JP3709453B2 - セラミックス多層配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はセラミックス多層配線基板の製造方法に関し、より詳細には半導体ＬＳＩ、チップ部品などが実装され、それらを相互配線するためのセラミックス多層配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器はますます小型化、高密度化、高速動作化が進んできており、現在さらなる小型化等の要求がなされている。そして、これらの要求に答えるため、最近ではマルチチップモジュール（ＭＣＭ）の採用が検討され始めている。ＭＣＭは、高密度配線が形成された多層配線基板に、複数のベアチップ（パッケージ化されていない裸のＬＳＩ）が実装されたものである。このＭＣＭは配線基板の構成や材料によって、ＭＣＭ−Ｌ、ＭＣＭ−Ｃ、ＭＣＭ−Ｄの３つに大別される。
【０００３】
ＭＣＭ−Ｌはガラス／エポキシ系プリント配線基板を基板として使用するものであり、低コストで生産が可能であるが、貫通ビアホールの存在により配線面積が増大するために高密度化が図れないという問題点を有しており、低速領域（動作周波数が５０ＭＨｚ程度）で使用されている。ＭＣＭ−Ｃはセラミックスを基板に使用し、その上に厚膜法により配線層を形成したものであり、中程度のコストで生産が可能であるが、厚膜技術に起因する配線ピッチの限界から高密度化にも限界があり、中速領域（動作周波数が５０〜１００ＭＨｚ）で使用されている。ＭＣＭ−Ｄは、絶縁層としてポリイミドを使用し、シリコン基板等の半導体上に薄膜工程により高密度配線を形成したものであり、高速領域（動作周波数が１００ＭＨｚを超えたもの）で使用することができる。しかし、ＭＣＭ−Ｄは薄膜形成工程での工程数が他の方法と比較して多く、また薄膜形成装置が高価である等の理由から製造コストが高く付くという問題がある。
【０００４】
従って、現在エンジニアリングワークステーション等の民生用の電子機器で実験搭載されているのは、主にＭＣＭ−Ｃである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、民生用の電子機器に対しても動作周波数が１００ＭＨｚを超える領域での使用が要求されるようになってきている。しかしながら、前述のようにＭＣＭ−Ｄはコストが高く付くので民生用の電子機器に使用することが難しく、他方ＭＣＭ−Ｃは配線ピッチの限界から集積度の向上を図ることができず、高速領域での使用が難しい。すなわち、現在のＭＣＭ−Ｃの配線ルールでは、配線幅が１００μｍ、配線間隔が１００μｍ程度であり、動作周波数が１００μｍを超える高速領域では、配線幅や配線間隔をさらに微細化する必要がある。
【０００６】
通常、ＭＣＭ−Ｃとして使用されるセラミックス多層配線基板は、グリーンシート上にスクリーン印刷法により導体パターンを塗布、印刷し、これら導体パターンを有するグリーンシートを積層し、焼成することにより製造しているが、スクリーン印刷に使用するメッシュスクリーンはメッシュ開口率に限界があるため、前記した配線ルールが１００μｍ以下のオーダーのものを印刷しようとすると導体ペーストに印刷不良（にじみ、かすれ等）が発生するという問題があった。また、グリーンシートに導体ペーストを塗布、印刷した後、導体ペーストを乾燥させるために前記グリーンシートを加熱するが、この加熱処理によりグリーンシートが収縮してしまうことがある。このため、導体パターンの寸法精度の低下やグリーンシート積層時の位置ずれが発生するという問題があった。
【０００７】
またグリーンシートに形成されたビアホールに導体ペーストを充填する際には、前記グリーンシートをスクリーン印刷機の下地板に載せ、スクリーン印刷法により前記ビアホール内部への導体ペーストの充填を行う。しかし、導体ペースト充填後にグリーンシートを下地板より取りはずす際、ビアホールに充填された導体ペーストが下地板に付着してしまい、ビアホール内部に導体ペーストの充填不良が生じるという問題があった。
【０００８】
さらに、導体パターンが形成されたグリーンシートを積層することにより形成された多層積層体を焼成すると体積収縮が発生するが、その際場所による収縮率にばらつきが±０．３％程度発生すること、及びグリーンシート内のセラミックスと導体である金属との収縮率の相違から焼成後の基板に「そり」が発生すること等のため、配線パターンの精度が低下するという問題もあった。
【０００９】
そこで、焼成されたセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板上に厚膜導体と絶縁体のペーストを交互に印刷し、焼成する方法も試みられているが、この方法では導体ペーストの上に積層される絶縁層に凹凸を生じ、配線層を重ねるにつれ、この凹凸が大きくなるため、精密な配線層を形成することができないという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、積層体に凹凸や反り等がなく、その内部に断線や未充填部が発生せず、多段にわたり微細で精密な配線パターンを形成することが可能なセラミックス多層配線基板の製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法は、ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを該凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すことを特徴としている（１）。
【００１４】
