので、特殊な導電ペーストを用いなくても、或いは、バンプ形成のためのペースト塗布工程を多数回繰り返さなくても導電性バンプの形成が可能である。そのため、材料コストや製造コストの低減が可能である。さらに、導電性バンプ、配線、絶縁性被膜の損傷による不良率が低減する。良好な層間接続を形成するのに必要な導電性バンプのアスペクト比が小さくても製造条件のプロセスマージンが広いので、製造歩留まりが向上する。
２．複数のビアを一括して作製する方式であるため、ビアの数が増えても製造コストは増えない。
３．ビア径が微細化しても、従来法（定型打ち抜き、NCマシン、レーザトリミング）のような導電ペーストのビアへの未充填問題によるオープン不良がなく、高歩留まりで層間接続ビアの形成が可能である。
４．導電性バンプの上断面形状を中心角が180°以下のゆるやかな円弧としてもビアの形成が可能で、ビアの断面積が大きい。また、ビアと配線の接触部における絶縁性物質の残留量を少なくすることができるので、ビアと配線の接触面積を大きくとれ、ビア抵抗の低減が可能である。
５．厚膜プロセスにより高密度多層配線板を製造できるので、製造コスト低減が可能である。
６．実装密度の高い多層配線板を提供することができ、電子機器の小型軽量化、多機能化に寄与する。
７．一括積層により多層配線板を製造できるので、例えば厚膜法のような順次積層により多層配線板を製造する方法と比較して、製造工程数が少なく製造コストの低減が可能であり、配線板部材に加わる熱履歴が少なく部材、及び、これらの部材により形成した多層配線板の信頼性が高い。
以下、本発明の最良形態について説明する。
[多層配線板部材、多層配線板]
多層配線板の製造においては、多層配線板を構成する部品である多層配線板部材（多層配線板用の部材、又は、単に、配線板部材）を形成してから、複数の係る多層配線板部材を積層し、焼成して多層配線板を形成する。
[多層配線板部材、多層配線板]
多層配線板の製造においては、多層配線板を構成する部品である多層配線板部材（多層配線板用の部材、又は、単に、配線板部材）を形成してから、複数の係る多層配線板部材を積層し、焼成して多層配線板を形成する。
[多層配線板部材の製造方法]
本発明の実施の形態による多層配線板部材の製造方法は、略円錐台状、又は、略円柱状等の突起状導電性バンプを層間接続部材として用いる。また、支持部材上に高密度に形成された導電性バンプ（バンプ群）の上及び周囲にスラリーを塗布して絶縁性被膜を形成し、その後、前記絶縁性被膜の溶剤の少なくとも一部を蒸発させ、前記絶縁性被膜の膜厚を減少させて、前記導電性バンプの先端部を前記絶縁性被膜上に突出させる工程を有する。
なお、本願明細書では、塗布後、膜厚減少前の絶縁性被膜を流動性被膜、乾燥工程による膜厚減少後、硬化反応開始前の絶縁性被膜を絶縁性未焼結被膜と呼んで区別するものとする。バンプ上に単にスラリーを薄く塗るだけではバンプの先端部にスラリーが残るが、バンプの高さよりも厚くスラリーを塗布してから溶剤を蒸発させると、再現性よくバンプの頭出しができる。
さらに、導電性バンプを形成する材料に絶縁性被膜材料のスラリーをはじく「はじき剤」を入れるのがより好ましい。はじき剤を入れることにより、導電性バンプの先端部にスラリーが残りにくくなり、バンプの頭出しがより安定して行えるようになる。
製造工程において、多層配線板を構成する部材に機械的圧力が加わらない。そのため、導電性バンプの高密度化に対応可能である。また、導電性バンプの底面径を小さくすることが可能である。さらに、導電性バンプのアスペクト比を小さくすることが可能で、バンプ形状の設計マージンや製造条件のプロセスマージンが大きくとれるので、多層配線板の製造歩留まりが向上する。
また、ビア径が微細化しても、従来法（定型打ち抜き、NCマシン、レーザトリミング）のような導電ペースト上のビアへの未充填問題によるオープン不良がなく、高歩留まりで層間接続ビアの形成が可能である。
本発明の実施の形態による多層配線板部材の製造方法は、略円錐台状、又は、略円柱状等の突起状導電性バンプを層間接続部材として用いる。また、支持部材上に高密度に形成された導電性バンプ（バンプ群）の上及び周囲にスラリーを塗布して絶縁性被膜を形成し、その後、前記絶縁性被膜の溶剤の少なくとも一部を蒸発させ、前記絶縁性被膜の膜厚を減少させて、前記導電性バンプの先端部を前記絶縁性被膜上に突出させる工程を有する。
なお、本願明細書では、塗布後、膜厚減少前の絶縁性被膜を流動性被膜、乾燥工程による膜厚減少後、硬化反応開始前の絶縁性被膜を絶縁性未焼結被膜と呼んで区別するものとする。バンプ上に単にスラリーを薄く塗るだけではバンプの先端部にスラリーが残るが、バンプの高さよりも厚くスラリーを塗布してから溶剤を蒸発させると、再現性よくバンプの頭出しができる。
さらに、導電性バンプを形成する材料に絶縁性被膜材料のスラリーをはじく「はじき剤」を入れるのがより好ましい。はじき剤を入れることにより、導電性バンプの先端部にスラリーが残りにくくなり、バンプの頭出しがより安定して行えるようになる。
製造工程において、多層配線板を構成する部材に機械的圧力が加わらない。そのため、導電性バンプの高密度化に対応可能である。また、導電性バンプの底面径を小さくすることが可能である。さらに、導電性バンプのアスペクト比を小さくすることが可能で、バンプ形状の設計マージンや製造条件のプロセスマージンが大きくとれるので、多層配線板の製造歩留まりが向上する。
また、ビア径が微細化しても、従来法（定型打ち抜き、NCマシン、レーザトリミング）のような導電ペースト上のビアへの未充填問題によるオープン不良がなく、高歩留まりで層間接続ビアの形成が可能である。
[薄膜プロセスと厚膜プロセス]
一般的に多層配線板の製造に用いられる加工技術は、薄膜プロセスと厚膜プロセスに分類される。
薄膜プロセスは、膜形成技術としては、蒸着、スパッター、CVD、PVD、めっき等、パターン形成技術としては、フォトリソグラフィー、ドライエッチング等の技術を用いるもので、真空プロセスやウェットプロセスを中心とする加工技術である。配線板又はプリント配線板と呼ばれる実装配線板では、一般的に、50μm／50μmレベル以下の微細な配線／スペース幅の加工には、セミアディティブ手法などの薄膜プロセスが用いられていた。微細なパターンの加工が可能であるが、製造コストが高いという問題がある。
これに対し、厚膜プロセスは、代表的にはスクリーン印刷などの印刷を中心とする加工技術で、ドライプロセスである。厚膜プロセスは、薄膜プロセスに比べ製造コストを低減できるという特徴を持つ。
例えば、配線幅１００μm以下の配線密度の高い多層配線板を作製するには、同時に層間接続ビアの底面径を１００μm以下とする必要がある。しかし、従来法である厚膜法では、１００μmφ以下の微細ビアの形成は困難を極めた。
一般的に多層配線板の製造に用いられる加工技術は、薄膜プロセスと厚膜プロセスに分類される。
薄膜プロセスは、膜形成技術としては、蒸着、スパッター、CVD、PVD、めっき等、パターン形成技術としては、フォトリソグラフィー、ドライエッチング等の技術を用いるもので、真空プロセスやウェットプロセスを中心とする加工技術である。配線板又はプリント配線板と呼ばれる実装配線板では、一般的に、50μm／50μmレベル以下の微細な配線／スペース幅の加工には、セミアディティブ手法などの薄膜プロセスが用いられていた。微細なパターンの加工が可能であるが、製造コストが高いという問題がある。
これに対し、厚膜プロセスは、代表的にはスクリーン印刷などの印刷を中心とする加工技術で、ドライプロセスである。厚膜プロセスは、薄膜プロセスに比べ製造コストを低減できるという特徴を持つ。
例えば、配線幅１００μm以下の配線密度の高い多層配線板を作製するには、同時に層間接続ビアの底面径を１００μm以下とする必要がある。しかし、従来法である厚膜法では、１００μmφ以下の微細ビアの形成は困難を極めた。
[無機配線板]
一般的に多層配線板は、基板材料によって、有機配線板と無機配線板に分類される。本発明は、絶縁性基板の材料としてセラミクッス等の無機材料を用いる無機配線板を対象とするものである。
セラミックス多層配線板は、構成するセラミックス材料によりLTCCとHTCCに分類される。
HTCC(High Temperature
Co-fired Ceramics、高温同時焼成セラミックス)は、アルミナなどのセラミックス粉末をバインダー、溶剤に分散したスラリーから配線板を作製する技術である。基板の形成に1500℃程度の高温焼成が必要であるため、配線材料として融点の高い金属材料を用いなければならない。
一方、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics、低温同時焼成セラミックス)は、アルミナなどのセラミックスにガラスを混合した粉末をバインダー、溶剤に分散したスラリーから配線板を作製する技術である。900℃以下の低温焼成で基板を形成可能であるため、配線材料として銀などの電気伝導度の高い低融点金属材料を用いることが可能である。
本発明に係る多層配線板の製造方法は、HTCC、LTCCのいずれの多層配線板に対しても適用可能であり、優れた効果が得られる。
一般的に多層配線板は、基板材料によって、有機配線板と無機配線板に分類される。本発明は、絶縁性基板の材料としてセラミクッス等の無機材料を用いる無機配線板を対象とするものである。
セラミックス多層配線板は、構成するセラミックス材料によりLTCCとHTCCに分類される。
HTCC(High Temperature
Co-fired Ceramics、高温同時焼成セラミックス)は、アルミナなどのセラミックス粉末をバインダー、溶剤に分散したスラリーから配線板を作製する技術である。基板の形成に1500℃程度の高温焼成が必要であるため、配線材料として融点の高い金属材料を用いなければならない。
一方、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics、低温同時焼成セラミックス)は、アルミナなどのセラミックスにガラスを混合した粉末をバインダー、溶剤に分散したスラリーから配線板を作製する技術である。900℃以下の低温焼成で基板を形成可能であるため、配線材料として銀などの電気伝導度の高い低融点金属材料を用いることが可能である。
