JP2011176185A - Method of manufacturing multilayer wiring board - Google Patents

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Masanori Kamimura
正憲 神村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a multilayer wiring board with high dimensional accuracy, which prevents the occurrence of voids near a center of a glass ceramic green sheet laminate while suppressing an increase in capacitance between wiring layers, with a thermal expansion coefficient matched to a thermal expansion coefficient of silicon. <P>SOLUTION: A thickness of a first glass ceramic green sheet after burning is set to 1/10-1/3 of a thickness of a second glass ceramic green sheet after burning. One type of high dielectric particles selected among SiC, TiO<SB>2</SB>, ZnO, and Si<SB>3</SB>N<SB>4</SB>is included only in the first glass ceramic green sheet, and the content of the high dielectric particles contained in the first glass ceramic green sheet is set to increase toward a center layer side from upper and lower layer sides of the glass ceramic green sheet laminate in a lamination direction. Such the glass ceramic green sheet laminate is burned by microwave heating. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガラスセラミックスからなる絶縁基体を有する多層配線基板をマイクロ波加熱により焼成する多層配線基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring board in which a multilayer wiring board having an insulating substrate made of glass ceramics is fired by microwave heating.

近年、高度情報化時代を迎え、情報通信技術が急速に発達し、それに伴い、半導体素子等の高速化、大型化が図られ、配線層においても、信号の伝送損失を低減する上で配線層の低抵抗化と絶縁基板の低誘電率化が求められている。そこで、1000℃以下での焼成によって緻密化でき、銅、銀または金等の低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能で、かつ誘電率の低いガラスセラミックスを絶縁層とする多層配線基板が提案されている。 In recent years, with the advent of the advanced information era, information communication technology has been developed rapidly. As a result, the speed and size of semiconductor devices and the like have been increased, and the wiring layer also reduces the signal transmission loss. Therefore, there is a demand for lower resistance and lower dielectric constant of the insulating substrate. Therefore, it can be densified by firing at 1000 ° C. or lower, and can be fired simultaneously with a wiring layer mainly composed of a low-resistance metal such as copper, silver, or gold, and a glass ceramic having a low dielectric constant is used as an insulating layer. Multilayer wiring boards have been proposed.

特に、シリコンを主体とする半導体素子に関して、近年、微細配線化、高速化が急速に進行している。素子内部のトランジスタ間を接続する配線の微細化に伴い、配線の低抵抗化及び絶縁膜の低誘電率化が進められている。   In particular, with regard to semiconductor elements mainly composed of silicon, in recent years, miniaturization and high speed have been rapidly progressing. Along with the miniaturization of wiring connecting between transistors in the element, the resistance of the wiring and the dielectric constant of the insulating film are being reduced.

半導体素子の絶縁膜として、従来はSiOが用いられてきたが、この絶縁膜をさらに低誘電率化すると、その機械的特性が低下することが知られている。特に、非常に低い誘電率が得られる多孔質の絶縁膜において、機械的特性の低下が著しいものとなる。 Conventionally, SiO 2 has been used as an insulating film of a semiconductor element. However, it is known that when the dielectric constant of the insulating film is further reduced, its mechanical characteristics are lowered. In particular, in a porous insulating film capable of obtaining a very low dielectric constant, the mechanical characteristics are significantly reduced.

そこで、このような低誘電率の絶縁膜を使用した半導体素子を多層配線基板上に実装(以下一次実装と称す)する際に、アンダーフィル剤を硬化させる(キュア工程)際に必要な熱処理や、半導体素子のON/OFFに伴う半導体素子の発熱/冷却に伴って、半導体素子と多層配線基板間の熱膨張係数のミスマッチにより熱応力が発生し、半導体素子が破壊してしまうといった問題が懸念されている。さらに、半導体素子が大型化すると熱応力がそれに伴い大きくなるため、半導体素子が破壊する危険性が更に増大する。   Therefore, when mounting a semiconductor element using such an insulating film having a low dielectric constant on a multilayer wiring board (hereinafter referred to as primary mounting), heat treatment necessary for curing an underfill agent (curing process) As the semiconductor element is heated / cooled due to ON / OFF of the semiconductor element, there is a concern that a thermal stress is generated due to a mismatch of thermal expansion coefficients between the semiconductor element and the multilayer wiring board and the semiconductor element is destroyed. Has been. Furthermore, since the thermal stress increases with an increase in the size of the semiconductor element, the risk of the semiconductor element breaking down further increases.

そのため、一次実装に関わる熱応力を低減するために、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数(2〜4×10−6/℃:温度範囲:40−400℃)に合わせることが求められている。 Therefore, in order to reduce the thermal stress related to the primary mounting, the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board can be matched with the thermal expansion coefficient of silicon (2-4 × 10 −6 / ° C .: temperature range: 40-400 ° C.). It has been demanded.

低熱膨張の特性を有する多層配線基板として、例えば、ムライト、石英ガラス、ほう珪酸ガラスからなるガラスセラミック焼結体を絶縁材料とすることで、低熱膨張係数の多層配線基板が得られることが知られている(特許文献1を参照)。   As a multilayer wiring board having low thermal expansion characteristics, for example, it is known that a multilayer wiring board having a low thermal expansion coefficient can be obtained by using a glass ceramic sintered body made of mullite, quartz glass, or borosilicate glass as an insulating material. (See Patent Document 1).

また、例えば、SiO、B、KO、Alからなる硼珪酸ガラスとアルミナ、コージェライト、石英ガラスとを組み合わせることにより、低抵抗配線が可能な低熱膨張係数の多層配線基板が得られることが知られている(特許文献2を参照)。 Further, for example, by combining a borosilicate glass composed of SiO 2 , B 2 O 3 , K 2 O, and Al 2 O 3 with alumina, cordierite, and quartz glass, a multilayer having a low thermal expansion coefficient that enables low resistance wiring. It is known that a wiring board can be obtained (see Patent Document 2).

また、多層配線基板に実装される半導体素子の微細配線化が進められていることから、多層配線基板には寸法精度(主面に形成された接続端子の間隔の精度)が要求されており、この寸法精度を高めるために焼成時の平面方向の収縮を抑制する多層配線基板の製造方法が提案されている。   In addition, since the miniaturization of semiconductor elements mounted on the multilayer wiring board has been promoted, the multilayer wiring board is required to have dimensional accuracy (accuracy of the interval between connection terminals formed on the main surface). In order to increase the dimensional accuracy, a method of manufacturing a multilayer wiring board that suppresses shrinkage in the planar direction during firing has been proposed.

例えば、ガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等により成形された第1のガラスセラミックグリーンシートと、第1のガラスセラミックグリーンシートと同様の方法で成形され、第1
のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを用意し、それぞれのガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともに少なくとも一方のガラスセラミックグリーンシートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布し、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとを積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、ガラスセラミックグリーンシート積層体を第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度で焼成するという方法である(特許文献3を参照)。
For example, a mixture of glass powder and ceramic filler is added to an organic binder, plasticizer, solvent, etc. to form a slurry, which is the same as the first glass ceramic green sheet formed by a doctor blade or the like. In the first method,
A second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the glass ceramic green sheet, and through-holes are formed in each glass ceramic green sheet to form a through conductor paste. A glass ceramic green sheet laminate is prepared by coating a conductive paste for wiring layer on one main surface of at least one glass ceramic green sheet and laminating the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet. And the glass ceramic green sheet laminate is fired at a temperature at which the second glass ceramic green sheet is fired and contracted (see Patent Document 3).

特許文献3に開示された製造方法によれば、第1のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際、焼成収縮を開始していない状態の第2のガラスセラミックグリーンシートによって、第1のガラスセラミックグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。一方、第2のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際、第1の絶縁層(すでに焼成収縮を終了した状態の第1のガラスセラミックグリーンシート)によって、第2のガラスセラミックグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。以上のようなメカニズムにより、多層配線基板(ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態)の寸法精度(主面に形成された接続端子の間隔の精度)を向上できる。   According to the manufacturing method disclosed in Patent Document 3, when the first glass ceramic green sheet is fired and shrunk, the second glass ceramic green sheet in a state in which the firing shrinkage has not started is used. Shrinkage in the plane direction of the sheet is suppressed. On the other hand, when the second glass ceramic green sheet is baked and shrunk, the first insulating layer (first glass ceramic green sheet in a state in which the baked shrinkage has already been finished) causes the second glass ceramic green sheet in the planar direction to be shrunk. Shrinkage is suppressed. Note that the shrinkage in the stacking direction increases as the shrinkage in the planar direction is suppressed. With the mechanism as described above, it is possible to improve the dimensional accuracy (accuracy of the interval between the connection terminals formed on the main surface) of the multilayer wiring board (the state after firing the glass ceramic green sheet laminate).