本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（１）について、以下図面に基づいて詳細に説明する。以下、参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法を第１の製造方法、本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（１）を第２の製造方法、別の参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法を第３の製造方法ともいう。
【００１５】
まず、参考例に係る第１の製造方法について説明する。図１（ａ）〜（ｉ）は第１の製造方法における各製造工程を概略的に示した断面図である。
【００１６】
本方法においては、まず圧着工程として、セラミックス基板１１上にビアホール１２が形成されたグリーンシート１４を圧着する（図１（ａ））。
【００１７】
参考例、及び本発明に使用するセラミックス基板１１は、配線基板として使用することができるものであれば特に限定されず、その具体例としては、例えばセラミックス基板として通常使用されるアルミナセラミックス基板、ムライトセラミックス基板、ガラスセラミックス基板、窒化アルミニウムセラミックス基板等が挙げられる。セラミックス基板１１は、その内部や表面に配線等が形成された基板であってもよい。
【００１８】
グリーンシート１４は、通常用いられるセラミックス粒子やガラス粒子、例えばアルミナ、ムライト、コージェライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ホウ珪酸ガラス等の粒子６０〜７０ｗｔ％、ブチラール樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂（バインダ）５〜１０ｗｔ％、トルエン、キシレン、ｉ−ブタノール、ｎ−ブタノール等の溶剤１５〜２０ｗｔ％及びジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等の可塑剤２〜１０ｗｔ％等から構成されている。このグリーンシート１４は公知の方法により作製することができる。その方法としては、例えば前記組成からなるスラリを調製した後、ポリエステル、ポリエチレン等の柔軟性を有する樹脂製のフィルム基材１３の上にドクターブレード法等によりグリーンシート１４を形成する方法が挙げられる。グリーンシート１４は樹脂製のバインダ及び可塑剤が含まれているので、形状保持性及び柔軟性を有する。このグリーンシート１４の厚さは、通常１０〜４００μｍ程度である。
【００１９】
グリーンシート１４へのビアホール１２の形成方法としては、通常行われている方法、すなわちパンチング法により貫通孔を形成する方法が挙げられる。なお、パンチングを行う際には、フィルム基材１３を剥離せず、フィルム基材１３上に存在するグリーンシート１４とフィルム基材１３とに同時に貫通孔を形成する方法が、グリーンシート１４の伸縮が生じないので好ましい。
【００２０】
このようにしてビアホール１２が形成されたグリーンシート１４を、セラミックス基板１１に圧着するが、前記圧着の方法は熱圧着法が好ましい。熱圧着の条件としては、加熱温度が８０〜１２０℃、圧力が５〜３０ｋｇ／ｃｍ2 、熱圧着時間が１０秒〜１分程度が好ましい。圧着する際に、フィルム基材１３とグリーンシート１４とは剥離せず、フィルム基材１３を付けたまま、フィルム基材１３を上側にしてセラミックス基板１１に圧着する方法をとるのが、グリーンシート１４の伸縮が生じないので好ましく、またゴム板をグリーンシート１４の上に載置して圧着する方法が、セラミックス基板１１に多少の反り等が存在する場合でもセラミックス基板１１を破損する虞れがないので好ましい。
【００２１】
圧着する際のグリーンシート１４の位置合わせは、例えばセラミックス基板１１上に予め複数の位置合わせマーク１１ａをスクリーン印刷等により形成しておき、他方グリーンシート１４には位置合わせのための貫通孔を形成しておき、前記グリーンシート１４を圧着する際に、セラミックス基板１１上の位置合わせマーク１１ａがグリーンシート１４に形成された貫通孔の中に位置するようにグリーンシート１４をセラミックス基板１１上に載置し、熱圧着すればよい。
【００２２】
この後、フィルム基材１３はグリーンシート１４より剥離する（図１（ｂ））。剥離性を向上させるために、グリーンシート１４を形成する前に、フィルム基材１３にシリコンオイルをコーティングしておいてもよい。
【００２３】
次に、接着工程として、グリーンシート１４上にドライフィルムレジスト１５を接着する（図１（ｃ））。
【００２４】
ドライフィルムレジスト１５としては、公知のネガ型のものを使用することができ、その具体例としては、例えばデュポン社製のリストン、三菱レイヨン社製のダイヤロン等が挙げられる。ドライフィルムレジスト１５の厚さは、１５〜５０μｍの範囲が好ましい。ドライフィルムレジスト１５の厚さが１５μｍ未満であると後工程において導体ペーストの充填が難しくなり、他方その厚さが５０μｍを超えると解像度が低下する。ドライフィルムレジスト１５の接着方法は、熱圧着法をとるのが好ましい。熱圧着の条件としては、加熱温度８０〜１１０℃、圧力１〜３ｋｇ／ｃｍ2 が好ましい。
【００２５】
次に、凹部形成工程として、ドライフィルムレジスト１５に導体パターン状の凹部１８を形成する。この場合、ドライフィルムレジスト１５の導体パターン以外の部分に紫外線１７が露光されるように設計されたフォトマスク１６を介して紫外線１７を照射し（図１（ｄ））、その後現像処理を施すことにより、セラミックス基板１１上に導体パターン状の凹部１８を形成する（図１（ｅ））。
【００２６】
