JP2800446B2 - セラミックグリーンシート上での微細配線パターンの形成方法 - Google Patents

セラミックグリーンシート上での微細配線パターンの形成方法

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JP2800446B2 JP3072323A JP7232391A JP2800446B2 JP 2800446 B2 JP2800446 B2 JP 2800446B2 JP 3072323 A JP3072323 A JP 3072323A JP 7232391 A JP7232391 A JP 7232391A JP 2800446 B2 JP2800446 B2 JP 2800446B2
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    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/09Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
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    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern

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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速LSI素子を実装
するためのセラミック多層配線基板の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ICやLSI等の半導体素子は、
ガラスエポキシ等のプリント回路基板或はアルミナセラ
ミック基板に実装されていたが、半導体素子の高集積
化,微細化,高速化に伴い、実装用基板に対しても高密
度微細配線化,高速伝送化,高周波数化,高熱放散化の
要求が増えてきた。
【0003】従来のプリント基板には、スルーホールメ
ッキ性,加工性,多層化接着,高温での熱変形等の問題
があり、高密度化には限界がある。そのため、高密度実
装基板としては、未だ実用化には至っておらず、セラミ
ック基板の方が可能性を秘めている。
【0004】しかし、アルミナ基板も1500℃以上の
高温で焼結しなければならないため、同時焼成される配
線導体材料としては、比較的比抵抗の高いW,Mo等の
高融点金属に限定される。したがって、パルス信号の伝
送損失を考慮に入れた場合、配線パターンの微細化には
限界が生じてしまう。
【0005】一方、高速伝送化に対しても、パルス信号
の伝播遅延時間が基板材料の誘電率の平方根に比例する
ため、基板材料の低誘電率化が必要不可欠となる。しか
し、アルミナ基板は誘電率が約10と比較的高い。
【0006】そこで、開発されたのが低温焼結性多層セ
ラミック基板である。絶縁材料としては、セラミックと
ガラスの複合材料系や結晶化ガラス系等があるが、いず
れも1000℃以下で焼結するため、配線導体材料とし
て比抵抗の低いAu,Ag−Pd,Cu等の低融点金属
を用いることができる。また、低誘電率セラミックやガ
ラスを選定することで、絶縁材料の誘電率を5以下に下
げることも可能である。更に、グリーンシート多層化法
を使うことができるため、三次元配線が可能で高密度化
に非常に有利である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、グリーンシー
ト多層化法における配線パターンの形成は、一般的には
厚膜スクリーン印刷法により行われており、量産レベル
ではライン&スペースは75μm幅が限界で、微細配線
化には新たな手法・構造が必要となる。
【0008】したがって、本発明の目的は、このような
従来の課題を解決することにより、セラミック多層配線
基板でも高密度微細配線化が実現できるようなセラミッ
ク粉末からなるグリーンシート上での微細配線パターン
の形成方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るセラミックグリーンシート上での微細