ところが、特許文献3に開示された多層配線基板の製造方法を用いた場合には、ガラスセラミックグリーンシート積層体を脱脂、焼成した際に、ガラスセラミックグリーンシートに含まれる有機バインダが焼失した後にボイドが形成されやすく、このような現象は、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近に配置された第2の絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態)に顕著に現れやすいという問題があった。   However, when the method for manufacturing a multilayer wiring board disclosed in Patent Document 3 is used, voids are formed after the organic binder contained in the glass ceramic green sheet is burned out when the glass ceramic green sheet laminate is degreased and fired. Such a phenomenon is likely to appear remarkably in the second insulating layer (the state after sintering of the second glass ceramic green sheet) disposed near the center of the glass ceramic green sheet laminate. There was a problem.

一方、セラミック焼結体を製造する際にマイクロ波加熱を利用することが知られている。マイクロ波加熱は、マイクロ波と物質との相互作用によって物質の内部から熱を生じさせるもので、マイクロ波の吸収性に優れた高誘電率の物質が存在することが重要である。   On the other hand, it is known to use microwave heating when manufacturing a ceramic sintered body. Microwave heating generates heat from the inside of a substance by the interaction between the microwave and the substance, and it is important that a substance having a high dielectric constant with excellent microwave absorption exists.

例えば、セラミックスなどの粉粒体に炭化珪素などのマイクロ波吸収性に優れた粉末を混合してマイクロ波焼成することで、焼きむらなく短時間で焼成できることが提案されている(特許文献4を参照)。   For example, it has been proposed that a powder having excellent microwave absorptivity such as silicon carbide is mixed with a powder body such as ceramics and then subjected to microwave firing so that firing can be performed in a short time without uneven burning (see Patent Document 4). reference).

特公平4−58198公報Japanese Patent Publication No. 4-58198 特開平5−254923公報JP-A-5-254923 特開2002−261443号公報JP 2002-261443 A 特開平8−277402号公報JP-A-8-277402

しかしながら、マイクロ波吸収性に優れた粉末は誘電率が高いことから、多層配線基板の絶縁基体の全体に均一にマイクロ波吸収性の優れた粉末を含有させると、配線層間の静電容量が増加して高周波信号の伝播特性が悪化してしまうという問題がある。   However, since the powder with excellent microwave absorption has a high dielectric constant, the capacitance between the wiring layers increases if the entire insulating substrate of the multilayer wiring board contains powder with excellent microwave absorption uniformly. As a result, there is a problem that the propagation characteristics of the high-frequency signal are deteriorated.

また、マイクロ波吸収性に優れた粉末の中には熱膨張係数が高いものもあり、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせることが難しくなるという問題もある。   In addition, some powders having excellent microwave absorption have a high thermal expansion coefficient, and there is a problem that it is difficult to match the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board with the thermal expansion coefficient of silicon.

従って本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近にボイドが発生するのを抑制するとともに、配線層間の静電容量の増加を抑制しつつ、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせた寸法精度の高い多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses the generation of voids near the center of the glass ceramic green sheet laminate, and suppresses an increase in capacitance between the wiring layers, while reducing the multilayer wiring. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board with high dimensional accuracy in which the thermal expansion coefficient of a substrate is matched with the thermal expansion coefficient of silicon.

本発明の多層配線基板の製造方法は、第1のガラスセラミックグリーンシートと、前記第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを作製する工程と、前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートを積層して複合シートを作製する工程と、前記複合シートの内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともに前記複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記貫通導体用ペーストの充填および前記配線層用導体ペーストの塗布がなされた前記複合シートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する工程とを有する多層配線基板の製造方法であって、前記第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みが前記第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの1/10〜1/3となるように、前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートの厚みを設定し、前記第1のガラスセラミックグリーンシートにのみSiC、TiO、ZnOおよびSiの群から選ばれる1種の高誘電率粒子を含有させるとともに、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて前記第1のガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記高誘電率粒子の含有量が多くなるようにした前記セラミックグリーンシート積層体をマイクロ波加熱によって焼成することを特徴とする。 The method for producing a multilayer wiring board according to the present invention includes a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than a firing shrink end temperature of the first glass ceramic green sheet. Forming a composite sheet by laminating the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet, and forming a through hole in the composite sheet to form a through conductor A step of applying a wiring layer conductor paste to one main surface of the composite sheet and a plurality of the composite sheets that have been filled with the through conductor paste and applied with the wiring layer conductor paste And producing the glass ceramic green sheet laminate, and the glass ceramic green And a step of firing the sheet laminate, wherein the thickness of the first glass ceramic green sheet after firing is 1 / th of the thickness of the second glass ceramic green sheet after firing. The thickness of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet is set so as to be 10 to 1/3, and SiC, TiO 2 , ZnO and only the first glass ceramic green sheet The first glass ceramic green sheet containing one kind of high dielectric constant particles selected from the group of Si 3 N 4 and from the upper and lower layers in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate toward the center layer The ceramic green sheet laminate having an increased content of the high dielectric constant particles contained in Is fired by microwave heating.

上記多層配線基板の製造方法では、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の中央付近にある前記第2のガラスセラミックグリーンシートを、同じ厚みの前記第1のガラスセラミックグリーンシートで挟むようにすることが望ましい。   In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the second glass ceramic green sheet in the vicinity of the center in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate is sandwiched between the first glass ceramic green sheets having the same thickness. It is desirable.

本発明によれば、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近にボイドが発生するのを抑制するとともに、配線層間の静電容量の増加を抑制しつつ、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせた寸法精度の高い多層配線基板を容易に得ることができる。   According to the present invention, the occurrence of voids near the center of the glass ceramic green sheet laminate is suppressed, and the increase in the capacitance between the wiring layers is suppressed, while the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board is reduced to the thermal capacity of silicon. A multilayer wiring board with high dimensional accuracy matched to the expansion coefficient can be easily obtained.

本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of one Embodiment of the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention. (a)は、本発明の多層配線基板の製造方法に使用されるマイクロ波焼成炉を上面側から透視した平面模式図であり、(b)は、そのマイクロ波焼成炉の断面模式図である。(A) is the plane schematic diagram which saw through the microwave baking furnace used for the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention from the upper surface side, (b) is a cross-sectional schematic diagram of the microwave baking furnace. .

本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。   An embodiment of a method for producing a multilayer wiring board according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の多層配線基板の製造方法により形成されるガラスセラミックグリーンシート積層体の断面模式図である。本実施形態では、まず、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14と、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23とを作製する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a glass ceramic green sheet laminate formed by the method for producing a multilayer wiring board of the present invention. In this embodiment, first, firing shrinkage is performed at a temperature higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14. The second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 to be started are produced.

第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23は、800〜1000℃前後の比較的低い温度で焼成収縮させることができるように、ガラス粉末30〜100質量%、セラミックフィラー0〜70質量%の割合で調合した原料粉末を主成分とするものである。   The first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 can be fired and shrunk at a relatively low temperature of about 800 to 1000 ° C. The raw material powder prepared at a ratio of 30 to 100% by mass of powder and 0 to 70% by mass of ceramic filler is the main component.

ガラス粉末としては、SiOを含み、Al、B、SnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、SiO−B系、SiO−B−Al系、SiO−B−MO系、SiO−B−Al系−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。そして、焼成後にリチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも1種類析出する結晶性ガラスが好ましい。 The glass powder contains SiO 2 and contains at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , SnO, PbO, alkaline earth metal oxide, and alkali metal oxide, SiO 2 —B 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system, SiO 2 —B 2 O 3 —MO system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 system—MO system (However, M represents Ca, Sr, Mg, Ba, or Zn) and the like, borosilicate glass, alkali silicate glass, Ba-based glass, Pb-based glass, Bi-based glass, and the like can be given. Then, after firing, at least one crystal of lithium silicate, quartz, cristobalite, enstatite, cordierite, mullite, annosite, serdian, spinel, garnite, willemite, dolomite, petalite, diopside and its substituted derivatives A crystalline glass in which types are precipitated is preferred.

ここで、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23に含まれるガラス粉末の軟化点を、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14に含まれるガラスの結晶化点よりも高くなるように調整することで、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成収縮開始温度を第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成収縮終了温度よりも高くすることができる。なお、ここでいう焼成収縮開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、0.5%体積収縮したときの温度をいう。また、焼成収縮終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し90%以上体積収縮したときの温度をいう。体積収縮はTMA(熱機械分析)の線収縮から体積収縮に換算して決定される。   Here, the softening point of the glass powder contained in the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 is higher than the crystallization point of the glass contained in the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14. By adjusting so that the firing shrinkage start temperature of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 is higher than the firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 Can do. Note that the firing shrinkage start temperature here refers to the temperature at which volume shrinkage of 0.5% occurs when the target material is fired alone. The term “firing shrinkage end temperature” refers to a temperature at which volume shrinkage of 90% or more is achieved with respect to the amount of shrinkage from the state before firing to the state after finish of firing. Volume shrinkage is determined by converting from linear shrinkage of TMA (thermomechanical analysis) to volume shrinkage.

