JP2011009786A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】集積回路の接続用端子の狭ピッチ化等に対応させて配線パターンを高密度化することができると共に層間の配線パターンの接続信頼性を高めることができる多層配線基板を提供する。
【解決手段】本発明の多層配線基板１０は、複数のセラミック層１１Ａを積層してなる積層体１１と、積層体１１内に設けられた配線パターン１２と、を備え、セラミック層１１Ａには、配線パターン１２として、セラミック層１１Ａを上下に貫通する貫通ビアホール導体１７と、貫通ビアホール導体１７に同一セラミック層１１Ａ内で電気的に接続され、このセラミック層１１Ａを貫通しない半貫通連続ビアホール導体１７Ａと、を有し、半貫通連続ビアホール導体１７Ａの幅が貫通ビアホール導体１７の幅より狭く形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、多層配線基板及びその製造方法に関し、更に詳しくは、高密度配線可能で接続信頼性を向上させることができる多層配線基板及びその製造方法に関するものである。
近年、集積回路の微細加工技術の飛躍的な発展により、集積回路の接続用端子の数が増加して接続用端子の狭ピッチ化が顕著になってきている。しかも最近では集積回路のセラミック基板への搭載は主にフリップチップ接続方式よって行われる。セラミック基板の表面にはフリップチップ接続用のパッドを配置するが、集積回路の接続用端子の狭ピッチ化に対応させて接続用パッドも狭ピッチ化する必要があるため、現在までに幾つかの方法が提案されている。
例えば、特許文献１には接合用パッドをなくしたセラミック配線基板が提案されている。接合用パッドは印刷法等によって形成するが、接合用パッドの数が多くなると印刷による形成が難しくなり、また、形成できたとしてもビアホール導体との接合強度が弱く信頼性を確保できなくなる。そこで、特許文献１に記載の技術では、焼成収縮率がセラミックグリーンシートより小さい導体ペーストを用いてセラミック多層基板を製造することによって、スルーホール内の導体層（ビアホール導体）をセラミック多層基板から接合用パッドとして突出させている。これによって接合用パッドの印刷をなくし、接合用パッドとビアホール導体との接合強度を高めると共に接合用パッドの狭ピッチ化を実現している。しかしながら、特許文献１にはセラミック多層基板の内部におけるビアホール導体とライン導体との接続構造については何等配慮されていない。
一方、特許文献２にはライン導体に接続ランドを設けてビアホール導体とライン導体との接続構造を改善した積層型セラミック電子部品について提案されている。ビアホール導体とライン導体を接続する場合には、それぞれが形成されたセラミックグリーンシートを位置合わせしてセラミックグリーンシートの積層体を作製し、焼結する。セラミックグリーンシートにビアホール導体及びライン導体を形成する際にこれらの加工誤差は避けられず、また、積層体を作製する際に、ビアホール導体とライン導体の位置ズレも避けがたいため、積層体内でのビアホール導体とライン導体との接続不良が生じ易い。そこで、この技術では、ライン導体にビアホール導体の外径より大きい径の接続ランドを設けることによって、上述の加工誤差や位置ズレによる接続不良を防止している。
また、特許文献３には配線密度を高めることができる多層セラミック基板の製造方法が提案されている。この場合には、図７の（ａ）、（ｂ）に示すように多層セラミック基板１内に配置されたビアホール導体２の下端に接続ランド３が形成され、ビアホール導体２が隣接する場合にはそれぞれの接続ランド３がそれぞれ異なるセラミック層に形成されている。そして、ビアホール導体２は接続ランド３を介してライン導体４に接続されている。この技術は、接続ランド３を設ける点では特許文献２の技術と共通している。
特許第２６８０４４３号公報 特開２００１−２８４８１１号公報 特開平１１−０７４６４５号公報
しかしながら、特許文献２、３に記載の従来の技術の場合には、ライン導体またはビアホール導体が接続ランドを有するため、セラミック基板を製造する際に接続ランドによってビアホール導体とライン導体との間の位置ズレやそれぞれの加工誤差等による接続不良を防止することができるが、例えば図７の（ａ）に示すように接続ランド３がビアホール導体２から隣接するビアホール導体２側に張り出しているため、その張り出した分だけビアホール導体２、２間の狭ピッチ化を妨げるという課題があった。即ち、ビアホール導体２、２間の狭ピッチ化を進めると、図８に示すように接続ランド３と隣接するビアホール導体２との間でショートしたり、焼成時にセラミック層と接続ランド３との間の熱膨張率の差によって層間剥離が生じ易くなるため、ビアホール導体２、２間にはショートや層間剥離を防止するための隙間が最小限必要となり、しかもこの隙間以外に接続ランド３の張り出し寸法が加わり、接続ランド３がビアホール導体２、２間の狭ピッチ化を妨げている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、集積回路の接続用端子の狭ピッチ化等に対応させて配線パターンを高密度化することができると共に層間の配線パターンの接続信頼性を高めることができる多層配線基板及びその製造方法を提供することを目的としている。
本発明の多層配線基板は、複数の基材層を積層してなる積層体と、この積層体内に設けられた配線パターンと、を備えた多層配線基板において、上記複数の基材層のうち少なくとも一層には、上記配線パターンとして、上記基材層を上下に貫通する貫通ビアホール導体と、この貫通ビアホール導体に同一基材層内で電気的に接続され且つ上記基材層を貫通しない半貫通ビアホール導体と、を有し、上記半貫通ビアホール導体の幅が上記貫通ビアホール導体の幅より狭く形成されていることを特徴とするものである。