配線パターン形成方法は、パターン形成工程と、埋込工
程と、除去工程とを有し、セラミックグリーンシート上
に配線パターンを形成する微細配線パターンの形成方法
であって、パターン形成工程は、ガラスおよびアルミナ
を主成分とするセラミック粉末を含むグリーンシート上
に、光架橋型変性ポリビニルアルコールおよびジアゾニ
ウム塩を主成分とする感光性樹脂からなるフォトレジス
トをコーティング後、露光・現像して所望のフォトレジ
ストパターンを形成する工程であり、埋込工程は前記フ
ォトレジストパターンにより形成された凹部に導体を埋
め込む工程であり、除去工程は、前記フォトレジストパ
ターンを除去する工程である。また、前記セラミック粉
末は、石英ガラス、コーディエライトおよびホウケイ酸
系ガラスを主成分とするものであり、前記感光樹脂は、
トリエチレングリコールアクリレート、ベンゾイソプロ
ルエーテルおよびエチルアンスラキノンを主成分とす
るものである。
【0010】
【作用】近年、多層セラミック配線基板は、次のグリー
ンシート積層法により成形される。即ち、セラミック粉
末にビヒクルを添加混合し、高速ミキサーやボールミル
等を用い十分混練、均一に分散させてスラリーを調整
し、これをスリップキャスティング法により絶縁層を形
成するのに適した膜厚のグリーンシートとする。なお、
バインダーや溶剤等の有機ビヒクル類は通常用いられて
いるもので十分であり、成分については何等限定を要し
ない。
【0011】次に、上下導体を接続するスルーホールを
シートに形成し、導体印刷やスルーホールに導体ペース
トが詰まるように印刷する。更に、これらを所望の多層
構造となるように積層,熱圧着する。成形時に添加され
た有機ビヒクルを除去した後、焼成され多層セラミック
配線基板が得られる。
【0012】本発明では、導体配線を成形する際に、ま
ずグリーンシート上に感光性樹脂からなるフォトレジス
トをコーティング後(図1(a)参照)、露光・現像し
て所望のフォトレジストパターンを形成する(図1
(b)参照)。
【0013】感光性樹脂には、主に光重合型,光架橋
型,光分解型が挙げられる。光重合型のオリゴマーやモ
ノマーとしては、アクリロイル基(CH2=CH−CO
−),メタクリロイル基(CH2=C(CH3)−CO
−),ビニルエーテル基(CH2=CH=O−),ビニ
ル基(CH2=CH−),アリル基(CH2=CH−CH
2−)を二つ以上含む多官能基製のもので、具体的な化
合物にはペンタエリトリトールトリアクリレート,ペン
タエリトリトールジアクリレート,トリメチロールプロ
パントリアクリレート,エチレングリコールアクリレー
ト等がある。更に、不飽和単量体の官能基を側鎖に持つ
ようなペンダント型線状高分子も含まれる。
【0014】光重合開始剤としては、ベンゾイン及びベ
ンゾイン誘導体であるベンゾインアルキルエーテル類や
ベンジル,ベンゾフェノン及びこれらの誘導体,アルキ
ルアントラキノン,アセトフェノン誘導体,塩素化アセ
トンフェノン誘導体等が使用される。感光性樹脂として
所定の解像度を得るために、上記成分以外にもヒドロキ
ノン,メチルヒドロキノン等の重合禁止剤やオイルブル
ー,メチレンブルー,クリスタルバイオレット,オイル
イエロー等の接着剤等も添加される。
【0015】一方、光架橋型には、環化ポリイソプレン
ゴムまたはブタジエンゴムとヒスアジトまたはアジドピ
レンを混合した系、アクリルアシド重合体と水溶性ビス
アミド、例えばスチルベンジアジドスルフォン酸ソーダ
の混合系等がある。
【0016】更に、光分解型には、オルソナフトキノー
ジアジドに代表されるキノンアジド系のものとニトロ化
合物系の材料があり、これらの高分子ポリマーをメタク
リル酸共重合ポリマー,不飽和有機酸共重合ポリマー等
のアクリル可溶樹脂とブレンドしたり、フェノールノボ
ラック等の高分子と結合したり、これらの混合物があ
る。
【0017】また、ドライ現像タイプの樹脂は、特に微
細なパターンを形成するのに有効である。
【0018】現像液には、感光性樹脂の種類に依って、
ケトン系,キシレン系,エステル系,塩素系等の有機溶
剤と炭化ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等のアルカリ性の水溶液或は水等があるが、セラミッ
クグリーンシートの有機結合剤を破壊する場合があるの