紫外線１７による露光処理の条件は特に限定されないが、露光量は通常２０〜５０ｍＪ／ｃｍ2 が好ましい。前記露光量が２０ｍＪ／ｃｍ2 未満であると現像によりセラミックス基板１１の表面まで達する凹部１８を完全に形成することが難しく、他方前記露光量が５０ｍＪ／ｃｍ2 を超えるとオーバー露光となり、凹部１８の断面形状が逆台形になるため好ましくない。
【００２７】
前記現像処理の条件も特に限定されるものではなく、通常行われるスプレー法又は浸漬揺動法等の方法により現像処理を施すことができる。現像液は０．１〜１．０ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液が好ましい。
【００２８】
次に、導体ペースト充填工程として、導体ペースト１９を導体パターン状の凹部１８（配線部及びビアカバー部）及びビアホール１２に充填する（図１（ｆ））。
【００２９】
通常、導体ペースト１９は導体粉末、溶剤、及び樹脂（バインダ）より構成される。
前記導体粉末用の材料としては、通常基板等の配線に使用される公知の導体材料を使用することができ、その具体例としては、例えばＷ、Ｍｏ−Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ等が挙げられる。
【００３０】
また導体ペースト１９用の溶剤としては、例えばテルピネオール、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等、公知の溶剤が挙げられる。
【００３１】
導体ペースト１９用のバインダーは、後工程で用いられるフォトレジスト層消失液に溶解しないものである必要がある。これは、ドライフィルムレジスト１５に形成された凹部１８及びグリーンシート１４のビアホール１２に導体ペースト１９を充填した後、このドライフィルムレジスト１５を現像液に接触させて溶解、消失させる工程において、導体ペースト１９がフォトレジスト層消失液に溶解しないようにするためである。前記フォトレジスト層消失液は通常水溶液であるので、導体ペースト１９に用いられる樹脂は非水溶性の樹脂である必要がある。前記樹脂の具体例としては、例えばエチルセルロース、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。
【００３２】
以上の理由から参考例、及び本発明に使用される導体ペースト１９としては、例えば前記導体粉末が８４〜９６ｗｔ％、前記アクリル樹脂等の樹脂（バインダ）が２〜６ｗｔ％、前記テルピネオール等の溶剤が２〜１６ｗｔ％の組成からなるものが好ましい。導体ペースト１９の調製は３本ロールを使用する方法等、公知の調製方法を用いて調製することができる。
【００３３】
なお、焼成後に導体とセラミックス基板１１との接着性を高めるために、上記導体粉末に対し、ガラス、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等の無機結合粉末を１〜１０ｗｔ添加してもよい。
【００３４】
上記した組成の導体ペースト１９をドライフィルムレジストの凹部１８及びビアホール１２に充填するには、スキージを用い、導体ペースト１９を凹部１８に直接擦り込むように充填する方法をとるのが好ましい。この場合に用いるスキージの材質は、ゴム又はフッ素樹脂が好ましい。凹部１８以外のドライフィルムレジスト１５の表面に導体ペースト１９が多少残存する場合もあるが、この場合は導体ペースト１９の付着していないスキージを用いて掻き取ることにより殆ど除去することができ、ドライフィルムレジスト１５が傷つくこともない。さらに、前記操作によっても除去できない極薄い導体ペースト１９の層が存在する場合は、導体ペースト１９を乾燥させた後、ラッピングフィルム（砥粒として粒径１μｍのアルミナが被着しているもの）を用いて研磨することにより除去することができる。また、凹部１８内及びビアホール１２内に導体ペースト１９の充填不良が生じた場合には、充填方向を初期の充填方向より９０度変えて再度充填すれば、完全に充填することができる。
【００３５】
導体ペースト１９を充填した後は、乾燥工程として、前記工程を経たセラミックス基板１１に加熱処理を施し、導体ペースト１９中の溶剤等を揮発させる。加熱処理は、約９０〜１２０℃で１０〜２０分程度行うのが好ましい。
【００３６】
次に、消失工程として、導体ペースト１９が充填されたドライフィルムレジスト１５をフォトレジスト層消失液で処理して溶解し、ドライフィルムレジスト１５を消失させる（図１（ｇ））。前記フォトレジスト層消失液は、ドライフィルムレジスト１５を溶解し、かつ導体ペースト１９に使用されている樹脂、グリーンシート１４に使用されている樹脂及びセラミックス基板１１を溶解しない必要がある。このようなフォトレジスト層消失液としては、例えば１〜５ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等が挙げられる。前記フォトレジスト層消失液の濃度が１ｗｔ％未満では、フォトレジスト層の溶解速度が遅く、他方前記フォトレジスト層消失液の濃度が５ｗｔ％を超えるとセラミックス基板１１を溶解する虞れがある。前記フォトレジスト層消失液として、フォトレジストメーカーの剥離液を使用してもよい。
【００３７】
前記した諸工程を経ることにより、セラミックス基板１１上に貼着されたグリーンシート１４に導体ペースト乾燥体１９’からなる導体パターン（ビア、ビアカバー部、配線部）が形成される。そして、これを焼成処理すれば、グリーンシート１４や導体ペースト乾燥体１９’中の有機分が分解、消失し、グリーンシート１４に含まれているセラミックス粒子等、及び導体ペースト乾燥体１９’に含まれている金属導体が焼結して、セラミックス多層配線基板が製造されるが、通常はセラミックス基板１１上に複数層のグリーンシート１４及び導体ペースト１９からなる導体パターン（以下、これらを多層積層体と記す）を形成した後、焼成処理を行う。