また、本発明の多層配線基板において、上記半貫通ビアホール導体は、複数の半貫通ビアホール導体が連設されてなる半貫通連続ビアホール導体であることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記貫通ビアホール導体と上記半貫通連続ビアホール導体とを有する基材層は、上記積層体の最表層に設けられていることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記貫通ビアホール導体と上記半貫通連続ビアホール導体とを有する基材層は、上記半貫通連続ビアホール導体が形成されている側を内面とするようにして、上記積層体の最上層に設けられており、上記貫通ビアホール導体の上記最上層の表面に表れた端面は、上記最上層の表面に搭載される表面実装部品の接続用端子が接続できるように配置されていることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記貫通ビアホール導体は、上記積層体内にて、上記半貫通連続ビアホール導体を介して、上記基材層の平面方向に延びる面内導体に接続されていることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記貫通ビアホール導体は、互いに隣接する第１貫通ビアホール導体及び第２貫通ビアホール導体を含み、上記第１貫通ビアホール導体に接続されている第１半貫通連続ビアホール導体は、上記第２貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されていることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記第２貫通ビアホール導体に接続されている第２半貫通連続ビアホール導体は、上記第１貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されていることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記貫通ビアホール導体は、上記第１貫通ビアホール導体または上記第２貫通ビアホール導体に隣接する第３貫通ビアホール導体を含み、上記第３貫通ビアホール導体に接続されている第３半貫通連続ビアホール導体は、上記第１貫通ビアホール導体及び第２貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されていることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板において、上記基材層は、低温焼結セラミック材料からなり、上記配線パターンは、銀または銅を主成分とする導電性材料からなることが好ましい。
また、本発明の多層配線基板の製造方法は、複数の基材層を積層してなる積層体と、この積層体内に設けられた配線パターンと、を有する多層配線基板を製造するに際し、複数の基材層のうち少なくとも一層に、上記基材層の上下を貫通する貫通孔と、この貫通孔の幅より狭い幅をもって連設され且つ上記基材層を貫通しない半貫通孔を形成する第１の工程と、上記貫通孔及び上記半貫通孔に導電性材料を充填することにより、上記配線パターンとしての貫通ビアホール導体及びこの貫通ビアホール導体より幅の狭い半貫通ビアホール導体を形成する第２の工程と、を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明の多層配線基板の製造方法において、上記半貫通孔を、複数の半貫通孔が連設されてなる半貫通連続孔とし、この半貫通連続孔を基に半貫通連続ビアホール導体を形成することが好ましい。
また、本発明の多層配線基板の製造方法において、上記基材層にレーザを照射することにより、上記貫通孔及び半貫通連続孔を形成することが好ましい。
また、本発明の多層配線基板の製造方法において、上記基材層は、キャリアフィルムによって支持されており、キャリアフィルム側からレーザを照射することにより、上記貫通孔及び半貫通連続孔を形成することが好ましい。
また、本発明の多層配線基板の製造方法において、上記基材層は、キャリアフィルムによって支持されており、上記基材層側からレーザを照射することにより、上記貫通孔及び半貫通連続孔を形成することが好ましい。
また、本発明の多層配線基板の製造方法において、上記基材層は、未焼成のセラミックシートであり、この基材層を含む未焼成の積層体を作製した後、上記未焼成の積層体を焼成する第３の工程を備えることが好ましい。
本発明によれば、集積回路の接続用端子の狭ピッチ化等に対応させて配線パターンを高密度化することができると共に層間の配線パターンの接続信頼性を高めることができる多層配線基板及びその製造方法を提供することができる。
本発明の多層配線基板の一実施形態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１に示す多層配線基板の一部を拡大して示す図で、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の多層配線基板とは別の多層配線基板の配線パターンの一部を示す図で、（ａ）はその断面図、（ｂ）はその平面図である。 （ａ）、（ｂ）はそれぞれ図３に示す多層配線基板の狭ピッチ化を従来の配線パターンと比較して説明するための説明図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態の要部を工程順に示す工程図である。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の多層配線基板の製造方法の他の実施形態の要部を工程順に示す工程図である。 従来の多層配線基板を示す図で、（ａ）はその要部を示す断面図、（ｂ）はビアホール導体とライン導体の接続構造を示すビアホール導体側からの平面図である。 図７に示す多層配線基板におけるビアホール導体とライン導体間でショートした状態を示す説明図である。