で、その選定には十分な注意が必要である。
【0019】本発明の製造方法においては、次に、前記
フォトレジストパターンにより形成された凹部に導体を
埋め込む(図1(c)参照)。
【0020】導体としては、アルミナやムライト等焼成
温度が1000℃を越えるセラミックにはタングステン
やモリブデン等が、ガラスセラミックや結晶化ガラス等
焼結温度が1000℃以下の低温焼結性セラミックには
金,銀或は銀−パラジウム,銅やニッケル等が用いられ
ている。
【0021】また、これらのペーストはセラミックグリ
ーンシート上に塗布、通常の印刷機によりフォトレジス
トパターンにより形成された凹部にペーストを埋め込ま
れる。
【0022】更に、本発明では、前記フォトレジストパ
ターンを除去する(図1(d)参照)。フォトレジスト
は、先と同様の現像液により除去されるが、露光により
硬化している分、若干条件、例えば現像時間等を変更す
る必要がある。
【0023】このようにして、フォトレジストパターン
の凹部に相当する微細配線パターンがセラミックグリー
ンシート上に形成される。
【0024】
【実施例】次に本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。
【0025】(実施例1)本発明の実施例1として、ア
ルミナを55重量%、ホウケイ酸系鉛ガラスを45重量
%含む2成分系セラミック組成物をセラミック原料とし
て、また光架橋型感光性樹脂をフォトレジストとして用
いた場合について述べる。
【0026】上記セラミック組成物は、平均粒径1.0
μmのアルミナ粉末と2.0μmのホウケイ酸系鉛ガラ
スを目標組成となるよう配合し、ボールミル等で1〜3
時間混合し、均質な混合粉末を得る。なお、本組成で
は、900℃程度の低温で焼結が可能であるため、導体
として融点の低い金,銀或は銀−パラジウム等の低抵抗
材料を使用することができる。
【0027】上記セラミック混合粉末は、高速ミキサー
やボールミル等により有機ビヒクル(バインダーや可塑
剤,溶剤等)と共に十分混合・分散され、スラリー化さ
れる。更に、十分に脱泡されたスラリーから、スリップ
キャスティング法により、ポリエステル等からなるキャ
リヤフィルム上で所望の膜厚のグリーンシートを作製す
る。
【0028】一方、感光性樹脂として、光架橋型の変性
ポリビニルアルコールとジアゾニウム塩の混合物を用い
た。上記セラミックグリーンシート1上に、上記感光性
樹脂、即ちフォトレジスト2が所定の厚みになるように
均一にコーティングした(図1(a))。このフォトレ
ジスト2上に所定のパターンが形成されたフォトマスク
を密着させ、光を照射し露光する。なお、露光は3kW
の超高圧水銀燈を使用し、1分間行った。更に、水によ
るスプレー現像(圧力3kg/cm2)を1分間行うこ
とで、所望のフォトレジストパターンを形成した(図1
(b))。なお、パターン幅は10μmまで、ピッチ幅
は20μmまで可能だが、今回は85μm&30μmを
試作した。
【0029】上記の方法でフォトレジストパターンが形
成されたグリーンシート上に、銀95重量%、パラジウ
ム5重量%からなる導体ペースト3を塗布し、印刷機に
よりフォトレジストパターンの凹部に埋め込んだ(図1
(c))。なお、ペースト中の有機成分比率は、15重
量%で、残部には銀やパラジウム以外にガラスフリット
や金属酸化物のような添加物が含まれており、粘度は4
00〜500cp程度に調整されている。また、埋め込
み条件は、印刷圧力が3kg/cm2、スピードが約1
0s/100mmで、その他スキージのゴム硬度や接触
角度等についても十分配慮した。
【0030】次いで、水によるスプレー現像(圧力3k
g/cm〓2 〓)を4分間行うことで、フォトレジスト
パターンを除去し、80℃で10分間乾燥した(図1
(d))。
【0031】これにより、線幅が30μm、線間隔が8
5μm、厚みが15μmの非常に微細な配線パターンが
グリーンシート上に形成された。
【0032】なお、グリーンシートを所望の構造となる
よう積層・熱圧着後、脱バインダー・焼成とすると、線
幅は約25μm、線間隔は約75μm、厚みは約10μ
mにまで収縮するため、高密度微細配線化が可能とな
る。
【0033】(実施例2)本発明の実施例2として、石
英ガラスを15重量%、コーディエライトを20重量