【００３８】
この場合には、前記圧着工程、前記接着工程、前記凹部形成工程及び前記導体ペースト充填工程、及び前記消失工程を複数回繰り返し、前述した諸工程により導体ペースト乾燥体１９からなる導体パターンが形成されたグリーンシート１４上に、同様の形状を有するグリーンシート１４及び前記導体パターンを複数層積層し、多層積層体を形成する（図１（ｉ））。
【００３９】
なお、２回目以降の圧着工程においては、前記導体パターンが形成されたグリーンシート１４上に、熱圧着等によりグリーンシート１４を貼着する（図１（ｈ））。この熱圧着によりグリーンシート１４上の導体パターンが形成されていない部分（溝部）にグリーンシート１４が充填されるため、下層のグリーンシート１４と上層のグリーンシート１４との間に空隙が生じることはない。
【００４０】
これらの工程が終了した後、多層積層体が形成されたセラミックスを焼成することにより、セラミックス多層配線基板の製造が完了する。焼成条件は、含まれている導体の種類により異なるが、グリーンシート１４や金属導体が焼結してセラミックス基板１１にしっかり接着する雰囲気及び温度条件等が好ましい。
【００４１】
次に、本発明に係る第２の製造方法（１）について説明する。
本方法においては、前記第１の製造方法においてグリーンシート１４を形成する際に用いられたフィルム基材１３の代わりに、ドライフィルムレジスト１５を用いる。従って、グリーンシート形成工程においては、ドライフィルムレジスト１５上にグリーンシート１４を形成し、そのままドライフィルムレジスト１５の剥離を行わずにセラミックス基板１１上にグリーンシート１４を圧着する。圧着方法は、前記第１の製造方法と同様でよい。この方法を前記第１の製造方法と比較すると、フィルム基材１３をグリーンシート１４から剥離する必要がなく、またドライフィルムレジスト１５をグリーンシート１４に接着する工程を省略することができる。
【００４２】
その後は、前記第１の製造方法と同様に凹部形成工程、導体ペースト充填工程及び消失工程を行い、必要であれば前記諸工程を複数回繰り返す。これらの方法については、前記第１の製造方法において詳述したので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４３】
次に、別の参考例に係る第３の製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｉ）は、前記第３の製造方法における各製造工程を概略的に示した断面図である。なお、（ｅ）の工程以降は前記第１の製造方法と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００４４】
前記第３の製造方法においては、まず初めに第１の製造方法と同様に圧着工程を行い（図２（ａ））、次にフィルム基材１３の剥離を行う（図２（ｂ））。
【００４５】
次に、フォトレジスト層形成工程として、グリーンシート１４に液状のフォトレジストを塗布し、乾燥させてフォトレジスト層２５を形成する（図１（ｃ））。
【００４６】
前記塗布方法としては、例えばロールコーター法、バーコーター法、ディップ法、ホイラー法（スピンナー法）等が挙げられ、これらの方法によりグリーンシート１４上に液状のフォトレジストを塗布した後、セラミックス基板１１をオーブンに入れて約８７〜９０℃で３０〜４０分程度加熱し、フォトレジストを乾燥、固化させる。この工程によりグリーンシート１４に形成されたビアホール１２にもフォトレジストが充填され、固化する。次工程の凹部形成工程では、ビアホール１２内に充填されたフォトレジストを完全に除去する必要があり、この場合、以下のような理由からネガ型フォトレジストの方が好ましい。すなわち、ネガ型フォトレジストを使用した場合、導体パターン形成部分を未感光部とするため、最適露光量で紫外線露光を行うことができ、現像液による溶解も容易である。他方ポジ型フォトレジストを使用した場合は、導体パターンの部分を感光部としなければならないので、ビアホール１２内部まで感光させる必要があり、そのため露光量を大幅に増加させなければならない。従って、正確なパターンニングが難しくなる。ネガ型フォトレジストとしては、東京応化工業（株）製 ＰＭＥＲ
Ｎ−Ｈ６００等が挙げられる。
【００４７】
次に、前記したように導体パターン部分が未感光部となるように設計されたフォトマスク１６を使用して紫外線１７による露光処理を行う（図２（ｄ））。 紫外線１７による露光量は通常２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 が好ましい。前記露光量が２００ｍＪ／ｃｍ2 未満であると現像により下の層の表面まで達する凹部１８を完全に形成することが難しく、他方前記露光量が４００ｍＪ／ｃｍ2 を超えるとオーバー露光となり、凹部１８の断面形状が逆台形になるため好ましくない。
【００４８】
その後は、第１の製造方法と同様の条件で同様の工程を行うことによりセラミックス多層配線基板を製造することができる。
【００５０】
【作用】