具体的には、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14に用いられるガラス粉末としては、低温で焼成収縮を開始させるとともに結晶を多く析出させるために、例えばSiをSiO換算で1〜30質量%、AlをAl換算で5〜25質量%、MgをMgO換算で25〜60質量%、CaをCaO換算で0〜10質量%、BaをBaO換算で0〜20質量%、BをB換算で5〜25質量%、PをP換算で0〜10質量%、SnをSnO換算で0〜10質量%、NaをNaO換算で0〜3質量%を含むものが挙げられる。 Specifically, as the glass powder used for the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14, for example, Si is converted into SiO 2 in order to start firing shrinkage at low temperature and to precipitate a large amount of crystals. 1-30 mass%, Al is 5-25 mass% in terms of Al 2 O 3 , Mg is 25-60 mass% in terms of MgO, Ca is 0-10 mass% in terms of CaO, and Ba is 0-20 in terms of BaO. Mass%, B is 5 to 25 mass% in terms of B 2 O 3 , P is 0 to 10 mass% in terms of P 2 O 5 , Sn is 0 to 10 mass% in terms of SnO 2 , and Na is in terms of Na 2 O What contains 0-3 mass% is mentioned.

また、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23に用いられるガラス粉末としては、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成収縮の終了後に第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23が焼成収縮を開始するように、例えばSiをSiO換算で30〜55質量%、AlをAl換算で15〜40質量%、MgをMgO換算で3〜25質量%、ZnをZnO換算で2〜15質量%、BをB換算で2〜15質量%を含むものが挙げられる。 Further, as the glass powder used for the second glass ceramic green sheets 21, 22, and 23, the second glass ceramic green sheet 21 after the firing shrinkage of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 is completed. as 22 and 23 to start the firing shrinkage, for example 30 to 55 wt% of Si in terms of SiO 2, 15 to 40 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 3 to 25 wt% of Mg in terms of MgO And Zn containing 2 to 15% by mass in terms of ZnO and B containing 2 to 15% by mass in terms of B 2 O 3 .

ガラス粉末としては、セラミックフィラーとの配合の関係で、焼成後に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いてもよい。   As the glass powder, non-crystalline glass that does not precipitate crystals after firing may be used due to the blending with the ceramic filler.

セラミックフィラーとしては、クォーツ、クリストバライト等のSiOや、Al、ZrO、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が用いられる。これらのうち、高強度化、低コスト化等の点ではアルミナが好ましく、低熱膨張化の点ではコージェライト、ムライトが好ましい。 As the ceramic filler, SiO 2 such as quartz and cristobalite, Al 2 O 3 , ZrO 2 , cordierite, mullite, forsterite, enstatite, spinel, magnesia and the like are used. Of these, alumina is preferable in terms of increasing strength, reducing costs, and cordierite and mullite are preferable in terms of reducing thermal expansion.

ここで、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14には、上記の
ガラス粉末およびセラミックフィラーに加えて比誘電率(εr)の高い高誘電率粒子を含有させることが重要である。具体的には、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14にのみSiC、TiO、ZnOおよびSiの群から選ばれる1種の高誘電率粒子を含有させる。
Here, it is important that the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 contain high dielectric constant particles having a high relative dielectric constant (εr) in addition to the glass powder and the ceramic filler. . Specifically, only the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 contain one kind of high dielectric constant particles selected from the group of SiC, TiO 2 , ZnO, and Si 3 N 4 .

高誘電率粒子の比誘電率(εr)は7以上であるのが好ましく、SiC(εr=9〜12)、TiO(εr=80〜180)、MgO(εr=9〜12)、ZnO(εr=8〜10)およびSi(εr=7〜9)から選ばれる1種が選択される。 The dielectric constant (εr) of the high dielectric constant particles is preferably 7 or more, and SiC (εr = 9 to 12), TiO 2 (εr = 80 to 180), MgO (εr = 9 to 12), ZnO ( One selected from εr = 8 to 10) and Si 3 N 4 (εr = 7 to 9) is selected.

なお、ZrO(εr=20〜30)、MgO(εr=9〜12)、Cr(εr=10〜14)といった高誘電率粒子は熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数(2〜4ppm/℃:40−400℃)よりも比較的大きいことから、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数(2〜4ppm/℃:40−400℃)に合わせるには不適である。つまり、高誘電率であり比較的低熱膨張な粒子であるSiC、TiO、ZnOおよびSiの群から選ばれる1種の高誘電率粒子を含有させるのが有効である。 Note that high dielectric constant particles such as ZrO 2 (εr = 20 to 30), MgO (εr = 9 to 12), and Cr 2 O 3 (εr = 10 to 14) have a thermal expansion coefficient of silicon (2 to 2). 4 ppm / ° C .: 40-400 ° C.), it is unsuitable for matching the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board to the thermal expansion coefficient of silicon (2-4 ppm / ° C .: 40-400 ° C.). That is, it is effective to contain one kind of high dielectric constant particles selected from the group of SiC, TiO 2 , ZnO and Si 3 N 4 which are particles having a high dielectric constant and relatively low thermal expansion.

高誘電率粒子は、ガラス粉末30〜90質量%、セラミックフィラー5〜60質量%に対して高誘電率粒子を3〜20質量%の割合で添加するのが好ましく、この範囲とすることでガラスセラミックグリーンシート積層体を焼結させるのに十分な発熱量が得られるとともに、高周波信号の遅延を許容できる範囲内に比誘電率の上昇を抑えることができる。なお、この高誘電率粒子の添加量は、後述するように第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14のガラスセラミックグリーンシート積層体5における配置によって異ならせておいて、具体的には、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14に含まれる高誘電率粒子の含有量を多くする。例えば、図1に示す層構成では、第1のガラスセラミックグリーンシート11は3質量%、第1のガラスセラミックグリーンシート12は5質量%、第1のガラスセラミックグリーンシート13は5質量%、第1のガラスセラミックグリーンシート14は3質量%という含有量になっている。   The high dielectric constant particles are preferably added in a proportion of 3 to 20% by mass with respect to 30 to 90% by mass of the glass powder and 5 to 60% by mass of the ceramic filler. A calorific value sufficient to sinter the ceramic green sheet laminate can be obtained, and an increase in the dielectric constant can be suppressed within a range in which the delay of the high frequency signal can be tolerated. The amount of the high dielectric constant particles added varies depending on the arrangement of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 in the glass ceramic green sheet laminate 5 as will be described later. Increases the content of the high dielectric constant particles contained in the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 from the upper and lower layers side in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate 5 toward the center layer side. . For example, in the layer configuration shown in FIG. 1, the first glass ceramic green sheet 11 is 3% by mass, the first glass ceramic green sheet 12 is 5% by mass, the first glass ceramic green sheet 13 is 5% by mass, One glass ceramic green sheet 14 has a content of 3% by mass.

本発明では、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14にのみSiC、TiO、ZnOおよびSiの群から選ばれる1種の高誘電率粒子を含有させていることから、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14がマイクロ波加熱により優先的に加熱され、そこからの伝熱により第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23が加熱されることから、全体を均一に加熱して焼成することができ、寸法精度の高い多層配線基板を得ることができる。 In the present invention, only the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 contain one kind of high dielectric constant particles selected from the group consisting of SiC, TiO 2 , ZnO, and Si 3 N 4. The first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 are preferentially heated by microwave heating, and the second glass ceramic green sheets 21, 22, and 23 are heated by heat transfer therefrom. The whole can be uniformly heated and fired, and a multilayer wiring board with high dimensional accuracy can be obtained.

また、SiC、TiO、ZnOおよびSiの群から選ばれる1種の高誘電率粒子は、熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数(2〜4ppm/℃:40−400℃)に近いことから、含有させても多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせることができる。 One kind of high dielectric constant particles selected from the group consisting of SiC, TiO 2 , ZnO and Si 3 N 4 has a thermal expansion coefficient close to that of silicon (2 to 4 ppm / ° C .: 40 to 400 ° C.). Therefore, even if it is contained, the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board can be matched with the thermal expansion coefficient of silicon.

上述した原料粉末を所定量秤量し、有機バインダ、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して、第1ガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23をそれぞれ作製する。   A predetermined amount of the above-mentioned raw material powder is weighed, and an organic binder, an organic solvent, and optionally a plasticizer are added to prepare a slurry, which is then formed into a sheet by a known forming method such as a doctor blade method, a rolling method, or a pressing method. It shape | molds and the 1st glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 and the 2nd glass ceramic green sheets 21, 22, and 23 are produced, respectively.