以下、図１〜図６に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態の多層配線基板１０は、例えば図１に示すように、複数の基材層（例えばセラミック層）１１Ａが積層されてなる積層体１１と、この積層体１１内に設けられた配線パターン１２と、を備え、配線パターン１２を介して積層体１１の上面に搭載された第１、第２表面実装部品３１、３２と多層配線基板１０を搭載するマザーボード等の実装用基板とを電気的に接続する。第１表面実装部品３１は、例えばシリコン半導体素子、ガリウム砒素半導体素子等の能動素子からなり、第２の表面実装部品３２は、例えばコンデンサ、インダクタ等の受動素子からなっている。
第１、第２表面実装部品３１、３２の接続用端子は狭ピッチ化が急激に進んでいるため、本実施形態の多層配線基板１０はこれに対応した表面電極が積層体１１の上面（実装面）に形成されている。図１では、表面電極は、配線パターン１２を構成するビアホール導体の端面によって形成されている。第１表面実装部品３１は、例えばボールグリッドアレイ構造の接続用端子が半田ボールＢを介してビアホール導体の上端面に電気的に接続され、また、第２表面実装部品３２は、外部電極が半田フィレットＦを介してビアホール導体の上端面に電気的に接続されている。以下、ビアホール導体を含む配線パターン１２について詳述する。尚、表面実装部品は、ビアホール導体に直接接続されないものを含んでいても良い。
配線パターン１２は、図１に示すように、上下のセラミック層１１Ａの界面に所定のパターンで形成された面内導体（以下、「ライン導体」と称す。）１３と、上下のライン導体１３、１３等を電気的に接続するようにセラミック層１１Ａを貫通させて設けられたビアホール導体１４と、最下層のセラミック層１１Ａ内に設けられたビアホール導体１４に接続され且つ積層体１１の下面に所定のパターンで配置して形成された表面電極１５と、を有し、第１、第２表面実装部品３１、３２と多層配線基板１０が実装されるマザーボード等の実装基板とを電気的に接続する。積層体１１の最上層のセラミック層１１Ａ内に形成されたビアホール導体１４は、同図に示すように、第１、第２表面実装部品３１、３２の接続用端子に対応させて狭ピッチ化することができ、しかも第１、第２表面実装部品３１、３２と配線パターン１２との接続信頼性を確保することができる。
ビアホール導体１４は、所定のセラミック層１１Ａを貫通する第１、第２、第３、貫通ビアホール導体１６、１７、１８及び独立貫通ビアホール導体（以下、単に「独立ビアホール導体」と称す。）１９を有し、従来構造のビアホール導体よりもそれぞれの間隔を詰めて狭ピッチ化できる構造になっている。第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８にはそれぞれ同一のセラミック層１１Ａ内にそれぞれのセラミック層１１Ａを貫通しないように形成された半貫通ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａが電気的に接続されている。半貫通ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａは、セラミック層１１Ａの一方の面（図１では下面）から上面に至る途中までセラミック層１１Ａを貫通しないように形成されており、下面がセラミック層１１Ａと同一の平面を形成している。独立ビアホール導体１９は、半貫通ビアホール導体が接続されていない、独立して存在する貫通ビアホール導体として形成されている。従って、本実施形態の多層配線基板１０は、同一のセラミック層１１Ａ内で貫通ビアホール導体と半貫通ビアホール導体とが連設されたビアホール導体構造を有する点に特徴がある。
半貫通ビアホール導体は、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８とこれらに接続されるライン導体１３との間の距離によって設けられる数が異なるが、通常は、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８とそれぞれのライン導体１３との距離に応じて複数の半貫通ビアホール導体が互いに繋がるように連設された半貫通連続ビアホール導体として形成されている。そこで、同一のセラミック層１１Ａ内で第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８それぞれに接続された半貫通連続ビアホール導体を、それぞれ第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａと称する。これらの半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａの長さは、３０〜５００μｍが好ましい。３０μｍ未満では半貫通連続ビアホール導体を設ける意義が薄れ、接続信頼性を高めることができない。また、５００μｍを超えると貫通ビアホール導体と半貫通連続ビアホール導体を一体的に形成することが難しくなる。
貫通ビアホール導体と半貫通連続ビアホール導体は、後述するように同一プロセスで一体的に形成することができるため、半貫通連続ビアホール導体がライン導体の一部として、あるいはライン導体の全てを兼ねることができ、ビアホール導体とライン導体を別工程で形成する従来と比較して、ビアホール導体とライン導体の位置ズレをマージンとして確保する必要がなく、狭ピッチ化を促進することができると共に、貫通ビアホール導体と半貫通連続ビアホール導体とを確実に接続して接続信頼性を高めることができる。尚、貫通ビアホール導体と貫通連続ビアホール導体とを上下のセラミック層に別々に設けた多層配線基板については、本出願人が特願２００４−１１１９７６において提案している。