本発明に係る多層配線板の製造方法は、HTCC、LTCCのいずれの多層配線板に対しても適用可能であり、優れた効果が得られる。
（本発明の実施の形態に係る多層配線板部材、及び、その製造方法）
[多層配線板部材の製造方法の第一の具体例]
図１(a)乃至(f)は、本発明の多層配線板の製造方法の実施の形態に係る第一の具体例を示す工程順断面図である。まず、PET、PPT、PIなどの樹脂フィルム、又は、Cu、SUS、Alなどの金属板からなる支持基板１を用意する（図１(a)）。次に、支持基板１の上に配線２を形成する（図１(b)）。配線２は、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により、所定の導電性パターンとなるように形成する。次に、配線２の上の所定の位置に導電性バンプ３を形成する（図１(c)）。導電性バンプ３の形状は、略円錐台状、又は、略円柱状など、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とするのが好ましい。導電性バンプについても、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により形成する。導電性バンプを形成するペーストには、はじき剤を入れる。導電性バンプは、所定の形状、所定の高さになるように、1回のスクリーン印刷で必要な高さが得られない場合には、複数回、必要に応じマスクの形状を変化させて繰り返し印刷を行ってもよい。次に、スラリーを導電性バンプ３の上及び周囲に塗布し、流動性被膜４を形成する（図１(d)）。次に、例えば、乾燥炉で加熱し、流動性被膜４に含まれる揮発成分を所定量蒸発させ、その膜厚を減少させ、絶縁性未焼結被膜５とする（図１(e)）。この時、流動性被膜４の膜厚が減少し、導電性バンプ３の先端部が露出するように、スラリーに含まれる揮発成分の量や、加熱条件を調整する。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプ３の先端部の絶縁性未焼結被膜５からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。次に、配線２、膜厚の減少した絶縁性未焼結被膜５から支持基板１を剥離し、多層配線板の部品となる配線板部材６を完成する（図１(f)）。
[多層配線板部材の製造方法の第一の具体例]
図１(a)乃至(f)は、本発明の多層配線板の製造方法の実施の形態に係る第一の具体例を示す工程順断面図である。まず、PET、PPT、PIなどの樹脂フィルム、又は、Cu、SUS、Alなどの金属板からなる支持基板１を用意する（図１(a)）。次に、支持基板１の上に配線２を形成する（図１(b)）。配線２は、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により、所定の導電性パターンとなるように形成する。次に、配線２の上の所定の位置に導電性バンプ３を形成する（図１(c)）。導電性バンプ３の形状は、略円錐台状、又は、略円柱状など、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とするのが好ましい。導電性バンプについても、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により形成する。導電性バンプを形成するペーストには、はじき剤を入れる。導電性バンプは、所定の形状、所定の高さになるように、1回のスクリーン印刷で必要な高さが得られない場合には、複数回、必要に応じマスクの形状を変化させて繰り返し印刷を行ってもよい。次に、スラリーを導電性バンプ３の上及び周囲に塗布し、流動性被膜４を形成する（図１(d)）。次に、例えば、乾燥炉で加熱し、流動性被膜４に含まれる揮発成分を所定量蒸発させ、その膜厚を減少させ、絶縁性未焼結被膜５とする（図１(e)）。この時、流動性被膜４の膜厚が減少し、導電性バンプ３の先端部が露出するように、スラリーに含まれる揮発成分の量や、加熱条件を調整する。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプ３の先端部の絶縁性未焼結被膜５からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。次に、配線２、膜厚の減少した絶縁性未焼結被膜５から支持基板１を剥離し、多層配線板の部品となる配線板部材６を完成する（図１(f)）。
[多層配線板部材の製造方法の第二の具体例]
図２(a)乃至(e)は、本発明の多層配線板の製造方法の実施の形態に係る第二の具体例を示す工程順断面図である。第二の具体例は、配線パターンを持たない多層配線板部材の製造方法である。まず、PET、PPT、PIなどの樹脂フィルム、又は、Cu、SUS、Alなどの金属板からなる支持基板２１を用意する（図２(a)）。次に、所定の位置に導電性バンプ２２を形成する（図２(b)）。導電性バンプ２２の形状は、略円錐台状、又は、略円柱状など、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とするのが好ましい。導電性バンプについても、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により形成する。導電性バンプを形成するペーストには、はじき剤を入れる。導電性バンプは、所定の形状、所定の高さになるように、1回のスクリーン印刷で必要な高さが得られない場合には、複数回、必要に応じマスクの形状を変化させて繰り返し印刷を行ってもよい。次に、スラリーを導電性バンプ２２の上及び周囲に塗布し、流動性被膜２３を形成する（図２(c)）。次に、例えば、乾燥炉で加熱し、流動性被膜２３に含まれる揮発成分を所定量蒸発させ、その膜厚を減少させ、絶縁性未焼結被膜２４とする（図２(d)）。この時、流動性被膜２３の膜厚が減少し、導電性バンプ２２の先端部が露出するように、スラリーに含まれる揮発成分の量や、加熱条件を調整する。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプ２２の先端部の絶縁性未焼結被膜２４からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。次に、膜厚の減少した絶縁性未焼結被膜２４から支持基板２１を剥離し、多層配線板の部品となる配線板部材２５を完成する（図２(e)）。
図２(a)乃至(e)は、本発明の多層配線板の製造方法の実施の形態に係る第二の具体例を示す工程順断面図である。第二の具体例は、配線パターンを持たない多層配線板部材の製造方法である。まず、PET、PPT、PIなどの樹脂フィルム、又は、Cu、SUS、Alなどの金属板からなる支持基板２１を用意する（図２(a)）。次に、所定の位置に導電性バンプ２２を形成する（図２(b)）。導電性バンプ２２の形状は、略円錐台状、又は、略円柱状など、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とするのが好ましい。導電性バンプについても、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により形成する。導電性バンプを形成するペーストには、はじき剤を入れる。導電性バンプは、所定の形状、所定の高さになるように、1回のスクリーン印刷で必要な高さが得られない場合には、複数回、必要に応じマスクの形状を変化させて繰り返し印刷を行ってもよい。次に、スラリーを導電性バンプ２２の上及び周囲に塗布し、流動性被膜２３を形成する（図２(c)）。次に、例えば、乾燥炉で加熱し、流動性被膜２３に含まれる揮発成分を所定量蒸発させ、その膜厚を減少させ、絶縁性未焼結被膜２４とする（図２(d)）。この時、流動性被膜２３の膜厚が減少し、導電性バンプ２２の先端部が露出するように、スラリーに含まれる揮発成分の量や、加熱条件を調整する。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプ２２の先端部の絶縁性未焼結被膜２４からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。次に、膜厚の減少した絶縁性未焼結被膜２４から支持基板２１を剥離し、多層配線板の部品となる配線板部材２５を完成する（図２(e)）。
[多層配線板部材の製造方法の第三の具体例]
図３(a)乃至(h)は、本発明の多層配線板の製造方法の実施の形態に係る第三の具体例を示す工程順断面図である。第一の具体例では、配線を先に形成してから導電性バンプを形成していたのに対し、第三の具体例では、導電性バンプを形成してから配線を形成する。最初に、例えば、樹脂フィルム、例えば、PET、PPT、PI、又は、金属板、例えば、Cu、SUS、Alからなる支持基板３１を用意する（図３(a)）。次に、支持基板３１の上に、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により導電性バンプ３２を形成する（図３(b)）。導電性バンプを形成するペーストには、はじき剤を入れる。導電性バンプ３２の形状は、略円錐台状、又は、略円柱状など、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とする。次に、スラリーを導電性バンプ３２の上及び周囲に塗布し、流動性被膜３３を形成する（図３(c)）。次に、例えば、乾燥炉で加熱し、流動性被膜３３に含まれる揮発成分を所定量蒸発させ、その膜厚を減少させ、絶縁性未焼結被膜３４とする（図３(d)）。この時、導電性バンプ３２の先端部が露出するまで流動性被膜３３の膜厚が減少するように、スラリーに含まれる揮発成分の量や、加熱条件を調整する。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプ３２の先端部の絶縁性未焼結被膜３４からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。次に、膜厚の減少した絶縁性未焼結被膜３４と導電性バンプ３２の上に、導電性バンプ３２の先端部を陥没可能な有機樹脂フィルム、例えば、クレラップ、パイレン、ナイロン、PET、PPT、又は、PIからなる保護膜３５をラミネートにより形成する（図３(e)）。保護膜３５は、後工程である裏面における導電性パターンの印刷時に導電性バンプ３２を変形や損傷から保護する目的で形成する。ラミネート工程における加熱により、絶縁性未焼結被膜３４の流動性がさらに変化し膜厚も多少減少し、絶縁性被膜３６が形成される。次に、絶縁性被膜３６から支持基板３１を剥離する（図３(f)）。次に、絶縁性被膜３６の裏面に配線３７を形成する（図３(g)）。配線３７は、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により、所定の導電性パターンとなるように形成する。導電性ペーストとしては、例えば、液状樹脂の中に金属粒（Ag, Cu, Au, Pt, Pd, W, Mo, Mn及びそれらの2種以上の金属からなる合金など）を分散させ、必要に応じ、揮発性の溶剤を混合させたものを用いる。次に、保護膜３５を剥離して、配線板部材３８を完成する（図３(h)）。