ここで、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の厚みが第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の厚みの3分の1以下となるように、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14およ
び第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の厚みが設定されている。この場合、第1ガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の厚さを10〜70μmとし、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の厚さを30〜210μmとすることが望ましい。
Here, the thickness after firing of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 is not more than one third of the thickness after firing of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23. The thicknesses of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 are set. In this case, it is desirable that the thickness of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13 and 14 is 10 to 70 μm, and the thickness of the second glass ceramic green sheets 21, 22 and 23 is 30 to 210 μm.

第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の厚みが第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の厚みの1/10〜1/3であると、配線層間には後述する複合シートを焼成して得られる第1の絶縁層(第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の状態)および第2の絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の状態)が設けられることとなることから、これらをあわせた厚みでは配線層間の静電容量の増加が抑制され、高周波信号の遅延を抑えることが可能になるとともに、多層配線基板の焼成後における収縮ばらつきを小さくすることができる。一方、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の厚みが第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の厚みの1/10よりも小さい場合には、多層配線基板の焼成後における収縮ばらつきが±0.1%よりも大きくなり、また、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の厚みが第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の厚みの1/3よりも大きい場合には、配線層間の静電容量が増加するため、高周波信号の遅延が発生しやすい多層配線基板となってしまう。   When the thickness of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 after firing is 1/10 to 1/3 of the thickness of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 after firing, the wiring Between the layers, a first insulating layer (a state after firing the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14) obtained by firing a composite sheet, which will be described later, and a second insulating layer (second glass) Since the ceramic green sheets 21, 22, and 23 are fired), the combined thickness of the ceramic green sheets 21, 22, and 23 suppresses an increase in the capacitance between the wiring layers, and can suppress the delay of the high-frequency signal. In addition, the shrinkage variation after firing of the multilayer wiring board can be reduced. On the other hand, when the thickness after firing of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 is smaller than 1/10 of the thickness after firing of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, The variation in shrinkage after firing of the multilayer wiring board is greater than ± 0.1%, and the thickness of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 after firing is the second glass ceramic green sheet 21. , 22 and 23 are larger than 1/3 of the thickness after firing, the capacitance between the wiring layers increases, resulting in a multilayer wiring board in which a delay of a high-frequency signal is likely to occur.

次に、第1のガラスセラミックグリーンシート11および第2のガラスセラミックグリーンシート21、第1のガラスセラミックグリーンシート12および第2のガラスセラミックグリーンシート22、第1のガラスセラミックグリーンシート13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート23を積層して複合シートを作製する。積層には、熱と圧力とを加えて熱圧着する方法、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等からなる接着剤をシート間に塗布する方法等を採用できる。   Next, the first glass ceramic green sheet 11 and the second glass ceramic green sheet 21, the first glass ceramic green sheet 12 and the second glass ceramic green sheet 22, the first glass ceramic green sheets 13, 14 and A second glass ceramic green sheet 23 is laminated to produce a composite sheet. For the lamination, a method of applying heat and pressure to thermocompression bonding, a method of applying an adhesive composed of an organic binder, an organic solvent, a plasticizer, or the like between sheets can be employed.

次に、複合シートの内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填して生の貫通導体31を形成するとともに複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布して配線用胴体パターン41を形成する。   Next, a through hole is formed in the composite sheet and filled with a through conductor paste to form a raw through conductor 31, and a wiring layer conductor paste is applied to one main surface of the composite sheet to form a wiring body. A pattern 41 is formed.

複合シートへの貫通孔の形成は、パンチング、レーザー、エッチング等の方法などによって行われる。貫通孔に充填する貫通導体用ペーストは、主成分としての銀粉末、銅粉末、金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機成分を含ませてもよい。貫通導体用ペースト3を貫通孔に充填する場合には、貫通孔に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して貫通導体用ペーストを押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状(あるいは剣状)のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、貫通導体用ペーストを加圧注入する方法でもよい。   Formation of the through hole in the composite sheet is performed by a method such as punching, laser, or etching. The through-conductor paste that fills the through-hole is a mixture of silver powder, copper powder, gold powder, etc. as the main component with an organic binder and an organic solvent. Other components such as other metals, glass, oxides, carbides, and nitrides may be included as long as they do not deteriorate. When filling the through-holes with the through-conductor paste 3, a screen printing method using a metal mask or an emulsion mesh screen mask drilled at a location corresponding to the through-hole is used. At this time, as a method of extruding the through-conductor paste through the mask, a method using a plate-like (or sword-like) squeegee such as a normal polyurethane may be used. A method of pressure injection may be used.

また、複合シートの一方主面への配線層用導体ペーストの塗布は、スクリーン印刷法などによって行われる。配線層用導体ペーストとして、貫通導体用ペーストと同様に、主成分としての銀粉末、銅粉末、金粉末などに有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗および熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含ませてもよい。なお、ここで用いられる配線層用導体ペーストと貫通孔内に充填した貫通導体用ペーストとは、有機溶剤の量を異ならせるなどの手段によって粘度を異ならせてもよい。貫通導体用ペーストよりも粘度を低くすることで、厚みを薄くすることができ、精度のよいパターンを形成することが
できる。これに対し、貫通導体用ペーストは、粘度を高くすることで、重点密度を高めることができるとともに、充填後に貫通導体用ペーストが垂れないようにすることができる。さらに、配線層用導体ペーストと貫通導体用ペーストとは、主成分およびガラス、無機フィラー等の副成分が異なっていてもよい。
The wiring layer conductor paste is applied to one main surface of the composite sheet by a screen printing method or the like. As the conductor paste for the wiring layer, as in the case of the paste for through conductors, an organic binder and an organic solvent are kneaded with silver powder, copper powder, gold powder, etc. as main components, and if necessary, electrical resistance and Insofar as the thermal conductivity is not deteriorated, inorganic components such as other metals, glass, oxides, carbides and nitrides may be included. The wiring layer conductor paste used here and the through conductor paste filled in the through holes may have different viscosities by means such as different amounts of organic solvent. By making the viscosity lower than that of the paste for through conductors, the thickness can be reduced and an accurate pattern can be formed. On the other hand, by increasing the viscosity of the through conductor paste, it is possible to increase the priority density and prevent the through conductor paste from dripping after filling. Further, the wiring layer conductor paste and the through conductor paste may have different main components and subcomponents such as glass and inorganic filler.

なお、貫通導体用ペーストの充填および配線層用導体ペーストの塗布を行った後、複合シートを60〜100℃の温度で0.5〜3時間程度乾燥させる。   In addition, after filling the paste for through conductors and applying the conductor paste for wiring layers, the composite sheet is dried at a temperature of 60 to 100 ° C. for about 0.5 to 3 hours.

本発明では、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23を積層して構成されている複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布することから、異なる層の配線層用導体ペーストと配線層用導体ペーストとの間には第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23が介在することになる。さらに、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の厚みが第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の厚みの3分の1以下となるように、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14および第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の厚みを設定する。これにより、配線層間の静電容量の増加を抑制することができる。なお、焼成における第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23に対する第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の拘束の効果を高めるという点で、第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みは第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの1/10〜1/3であることが重要である。第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の焼成後の厚みに対する第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の焼成後の厚みが1/10より小さいか、または、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14を用いない場合には、焼成収縮率とそのばらつきが大きくなり、寸法精度の低い多層配線基板となってしまう。   In the present invention, the wiring layer conductor is formed on one main surface of the composite sheet formed by laminating the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23. Since the paste is applied, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the second glass ceramic green sheet 21, between the wiring layer conductor paste and the wiring layer conductor paste of different layers, 22 and 23 are interposed. Further, the thickness after firing of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 is not more than one third of the thickness after firing of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23, The thicknesses of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 are set. Thereby, the increase in the electrostatic capacitance between wiring layers can be suppressed. The first glass ceramic green sheet is fired in that the effect of restraining the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 on the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 in firing is enhanced. It is important that the subsequent thickness is 1/10 to 1/3 of the thickness of the second glass ceramic green sheet after firing. The thickness of the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 after firing relative to the thickness of the second glass ceramic green sheets 21, 22, 23 after firing is less than 1/10, or the first When the glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 are not used, the firing shrinkage rate and its variation are increased, resulting in a multilayer wiring board with low dimensional accuracy.

本発明ではこのように、複合シートを作製したうえで配線層用導体ペーストを複合シートの一方主面に塗布するものであることから、焼成後の配線層間には必ず第2の絶縁層が配置されることとなり、配線層間の静電容量の増加を抑制することが可能になる。   In the present invention, since the composite sheet is prepared as described above, the conductor paste for the wiring layer is applied to one main surface of the composite sheet. Therefore, the second insulating layer is always disposed between the wiring layers after firing. As a result, an increase in capacitance between the wiring layers can be suppressed.

次に、複合シートの貫通孔に貫通導体用ペーストを充填して生の貫通導体31と複合シートの表面に配線層用導体ペーストを塗布して配線層用導体パターン41とを形成した複合シートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体5を作製する。   Next, the composite sheet in which the through hole of the composite sheet is filled with the through conductor paste and the wiring layer conductor paste is applied to the surface of the raw through conductor 31 and the composite sheet to form the wiring layer conductor pattern 41 is formed. A plurality of laminated glass ceramic green sheet laminates 5 are produced.