図２の（ａ）、（ｂ）は、図１に示す第１貫通ビアホール導体１６及び第１半貫通連続ビアホール導体１６Ａを拡大して示す図である。第１貫通ビアホール導体１６は、例えば同図の（ａ）に示すように略円錐台形状に形成されており、第１半貫通連続ビアホール導体１６Ａは、同図の（ｂ）からも推定されるように第１貫通ビアホール導体１６より断面積の小さな円錐台状の半貫通ビアホール導体が水平方向で部分的に重なるように連続してライン状に形成されていると共に、第１貫通ビアホール導体１６の幅（直径）よりも狭い線幅に形成されている。本実施形態では、レーザ光を用いてビアホール導体用の孔を形成するため、半貫通連続ビアホール導体の側面に凹凸ができる。貫通ビアホール導体は、いずれも円錐台形状を呈し、広い下面が接続ランドとして機能する。但し、ビアホール導体は、円錐台形状に制限されるものではなく、円柱状であっても良い。
第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８自体は、図１に示すように、それぞれ同一の形態で形成されているが、図３に示すようにそれぞれに接続された第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａは、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８から互いに異なる方向に延長されていても良い。第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａは、それぞれが接続された第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８以外の他の貫通ビアホール導体（独立ビアホール導体１９を含む）からも遠ざかる方向に延長されていることが好ましい。このようにすることによって、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８相互間及び独立ビアホール導体１９との間をそれぞれ狭ピッチ化することができる。特に、積層体１１の最上層のセラミック層１１Ａ内にこれらの貫通ビアホール導体及び半貫通ビアホール導体を設けることにより、第１、第２表面実装部品３１、３２の狭ピッチ化に対応させることができる。
次に、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８それぞれに接続された第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａの延長方向が異なることによって第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８相互間及び独立ビアホール導体１９との間を狭ピッチ化できる点について、図３、図４を参照しながら説明する。尚、図３、図４は図１に示す多層配線基板１０とは異なる配線構造を備えているが、図１と同一または相当部分には同一符号を付して配線構造を説明する。図３の（ａ）は、同図の（ｂ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。
第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７は、図３の（ａ）に示すように、独立ビアホール導体１９を中心に左右方向対称に配置されている。第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７は、それぞれ隣接する独立ビアホール導体１９から遠ざかる方向に延設された第１、第２半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａを含み、且つ、第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７は、それぞれ第１、第２半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａを介してライン導体１３、１３にそれぞれ接続されている。第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７は、それぞれの第１、第２半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａを介してそれぞれのライン導体１３、１３に接続されるため、第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７から隣接する独立ビアホール導体１９への張り出しがなく、隣接する独立ビアホール導体１３との距離を詰めて狭ピッチ化することができる。
また、図３の（ｂ）に示すように、一行目と三行目のビアホール導体は上下対称になっている。そこで、一行目と三行目のビアホール導体をそれぞれ第３、第４、第５貫通ビアホール導体１８、２０、２１とし、第３、第４、第５貫通ビアホール導体１８、２０、２１から同一セラミック層１１Ａ内で延設された半貫通連続ビアホール導体をそれぞれ第３、第４、第５半貫通連続ビアホール導体１８Ａ、２０Ａ、２１Ａとする。同図では第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７及び第３、第４、第５貫通ビアホール導体１８、２０、２１は独立ビアホール導体１９を中心に上下左右対称に配置されている。そして、第３、第４、第５半貫通連続ビアホール導体１８Ａ、２０Ａ、２１Ａは、隣接する貫通ビアホール導体からそれぞれ遠ざかる方向に延設され、延設端でライン導体１３にそれぞれの接続ランド１３Ａを介して接続されている。第３、第４、第５貫通ビアホール導体１８、２０、２１の間にも第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７及び独立ビアホール導体１９間と同様の関係が成り立つ。
本実施形態では、ライン導体１３に接続ランド１３Ａを設けたものであるが、接続ランドは半貫通連続ビアホール導体側に設けても良い。この場合には、半貫通連続ビアホール導体を設ける際に、例えば貫通ビアホール導体から最も遠い半貫通ビアホール導体の外径のみを貫通ビアホール導体の外径よりも大きくすることによって実現することができる。