%、ホウケイ酸系ガラスを65重量%含む3成分系セラ
ミック組成物をセラミック原料として、また光重合型感
光性樹脂をフォトレジストとして用いた場合について述
べる。
【0034】上記セラミック組成物は、平均粒径3.7
μmの石英ガラス粉末、2.6μmのコーディエライト
粉末、2.0μmのホウケイ酸系ガラスを目標組成とな
るよう配合し、ボールミル等で1〜3時間混合し、均質
な混合粉末を得る。なお、本組成も、900℃程度の低
温で焼結が可能であるため、導体として融点の低い金,
銀或は銀−パラジウム、銅やニッケル等の低抵抗材料を
使用することができる。また、上記セラミック混合粉末
から、本発明の実施例1と同様の方法で、所望の膜厚の
グリーンシートを作製する。
【0035】一方、感光性樹脂として、トリエチレング
リコールアクリレート,ベンゾインプロピルエーテル,
重合禁止剤としてエチルアンスラキノン、着色剤として
オルルブルーからなる光重合型のものを用いた。なお、
露光は3kWの超高圧水銀燈を使用し、1分間行い、現
像はメチルエチルケトンによるスプレー現像(圧力1k
g/cm2)を1分間行った。また、導体としては金ペ
ーストを使用した。
【0036】導体を充填した後の硬化したフォトレジス
トパターンは、メチルエチルケトンによるスプレー現像
(圧力1kg/cm2)を4分間行い、除去した。
【0037】これにより、線幅が20μm、線間隔が2
0μm、厚みが20μmの非常に微細な配線パターンが
グリーンシート上に形成された。
【0038】なお、グリーンシートを所望の構造となる
よう積層・熱圧着後、脱バインダー・焼成すると、線幅
は約17μm、線間隔は17μm、厚みは約15μmに
まで収縮するため、非常に高密度微細配線化が可能とな
る。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明の多層配線基
板用セラミックグリーンシート上での微細配線パターン
の形成方法を用いると、線幅,線間隔,厚みのいずれも
20μmの微細配線をグリーンシート上に形成すること
ができ、LSI素子の高密度化や高速化に対応した実装
基板の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多層配線基板用セラミックグリーンシ
ート上での微細配線パターンの形成方法の工程系統図を
示した図である。
【符号の説明】
1 セラミックグリーンシート 2 フォトレジスト 3 導体ペースト

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パターン形成工程と、埋込工程と、除去
    工程とを有し、セラミックグリーンシート上に配線パタ
    ーンを形成する微細配線パターンの形成方法であって、 パターン形成工程は、ガラスおよびアルミナを主成分と
    するセラミック粉末を含むグリーンシート上に、光架橋
    型変性ポリビニルアルコールおよびジアゾニウム塩を主
    成分とする感光性樹脂からなるフォトレジストをコーテ
    ィング後、露光・現像して所望のフォトレジストパター
    ンを形成する工程であり、 埋込工程は、前記フォトレジストパターンにより形成さ
    れた凹部に導体を埋め込む工程であり、 除去工程は、前記フォトレジストパターンを除去する工
    程であることを特徴とするセラミックグリーンシート上
    での微細配線パターンの形成方法。
  2. 【請求項2】 前記セラミック粉末は、石英ガラス、コ
    ーディエライトおよびホウケイ酸系ガラスを主成分とす
    るものであり、 前記感光樹脂は、トリエチレングリコールアクリレー
    ト、ベンゾイソプロルエーテルおよびエチルアンスラ
    キノンを主成分とするものであることを特徴とする請求
    項1に記載の微細配線パターンの形成方法。
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WO2022225360A1 (ko) * 2021-04-22 2022-10-27 주식회사 아모텍 적층세라믹 전자부품 제조방법 및 이를 통해 구현된 적층세라믹 전자부품

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