積層には、積み重ねられた複合シートに熱と圧力とを加えて熱圧着する方法、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等からなる接着剤をシート間に塗布する方法等が採用できる。   For the lamination, a method in which heat and pressure are applied to the stacked composite sheets by thermocompression bonding, a method in which an adhesive composed of an organic binder, an organic solvent, a plasticizer, or the like is applied between the sheets can be employed.

なお、平面方向の収縮を抑制する効果の点では、図1に示すように、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14と第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23とが交互に積層された構成が望ましいが、例えば、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14が2層連続して重なるように積層してもよい。   In terms of the effect of suppressing the shrinkage in the plane direction, as shown in FIG. 1, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 and the second glass ceramic green sheets 21, 22, and 23 are Although a configuration in which the layers are alternately stacked is desirable, for example, the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 may be stacked so as to overlap continuously.

ここで、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14に含まれる高誘電率粒子の含有量が多くなるようにしている。これにより、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の内側(中央付近)の温度を表面よりも意図的に高くすることができる。   Here, the content of the high dielectric constant particles contained in the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 increases from the upper and lower layers side in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate 5 toward the center layer side. It is trying to become. Thereby, the temperature inside the glass ceramic green sheet laminated body 5 (near the center) can be intentionally made higher than the surface.

脱バインダが終了していない状態で、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の表面
付近が焼結を開始してしまうと、発生した不飽和炭化水素がガス化して外へ放出するための経路が確保されなくなり、焼結後にボイドとなってあらわれる。多層配線基板内にボイドが増加すると、絶縁性や強度が低下してしまう。これに対し、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14に含まれる高誘電率粒子の含有量を多くさせることで、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の表面付近が先に焼結を開始することはなくなり、ボイドの発生を抑制することができる。
When the vicinity of the surface of the glass ceramic green sheet laminate 5 starts to be sintered in a state where the binder removal has not been completed, a path for the generated unsaturated hydrocarbons to be gasified and discharged outside is secured. It disappears and appears as a void after sintering. When voids increase in the multilayer wiring board, the insulation and strength decrease. On the other hand, the content of the high dielectric constant particles contained in the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, 14 from the upper and lower layers side in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate 5 toward the center layer side. By increasing the number, the vicinity of the surface of the glass ceramic green sheet laminate 5 does not start sintering first, and generation of voids can be suppressed.

また、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の中央部にある第2のガラスセラミックグリーンシートを上下に同じ厚みの第1のガラスセラミックグリーンシートに挟むことで、焼成時のガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近の温度バラツキを均一にすることができ、ボイドが発生しやすいガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近に配置された第2の絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態)のボイド発生をさらに抑制することができる。   Further, by sandwiching the second glass ceramic green sheet at the center of the glass ceramic green sheet laminate 5 between the first glass ceramic green sheets having the same thickness vertically, the center of the glass ceramic green sheet laminate at the time of firing A second insulating layer disposed in the vicinity of the center of the glass ceramic green sheet laminate that can make uniform temperature variations in the vicinity and easily generate voids (state after sintering of the second glass ceramic green sheet) The generation of voids can be further suppressed.

最後に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第1のガラスセラミックグリーンシートに含まれる高誘電率粒子の含有量が多くなるようにしたセラミックグリーンシート積層体5をマイクロ波加熱によって焼成する。焼成に際して、ガラスセラミックグリーンシート積層体5にマイクロ波を照射することにより、ガラスセラミックグリーンシート積層体5の有機バインダの熱分解、熱分解によって生成した不飽和炭化水素の水蒸気との反応による二酸化炭素ガス化および焼結を行なわれる。この際、有機バインダの熱分解および熱分解によって生成した不飽和炭化水素の水蒸気との反応による二酸化炭素のガス化は約100〜800℃の温度範囲で起こり、焼結は約800〜1000℃の温度範囲で起こる。   Finally, the ceramic green sheet laminate in which the content of the high dielectric constant particles contained in the first glass ceramic green sheet increases from the upper and lower layers side to the center layer side in the lamination direction of the glass ceramic green sheet laminate. The body 5 is fired by microwave heating. During firing, the glass ceramic green sheet laminate 5 is irradiated with microwaves, so that the organic binder of the glass ceramic green sheet laminate 5 is pyrolyzed, and carbon dioxide due to the reaction of unsaturated hydrocarbons generated by pyrolysis with water vapor. Gasification and sintering are performed. At this time, pyrolysis of the organic binder and gasification of carbon dioxide due to the reaction of the unsaturated hydrocarbon generated by pyrolysis with water vapor occurs in a temperature range of about 100 to 800 ° C., and sintering is performed at a temperature of about 800 to 1000 ° C. Occurs in the temperature range.

用いられるマイクロ波の周波数は1〜20GHzが好ましく、特に2.45GHzが好ましい。この周波数が1GHz未満では、波長が長くなりすぎるとともにガラスセラミックグリーンシート積層体5のマイクロ波による発熱性が低下するため好ましくない。逆に、20GHzを超える場合には、マイクロ波発振器のコストが高く、工業的利用には不適である。特に、マイクロ波の周波数を2.45GHzとした場合には、マイクロ波発振器が工業的に安定して利用できるうえ、コスト的にも比較的安価である。   The frequency of the microwave used is preferably 1 to 20 GHz, and particularly preferably 2.45 GHz. If this frequency is less than 1 GHz, the wavelength becomes too long, and the heat generation by the microwave of the glass ceramic green sheet laminate 5 decreases, which is not preferable. On the other hand, when the frequency exceeds 20 GHz, the cost of the microwave oscillator is high and is not suitable for industrial use. In particular, when the microwave frequency is 2.45 GHz, the microwave oscillator can be used industrially stably and is relatively inexpensive.

焼成時には、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14が焼成収縮する際、焼成収縮を開始していない状態の第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23によって、第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14の平面方向の収縮が抑制される。一方、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23が焼成収縮する際、第1の絶縁層(すでに焼成収縮を終了した状態の第1のガラスセラミックグリーンシート11、12、13、14)によって、第2のガラスセラミックグリーンシート21、22、23の平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。以上のようなメカニズムにより、多層配線基板(ガラスセラミックグリーンシート積層体5の焼成後の状態)の寸法精度(主面に形成された接続端子の間隔の精度)を高めることが可能になる。   At the time of firing, when the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 are fired and shrunk, the first glass ceramic green sheets 21, 22, and 23 that have not started firing shrinkage are used to form the first glass. Shrinkage of the ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 in the planar direction is suppressed. On the other hand, when the second glass ceramic green sheets 21, 22, and 23 are fired and shrunk, the first insulating layer (the first glass ceramic green sheets 11, 12, 13, and 14 in a state in which the firing shrinkage has already been finished) is used. The shrinkage of the second glass ceramic green sheets 21, 22, and 23 in the planar direction is suppressed. Note that the shrinkage in the stacking direction increases as the shrinkage in the planar direction is suppressed. With the mechanism as described above, it is possible to improve the dimensional accuracy (accuracy of the interval between the connection terminals formed on the main surface) of the multilayer wiring board (the state after firing the glass ceramic green sheet laminate 5).

なお、多層配線基板の製造方法として、従来より通常行われている抵抗体加熱炉を窒素雰囲気として焼成する場合において、抵抗体が発した熱が伝熱により窒素雰囲気を加熱するが、抵抗体は供給された窒素ガス全体を均一に加熱しきれず、抵抗体付近の窒素雰囲気の温度が高くなりやすい。また、輻射熱による加熱は抵抗体からの距離に反比例するので、ガラスセラミックグリーンシート積層体5は抵抗体からの距離で焼成温度がばらついてしまう。具体的には、複数個のガラスセラミックグリーンシート積層体5を同時に焼成する場合、抵抗体付近に置かれたガラスセラミックグリーンシート積層体5の温度は高く、
抵抗体から離れた位置に置かれたガラスセラミックグリーンシート積層体5の温度は低くなり、製品毎に脱バインダの状態や焼結状態にばらつきが発生してしまう。例えば、抵抗体に近いガラスセラミックグリーンシート積層体5が焼成収縮を終了しようとしている際に、抵抗体から遠いガラスセラミックグリーンシート積層体5はまだ焼成収縮して変形が発生するなどである。
In addition, as a manufacturing method of a multilayer wiring board, when firing a resistor heating furnace conventionally performed as a nitrogen atmosphere, the heat generated by the resistor heats the nitrogen atmosphere by heat transfer. The entire supplied nitrogen gas cannot be heated uniformly, and the temperature of the nitrogen atmosphere near the resistor tends to increase. Further, since heating by radiant heat is inversely proportional to the distance from the resistor, the firing temperature of the glass ceramic green sheet laminate 5 varies depending on the distance from the resistor. Specifically, when firing a plurality of glass ceramic green sheet laminates 5 at the same time, the temperature of the glass ceramic green sheet laminate 5 placed near the resistor is high,
The temperature of the glass ceramic green sheet laminate 5 placed at a position away from the resistor is lowered, and the state of the binder removal and the sintered state vary from product to product. For example, when the glass ceramic green sheet laminate 5 close to the resistor is about to finish firing shrinkage, the glass ceramic green sheet laminate 5 far from the resistor is still fired and deformed.