図３の（ｂ）に示すように、第１、第２半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ及び第４、第５、第６半貫通連続ビアホール導体１８Ａ、２０Ａ、２１Ａは、独立ビアホール導体１９を中心にして第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７及び第３、第４、第５貫通ビアホール導体１８、２０、２１から外側へ放射状に延設されている。また、同図の（ａ）では第１、第２貫通ビアホール導体１６、１７及び第１、第２半貫通連続ビア１６Ａ、１７Ａはそれぞれ同一のセラミック層１１Ａ内に形成されているが、それぞれ他の貫通ビアホール導体の半貫通連続ビアホール導体と干渉する虞がある場合には、例えば第２貫通ビアホール導体１６を第１貫通ビアホール導体１６とは別のセラミック層１１Ａ内に設け、深くなった部分に独立ビアホール導体１９を継ぎ足せば良い。
本実施形態の貫通ビアホール導体及び半貫通ビアホール導体が従来のビアホール導体と比較してどの程度狭ピッチ化できるかについて、第１貫通ビアホール導体１６と独立ビアホール導体１９の関係を例に挙げて図４の（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。従来は、図４の（ｂ）に示すように貫通ビアホール導体２とライン導体３とを確実に接続するために必要な接続ランド４の貫通ビアホール導体２からの張り出し寸法Ｍ１と、接続ランド４と隣接する貫通ビアホール導体２との間においてショートや層間剥離が発生しない最低限必要な寸法Ｇ１の他に、たとえ位置ズレが起きても最低限必要なギャップを割らないようにもたせるマージンＭ２とを合計した距離（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｇ１）が隣り合う貫通ビアホール導体２、２間に必要である。この距離（Ｍ１＋Ｍ２＋Ｇ１）としては通常２００μｍ程度が必要である。従って、従来の配線構造の場合には貫通ビアホール導体２、２間の距離を２００μｍ以内に詰めて狭ピッチ化することは困難であった。
これに対して、本実施形態の場合には、第１貫通ビアホール導体１６と隣接する独立ビアホール導体１９間においてショートや層間剥離が発生しない最低限必要な寸法Ｇ２と、第１貫通ビアホール導体１６と独立ビアホール導体１９間で位置ズレを起こした場合にギャップＧ２を割らないためのマージンＭ３とを合計した距離（Ｍ３＋Ｇ２）が隣り合う第１貫通ビアホール導体１１６と独立ビアホール導体１９との間に必要である。本実施形態の配線構造における寸法Ｇ２と従来の配線構造における寸法Ｇ１とは実質的に同一寸法で、寸法Ｍ３はライン導体１３に接続しようとする第１貫通ビアホール導体１６とそれに連続して配置する独立ビアホール導体１９が同一プロセスで加工されるために、誤差要因はビア加工精度のみとなり、ライン印刷時のパターンの伸びやビア加工とライン印刷の二つのプロセスを経るための加工誤差の増加といった要因がなくなって位置ズレ量が小さくなる。
そのため、本実施形態の第１の利点として接続信頼性のためのビア径よりも大きい接続ランド１３ＡのマージンＭ１の必要がなくなり、第２の利点として位置ズレを起こした場合において隣接する第１貫通ビアホール導体１６と独立ビアホール導体１９とのショートやクラック（層間剥離）の発生を防ぐために取るマージンＭ２も小さくて済む。従って、本実施形態における第１貫通ビアホール導体１６と独立ビアホール導体１９間の距離は、例えば従来の半分の距離１００μｍ程度まで詰めることができ、従来と比較して格段に狭ピッチ化することができる。
而して、本実施形態では基材層としてセラミック層を例に挙げて説明したが、基材層はセラミック層に制限されない。基材層としては、例えば熱硬化性の樹脂からなる樹脂層であっても良い。セラミック層である場合には、セラミック材料としては、例えば低温焼結セラミック（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramic）材料を使用することができる。低温焼結セラミック材料とは、１０５０℃以下の温度で焼結可能であって、比抵抗の小さな銀や銅等と同時焼成が可能なセラミック材料である。低温焼結セラミック材料としては、具体的には、アルミナやジルコニア、マグネシア、フォルステライト等のセラミック粉末にホウ珪酸系ガラスを混合してなるガラス複合系ＬＴＣＣ材料、ＺｎＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系の結晶化ガラスを用いた結晶化ガラス系ＬＴＣＣ材料、ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系セラミック粉末やＡｌ２Ｏ３−ＣａＯ−ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系セラミック粉末等を用いた非ガラス系ＬＴＣＣ材料等が挙げられる。セラミック層１１Ａの材料として低温焼結セラミック材料を用いることによって、配線パターン１２の材料として、例えば銀または銅等の低抵抗で低融点をもつ金属を用いることができ、積層体１１と配線パターン１２とを１０５０℃以下の低温で同時焼成することができる。
また、セラミック材料として、高温焼結セラミック（ＨＴＣＣ：High Temperature Co-fired Ceramic）材料を使用することもできる。高温焼結セラミック材料としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、その他の材料にガラスなどの焼結助剤を加え、１１００℃以上で焼結されたものが用いられる。このとき、配線パターン１２としては、モリブデン、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル及びこれらを含む合金から選択される金属を使用する。
次に、図５、図６を参照しながら本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態について説明する。