上記構成のセラミックス多層配線基板の製造方法（１）によれば、ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを前記凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すので、前記圧着工程、前記接着工程及び前記凹部形成工程によりセラミックス基板に貼着されたグリーンシート上に高精度で微細な導体パターン状の凹部が形成され、前記導体ペースト充填工程によりセラミックス基板に固定されたグリーンシートのビアホールを含む凹部に充填性よく導体ペーストが充填され、消失工程によりドライフィルムレジストが完全に消失してグリーンシート上に導体ペースト乾燥体のみが残留する。また、前記工程を少なくとも１回以上繰り返すが、積層するグリーンシートが柔軟性を有するため、多層積層体に凹凸や未充填部分が生じることはない。また、グリーンシートはセラミックス基板に固定されているため、焼成時に平面方向に収縮することはなく反り等も生じないため、高精度で微細な多層配線パターンを有するセラミックス多層配線基板が製造される他、フィルム基材の剥離工程及びドライフィルムレジストの接着工程を省略することができ、より容易にセラミックス多層配線基板が製造される。
【００５２】
【実施例及び比較例】
以下、本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法の実施例、参考例、及び比較例を説明する。
【００５３】
［参考例１］
まず、アルミナセラミックス基板上に、直径５０μｍのビアホールが形成されたグリーンシートをフィルム基材を付けたまま、所定の位置に熱圧着した。熱圧着の条件は加熱温度１００℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ２、加圧保持時間３０秒であった。グリーンシートの位置合わせは、アルミナセラミックス基板上にスクリーン印刷により形成した位置合わせマークと、グリーンシートに形成した位置合わせ用の貫通孔部分とが一致するように行った。またグリーンシートの熱圧着時には厚さ２ｍｍのゴム板をフィルム基材の上に載置して圧着を行った。グリーンシートはアルミナ粉末（平均粒径 ２μｍ）６０ｗｔ％、及びＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス粉末（平均粒径 ４．２μｍ）４０ｗｔ％からなる混合粉末１００重量部に、有機樹脂バインダとしてメタクリル酸エステル樹脂が１３重量部、可塑剤としてＤＯＰが５重量部、及び溶剤としてトルエンとキシレン（１：１）が合計で２７重量部添加されているものを用いた。前記グリーンシートの厚さは８０μｍであった。
【００５４】
次に、フィルム基材をグリーンシートより剥離し、厚さが３３μｍのドライフィルムレジスト（デュポン社製 リストン４７１３）を前記グリーンシート上に加熱温度１０５℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ2 で積層した。
【００５５】
次に、配線ルールが線幅５０μｍ、線間隔５０μｍの導体パターンが形成されたフォトマスクを介して前記ドライフィルムレジストに露光量が３０ｍＪ／ｃｍ2 になるように紫外線１４による露光処理を施した。
【００５６】
次に、１．０ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液よりなる現像液（液温３０℃）に前記工程を経たアルミナセラミックス基板を２５秒間浸漬し、導体パターン状の凹部をポジ型フォトレジスト層１２に形成した。
【００５７】
次に、フッ素樹脂製のスキージを用い、導体ペーストを前記凹部に擦り込むようにして充填した。この導体ペーストは、Ａｇ粉末（平均粒径２．０μｍ）：８５ｗｔ％、アクリル樹脂：４ｗｔ％、及びテルピネオール：１１ｗｔ％から構成されていた。導体ペーストに充填不良が生じた場合には、再度充填処理を施した。
【００５８】
その後、前記工程を経たアルミナセラミックス基板をオーブンに入れ、導体ペースト乾燥処理として、１００℃で１０分間熱処理を施し、溶剤を揮発させると共に、導体ペーストをグリーンシートやアルミナセラミックス基板に結着させた。その後、ラッピングフィルム（メッシュ＃４０００）を用いてドライフィルムレジストの表面を約１０秒間研磨し、余剰の導体ペーストを除去した。この工程で、グリーンシートに形成されたビアホールの内部にも導体ペーストが充填された。
【００５９】
次に、前記工程を経たアルミナセラミックス基板を、３ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液からなるフォトレジスト層消失液に１分間浸漬して、残ったドライフィルムレジストを消失させた。この結果、アルミナセラミックス基板には、グリーンシートと導体パターン状の導体ペースト乾燥体が残った。
【００６０】
次に、初めと同様に、ビアホールが形成されたグリーンシートをフィルム基材を付けたまま、所定の位置に熱圧着した。前工程でドライフィルムレジストが消失することにより形成された導体ペースト乾燥体間の溝部には、この圧着工程における熱圧着で柔軟性を有するグリーンシートが食い込み、空隙部は形成されなかった。
【００６１】
次に、前記した接着工程、凹部形成工程、導体ペースト充填工程、及び消失工程を４回繰り返すことによりセラミックス基板上に多層積層体を形成した。
【００６２】
最後に、前記工程を経たアルミナセラミックス基板を、大気中、９００℃で１０分間焼成することにより、グリーンシート及び導体ペースト乾燥体中の有機分を分解、消失させると共に、グリーンシート及び導体粉末の焼結とアルミナセラミックス基板への接着を行い、セラミックス多層配線基板の製造を完了した。
【００６３】
製造されたセラミックス多層配線基板の断面組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて調査したところ、内部には配線幅５０μｍ、配線間隔５０μｍの配線が形成され、ビアホールの部分も導体層が緻密に形成されていた。また、グリーンシートより形成された絶縁層は各層ともその厚さが均一で、お互いに平行に形成されていることを確認した。さらに、このセラミックス多層配線基板にＬＳＩを実際に実装し、正常に動作することを確認した。