さらに、ガラスセラミックグリーンシート積層体5が例えばプローブカード用配線基板のように大型の場合には、温度ばらつきがガラスセラミックスグリーンシート積層体5の内部で顕著になるので、これに起因して反りなどの変形が発生してしまうという問題がある。   Further, when the glass ceramic green sheet laminate 5 is large, such as a probe card wiring board, temperature variations become prominent inside the glass ceramic green sheet laminate 5, and thus warp, etc. There is a problem that the deformation of.

これに対し、本発明のマイクロ波を用いた焼成では、量産時において、多層配線基板の変形による寸法精度の低下を抑制することができ、抵抗体加熱炉による焼成よりもさらに寸法精度を向上させることができる。   On the other hand, the firing using the microwave of the present invention can suppress a decrease in dimensional accuracy due to the deformation of the multilayer wiring board in mass production, and further improve the dimensional accuracy than firing by a resistor heating furnace. be able to.

また、前述のように、配線層間の静電容量の増加を抑制し、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数(2〜4ppm/℃:40−400℃)に合わせることができるとともにガラスセラミックグリーンシート積層体5の中央付近に配置された第2の絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態)のボイド発生を抑制することができる。   In addition, as described above, an increase in the capacitance between the wiring layers can be suppressed, and the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board can be matched with the thermal expansion coefficient of silicon (2-4 ppm / ° C .: 40-400 ° C.). The generation of voids in the second insulating layer (the state after the second glass ceramic green sheet is sintered) disposed near the center of the glass ceramic green sheet laminate 5 can be suppressed.

以下、本発明の多層配線基板の製造方法に使用されるマイクロ波焼成炉について述べる。図2(a)は、本発明の多層配線基板の製造方法に使用されるマイクロ波焼成炉を上面側から透視した平面模式図であり、図2(b)は、そのマイクロ波焼成炉の断面模式図である。マイクロ波焼成炉10は、炉壁61の内部空間に、断熱材62で覆われた筐体63が配置されたものである。筐体63の内部空間には、ガラスセラミックグリーンシート積層体5を載置するための複数の棚板64が、支柱65によって鉛直方向に所定の間隔をあけて設けられている。そして、雰囲気ガスが雰囲気ガス供給用ノズル66を通って筐体63の内部空間に供給され、排気ガスは筐体63の内部空間から排気用ノズル67を通って外部に放出される。マイクロ波照射によりガラスセラミックグリーンシート積層体5を構成する有機バインダが熱分解して発生した分解ガスは、筐体63内において滞留することなく連続的に対向する側面の排気用ノズル67から排気ガスとして排出される。   Hereinafter, a microwave baking furnace used in the method for producing a multilayer wiring board of the present invention will be described. 2A is a schematic plan view of a microwave baking furnace used in the method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention as seen through from the upper surface side, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the microwave baking furnace. It is a schematic diagram. In the microwave baking furnace 10, a casing 63 covered with a heat insulating material 62 is disposed in the internal space of the furnace wall 61. In the internal space of the housing 63, a plurality of shelf boards 64 for placing the glass ceramic green sheet laminate 5 are provided at predetermined intervals in the vertical direction by columns 65. The atmospheric gas is supplied to the internal space of the housing 63 through the atmospheric gas supply nozzle 66, and the exhaust gas is discharged from the internal space of the housing 63 to the outside through the exhaust nozzle 67. The decomposition gas generated by the thermal decomposition of the organic binder constituting the glass ceramic green sheet laminate 5 by the microwave irradiation is exhausted from the exhaust nozzle 67 on the side surface that continuously faces without staying in the housing 63. Discharged as.

なお、マイクロ波焼成炉10としては、マイクロ波発振器および導波管を備えたバッチ炉であっても、あるいは大型の連続炉であっても何ら差し支えない。   The microwave baking furnace 10 may be a batch furnace equipped with a microwave oscillator and a waveguide, or a large continuous furnace.

また、マイクロ波焼成炉10内の炉壁61はマイクロ波を透過しない金属でできており、導波管を通してマイクロ波焼成炉10内に導入されたマイクロ波は炉壁61によって反射を繰り返すようになっている。また、断熱材62はマイクロ波の透過性のあるアルミナファイバーや発泡アルミナ材料等で形成される。また、筐体63や棚板64は、炭化珪素やアルミナなどのセラミックス等で形成され、ガラスセラミックグリーンシート積層体5のマイクロ波吸収率と同じ程度かそれ以上のマイクロ波吸収率を有するものを用いるのが、マイクロ波照射の際にガラスセラミックグリーンシート積層体5の表面と内部との温度勾配が極めて小さくなる点で好ましい。また、雰囲気ガスとしては、不活性ガスである窒素雰囲気を用いるのが好ましく、有機バインダの熱分解生成物である不飽和炭化水素を二酸化炭素ガスに変化させる目的で露点が40℃以上の雰囲気ガスを用いるのが好ましい。   Further, the furnace wall 61 in the microwave firing furnace 10 is made of a metal that does not transmit microwaves, and the microwave introduced into the microwave firing furnace 10 through the waveguide is repeatedly reflected by the furnace wall 61. It has become. The heat insulating material 62 is formed of an alumina fiber or a foamed alumina material having microwave permeability. The casing 63 and the shelf plate 64 are made of ceramics such as silicon carbide and alumina, and have a microwave absorption rate that is equal to or higher than the microwave absorption rate of the glass ceramic green sheet laminate 5. It is preferable to use it because the temperature gradient between the surface and the inside of the glass ceramic green sheet laminate 5 becomes extremely small during microwave irradiation. Further, as the atmosphere gas, it is preferable to use a nitrogen atmosphere which is an inert gas, and an atmosphere gas having a dew point of 40 ° C. or more for the purpose of changing unsaturated hydrocarbons which are thermal decomposition products of the organic binder into carbon dioxide gas. Is preferably used.

第1のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、ガラス粉末とクォーツ粉末(セラミックフィラー)とを質量比82:13となるように混合するとともに、これに表
1に示す高誘電率粒子を加えて全体で100質量%となるものを用いた。例えば、ガラス粉末82質量%、クォーツ粉末13質量%およびTiO粉末5質量%という割合である。ガラス粉末の組成は、SiをSiO換算で15質量%、AlをAl換算で10質量%、MgをMgO換算で30質量%、CaをCaO換算で1質量%、BaをBaO換算で15質量%、BをB換算で20質量%、PをP換算で5質量%、SnをSnO換算で3.5質量%、NaをNaO換算で0.5質量%としたものである。
As raw material powder of the first glass ceramic green sheet, glass powder and quartz powder (ceramic filler) are mixed so as to have a mass ratio of 82:13, and high dielectric constant particles shown in Table 1 are added thereto to add the whole powder. In this case, 100% by mass was used. For example, the ratio is 82% by mass of glass powder, 13% by mass of quartz powder, and 5% by mass of TiO 2 powder. The composition of the glass powder, 15 wt% of Si in terms of SiO 2, 10 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 30 wt% of Mg in terms of MgO, 1% by mass of Ca in terms of CaO, BaO converted Ba 15 mass%, B is 20 mass% in terms of B 2 O 3 , P is 5 mass% in terms of P 2 O 5 , Sn is 3.5 mass% in terms of SnO 2 , and Na is 0.2 mass in terms of Na 2 O. The content is 5% by mass.

一方、第2のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、ガラス粉末70質量%と、コーディエライト粉末5質量%と、アルミナ粉末20質量%と、少なくともCaOを含有するフィラー粉末を5質量%を用いた。ガラス粉末の組成は、SiをSiO換算で40質量%、AlをAl換算で20質量%、MgをMgO換算で20質量%、ZnをZnO換算で8質量%、BをB換算で12質量%としたものである。 On the other hand, as the raw material powder of the second glass ceramic green sheet, 70% by mass of glass powder, 5% by mass of cordierite powder, 20% by mass of alumina powder, and 5% by mass of filler powder containing at least CaO are used. It was. The composition of the glass powder, 40 wt% of Si in terms of SiO 2, 20 wt% of Al in terms of Al 2 O 3, 20 wt% of Mg in terms of MgO, 8 wt% of Zn in terms of ZnO, the B B 2 This is 12% by mass in terms of O 3 .