図３(a)乃至(h)は、本発明の多層配線板の製造方法の実施の形態に係る第三の具体例を示す工程順断面図である。第一の具体例では、配線を先に形成してから導電性バンプを形成していたのに対し、第三の具体例では、導電性バンプを形成してから配線を形成する。最初に、例えば、樹脂フィルム、例えば、PET、PPT、PI、又は、金属板、例えば、Cu、SUS、Alからなる支持基板３１を用意する（図３(a)）。次に、支持基板３１の上に、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により導電性バンプ３２を形成する（図３(b)）。導電性バンプを形成するペーストには、はじき剤を入れる。導電性バンプ３２の形状は、略円錐台状、又は、略円柱状など、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とする。次に、スラリーを導電性バンプ３２の上及び周囲に塗布し、流動性被膜３３を形成する（図３(c)）。次に、例えば、乾燥炉で加熱し、流動性被膜３３に含まれる揮発成分を所定量蒸発させ、その膜厚を減少させ、絶縁性未焼結被膜３４とする（図３(d)）。この時、導電性バンプ３２の先端部が露出するまで流動性被膜３３の膜厚が減少するように、スラリーに含まれる揮発成分の量や、加熱条件を調整する。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプ３２の先端部の絶縁性未焼結被膜３４からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。次に、膜厚の減少した絶縁性未焼結被膜３４と導電性バンプ３２の上に、導電性バンプ３２の先端部を陥没可能な有機樹脂フィルム、例えば、クレラップ、パイレン、ナイロン、PET、PPT、又は、PIからなる保護膜３５をラミネートにより形成する（図３(e)）。保護膜３５は、後工程である裏面における導電性パターンの印刷時に導電性バンプ３２を変形や損傷から保護する目的で形成する。ラミネート工程における加熱により、絶縁性未焼結被膜３４の流動性がさらに変化し膜厚も多少減少し、絶縁性被膜３６が形成される。次に、絶縁性被膜３６から支持基板３１を剥離する（図３(f)）。次に、絶縁性被膜３６の裏面に配線３７を形成する（図３(g)）。配線３７は、例えば、導電性ペーストのスクリーン印刷により、所定の導電性パターンとなるように形成する。導電性ペーストとしては、例えば、液状樹脂の中に金属粒（Ag, Cu, Au, Pt, Pd, W, Mo, Mn及びそれらの2種以上の金属からなる合金など）を分散させ、必要に応じ、揮発性の溶剤を混合させたものを用いる。次に、保護膜３５を剥離して、配線板部材３８を完成する（図３(h)）。
（製造方法、材料等に関する詳細説明）
以下、本発明の実施の形態に係る多層配線板部材を構成する導電性バンプ、絶縁性被膜、配線に関する好適な材料、製造方法等について詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態に係る多層配線板部材を構成する導電性バンプ、絶縁性被膜、配線に関する好適な材料、製造方法等について詳細に説明する。
[導電性バンプの材料]
導電性バンプを形成する導電性ペーストの材料としては、焼成温度よりも融点が高く、導電率が大きい金属又は合金材料を用いるのが好ましい。例えば、耐酸化性の高い金属又は合金を用いるのが好ましい。特に、大気雰囲気下で焼成した後に、1×104S/cm乃至1×105S/cm以上の導電率を有する金属又は合金を用いるのが好ましい。導体材料は、LTCCとHTCCでは異なる。具体的には、LTCCの場合、金属であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdなどを用いるのが好ましい。合金であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdから選ばれる2種以上の金属からなる合金が好ましく、例えば、AgPdを用いるのが好ましい。AgPdは、Ag粉末とPd粉末の混合粉末、又は、AgPd合金の粉末を用いるのが好ましい。HTCCの場合、金属であれば、W、Mo、Mnを用いるのが好ましく、合金であれば、Mo／Mnを用いるのが好ましい。
導電性バンプを形成する導電性ペーストの材料としては、焼成温度よりも融点が高く、導電率が大きい金属又は合金材料を用いるのが好ましい。例えば、耐酸化性の高い金属又は合金を用いるのが好ましい。特に、大気雰囲気下で焼成した後に、1×104S/cm乃至1×105S/cm以上の導電率を有する金属又は合金を用いるのが好ましい。導体材料は、LTCCとHTCCでは異なる。具体的には、LTCCの場合、金属であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdなどを用いるのが好ましい。合金であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdから選ばれる2種以上の金属からなる合金が好ましく、例えば、AgPdを用いるのが好ましい。AgPdは、Ag粉末とPd粉末の混合粉末、又は、AgPd合金の粉末を用いるのが好ましい。HTCCの場合、金属であれば、W、Mo、Mnを用いるのが好ましく、合金であれば、Mo／Mnを用いるのが好ましい。
[はじき剤]
導電性バンプを形成するペースト材料に絶縁性被膜材料のスラリーをはじく「はじき剤」を入れるのが好ましい。はじき剤を入れることにより、導電性バンプの先端部に絶縁性被膜の材料であるスラリーが残りにくくなり、バンプの頭出しがより安定して行えるようになる。さらに、導体配線パターン形成用のペースト材料にははじき剤を入れずに、導電性バンプを形成するペースト材料にのみはじき剤を入れるのがより好ましい。配線に対する絶縁性被膜の被覆性は劣化させずに、導電性バンプの頭出しが良好に行えるようになる。
はじき剤の機能としては、導電性バンプ群を形成可能な導電性ペーストの乾燥塗膜に対してセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーの接触角が１５°以上、９０°以下となる材料を用いるのが好ましい。このような機能が発現するように、バインダーとの相溶性がある材料を選択し、その添加量を調整するのが好ましい。例えば、はじき剤として、直鎖型ポリエーテル変性シリコーン系添加剤を用い、添加量を例えば0.1wt%以上とすればよい。
導電性バンプを形成するペースト材料に絶縁性被膜材料のスラリーをはじく「はじき剤」を入れるのが好ましい。はじき剤を入れることにより、導電性バンプの先端部に絶縁性被膜の材料であるスラリーが残りにくくなり、バンプの頭出しがより安定して行えるようになる。さらに、導体配線パターン形成用のペースト材料にははじき剤を入れずに、導電性バンプを形成するペースト材料にのみはじき剤を入れるのがより好ましい。配線に対する絶縁性被膜の被覆性は劣化させずに、導電性バンプの頭出しが良好に行えるようになる。
はじき剤の機能としては、導電性バンプ群を形成可能な導電性ペーストの乾燥塗膜に対してセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーの接触角が１５°以上、９０°以下となる材料を用いるのが好ましい。このような機能が発現するように、バインダーとの相溶性がある材料を選択し、その添加量を調整するのが好ましい。例えば、はじき剤として、直鎖型ポリエーテル変性シリコーン系添加剤を用い、添加量を例えば0.1wt%以上とすればよい。
[導電性バンプの形成]
導電性バンプは、例えば、スクリーン印刷法を用いて、所定のマスクを用い、導電性ペーストを配線板上あるいは支持基板上に印刷して形成する。導電性ペーストは、溶媒に導電性粒子を溶解又は分散させて調整したものを用いる。所定の高さ及びアスペクト比のバンプを形成するためには、必要に応じ異なるマスクを用いて、数回に分けて印刷を繰り返してもよい。
導電性バンプは、例えば、スクリーン印刷法を用いて、所定のマスクを用い、導電性ペーストを配線板上あるいは支持基板上に印刷して形成する。導電性ペーストは、溶媒に導電性粒子を溶解又は分散させて調整したものを用いる。所定の高さ及びアスペクト比のバンプを形成するためには、必要に応じ異なるマスクを用いて、数回に分けて印刷を繰り返してもよい。
[絶縁性被膜の材料]
絶縁性被膜を形成する材料としては、以下に記載する材料を用いるのが好ましい。
HTCC多層配線板では、アルミナ、シリカ、カルシア、マグネシア等の金属酸化物からなるセラミックス原料を用いるのが好ましい。
LTCC多層配線板では、上記セラミックス材料にガラス粉末、又は、ガラス粉末とセラミックスフィラー粉末を混合した低温焼成セラミックス材料を用いるのが好ましい。