【００６４】
［実施例１］
フィルム基材として参考例１で使用したドライフィルムレジストを用い、前記ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成し、さらにこのグリーンシートに参考例１と同様にしてビアホールを形成した。
【００６５】
その後、参考例１と同様に接着工程、凹部形成工程、導体ペースト充填工程、及び消失工程を４回繰り返すことによりセラミックス基板上に多層積層体を形成し、焼成によりセラミックス多層配線基板を製造した。なお、ドライフィルムレジストをフィルム基材として使用しているので、フィルム基材の剥離工程は必要なく、そのまま前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成すればよかった。
【００６６】
製造されたセラミックス多層配線基板を参考例１と同様にＳＥＭ観察し、参考例１と同様の優れた特性を有するセラミックス多層配線基板が形成されていることを確認した。また、このセラミックス多層配線基板にＬＳＩを実際に実装し、正常に動作することを確認した。
【００６７】
［参考例２］
ドライフィルムレジストの代わりに液状のフォトレジストを使用し、グリーンシート上にフォトレジスト層を形成した他は、参考例１とほぼ同様にセラミックス多層配線基板を製造した。なお、液状のフォトレジストを使用すると、グリーンシートのビアホールの内部にもフォトレジストが充填されるため、この部分も消失工程において溶解除去する必要がある。従って、消失工程までの工程について、以下に説明する。
【００６８】
液状のネガ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＰＭＥＲ Ｎ−Ｈ６００）をバーコータ（巻線ミルＮｏ．４０）を用いて塗布し、７０℃で３０分間温風乾燥することにより厚さ２５μｍのフォトレジスト層をグリーンシート上に形成した。前記工程によりグリーンシートに形成されたビアホールの内部にもネガ型フォトレジスト層が形成された。
【００６９】
次に、配線ルールが線幅５０μｍ、線間隔５０μｍの導体パターンが形成されたフォトマスクを介して前記ネガ型フォトレジスト層に露光量が２５０ｍＪ／ｃｍ2 になるように紫外線１４による露光処理を施した。
【００７０】
次に、１．０ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液よりなる現像液（液温３０℃）に前記工程を経たアルミナセラミックス基板を３０分間浸漬し、導体パターン状の凹部をネガ型フォトレジスト層に形成した。この工程で、グリーンシートのビアホール内部に形成されていたネガ型フォトレジスト層は完全に除去されたことを、ＳＥＭによる断面観察で確認した。この工程の後は、前記したように参考例１と同様の工程を行うことによりセラミックス多層配線基板を製造した。
【００７１】
製造されたセラミックス多層配線基板を参考例１と同様にＳＥＭ観察し、参考例１と同様の優れた特性を有するセラミックス多層配線基板が形成されていることを確認した。
【００７２】
［比較例１］
アルミナセラミックス基板上に参考例１と同様にグリーンシートを圧着した。
【００７３】
次に、参考例１で使用した導体ペーストを用い、グリーンシート上にスクリーン印刷法により導体パターンを形成し、参考例１と同様の条件で乾燥を行った。
【００７４】
次に、導体ペースト乾燥体からなる導体パターンを有するグリーンシート上に再度グリーンシートを圧着する工程、導体ペーストを印刷する工程を同様に４回繰り返し、アルミナセラミックス基板上に積層体を形成し、参考例１と同様の条件で焼成した。
【００７５】
製造されたセラミックス多層配線基板を参考例１と同様にＳＥＭ観察したところ、配線が断線している部分、配線間がショートしている部分、及びビアホール内部での導体未充填部分が多数存在することが確認された。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（１）にあっては、ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを前記凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すので、前記圧着工程、前記接着工程及び前記凹部形成工程によりセラミックス基板に貼着されたグリーンシート上に高精度で微細な導体パターン状の凹部を形成することができ、前記導体ペースト充填工程によりセラミックス基板に固定されたグリーンシートのビアホールを含む凹部に充填性よく導体ペーストを充填することができ、消失工程によりドライフィルムレジストを完全に消失させて導体ペースト乾燥体のみを残留させることができる。また、前記工程を少なくとも１回以上繰り返すが、積層するグリーンシートが柔軟性を有するため、多層積層体の凹凸や未充填部分の発生を防止することができる。また、グリーンシートをセラミックス基板に固定させているため、焼成時のグリーンシートの平面方向への収縮や反り等の発生を防止することができ、その結果高精度で微細な多層配線パターンを有するセラミックス多層配線基板を製造することができる他、フィルム基材の剥離工程及びドライフィルムレジストの接着工程を省略することができ、より容易にセラミックス多層配線基板の製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）〜（ｉ）は参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（第１の製造方法）における各工程を模式的に示した断面図である。