そして、それぞれの原料粉末に、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製し、ドクターブレード法により、PETフィルム上にそれぞれ第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートを作製した。第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートの厚みは表1に示した厚みとした。なお、第1のガラスセラミックグリーンシートおよび第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みいずれも焼成前の生のときの厚みの1/2となるものであった。   Then, a slurry is prepared by adding an acrylic binder as an organic binder and toluene as an organic solvent to each raw material powder, and a first glass ceramic green sheet and a second glass are respectively formed on a PET film by a doctor blade method. A ceramic green sheet was prepared. The thicknesses of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet were set as shown in Table 1. In addition, both the thickness after baking of the 1st glass ceramic green sheet and the 2nd glass ceramic green sheet became 1/2 of the thickness at the time of baking before baking.

その後、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとを重ね合わせた後、PETフィルムを剥いで、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとからなる複合シートを作製した。また、さらに第1のガラスセラミックグリーンシートを重ね合わせた後、PETフィルムを剥い
で、外側に第1のガラスセラミックグリーンシートを配置し、内側に第2のガラスセラミ
ックグリーンシートを配置した3層構造の複合シートを作製した。
Then, after superposing the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet, the PET film is peeled off, and the composite sheet is composed of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet Was made. Furthermore, after the first glass ceramic green sheet is overlaid, the PET film is peeled off, the first glass ceramic green sheet is arranged outside, and the second glass ceramic green sheet is arranged inside. A composite sheet was prepared.

次に、複合シートにパンチングで貫通孔を形成し、その貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填するとともに、一方主面に配線層用導体ペーストをスクリーン印刷で塗布した。ここで、貫通導体用ペーストおよび配線層用導体ペーストの形成材料として、銅粉末に、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なるペーストを用いた。   Next, through holes were formed in the composite sheet by punching, and the through holes were filled with the through conductor paste, and the wiring layer conductor paste was applied to one main surface by screen printing. Here, as a forming material of the paste for through conductors and the conductor paste for wiring layers, ethyl cellulose as an organic binder and 2-2-4-trimethyl-3-3-pentadiol monoisobutyrate as an organic solvent are added to copper powder This paste was used.

次に、複合シートを組み合わせて、第1のガラスセラミックグリーンシートと第2のガラスセラミックグリーンシートとが交互に積層され、第1のガラスセラミックグリーンシートが最外層に配置されるようにして、第1のガラスセラミックグリーンシートが4層、第2のガラスセラミックグリーンシートが3層のガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。なお、このガラスセラミックグリーンシート積層体の表面には、多層配線基板の寸法精度の評価用に、予め配線用導体ペーストを用いてスクリーン印刷によりドットマークを形成しておいた。   Next, by combining the composite sheets, the first glass ceramic green sheets and the second glass ceramic green sheets are alternately laminated, and the first glass ceramic green sheets are arranged in the outermost layer. A glass ceramic green sheet laminate having four glass ceramic green sheets and three layers of second glass ceramic green sheets was produced. A dot mark was formed on the surface of the glass ceramic green sheet laminate by screen printing using a wiring conductor paste in advance for evaluation of the dimensional accuracy of the multilayer wiring board.

このとき、中央に配置された第1のガラスセラミックグリーンシートの高誘電率粒子の含有量を表1に示す量とし、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下面側から中央側に向けて高誘電率粒子の含有量が表1に示す割合で増加していくように(増加量がマイナスである試料(試料No.15)はガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下面側から中央側に向けて高誘電率粒子の含有量を減少させたもの)した。例えば、上下面に配置した第1のガラスセラミックグリーンシートの高誘電率粒子の含有量を4.8質量%としたときに、中央に配置された第1のガラスセラミックグリーンシートの高誘電率粒子の含有量を5質量%とすると、その増加量は0.2質量%になるとい
う具合である。なお、増加量0質量%の場合は、すべての層が同じ含有量であることを示している。
At this time, the content of the high dielectric constant particles of the first glass ceramic green sheet disposed at the center is the amount shown in Table 1, and the glass ceramic green sheet laminate is directed from the upper and lower surfaces in the stacking direction toward the center. As the content of the high dielectric constant particles increases at the rate shown in Table 1, the sample (sample No. 15) in which the increase amount is negative is centered from the upper and lower surfaces in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate. The content of high dielectric constant particles was reduced toward the side). For example, when the content of the high dielectric constant particles of the first glass ceramic green sheet disposed on the upper and lower surfaces is 4.8% by mass, the high dielectric constant particles of the first glass ceramic green sheet disposed in the center If the content of is 5% by mass, the increase amount is 0.2% by mass. In addition, when the increase amount is 0% by mass, all the layers have the same content.

次に、作製したガラスセラミックグリーンシート積層体をマイクロ波によって自己発熱する炭化珪素からなる筐体内の炭化珪素からなる棚板に載置し、この筐体内に窒素を供給する供給するともに2.45GHzのマイクロ波を連続照射し有機成分を除去しつつ、900℃まで焼成し、多層配線基板を得た(試料No.1〜9)。   Next, the produced glass ceramic green sheet laminate is placed on a shelf plate made of silicon carbide in a case made of silicon carbide that self-heats by microwaves, and nitrogen is supplied into the case while supplying 2.45 GHz. While continuously irradiating the above microwaves to remove organic components, the substrate was baked to 900 ° C. to obtain multilayer wiring boards (Sample Nos. 1 to 9).

なお、比較例として、高誘電率粒子を含まずに抵抗体による焼成方法を用いた多層配線基板(試料No.10)を作製するとともに、高誘電率粒子を増加させずに高誘電率粒子の含有量をそれぞれ異なるものとした多層配線基板(試料No.11〜14)、高誘電率粒子を増加させずに高誘電率粒子の含有量を変更し、第1のガラスセラミックグリーンシートの厚みと第2のガラスセラミックグリーンシートの厚みを同じくした多層配線基板(試料No.14)、および高誘電率粒子の含有量を0.5%づつ減少させた多層配線基板(試料No.15)を作製した。また、第2のガラスセラミックグリーンシートのみを用いて、それを3層積層したガラスセラミックグリーンシート積層体を試料1と同様の条件で作製したが、第1のガラスセラミックグリーンシートを用いないで作製した多層配線基板は、平面方向の一辺の長さ方向の焼成収縮率が20%にもなり、また収縮ばらつきも±0.3%であった。   As a comparative example, a multilayer wiring board (sample No. 10) using a firing method using a resistor without containing high dielectric constant particles was prepared, and high dielectric constant particles were not increased without increasing the high dielectric constant particles. The multilayer wiring board (sample Nos. 11 to 14) having different contents, the content of the high dielectric constant particles were changed without increasing the high dielectric constant particles, and the thickness of the first glass ceramic green sheet A multilayer wiring board (sample No. 14) having the same thickness of the second glass ceramic green sheet and a multilayer wiring board (sample No. 15) in which the content of high dielectric constant particles is reduced by 0.5% are prepared. did. Further, a glass ceramic green sheet laminate in which three layers of the second glass ceramic green sheet were laminated was produced under the same conditions as in the sample 1, but produced without using the first glass ceramic green sheet. The multilayer wiring board thus obtained had a firing shrinkage rate of 20% in the length direction of one side in the plane direction and a variation in shrinkage of ± 0.3%.

次に、得られた多層配線基板について、予め表面の4角に形成しておいたドットマークから多層配線基板の寸法精度を3次元測定機で測定した。試料数は15個とし、測定点は各試料4箇所(4辺のドットマーク間)とし、計60箇所を測定して、これらの平均値から求めた。この場合、寸法精度(収縮ばらつき)が0.1%以下のものを良品と判定した。寸法ばらつきは、まず、60個の値から平均値を求め、平均値から最も大きな離れた値を±表示で示したものである。   Next, with respect to the obtained multilayer wiring board, the dimensional accuracy of the multilayer wiring board was measured with a three-dimensional measuring machine from dot marks previously formed on the four corners of the surface. The number of samples was 15, and the number of measurement points was 4 in each sample (between the dot marks on the 4 sides). A total of 60 locations were measured, and the average value was obtained. In this case, a product having a dimensional accuracy (shrinkage variation) of 0.1% or less was determined to be a non-defective product. For the dimensional variation, first, an average value is obtained from 60 values, and a value farthest from the average value is indicated by ±.

また、得られた多層配線基板について、インピーダンスアナライザーにて内部配線層間の容量値も測定し、第1のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末に高誘電率粒子を含まないサンプルと比較して実装する半導体素子を問題なく動作させることのできるレベルであるものを適正であると判断した。表1では、○は適正、×は不適正を意味する。   In addition, for the obtained multilayer wiring board, the capacitance value between the internal wiring layers is also measured with an impedance analyzer, and the semiconductor is mounted in comparison with the sample that does not contain the high dielectric constant particles in the raw material powder of the first glass ceramic green sheet It was judged that a device that can operate the device without any problem was appropriate. In Table 1, “O” means proper and “x” means inappropriate.