絶縁性被膜を形成する材料としては、以下に記載する材料を用いるのが好ましい。
HTCC多層配線板では、アルミナ、シリカ、カルシア、マグネシア等の金属酸化物からなるセラミックス原料を用いるのが好ましい。
LTCC多層配線板では、上記セラミックス材料にガラス粉末、又は、ガラス粉末とセラミックスフィラー粉末を混合した低温焼成セラミックス材料を用いるのが好ましい。
[絶縁性被膜の形成]
１．スラリーの調製工程
セラミックス材料を粉砕して粉末状にする。必要に応じ、ガラス粉末、セラミックスフィラー粉末を混合する。作製した混合物をバインダーと分散媒に分散する。分散媒としては、有機溶剤や水を用いる。分散は、例えば、ボールミルを用いる湿式混合を行い、スラリーを調整する。スラリーに含まれる不揮発性成分の含有量は、１０重量％〜８０重量％であることが好ましい。調整したスラリーには、セラミックスと揮発性溶剤で希釈されたポリニルブチラール樹脂と分散剤が含まれている。
２．スラリーのコーティング工程
得られたスラリーを、導電性バンプを有する支持体の上にコーティングし、絶縁性被膜を形成する。コーティング方法は特に限定されないが、例えば、ドクターブレード法、カーテンコート法、マイクログラビア法、スロットダイ法を用いるのが好ましい。また、コーティング工程における絶縁性被膜の厚さは、導電性バンプの高さよりも厚くコーティングするのが好ましい。導電性バンプの高さよりも厚くコーティングしてから、導電性バンプの高さより薄くなるまで絶縁性被膜を膜減りさせると、均一性、再現性よくバンプの頭出しができる。
３．溶媒蒸発工程
コーティングした絶縁性被膜を、加熱、又は、自然乾燥させることにより、絶縁性被膜中の揮発成分を蒸発させ、膜厚を減少させる。導電性バンプの先端部を適切に露出させるために、塗布後の膜厚t3と、膜減り後の膜厚t4の比から算出した膜減り率((t3-t4)/t3)*100が0.1%以上、25%以下となるように、溶媒蒸発工程の条件を適宜設定する。溶剤の種類、乾燥機の排気風速、風量などによって所定の温度に対する処理時間は適宜調整する必要があるが、例えば、８０〜１２０℃、１〜３０分程度に設定する。
図７に示すバンプの下に配線がない場合の膜減り率は((t1-t2)/t1)*100であり、図８に示すバンプの下に配線がある場合の膜減り率は((t3-t4)/t3)*100であるが、これらはいずれも0.1%以上、25%以下が好適な範囲であることが確認されている。
１．スラリーの調製工程
セラミックス材料を粉砕して粉末状にする。必要に応じ、ガラス粉末、セラミックスフィラー粉末を混合する。作製した混合物をバインダーと分散媒に分散する。分散媒としては、有機溶剤や水を用いる。分散は、例えば、ボールミルを用いる湿式混合を行い、スラリーを調整する。スラリーに含まれる不揮発性成分の含有量は、１０重量％〜８０重量％であることが好ましい。調整したスラリーには、セラミックスと揮発性溶剤で希釈されたポリニルブチラール樹脂と分散剤が含まれている。
２．スラリーのコーティング工程
得られたスラリーを、導電性バンプを有する支持体の上にコーティングし、絶縁性被膜を形成する。コーティング方法は特に限定されないが、例えば、ドクターブレード法、カーテンコート法、マイクログラビア法、スロットダイ法を用いるのが好ましい。また、コーティング工程における絶縁性被膜の厚さは、導電性バンプの高さよりも厚くコーティングするのが好ましい。導電性バンプの高さよりも厚くコーティングしてから、導電性バンプの高さより薄くなるまで絶縁性被膜を膜減りさせると、均一性、再現性よくバンプの頭出しができる。
３．溶媒蒸発工程
コーティングした絶縁性被膜を、加熱、又は、自然乾燥させることにより、絶縁性被膜中の揮発成分を蒸発させ、膜厚を減少させる。導電性バンプの先端部を適切に露出させるために、塗布後の膜厚t3と、膜減り後の膜厚t4の比から算出した膜減り率((t3-t4)/t3)*100が0.1%以上、25%以下となるように、溶媒蒸発工程の条件を適宜設定する。溶剤の種類、乾燥機の排気風速、風量などによって所定の温度に対する処理時間は適宜調整する必要があるが、例えば、８０〜１２０℃、１〜３０分程度に設定する。
図７に示すバンプの下に配線がない場合の膜減り率は((t1-t2)/t1)*100であり、図８に示すバンプの下に配線がある場合の膜減り率は((t3-t4)/t3)*100であるが、これらはいずれも0.1%以上、25%以下が好適な範囲であることが確認されている。
[配線の材料]
配線を形成する導電性ペーストの材料としては、焼成温度よりも融点が高く、導電率が大きい金属又は合金材料を用いるのが好ましい。例えば、耐酸化性の高い金属又は合金を用いるのが好ましい。特に、大気雰囲気下で焼成した後に、1×104S/cm乃至1×105S/cm以上の導電率を有する金属又は合金を用いるのが好ましい。導体材料は、LTCCとHTCCでは異なる。具体的には、LTCCの場合、金属であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdなどを用いるのが好ましい。合金であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdから選ばれる2種以上の金属からなる合金が好ましく、例えば、AgPdを用いるのが好ましい。AgPdは、Ag粉末とPd粉末の混合粉末、又は、AgPd合金の粉末を用いるのが好ましい。HTCCの場合、金属であれば、W、Mo、Mnを用いるのが好ましく、合金であれば、Mo／Mnを用いるのが好ましい。
また、一括焼成後の積層体の表裏の配線パターンを形成する導電性ペーストの材料としては、熱硬化型導電ペースト、あるいは、焼成型導電ペーストを用いてもよい。
熱硬化型導電ペーストは、熱硬化型樹脂に硬化剤と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ユニメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。約100〜250℃で加熱・硬化した後に樹脂成分がペースト時の成分比とほぼ変わらない値のまま硬化塗膜中に残存するもので、被着体との接着性を樹脂により発現させ、導電性を導電性フィラーの近接や接触により発現させるものである。
焼成型導電ペーストは、エチルセルロースなどの熱可塑性樹脂にガラス成分と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ハイメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。脱バインダーと呼ばれる約600℃以上の工程でエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂を焼却・ガス化して除去する。焼結させた後には、樹脂成分をほぼ含んでおらず、被着体との接着性をガラス成分や導電性フィラーの融着により発現させ、導電性を導電性フィラーの融着や焼結により発現させるものである。
配線を形成する導電性ペーストの材料としては、焼成温度よりも融点が高く、導電率が大きい金属又は合金材料を用いるのが好ましい。例えば、耐酸化性の高い金属又は合金を用いるのが好ましい。特に、大気雰囲気下で焼成した後に、1×104S/cm乃至1×105S/cm以上の導電率を有する金属又は合金を用いるのが好ましい。導体材料は、LTCCとHTCCでは異なる。具体的には、LTCCの場合、金属であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdなどを用いるのが好ましい。合金であれば、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pdから選ばれる2種以上の金属からなる合金が好ましく、例えば、AgPdを用いるのが好ましい。AgPdは、Ag粉末とPd粉末の混合粉末、又は、AgPd合金の粉末を用いるのが好ましい。HTCCの場合、金属であれば、W、Mo、Mnを用いるのが好ましく、合金であれば、Mo／Mnを用いるのが好ましい。
また、一括焼成後の積層体の表裏の配線パターンを形成する導電性ペーストの材料としては、熱硬化型導電ペースト、あるいは、焼成型導電ペーストを用いてもよい。
熱硬化型導電ペーストは、熱硬化型樹脂に硬化剤と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ユニメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。約100〜250℃で加熱・硬化した後に樹脂成分がペースト時の成分比とほぼ変わらない値のまま硬化塗膜中に残存するもので、被着体との接着性を樹脂により発現させ、導電性を導電性フィラーの近接や接触により発現させるものである。
焼成型導電ペーストは、エチルセルロースなどの熱可塑性樹脂にガラス成分と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ハイメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。脱バインダーと呼ばれる約600℃以上の工程でエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂を焼却・ガス化して除去する。焼結させた後には、樹脂成分をほぼ含んでおらず、被着体との接着性をガラス成分や導電性フィラーの融着により発現させ、導電性を導電性フィラーの融着や焼結により発現させるものである。
[配線の形成]
１．導電性ペーストの調整工程
導電性ペーストは、溶媒に導電性粒子を溶解又は分散させて調整したものを用いる。一括積層体の表裏の配線パターンを形成する場合は、上記した熱硬化型導電ペースト、あるいは、焼成型導電ペーストを用いてもよい。
２．配線形成工程
配線は、例えば、スクリーン印刷法を用いて、所定のマスクを用い、導電性ペーストを配線板上あるいは支持基板上に印刷して、その後、加熱処理を行うことにより形成する。一括焼成後の積層体の表裏の配線パターンを形成する場合、特に、熱硬化型導電ペーストの場合は、印刷・乾燥・熱硬化により配線を形成し、焼成型導電ペーストの場合は、印刷・乾燥・焼成を行うことにより配線を形成する。