【図２】 （ａ）〜（ｉ）は別の参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（第３の製造方法）における各工程を模式的に示した断面図である。
【産業上の利用分野】
本発明はセラミックス多層配線基板の製造方法に関し、より詳細には半導体ＬＳＩ、チップ部品などが実装され、それらを相互配線するためのセラミックス多層配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器はますます小型化、高密度化、高速動作化が進んできており、現在さらなる小型化等の要求がなされている。そして、これらの要求に答えるため、最近ではマルチチップモジュール（ＭＣＭ）の採用が検討され始めている。ＭＣＭは、高密度配線が形成された多層配線基板に、複数のベアチップ（パッケージ化されていない裸のＬＳＩ）が実装されたものである。このＭＣＭは配線基板の構成や材料によって、ＭＣＭ−Ｌ、ＭＣＭ−Ｃ、ＭＣＭ−Ｄの３つに大別される。
【０００３】
ＭＣＭ−Ｌはガラス／エポキシ系プリント配線基板を基板として使用するものであり、低コストで生産が可能であるが、貫通ビアホールの存在により配線面積が増大するために高密度化が図れないという問題点を有しており、低速領域（動作周波数が５０ＭＨｚ程度）で使用されている。ＭＣＭ−Ｃはセラミックスを基板に使用し、その上に厚膜法により配線層を形成したものであり、中程度のコストで生産が可能であるが、厚膜技術に起因する配線ピッチの限界から高密度化にも限界があり、中速領域（動作周波数が５０〜１００ＭＨｚ）で使用されている。ＭＣＭ−Ｄは、絶縁層としてポリイミドを使用し、シリコン基板等の半導体上に薄膜工程により高密度配線を形成したものであり、高速領域（動作周波数が１００ＭＨｚを超えたもの）で使用することができる。しかし、ＭＣＭ−Ｄは薄膜形成工程での工程数が他の方法と比較して多く、また薄膜形成装置が高価である等の理由から製造コストが高く付くという問題がある。
【０００４】
従って、現在エンジニアリングワークステーション等の民生用の電子機器で実験搭載されているのは、主にＭＣＭ−Ｃである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、民生用の電子機器に対しても動作周波数が１００ＭＨｚを超える領域での使用が要求されるようになってきている。しかしながら、前述のようにＭＣＭ−Ｄはコストが高く付くので民生用の電子機器に使用することが難しく、他方ＭＣＭ−Ｃは配線ピッチの限界から集積度の向上を図ることができず、高速領域での使用が難しい。すなわち、現在のＭＣＭ−Ｃの配線ルールでは、配線幅が１００μｍ、配線間隔が１００μｍ程度であり、動作周波数が１００μｍを超える高速領域では、配線幅や配線間隔をさらに微細化する必要がある。
【０００６】
通常、ＭＣＭ−Ｃとして使用されるセラミックス多層配線基板は、グリーンシート上にスクリーン印刷法により導体パターンを塗布、印刷し、これら導体パターンを有するグリーンシートを積層し、焼成することにより製造しているが、スクリーン印刷に使用するメッシュスクリーンはメッシュ開口率に限界があるため、前記した配線ルールが１００μｍ以下のオーダーのものを印刷しようとすると導体ペーストに印刷不良（にじみ、かすれ等）が発生するという問題があった。また、グリーンシートに導体ペーストを塗布、印刷した後、導体ペーストを乾燥させるために前記グリーンシートを加熱するが、この加熱処理によりグリーンシートが収縮してしまうことがある。このため、導体パターンの寸法精度の低下やグリーンシート積層時の位置ずれが発生するという問題があった。
【０００７】
またグリーンシートに形成されたビアホールに導体ペーストを充填する際には、前記グリーンシートをスクリーン印刷機の下地板に載せ、スクリーン印刷法により前記ビアホール内部への導体ペーストの充填を行う。しかし、導体ペースト充填後にグリーンシートを下地板より取りはずす際、ビアホールに充填された導体ペーストが下地板に付着してしまい、ビアホール内部に導体ペーストの充填不良が生じるという問題があった。
【０００８】
さらに、導体パターンが形成されたグリーンシートを積層することにより形成された多層積層体を焼成すると体積収縮が発生するが、その際場所による収縮率にばらつきが±０．３％程度発生すること、及びグリーンシート内のセラミックスと導体である金属との収縮率の相違から焼成後の基板に「そり」が発生すること等のため、配線パターンの精度が低下するという問題もあった。
【０００９】
そこで、焼成されたセラミックス基板を使用し、このセラミックス基板上に厚膜導体と絶縁体のペーストを交互に印刷し、焼成する方法も試みられているが、この方法では導体ペーストの上に積層される絶縁層に凹凸を生じ、配線層を重ねるにつれ、この凹凸が大きくなるため、精密な配線層を形成することができないという課題があった。
【００１０】
本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、積層体に凹凸や反り等がなく、その内部に断線や未充填部が発生せず、多段にわたり微細で精密な配線パターンを形成することが可能なセラミックス多層配線基板の製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法は、ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを該凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すことを特徴としている（１）。
【００１４】