まず、低温焼結セラミック材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３をフィラーとし、ホウ珪酸ガラスを焼結助材として含むセラミック材料）をビニルアルコール等のバインダ中に分散させてスラリーを調製した後、このスラリーをドクターブレード法等によって、図５の（ａ）、図６の（ａ）に示すようにキャリアフィルム１００上に塗布して低温焼結用のセラミックグリーンシート１１１を作製する。その後、セラミックグリーンシートを所定の大きさに切断する。
次いで、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８と独立ビアホール導体１９を設けるために、例えばＣＯ２レーザ光等のレーザ光を用いてセラミックグリーンシート１１１に照射して所定のパターンで所定の形態のビアホール導体用の孔を形成する。独立ビアホール導体１９は、セラミックグリーンシート１１１を上下に貫通するビアホール導体であるため、ビアホール導体用孔を所定のパターンで形成した後、このビアホール導体用孔に導電性ペーストを充填して独立ビアホール導体部を形成する。ここでは、図５、図６を参照しながら第１貫通ビアホール導体１６及び第１半貫通連続ビアホール導体１６Ａを形成する場合について説明する。
セラミックグリーンシート１１１にビアホール導体用孔を形成する場合には、例えばキャリアフィルム１００側からレーザ光を照射してビアホール導体用孔を形成する方法と、グリーンシート１１１側からレーザ光を照射してビアホール導体用孔を形成する方法がある。
まず、キャリアフィルム１００側からレーザ光を照射する方法について図５に基づいて説明する。この方法では、図５の（ａ）に示すようにキャリアフィルム１００をレーザ光Ｌの光源側に向けて配置する。
次いで、図５の（ｂ）に示すようにレーザ光Ｌをキャリアフィルム１００に照射し、レーザ光Ｌをキャリアフィルム１００及びセラミックグリーンシート１１１を貫通させて略逆円錐台状のビアホール導体用孔Ｈを形成する。引き続き、レーザ光Ｌの照射エネルギーを、セラミックグリーンシート１１１を貫通しない程度の照射エネルギーに小さくして、レーザ光Ｌを図５の（ｂ）に示す位置から右方へ移動させる。レーザ光Ｌの移動距離は、加工後のビアホール導体用孔にレーザ光Ｌが部分的に掛かる程度の距離に予め設定しておく。レーザ光Ｌが移動する度にキャリアフィルム１００を貫通すると共にセラミックグリーンシート１１１に逆円錐台状の溝を形成する。レーザ光Ｌを移動させる度に、同図に（ｃ）に示すようにセラミックグリーンシート１１１の上面側に逆円錐台状の溝が連続して形成され、最終的には同図の（ｄ）に示すように細長い溝Ｐがビアホール導体用孔Ｈに連設される。
この時、ビアホール導体用孔Ｈと溝Ｐの加工上、セラミックグリーンシート１１１の厚みが１０〜２５０μｍ、キャリアフィルムの厚みが２５〜１０μｍであることが好ましい。これらの厚みが上記厚みより厚いとビアホール導体用孔Ｈが形成し難くなり、これらの厚みが上記厚みより薄いと溝Ｐが形成し難くなる。溝Ｐの長さは、３０〜５００μｍの範囲が好ましい。３０μｍ未満では接続信頼性を高めることができず、５００μｍを超えるとビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐ内への導電性ペーストの充填が困難になる。溝Ｐの深さは、セラミックグリーンシート１１１の厚さに対して、平均で１５〜９５％の深さが好ましく、２５〜６０％の深さがより好ましい。１５％未満の深さでは接続信頼性を高めることができず、９５％を超える深さでは加工上のバラツキによってセラミックグリーンシート１１１を貫通する場合がある。
然る後、キャリアフィルム１１１側からセラミックグリーンシート１１１に形成されたビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐ内に、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性ペーストを充填し、余分な導電性ペーストをキャリアフィルム１００から除去して、図５の（ｅ）に示すように第１貫通ビアホール導体部１１６及び第１半貫通連続ビアホール導体部１１６Ａを形成する。そして、セラミックグリーンシート１１１を上向きにし、導電性ペーストをスクリーン印刷法等により所定のパターンで印刷してライン導体部１１３を形成する。
セラミックグリーンシート１１１側からレーザ光を照射する方法では、図６の（ａ）に示すようにセラミックグリーンシート１１１をレーザ光Ｌの光源側に向けて配置する。後は、上述した要領で同図の（ｂ）〜（ｅ）に示すようにセラミックグリーンシート１１１側からレーザ光Ｌを照射して、セラミックグリーンシート１１１にビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐを形成し、これらのビアホール導体用孔Ｈ、溝Ｐ内に導電性ペーストを充填し、第１貫通ビアホール導体部１１６及び第１半貫通連続ビアホール導体部１１６Ａを形成し、セラミックグリーンシート１１１上に導電性ペーストをスクリーン印刷法等により所定のパターンで印刷してライン導体部１１３を形成する。
上述の手順で複数のセラミックグリーンシートそれぞれに必要に応じて第１、第２、第３貫通ビアホール導体部、第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体部、独立ビアホール導体部及びライン導体部を必要数形成した後、これらのセラミックグリーンシートを積層し、所定の圧力で圧着して生の積層体を作製する。
その後、個々の多層配線基板に分割するためのブレイク溝を生の積層体の表面に形成した後、生の積層体を１０５０℃以下の所定の温度で焼成して焼結体を得る。この焼結体にメッキ処理を施した後、焼結体を分割して本実施形態の多層配線基板１０を複数個同時に得ることができる。