１．導電性ペーストの調整工程
導電性ペーストは、溶媒に導電性粒子を溶解又は分散させて調整したものを用いる。一括積層体の表裏の配線パターンを形成する場合は、上記した熱硬化型導電ペースト、あるいは、焼成型導電ペーストを用いてもよい。
２．配線形成工程
配線は、例えば、スクリーン印刷法を用いて、所定のマスクを用い、導電性ペーストを配線板上あるいは支持基板上に印刷して、その後、加熱処理を行うことにより形成する。一括焼成後の積層体の表裏の配線パターンを形成する場合、特に、熱硬化型導電ペーストの場合は、印刷・乾燥・熱硬化により配線を形成し、焼成型導電ペーストの場合は、印刷・乾燥・焼成を行うことにより配線を形成する。
[一括積層焼成]
複数の配線板部材と最上層配線部材を位置合わせして積層した後、作製した積層体を一括して圧着する。圧着は加熱しながら行うが、加熱温度は、室温から90℃が好ましく、さらに好ましくは40〜70℃とする。焼成雰囲気は、導体ペーストの種類に依存する。例えば、大気焼成、還元雰囲気焼成により圧着した積層体を加熱し焼成を行う。ここで、焼成とは焼結を目的とした加熱処理のことを言う。焼結とは、固体粉末の集合体を融点よりも低い温度で加熱すると、固まって焼結体と呼ばれる緻密な物体になる現象のことを言う。焼成温度は、HTCCの場合は、1400〜1600℃の範囲とするのが好ましく、LTCCの場合は、550〜1000℃の範囲とするのが好ましい。
複数の配線板部材と最上層配線部材を位置合わせして積層した後、作製した積層体を一括して圧着する。圧着は加熱しながら行うが、加熱温度は、室温から90℃が好ましく、さらに好ましくは40〜70℃とする。焼成雰囲気は、導体ペーストの種類に依存する。例えば、大気焼成、還元雰囲気焼成により圧着した積層体を加熱し焼成を行う。ここで、焼成とは焼結を目的とした加熱処理のことを言う。焼結とは、固体粉末の集合体を融点よりも低い温度で加熱すると、固まって焼結体と呼ばれる緻密な物体になる現象のことを言う。焼成温度は、HTCCの場合は、1400〜1600℃の範囲とするのが好ましく、LTCCの場合は、550〜1000℃の範囲とするのが好ましい。
[部材の形状、サイズパラメータ]
[サイズパラメータの定義]
図７(a)乃至(c)及び図８(a) 乃至(c)は、本発明の多層配線板部材に係るサイズパラメータの定義を説明する図である。図７(a)乃至(c)は、支持基板上に導電性バンプを形成し、その上に絶縁性被膜を形成する構造に関するもので、図８(a) 乃至(c)は、支持基板上に配線と導電性バンプを積層形成し、その上に絶縁性被膜を形成する構造に関するものである。
図７(a) は、導電性バンプ７１上に流動性被膜７２を塗布により形成した後の多層配線板部材の断面図であり、図７(b)及び(c)は、流動性被膜７２を膜減りし、絶縁性未焼結被膜７３を形成した後の多層配線板部材の断面図である。バンプの頭出しは、典型的には、図７(b)のようにバンプの頭が完全に露出する。しかし、最悪の場合、図７(c)のようにバンプの頭の一部に絶縁性被膜が残る。
ここで、t1は、流動性被膜７２の高さであり、t2は、絶縁性未焼結被膜７３の厚さであり、h1は、導電性バンプ７１の厚さである。また、a1は、導電性バンプの底面径（底面の直径）であり、θ1は、導電性バンプ７１の上断面の中心角である。また、図７(c)に示す最悪の場合において、Sb1はバンプの底面積であり、Se1はバンプの頭における導電性バンプ７１の露出面積である。バンプの底面積に対する露出面積比は、Se1／Sb1×100(%)で定義する。
図８(a) は、配線８４及び導電性バンプ８１上に流動性被膜８２を塗布により形成した後の多層配線板部材の断面図であり、図８(b)及び(c)は、流動性被膜８２を膜減りし、絶縁性未焼結被膜８３を形成した後の多層配線板部材の断面図である。バンプの頭出しは、典型的には、図８(b)のようにバンプの頭が完全に露出する。しかし、最悪の場合、図８(c)のようにバンプの頭の一部に絶縁性被膜が残る。
ここで、t3は、流動性被膜８２の厚さであり、t4は、絶縁性未焼結被膜８３の厚さであり、t5は、配線８４の厚さであり、h2は、導電性バンプ８１の厚さである。また、a2は、導電性バンプの底面径（底面の直径）であり、θ2は、導電性バンプ８１の上断面の中心角である。また、図８(c)に示す最悪の場合において、Sb2はバンプの底面積であり、Se2はバンプの頭における導電性バンプ８１の露出面積である。バンプの底面積に対する露出面積比は、Se2／Sb2×100(%)で定義する。
[サイズパラメータの定義]
図７(a)乃至(c)及び図８(a) 乃至(c)は、本発明の多層配線板部材に係るサイズパラメータの定義を説明する図である。図７(a)乃至(c)は、支持基板上に導電性バンプを形成し、その上に絶縁性被膜を形成する構造に関するもので、図８(a) 乃至(c)は、支持基板上に配線と導電性バンプを積層形成し、その上に絶縁性被膜を形成する構造に関するものである。
図７(a) は、導電性バンプ７１上に流動性被膜７２を塗布により形成した後の多層配線板部材の断面図であり、図７(b)及び(c)は、流動性被膜７２を膜減りし、絶縁性未焼結被膜７３を形成した後の多層配線板部材の断面図である。バンプの頭出しは、典型的には、図７(b)のようにバンプの頭が完全に露出する。しかし、最悪の場合、図７(c)のようにバンプの頭の一部に絶縁性被膜が残る。
ここで、t1は、流動性被膜７２の高さであり、t2は、絶縁性未焼結被膜７３の厚さであり、h1は、導電性バンプ７１の厚さである。また、a1は、導電性バンプの底面径（底面の直径）であり、θ1は、導電性バンプ７１の上断面の中心角である。また、図７(c)に示す最悪の場合において、Sb1はバンプの底面積であり、Se1はバンプの頭における導電性バンプ７１の露出面積である。バンプの底面積に対する露出面積比は、Se1／Sb1×100(%)で定義する。
図８(a) は、配線８４及び導電性バンプ８１上に流動性被膜８２を塗布により形成した後の多層配線板部材の断面図であり、図８(b)及び(c)は、流動性被膜８２を膜減りし、絶縁性未焼結被膜８３を形成した後の多層配線板部材の断面図である。バンプの頭出しは、典型的には、図８(b)のようにバンプの頭が完全に露出する。しかし、最悪の場合、図８(c)のようにバンプの頭の一部に絶縁性被膜が残る。
ここで、t3は、流動性被膜８２の厚さであり、t4は、絶縁性未焼結被膜８３の厚さであり、t5は、配線８４の厚さであり、h2は、導電性バンプ８１の厚さである。また、a2は、導電性バンプの底面径（底面の直径）であり、θ2は、導電性バンプ８１の上断面の中心角である。また、図８(c)に示す最悪の場合において、Sb2はバンプの底面積であり、Se2はバンプの頭における導電性バンプ８１の露出面積である。バンプの底面積に対する露出面積比は、Se2／Sb2×100(%)で定義する。
[導電性バンプの形状]
導電性バンプの形状は、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とするのが好ましい。例えば、円錐状、略円錐台状、山型とするのが好ましい。導電性バンプの上断面形状は、中心角θ1、θ2が１８０°以下のゆるやかな円弧であることが好ましい。ここで、導電性バンプの先端部断面とは、バンプ先端を上部に配置した場合のバンプの水平方向の断面であり、導電性バンプの上断面とは、バンプの垂直方向の断面である。本発明の多層配線板の製造方法では、先端が尖った形状にする必要はない。先端部をゆるやかな円弧にすることにより、ビアの断面積を大きくし、ビア抵抗を低減することが可能である。
バンプの上断面を中心角が１８０°を越える円弧とする場合は、導電性バンプの先端部がくぼんだ形状となって、絶縁性未硬化樹脂がくぼみ部に残ってしまう。このため、ビアの接続不良やビア抵抗の増加などの不具合を発生させる。本発明の多層配線板部材では、導電性バンプの上断面が、中心角が180°以下のゆるやかな円弧形状であるので、絶縁性未硬化樹脂が導電性バンプの先端部に残らず、ビアの確実な接続及びビア抵抗の低減に効果がある。さらに、導電性バンプの先端が尖っていないので、積層一括焼成を行ってもビア先端部がつぶれたり、折れたりしないので、上層の導電性部材と確実な電気的接続をとることが可能である。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプの先端部の絶縁性未焼結被膜からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。
導電性バンプの形状は、底部の直径よりも先端部断面の直径が小さい形状とするのが好ましい。例えば、円錐状、略円錐台状、山型とするのが好ましい。導電性バンプの上断面形状は、中心角θ1、θ2が１８０°以下のゆるやかな円弧であることが好ましい。ここで、導電性バンプの先端部断面とは、バンプ先端を上部に配置した場合のバンプの水平方向の断面であり、導電性バンプの上断面とは、バンプの垂直方向の断面である。本発明の多層配線板の製造方法では、先端が尖った形状にする必要はない。先端部をゆるやかな円弧にすることにより、ビアの断面積を大きくし、ビア抵抗を低減することが可能である。
バンプの上断面を中心角が１８０°を越える円弧とする場合は、導電性バンプの先端部がくぼんだ形状となって、絶縁性未硬化樹脂がくぼみ部に残ってしまう。このため、ビアの接続不良やビア抵抗の増加などの不具合を発生させる。本発明の多層配線板部材では、導電性バンプの上断面が、中心角が180°以下のゆるやかな円弧形状であるので、絶縁性未硬化樹脂が導電性バンプの先端部に残らず、ビアの確実な接続及びビア抵抗の低減に効果がある。さらに、導電性バンプの先端が尖っていないので、積層一括焼成を行ってもビア先端部がつぶれたり、折れたりしないので、上層の導電性部材と確実な電気的接続をとることが可能である。導電性バンプを形成するペーストにはじき剤を入れた場合は、導電性バンプの先端部の絶縁性未焼結被膜からの露出をさらに確実に容易に行うことが可能となる。
[導電性バンプ、絶縁性被膜のサイズパラメータ]