さらに、得られた多層配線基板を切断して断面を研磨し、走査型顕微鏡(SEM)を用いて1000倍のSEM写真を撮影し、画像解析装置を用いて、積層方向の中央に配置されている第2絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態)についてボイドの発生率の評価として気孔率を測定し、気孔率が5%以下であるものを適正であると判断した。表1では、○は気孔率が3〜5%、◎は2%以下、△は5%より大きい値を意味する。   Further, the obtained multilayer wiring board is cut and the cross section is polished, a SEM photograph of 1000 times is taken using a scanning microscope (SEM), and is arranged at the center in the stacking direction using an image analyzer. For the second insulating layer (the state after firing of the second glass ceramic green sheet), the porosity was measured as an evaluation of the incidence of voids, and those having a porosity of 5% or less were judged to be appropriate. In Table 1, ○ means a porosity of 3 to 5%, ◎ means 2% or less, and Δ means a value larger than 5%.

また、得られた多層配線基板について、焼結体を2mm□、長さ18mmに加工し、10℃/分の速度で焼温しながらレーザー測距計にて寸法変化を測定することにより、40〜400℃における熱膨張係数を測定し、熱膨張係数が2×10−6〜4×10−6/℃であるものを適正であると判断した。表1では、○は適正、×は不適正を意味する。これらの結果を表1に示した。 Further, the obtained multilayer wiring board was processed into a sintered body of 2 mm □ and a length of 18 mm, and the dimensional change was measured with a laser rangefinder while baking at a rate of 10 ° C./min. The coefficient of thermal expansion at ˜400 ° C. was measured, and those having a coefficient of thermal expansion of 2 × 10 −6 to 4 × 10 −6 / ° C. were judged to be appropriate. In Table 1, “O” means proper and “x” means inappropriate. These results are shown in Table 1.

Figure 2011176185
Figure 2011176185

表1の結果から明らかなように、本発明の試料(試料No.1〜9)では、収縮ばらつきが0.1%以下であり、容量値も配線層間の静電容量の増加の支障をきたす値ではなく、多層配線基板の熱膨張係数もシリコンの熱膨張係数に近いものでありかつボイドの発生も抑制された多層配線基板が得られた。   As is clear from the results in Table 1, in the samples of the present invention (sample Nos. 1 to 9), the variation in shrinkage is 0.1% or less, and the capacitance value also hinders an increase in capacitance between wiring layers. Thus, a multilayer wiring board was obtained in which the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board was close to the thermal expansion coefficient of silicon and the generation of voids was suppressed.

特に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央部にある第2のガラスセラミックグリーンシートを上下に同じ厚みの第1のガラスセラミックグリーンシートで挟んだガラスセラミックグリーンシート積層体を用いて形成した試料No.1〜6では、第2のガラスセラミックグリーンシートを上下に厚みの異なる第1のガラスセラミックグリーンシートを積層して形成した試料(試料No.7)に比較して、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近に配置された第2の絶縁層(第2のガラスセラミックグリーンシート
の焼結後の状態)のボイドの発生さらに抑制され、気孔率を2%以下にできた。
In particular, Sample No. 2 was formed using a glass ceramic green sheet laminate in which the second glass ceramic green sheet in the center of the glass ceramic green sheet laminate was sandwiched between the first glass ceramic green sheets having the same thickness. 1-6, compared with the sample (sample No. 7) formed by laminating the first glass ceramic green sheets having different thicknesses on the second glass ceramic green sheet up and down, the glass ceramic green sheet laminate The generation of voids in the second insulating layer (the state after sintering of the second glass ceramic green sheet) disposed near the center was further suppressed, and the porosity could be reduced to 2% or less.

これに対して、抵抗体による焼成により得られた試料(試料No.10)は、収縮ばらつきが大きく、ボイドの発生を十分に抑制できていないものとなった。   On the other hand, the sample (sample No. 10) obtained by firing with the resistor has a large shrinkage variation, and the generation of voids cannot be sufficiently suppressed.

また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて、高誘電率粒子を増加させずに高誘電率粒子の含有量を変更した試料No.11〜14ボイドの発生を十分に抑制できないものとなり、気孔率が5%よりも高くなった。また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第1のガラスセラミックグリーンシートに含まれる高誘電率粒子の含有量を減少させた試料No.15においても、気孔率が5%よりも高くなった。なお、高誘電率粒子の含有量が11質量%の試料No.13では、容量値が高く、熱膨張係数もシリコンに合わないものとなり、また、第1のガラスセラミックグリーンシートの厚みと第2のガラスセラミックグリーンシートの厚みを同じくした試料No.14では容量値に支障をきたす値となった。   In addition, sample No. 1 was obtained by changing the content of the high dielectric constant particles without increasing the high dielectric constant particles from the upper and lower layers side to the center layer side in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate. The generation of 11 to 14 voids could not be sufficiently suppressed, and the porosity was higher than 5%. Sample No. 1 in which the content of the high dielectric constant particles contained in the first glass ceramic green sheet was decreased from the upper and lower layers side to the center layer side in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate. At 15 as well, the porosity was higher than 5%. In addition, sample No. whose content of high dielectric constant particles is 11 mass%. No. 13, the capacity value is high, the thermal expansion coefficient does not match that of silicon, and the thickness of the first glass ceramic green sheet is the same as that of the second glass ceramic green sheet. 14 was a value that hindered the capacity value.

11、12、13、14・・・第1のガラスセラミックグリーンシート
21、22、23・・・第2のガラスセラミックグリーンシート
3・・・貫通導体用ペースト
4・・・配線層用導体ペースト
5・・・ガラスセラミックグリーンシート積層体
10・・・マイクロ波焼成炉
61・・・炉壁
62・・・断熱材
63・・・筐体
64・・・棚板
65・・・支柱
66・・・雰囲気ガス供給用ノズル
67・・・排気用ノズル
11, 12, 13, 14 ... 1st glass ceramic green sheet 21, 22, 23 ... 2nd glass ceramic green sheet 3 ... Paste for penetration conductors 4 ... Conductive paste 5 for wiring layers ... Glass ceramic green sheet laminate 10 ... Microwave firing furnace 61 ... Furnace wall 62 ... Heat insulation 63 ... Case 64 ... Shelves 65 ... Stands 66 ... Nozzle 67 for supplying atmospheric gas ... Nozzle for exhaust

Claims (2)

第1のガラスセラミックグリーンシートと、前記第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第2のガラスセラミックグリーンシートとを作製する工程と、前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートを積層して複合シートを作製する工程と、前記複合シートの内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともに前記複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記貫通導体用ペーストの充填および前記配線層用導体ペーストの塗布がなされた前記複合シートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する工程とを有する多層配線基板の製造方法であって、前記第1のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みが前記第2のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの1/10〜1/3となるように、前記第1のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第2のガラスセラミックグリーンシートの厚みを設定し、前記第1のガラスセラミックグリーンシートにのみSiC、TiO、ZnOおよびSiの群から選ばれる1種の高誘電率粒子を含有させるとともに、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて前記第1のガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記高誘電率粒子の含有量が多くなるようにした前記セラミックグリーンシート積層体をマイクロ波加熱によって焼成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。 Producing a first glass ceramic green sheet and a second glass ceramic green sheet that starts firing shrinkage at a temperature higher than a firing shrinkage end temperature of the first glass ceramic green sheet; A step of producing a composite sheet by laminating the glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet, and forming a through hole in the composite sheet to fill with a paste for through conductors and one of the composite sheets A step of applying a conductor paste for wiring layer on the main surface, and laminating a plurality of the composite sheets filled with the paste for through conductors and coated with the conductor paste for wiring layers to produce a glass ceramic green sheet laminate And a step of firing the glass ceramic green sheet laminate. A method of manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein a thickness after firing of the first glass ceramic green sheet is 1/10 to 1/3 of a thickness after firing of the second glass ceramic green sheet. The thickness of the first glass ceramic green sheet and the second glass ceramic green sheet is set, and only the first glass ceramic green sheet is selected from the group of SiC, TiO 2 , ZnO and Si 3 N 4 The high dielectric constant particles contained in the first glass ceramic green sheet from the upper and lower layers side to the center layer side in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate, while containing one kind of high dielectric constant particles. The ceramic green sheet laminate having a high content is fired by microwave heating. A method for manufacturing a multilayer wiring board, characterized by: 前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の中央付近にある前記第2のガラスセラミックグリーンシートを、同じ厚みの前記第1のガラスセラミックグリーンシートで挟むようにす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。   The first glass ceramic green sheet having the same thickness is sandwiched between the second glass ceramic green sheets near the center in the stacking direction of the glass ceramic green sheet laminate. The manufacturing method of the multilayer wiring board as described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI718224B (en) * 2015-12-28 2021-02-11 日商半導體能源研究所股份有限公司 Semiconductor device and display device including the semiconductor device

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