以上説明したように本実施形態によれば、複数のセラミック層１１Ａを積層してなる積層体１１と、この積層体１１内に設けられた配線パターン１２と、を備え、配線パターン１２として、セラミック層１１Ａを上下に貫通する第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８と、これらの貫通ビアホール導体１６、１７、１８に同一のセラミック層１１Ａ内で電気的に接続され且つこのセラミック層１１Ａを貫通しない第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａと、を有し、第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１８Ａ、１８Ａの幅が貫通ビアホール導体１６の幅より狭く形成されているため、ビアホール導体とライン導体を別工程で形成する従来と比較して、ビアホール導体とライン導体の位置ズレをマージンとして確保する必要がなく、狭ピッチ化を促進することができると共に、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８と第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａとを同一セラミック層１１Ａ内で確実に電気的に接続して接続信頼性を高めることができる。
特に、貫通ビアホール導体１７と半貫通連続ビアホール導体１７Ａとを有するセラミック層１１Ａは、半貫通連続ビアホール導体１７Ａが形成されている側を内面とするようにして、積層体１１の最上層のセラミック層１１Ａに設けられており、貫通ビアホール導体１７の最上層のセラミック層１１Ａの表面に表れた端面は、最上層のセラミック層１１Ａ表面に搭載される第１、第２表面実装部品３１、３２の接続用端子が接続できるように配置されているため、第１、第２表面実装部品３１、３２の狭ピッチ化に対応することができると共に、積層体１１の薄型化、即ち、多層配線基板１０の低背化を達成することができる。
また、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８は、積層体１１内で第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａを介してライン導体１３に接続されているため、ライン導体１３の接続ランド１３Ａが他のビアホール導体１４側への張り出しがなく、配線パターン１２が高密度化しても他のビアホール導体１４との間でのショートを防止することができる。また、ビアホール導体１４は、互いに隣接する第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８を含み、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８に接続されている第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａは、それぞれ他の貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されているため、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８にはそれぞれ他の貫通ビアホール導体側への張り出しがなく、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８それぞれの間隔を詰めて狭ピッチ化することができ、配線パターン１２を高密度化することができる。また、セラミック層１１Ａは、低温焼結セラミック材料からなり、配線パターン１２は、ＡｇまたはＣｕを主成分とする導電性材料からなるため、１０５０℃以下の低温で焼成することができる。
また、本実施形態によれば、多層配線基板１０を製造するに際し、複数のセラミック層１１Ａを形成するための複数のセラミックグリーンシート１１１に、セラミックグリーンシート１１１を上下に貫通するビアホール導体用孔Ｈと、このビアホール導体用孔Ｈの幅より狭い幅をもって連設され且つセラミックグリーンシート１１１を貫通しない溝Ｐを形成する工程と、ビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐに導電性ペーストを充填することにより、配線パターン１２としての第１貫通ビアホール導体部１１６及びこの貫通ビアホール導体部１１６より幅の狭い第１半貫通ビアホール導体部１１６Ａを形成する工程と、を備えているため、同一のセラミック層１１Ａ内に第１貫通ビアホール導体１６と第１半貫通ビアホール導体１６Ａを一体的に形成することができ、これら両者を確実に電気的に接続することができ、接続信頼性を高めることができる。
また、セラミック層１１Ａとなるセラミックグリーンシート１１１にレーザを照射することにより、ビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐを形成するため、第１、第２、第３貫通ビアホール導体１６、１７、１８及び第１、第２、第３半貫通連続ビアホール導体１６Ａ、１７Ａ、１８Ａが高密度化してもこれらを確実に形成することができる。セラミックグリーンシート１１１はキャリアフィルム１００によって支持されており、キャリアフィルム１００側から、あるいはセラミックグリーンシート１１１側からレーザを照射することにより、ビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐを形成するため、ビアホール導体用孔Ｈ及び溝Ｐを正確に形成することができる。
尚、本発明は上記各実施例に何等制限されるものではない。例えば、上記実施形態では、最上層のセラミック層１１Ａに設けられた貫通ビアホール導体の上端面が第１、第２表面実装部品３１、３２の接続用の表面電極になっているが、スペース的に余裕があれば貫通ビアホール導体の上端面に接続ランドとなる表面電極を設けても良い。また、上記実施形態では最上層の貫通ビアホール導体を第１、第２表面実装部品の接続用端子として用いているが、最下層のセラミック層１１Ａに貫通ビアホール導体を設け、その下端面をマザーボード等の実装基板との接続用端子として用いても良い。