導電性バンプの底面径a1、a2は、１０〜１５０μmφであることが好ましく、さらに、３０〜５０μmであることがより好ましい。バンプの底面径が１０μm以上で、より好ましくは３０μm以上であれば、バンプが絶縁性被膜の形成工程中倒壊することなく、安定してバンプの頭出しを行うことができる。バンプの底面径が１５０μm以下、より好ましくは５０μm以下であれば、導電性バンプの面密度が３０万個〜５００万個／m2の高密度多層配線板の製造が可能になる。
（１）導電性バンプの底面径が１０〜１５０μmの場合は、
導電性バンプの高さと絶縁性被膜の厚さの関係は、以下の通りとするのが好ましい。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されていない場合（図７(c)）は、
h 1 = 0.75*t2〜1.1*t2 とする。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されている場合（図８(c)）は、
h2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4 とする。
このように設定することにより、絶縁性被膜の膜減り工程によりバンプの頭出しを再現性よく安定して行うことができる。
導電性バンプの高さh2は、５μｍ〜７５μｍで、配線の膜厚t5は、１０μｍ〜１５μｍであることが好ましい。
（２）導電性バンプの底面径が３０〜５０μmの場合は、
導電性バンプの高さと絶縁性被膜の厚さの関係は、以下の通りとするのが好ましい。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されていない場合（図７(c)）は、
h 1 = 0.75*t2〜1.1*t2 とする。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されている場合（図８(c)）は、
h2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4 とする。
このように設定することにより、絶縁性被膜の膜減り工程によりバンプを突出させる、いわゆる頭出しを再現性よく安定して行うことができる。
導電性バンプの高さh2は、５μｍ〜３５μｍで、配線の膜厚t5は、３μｍ〜１２μｍであることが好ましい。
導電性バンプのアスペクト比h/aは、導電性バンプの底面径に関わらず、０．０３以上、０．７以下であることが好ましい。アスペクト比が、０．０３以上であれば、導電性バンプの頭出しを確実に行うことができる。また、アスペクト比が、０．７以下であれば、バンプの形成ならびに頭出しを安定に再現性良く行うことができる。
導電性バンプの底面径a1、a2は、１０〜１５０μmφであることが好ましく、さらに、３０〜５０μmであることがより好ましい。バンプの底面径が１０μm以上で、より好ましくは３０μm以上であれば、バンプが絶縁性被膜の形成工程中倒壊することなく、安定してバンプの頭出しを行うことができる。バンプの底面径が１５０μm以下、より好ましくは５０μm以下であれば、導電性バンプの面密度が３０万個〜５００万個／m2の高密度多層配線板の製造が可能になる。
（１）導電性バンプの底面径が１０〜１５０μmの場合は、
導電性バンプの高さと絶縁性被膜の厚さの関係は、以下の通りとするのが好ましい。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されていない場合（図７(c)）は、
h 1 = 0.75*t2〜1.1*t2 とする。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されている場合（図８(c)）は、
h2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4 とする。
このように設定することにより、絶縁性被膜の膜減り工程によりバンプの頭出しを再現性よく安定して行うことができる。
導電性バンプの高さh2は、５μｍ〜７５μｍで、配線の膜厚t5は、１０μｍ〜１５μｍであることが好ましい。
（２）導電性バンプの底面径が３０〜５０μmの場合は、
導電性バンプの高さと絶縁性被膜の厚さの関係は、以下の通りとするのが好ましい。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されていない場合（図７(c)）は、
h 1 = 0.75*t2〜1.1*t2 とする。
導電性バンプの下に導電性パターンが形成されている場合（図８(c)）は、
h2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4 とする。
このように設定することにより、絶縁性被膜の膜減り工程によりバンプを突出させる、いわゆる頭出しを再現性よく安定して行うことができる。
導電性バンプの高さh2は、５μｍ〜３５μｍで、配線の膜厚t5は、３μｍ〜１２μｍであることが好ましい。
導電性バンプのアスペクト比h/aは、導電性バンプの底面径に関わらず、０．０３以上、０．７以下であることが好ましい。アスペクト比が、０．０３以上であれば、導電性バンプの頭出しを確実に行うことができる。また、アスペクト比が、０．７以下であれば、バンプの形成ならびに頭出しを安定に再現性良く行うことができる。
[導電性バンプの露出面積比]
絶縁性被膜を塗布し、加熱又は乾燥により膜減りを行うと、絶縁性被膜と導電性バンプの境界において、図７(c)、図８(c)に示すように、導電性バンプの上面に多少の絶縁性物質が残ることがある。導電性バンプ上面において、バンプが絶縁性物質の残渣などにより覆われていない割合を、既に定義を行ったバンプの底面積に対する露出面積比で表すと、本発明の技術を用いる場合、バンプの底面積に対する露出面積比を20％以上にすることができる。ビアの断面積を実質的に大きくすることが可能で、ビア抵抗の低減に効果がある。
絶縁性被膜を塗布し、加熱又は乾燥により膜減りを行うと、絶縁性被膜と導電性バンプの境界において、図７(c)、図８(c)に示すように、導電性バンプの上面に多少の絶縁性物質が残ることがある。導電性バンプ上面において、バンプが絶縁性物質の残渣などにより覆われていない割合を、既に定義を行ったバンプの底面積に対する露出面積比で表すと、本発明の技術を用いる場合、バンプの底面積に対する露出面積比を20％以上にすることができる。ビアの断面積を実質的に大きくすることが可能で、ビア抵抗の低減に効果がある。
（本発明の実施の形態に係る多層配線板、及び、その製造方法）
以下に、配線板部材を用いて多層配線板を製造する方法の具体例について、図４乃至図６を用いて説明する。
以下に、配線板部材を用いて多層配線板を製造する方法の具体例について、図４乃至図６を用いて説明する。
[多層配線板の製造方法の第一の具体例]
使用する配線板部材は、最下層の配線板部材については、図２に示す配線を持たない配線板部材を用い、それ以外の配線板部材については、図１又は図３に示す配線を備えた配線板部材を用いる。最初に、配線板部材１２１、１２２、１２３を位置合わせして積層する（図４ (a)）。次に、積層一括焼成により、配線板部材１２１、１２２、１２３を圧着し、積層体１２４を形成する（図４(b)）。次に、低温硬化型の導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、高温焼結型の導電ペーストの印刷・乾燥・焼結により、積層体の両面に配線１２５、１２６を形成し、多層配線板１２７を完成する（図４(c)）。
低温硬化型の導電ペーストは、熱硬化型樹脂に硬化剤と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ユニメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。約100〜250℃で加熱・硬化した後に樹脂成分がペースト時の成分比とほぼ変わらない値のまま硬化塗膜中に残存するもので、被着体との接着性を樹脂により発現させ、導電性を導電性フィラーの近接や接触により発現させるものである。
高温焼結型の導電ペーストは、エチルセルロースなどの熱可塑性樹脂にガラス成分と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ハイメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。脱バインダーと呼ばれる約600℃以上の工程でエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂を焼却・ガス化して除去する。焼結させた後には、樹脂成分をほぼ含んでおらず、被着体との接着性をガラス成分や導電性フィラーの融着により発現させ、導電性を導電性フィラーの融着や焼結により発現させるものである。
使用する配線板部材は、最下層の配線板部材については、図２に示す配線を持たない配線板部材を用い、それ以外の配線板部材については、図１又は図３に示す配線を備えた配線板部材を用いる。最初に、配線板部材１２１、１２２、１２３を位置合わせして積層する（図４ (a)）。次に、積層一括焼成により、配線板部材１２１、１２２、１２３を圧着し、積層体１２４を形成する（図４(b)）。次に、低温硬化型の導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、高温焼結型の導電ペーストの印刷・乾燥・焼結により、積層体の両面に配線１２５、１２６を形成し、多層配線板１２７を完成する（図４(c)）。
低温硬化型の導電ペーストは、熱硬化型樹脂に硬化剤と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ユニメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。約100〜250℃で加熱・硬化した後に樹脂成分がペースト時の成分比とほぼ変わらない値のまま硬化塗膜中に残存するもので、被着体との接着性を樹脂により発現させ、導電性を導電性フィラーの近接や接触により発現させるものである。
高温焼結型の導電ペーストは、エチルセルロースなどの熱可塑性樹脂にガラス成分と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ハイメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。脱バインダーと呼ばれる約600℃以上の工程でエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂を焼却・ガス化して除去する。焼結させた後には、樹脂成分をほぼ含んでおらず、被着体との接着性をガラス成分や導電性フィラーの融着により発現させ、導電性を導電性フィラーの融着や焼結により発現させるものである。
[多層配線板の製造方法の第二の具体例]
使用する配線板部材は、図１又は図３に示す配線を備えた配線板部材を用いる。最初に、配線板部材１３１、１３２、１３３を位置合わせして積層する（図５(a)）。次に、積層一括焼成により、配線板部材１３１、１３２、１３３を圧着し、積層体１３４を形成する（図５(b)）。次に、低温硬化型の導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、高温焼結型の導電ペーストの印刷・乾燥・焼結により、積層体の上面に配線１３５を形成し、多層配線板１３６を完成する（図５(c)）。
低温硬化型の導電ペーストは、熱硬化型樹脂に硬化剤と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ユニメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。約100〜250℃で加熱・硬化した後に樹脂成分がペースト時の成分比とほぼ変わらない値のまま硬化塗膜中に残存するもので、被着体との接着性を樹脂により発現させ、導電性を導電性フィラーの近接や接触により発現させるものである。
高温焼結型の導電ペーストは、エチルセルロースなどの熱可塑性樹脂にガラス成分と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ハイメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。脱バインダーと呼ばれる約600℃以上の工程でエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂を焼却・ガス化して除去する。焼結させた後には、樹脂成分をほぼ含んでおらず、被着体との接着性をガラス成分や導電性フィラーの融着により発現させ、導電性を導電性フィラーの融着や焼結により発現させるものである。
使用する配線板部材は、図１又は図３に示す配線を備えた配線板部材を用いる。最初に、配線板部材１３１、１３２、１３３を位置合わせして積層する（図５(a)）。次に、積層一括焼成により、配線板部材１３１、１３２、１３３を圧着し、積層体１３４を形成する（図５(b)）。次に、低温硬化型の導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、高温焼結型の導電ペーストの印刷・乾燥・焼結により、積層体の上面に配線１３５を形成し、多層配線板１３６を完成する（図５(c)）。
低温硬化型の導電ペーストは、熱硬化型樹脂に硬化剤と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ユニメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。約100〜250℃で加熱・硬化した後に樹脂成分がペースト時の成分比とほぼ変わらない値のまま硬化塗膜中に残存するもので、被着体との接着性を樹脂により発現させ、導電性を導電性フィラーの近接や接触により発現させるものである。
高温焼結型の導電ペーストは、エチルセルロースなどの熱可塑性樹脂にガラス成分と導電性微粒子を分散させたペーストであり、例えば、ハイメック（ナミックス（株）製商品名）を用いることが可能である。脱バインダーと呼ばれる約600℃以上の工程でエチルセルロースなどの熱可塑性樹脂を焼却・ガス化して除去する。焼結させた後には、樹脂成分をほぼ含んでおらず、被着体との接着性をガラス成分や導電性フィラーの融着により発現させ、導電性を導電性フィラーの融着や焼結により発現させるものである。
[多層配線板の製造方法の第三の具体例]
使用する配線板部材は、図１又は図３に示す配線を備えた配線板部材を用いる。最初に、配線板部材１４１、１４２、１４３、１４４を位置合わせして積層する（図６(a)）。最上層の配線板部材１４１については、天地を反転して積層する。次に、積層一括焼成により、配線板部材１４１、１４２、１４３、１４４を圧着し、多層配線板１４６を完成する（図６(b)）。
使用する配線板部材は、図１又は図３に示す配線を備えた配線板部材を用いる。最初に、配線板部材１４１、１４２、１４３、１４４を位置合わせして積層する（図６(a)）。最上層の配線板部材１４１については、天地を反転して積層する。次に、積層一括焼成により、配線板部材１４１、１４２、１４３、１４４を圧着し、多層配線板１４６を完成する（図６(b)）。
（ビア抵抗の測定方法）
導電性バンプ等の技術で形成した多層配線板のビアの電気抵抗は、一般的に、デイジーチェーンと呼ばれるテストパターンを用いて測定する。図９(a)及び(b)は、ビア抵抗測定用のテストパターンの平面図及び断面図である。テストパターンは、第一層配線９４、ビア９５、第二層配線９３、測定端子９１、９２により構成される。第一層配線９４は絶縁性膜９６の下面に形成された配線であり、第二層配線９３は絶縁性膜９６の上面に形成された配線である。測定端子９１と測定端子９２の間には、多数のビア９５が第一層配線９３の配線パターンと第二層配線９４の配線パターンを介して直列に接続されている。ビア抵抗は、測定端子９１と測定端子９２に所定の電圧を印加し、テストパターンに流れる電流を測定することにより求める。具体的には、端子間の抵抗から、配線抵抗を引いて、ビアの個数で割って、一個当たりのビア抵抗を算出する。一般的に配線抵抗、ビア抵抗とも、通常の電子部品である抵抗と比較して抵抗値が極めて低いので、高精度のビア抵抗の算出には、多数のビアを直列に接続したパターンを用意して測定しなければならない。一般的には、数十個から数百個のビアを直列に並べたパターンが用いられる。配線抵抗については、予め、配線材料の固有抵抗あるいは配線のシート抵抗のデータがあれば、配線のサイズにより理論的に算出することが可能である。ビア数の異なる複数のパターンの測定により、ビア抵抗と配線抵抗を独立に測定することも可能である。
図９に示すテストパターンを用いてビア抵抗の測定を行った結果、本発明の製造方法で製造した配線板部材は、従来の配線板部材に比べ、ビア径が微細となってもオープン不良が無く高歩留まりであることが判明した。
導電性バンプ等の技術で形成した多層配線板のビアの電気抵抗は、一般的に、デイジーチェーンと呼ばれるテストパターンを用いて測定する。図９(a)及び(b)は、ビア抵抗測定用のテストパターンの平面図及び断面図である。テストパターンは、第一層配線９４、ビア９５、第二層配線９３、測定端子９１、９２により構成される。第一層配線９４は絶縁性膜９６の下面に形成された配線であり、第二層配線９３は絶縁性膜９６の上面に形成された配線である。測定端子９１と測定端子９２の間には、多数のビア９５が第一層配線９３の配線パターンと第二層配線９４の配線パターンを介して直列に接続されている。ビア抵抗は、測定端子９１と測定端子９２に所定の電圧を印加し、テストパターンに流れる電流を測定することにより求める。具体的には、端子間の抵抗から、配線抵抗を引いて、ビアの個数で割って、一個当たりのビア抵抗を算出する。一般的に配線抵抗、ビア抵抗とも、通常の電子部品である抵抗と比較して抵抗値が極めて低いので、高精度のビア抵抗の算出には、多数のビアを直列に接続したパターンを用意して測定しなければならない。一般的には、数十個から数百個のビアを直列に並べたパターンが用いられる。配線抵抗については、予め、配線材料の固有抵抗あるいは配線のシート抵抗のデータがあれば、配線のサイズにより理論的に算出することが可能である。ビア数の異なる複数のパターンの測定により、ビア抵抗と配線抵抗を独立に測定することも可能である。
図９に示すテストパターンを用いてビア抵抗の測定を行った結果、本発明の製造方法で製造した配線板部材は、従来の配線板部材に比べ、ビア径が微細となってもオープン不良が無く高歩留まりであることが判明した。
１、２１、３１ 支持基板
２、３７ 配線
３、２２、３２ 導電性バンプ
４、２３、３３ 流動性被膜
５、２４、３４ 絶縁性未焼結被膜
６、２５、３８ 多層配線板部材
３５ 保護膜
３６ 絶縁性未焼結被膜
１２１、１２２、１２３、１３１、１３２、１３３、１４１、１４２、１４３、１４４ 多層配線板部材
１２４、１３４、１４５ 積層体
１２５、１２６、１３５ 配線
１２７、１３６、１４６ 多層配線板
７１、８１ 導電性バンプ
７２、８２ 流動性被膜
７３、８３ 絶縁性未焼結被膜
８４ 配線
９１、９２ 測定端子
９３ 第二層配線
９４ 第一層配線
９５ ビア
９６ 絶縁膜
２、３７ 配線
３、２２、３２ 導電性バンプ
４、２３、３３ 流動性被膜
５、２４、３４ 絶縁性未焼結被膜
６、２５、３８ 多層配線板部材
３５ 保護膜
３６ 絶縁性未焼結被膜
１２１、１２２、１２３、１３１、１３２、１３３、１４１、１４２、１４３、１４４ 多層配線板部材
１２４、１３４、１４５ 積層体
１２５、１２６、１３５ 配線
１２７、１３６、１４６ 多層配線板
７１、８１ 導電性バンプ
７２、８２ 流動性被膜
７３、８３ 絶縁性未焼結被膜
８４ 配線
９１、９２ 測定端子
９３ 第二層配線
９４ 第一層配線
９５ ビア
９６ 絶縁膜
Claims (21)