本発明は、種々の表面実装部品を搭載するための多層配線基板として好適に利用することができる。
１０ 多層配線基板
１１ セラミック層（基材層）
１２ 配線パターン
１３ ライン導体（面内導体）
１４ ビアホール導体
１６〜１８ 貫通ビアホール導体
１６Ａ〜１８Ａ 半貫通連続ビアホール導体
３１ 第１表面実装部品
３２ 第２表面実装部品
１００ キャリアフィルム
１１１ セラミックグリーンシート（未焼成の基材層）
１１６ 貫通ビアホール導体部
１１６Ａ 半貫通連続ビアホール導体部
Ｈ ビアホール導体用孔（貫通孔）
Ｐ 溝（半貫通連続孔）

Claims (15)

  1. 複数の基材層を積層してなる積層体と、この積層体内に設けられた配線パターンと、を備えた多層配線基板において、上記複数の基材層のうち少なくとも一層には、上記配線パターンとして、上記基材層を上下に貫通する貫通ビアホール導体と、この貫通ビアホール導体に同一基材層内で電気的に接続され且つ上記基材層を貫通しない半貫通ビアホール導体と、を有し、上記半貫通ビアホール導体の幅が上記貫通ビアホール導体の幅より狭く形成されていることを特徴とする多層配線基板。
  2. 上記半貫通ビアホール導体は、複数の半貫通ビアホール導体が連設されてなる半貫通連続ビアホール導体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。
  3. 上記貫通ビアホール導体と上記半貫通連続ビアホール導体とを有する基材層は、上記積層体の最表層に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板。
  4. 上記貫通ビアホール導体と上記半貫通連続ビアホール導体とを有する基材層は、上記半貫通連続ビアホール導体が形成されている側を内面とするようにして、上記積層体の最上層に設けられており、上記貫通ビアホール導体の上記最上層の表面に表れた端面は、上記最上層の表面に搭載される表面実装部品の接続用端子が接続できるように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板。
  5. 上記貫通ビアホール導体は、上記積層体内にて、上記半貫通連続ビアホール導体を介して、上記基材層の平面方向に延びる面内導体に接続されていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の多層配線基板。
  6. 上記貫通ビアホール導体は、互いに隣接する第１貫通ビアホール導体及び第２貫通ビアホール導体を含み、上記第１貫通ビアホール導体に接続されている第１半貫通連続ビアホール導体は、上記第２貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されていることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の多層配線基板。
  7. 上記第２貫通ビアホール導体に接続されている第２半貫通連続ビアホール導体は、上記第１貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されていることを特徴とする請求項６に記載の多層配線基板。
  8. 上記貫通ビアホール導体は、上記第１貫通ビアホール導体または上記第２貫通ビアホール導体に隣接する第３貫通ビアホール導体を含み、上記第３貫通ビアホール導体に接続されている第３半貫通連続ビアホール導体は、上記第１貫通ビアホール導体及び第２貫通ビアホール導体から遠ざかる方向に延設されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の多層配線基板。
  9. 上記基材層は、低温焼結セラミック材料からなり、上記配線パターンは、銀または銅を主成分とする導電性材料からなることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の多層配線基板。
  10. 複数の基材層を積層してなる積層体と、この積層体内に設けられた配線パターンと、を有する多層配線基板を製造するに際し、
    複数の基材層のうち少なくとも一層に、上記基材層の上下を貫通する貫通孔と、この貫通孔の幅より狭い幅をもって連設され且つ上記基材層を貫通しない半貫通孔を形成する第１の工程と、
    上記貫通孔及び上記半貫通孔に導電性材料を充填することにより、上記配線パターンとしての貫通ビアホール導体及びこの貫通ビアホール導体より幅の狭い半貫通ビアホール導体を形成する第２の工程と、
    を備えたことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
  11. 上記半貫通孔を、複数の半貫通孔が連設されてなる半貫通連続孔とし、この半貫通連続孔を基に半貫通連続ビアホール導体を形成することを特徴とする請求項１０に記載の多層配線基板の製造方法。
  12. 上記基材層にレーザを照射することにより、上記貫通孔及び半貫通連続孔を形成することを特徴とする請求項１１に記載の多層配線基板の製造方法。
  13. 上記基材層は、キャリアフィルムによって支持されており、キャリアフィルム側からレーザを照射することにより、上記貫通孔及び半貫通連続孔を形成することを特徴とする請求項１２に記載の多層配線基板の製造方法。
  14. 上記基材層は、キャリアフィルムによって支持されており、上記基材層側からレーザを照射することにより、上記貫通孔及び半貫通連続孔を形成することを特徴とする請求項１２に記載の多層配線基板の製造方法。
  15. 上記基材層は、未焼成のセラミックシートであり、この基材層を含む未焼成の積層体を作製した後、上記未焼成の積層体を焼成する第３の工程を備えたことを特徴とする請求項１０〜請求項１４のいずれか１項に記載の多層配線基板の製造方法。
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