- 少なくとも、一つ又は複数の導電性パターンと、前記導電性パターン上に形成された導電性バンプ群と、前記導電性バンプ群の先端部を突出させて前記導電性バンプ群周囲に形成された絶縁性未焼結被膜とからなり、前記絶縁性未焼結被膜が、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーを塗布して流動性被膜を形成し、前記揮発性溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を乾燥膜化、膜減りさせて形成した被膜であることを特徴とする多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプを形成する材料に前記スラリーをはじくはじき剤が含まれていることを特徴とする請求項１記載の多層配線板用の部材。
- 前記はじき剤が直鎖型ポリエーテル変性シリコーン系添加剤であり、その添加量が0.1wt%以上であることを特徴とする請求項２記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群を構成するバンプの形状が略円錐台状、又は、略円柱状であり、前記バンプの上断面形状が、中心角が180°以下のゆるやかな円弧であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群を構成するバンプの底面積に対する上面の露出面積比が20%以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか1項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群の個々の底面径が１０〜１５０μmであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群の個々の底面径が３０〜５０μmであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群の高さをh2、前記絶縁性未焼結被膜の厚さをt4、前記導電性パターンの厚さをt5としたとき、h2、t4、t5がh2 + t5 = 0.75*t4〜1.1*t4の関係を満たし、h2が５μｍ〜７５μｍであり、t5が３μｍ〜１５μｍであることを特徴とする請求項６又は７のいずれか1項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群における前記導電性バンプ群の高さを底面径で割ったアスペクト比が、０．０３以上、０．７以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性バンプ群の面密度が３０万個／m2〜５００万個／m2である、請求項１乃至９のいずれか１項記載の多層配線板用の部材。
- 前記導電性パターン及び／又は導電性バンプの材料が、Ag、Cu、Au、Ni、Pt、Pd、W、Mo、Mnからなる元素群から選択された金属、又は、それらの2種以上の金属からなる合金であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項記載の多層配線板用の部材。
- 一つ又は複数の請求項１乃至１１のいずれか１項記載の多層配線板用の部材を積層・一括焼成して形成された多層配線板。
- 少なくとも、支持基板上に導電性パターンを形成する工程と、前記導電性パターン上に突起状の導電性バンプ群を形成する工程と、前記支持基板、前記導電性パターン、及び、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にセラミックス及び揮発性溶剤を含むスラリーを塗布し流動性被膜を形成する工程と、前記揮発性溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を膜減りさせて絶縁性未焼結被膜とし、前記導電性バンプ群の先端部を前記絶縁性未焼結被膜から突出させる工程とからなる多層配線板用の部材の製造方法。
- 前記導電性パターン、及び／又は、前記導電性バンプ群をスクリーン印刷により形成する請求項１３項記載の多層配線板用の部材の製造方法。
- 前記スラリーの不揮発性成分の含有量が、１０重量％〜８０重量％である請求項１３又は１４のいずれか１項記載の多層配線板用の部材の製造方法。
- 前記流動性被膜の膜厚t3と、前記絶縁性未焼結被膜の膜厚t4から算出した膜減り率((t3-t4)/t3)*100が、0.1%以上、25%以下である請求項１３乃至１５のいずれか１項記載の多層配線板用の部材の製造方法。
- 少なくとも、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の多層配線板用の部材と最上層配線板部材を位置合わせ・積層し、一括焼成する工程とからなる多層配線板の製造方法。
- 少なくとも、請求項１３乃至１６のいずれか１項記載の多層配線板用の部材の製造方法により製造した複数の多層配線板用の部材と最上層配線板部材を位置合わせ・積層し、一括焼成する工程とからなる多層配線板の製造方法。
- 第一の多層配線板部材が、導電性バンプ群と、前記導電性バンプ群の先端部を突出させて前記導電性バンプ群周囲に形成された絶縁性未焼結被膜とからなり、前記絶縁性未焼結被膜が、前記導電性バンプ群上及び前記導電性バンプ群周囲にスラリーを塗布して流動性被膜を形成し、前記スラリーの樹脂を実質的に硬化反応させない条件で溶剤を揮発させ、前記流動性被膜を乾燥膜化、膜減りさせて形成した被膜であることを特徴とする多層配線板部材であり、少なくとも、前記第一の多層配線板用の部材と、一つ又は複数の請求項１乃至１２のいずれか１項記載の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・焼成して積層体を形成した後に、前記積層体の上面と下面に導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、印刷・乾燥・焼成により配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法。
- 複数の請求項１乃至１２のいずれか１項記載の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・焼成して積層体を形成した後に、前記積層体の上面に導電ペーストの印刷・乾燥・硬化、又は、印刷・乾燥・焼成により配線を形成する工程を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法。
- 複数の請求項１乃至１２のいずれか１項記載の多層配線板用の部材を順に積層し、積層・一括焼成して積層体を形成する工程を含み、最下層及び最上層の前記多層配線板用の部材は配線が前記積層体の外面に配置されるように積層することを特徴とする多層配線板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008195218A JP2010034311A (ja) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | 多層配線板用の部材、及び、多層配線板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008195218A JP2010034311A (ja) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | 多層配線板用の部材、及び、多層配線板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010034311A true JP2010034311A (ja) | 2010-02-12 |
Family
ID=41738442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008195218A Pending JP2010034311A (ja) | 2008-07-29 | 2008-07-29 | 多層配線板用の部材、及び、多層配線板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010034311A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014192428A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Dainippon Printing Co Ltd | プリント配線基板製造方法、基板組合せ体およびプリント配線基板 |
| KR20160119292A (ko) * | 2015-04-02 | 2016-10-13 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 원레이어 기판 및 이의 제조 방법, 원레이어 기판를 이용한 반도체 패키지 |
-
2008
- 2008-07-29 JP JP2008195218A patent/JP2010034311A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014192428A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Dainippon Printing Co Ltd | プリント配線基板製造方法、基板組合せ体およびプリント配線基板 |
| KR20160119292A (ko) * | 2015-04-02 | 2016-10-13 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 원레이어 기판 및 이의 제조 방법, 원레이어 기판를 이용한 반도체 패키지 |
| KR101672529B1 (ko) | 2015-04-02 | 2016-11-04 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 원레이어 기판 및 이의 제조 방법, 원레이어 기판를 이용한 반도체 패키지 |
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