本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（１）について、以下図面に基づいて詳細に説明する。以下、参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法を第１の製造方法、本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（１）を第２の製造方法、別の参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法を第３の製造方法ともいう。
【００１５】
まず、参考例に係る第１の製造方法について説明する。図１（ａ）〜（ｉ）は第１の製造方法における各製造工程を概略的に示した断面図である。
【００１６】
本方法においては、まず圧着工程として、セラミックス基板１１上にビアホール１２が形成されたグリーンシート１４を圧着する（図１（ａ））。
【００１７】
参考例、及び本発明に使用するセラミックス基板１１は、配線基板として使用することができるものであれば特に限定されず、その具体例としては、例えばセラミックス基板として通常使用されるアルミナセラミックス基板、ムライトセラミックス基板、ガラスセラミックス基板、窒化アルミニウムセラミックス基板等が挙げられる。セラミックス基板１１は、その内部や表面に配線等が形成された基板であってもよい。
【００１８】
グリーンシート１４は、通常用いられるセラミックス粒子やガラス粒子、例えばアルミナ、ムライト、コージェライト、窒化アルミニウム、窒化珪素、ホウ珪酸ガラス等の粒子６０〜７０ｗｔ％、ブチラール樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂（バインダ）５〜１０ｗｔ％、トルエン、キシレン、ｉ−ブタノール、ｎ−ブタノール等の溶剤１５〜２０ｗｔ％及びジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等の可塑剤２〜１０ｗｔ％等から構成されている。このグリーンシート１４は公知の方法により作製することができる。その方法としては、例えば前記組成からなるスラリを調製した後、ポリエステル、ポリエチレン等の柔軟性を有する樹脂製のフィルム基材１３の上にドクターブレード法等によりグリーンシート１４を形成する方法が挙げられる。グリーンシート１４は樹脂製のバインダ及び可塑剤が含まれているので、形状保持性及び柔軟性を有する。このグリーンシート１４の厚さは、通常１０〜４００μｍ程度である。
【００１９】
グリーンシート１４へのビアホール１２の形成方法としては、通常行われている方法、すなわちパンチング法により貫通孔を形成する方法が挙げられる。なお、パンチングを行う際には、フィルム基材１３を剥離せず、フィルム基材１３上に存在するグリーンシート１４とフィルム基材１３とに同時に貫通孔を形成する方法が、グリーンシート１４の伸縮が生じないので好ましい。
【００２０】
このようにしてビアホール１２が形成されたグリーンシート１４を、セラミックス基板１１に圧着するが、前記圧着の方法は熱圧着法が好ましい。熱圧着の条件としては、加熱温度が８０〜１２０℃、圧力が５〜３０ｋｇ／ｃｍ2 、熱圧着時間が１０秒〜１分程度が好ましい。圧着する際に、フィルム基材１３とグリーンシート１４とは剥離せず、フィルム基材１３を付けたまま、フィルム基材１３を上側にしてセラミックス基板１１に圧着する方法をとるのが、グリーンシート１４の伸縮が生じないので好ましく、またゴム板をグリーンシート１４の上に載置して圧着する方法が、セラミックス基板１１に多少の反り等が存在する場合でもセラミックス基板１１を破損する虞れがないので好ましい。
【００２１】
圧着する際のグリーンシート１４の位置合わせは、例えばセラミックス基板１１上に予め複数の位置合わせマーク１１ａをスクリーン印刷等により形成しておき、他方グリーンシート１４には位置合わせのための貫通孔を形成しておき、前記グリーンシート１４を圧着する際に、セラミックス基板１１上の位置合わせマーク１１ａがグリーンシート１４に形成された貫通孔の中に位置するようにグリーンシート１４をセラミックス基板１１上に載置し、熱圧着すればよい。
【００２２】
この後、フィルム基材１３はグリーンシート１４より剥離する（図１（ｂ））。剥離性を向上させるために、グリーンシート１４を形成する前に、フィルム基材１３にシリコンオイルをコーティングしておいてもよい。
【００２３】
次に、接着工程として、グリーンシート１４上にドライフィルムレジスト１５を接着する（図１（ｃ））。
【００２４】
ドライフィルムレジスト１５としては、公知のネガ型のものを使用することができ、その具体例としては、例えばデュポン社製のリストン、三菱レイヨン社製のダイヤロン等が挙げられる。ドライフィルムレジスト１５の厚さは、１５〜５０μｍの範囲が好ましい。ドライフィルムレジスト１５の厚さが１５μｍ未満であると後工程において導体ペーストの充填が難しくなり、他方その厚さが５０μｍを超えると解像度が低下する。ドライフィルムレジスト１５の接着方法は、熱圧着法をとるのが好ましい。熱圧着の条件としては、加熱温度８０〜１１０℃、圧力１〜３ｋｇ／ｃｍ2 が好ましい。
【００２５】
次に、凹部形成工程として、ドライフィルムレジスト１５に導体パターン状の凹部１８を形成する。この場合、ドライフィルムレジスト１５の導体パターン以外の部分に紫外線１７が露光されるように設計されたフォトマスク１６を介して紫外線１７を照射し（図１（ｄ））、その後現像処理を施すことにより、セラミックス基板１１上に導体パターン状の凹部１８を形成する（図１（ｅ））。
【００２６】
紫外線１７による露光処理の条件は特に限定されないが、露光量は通常２０〜５０ｍＪ／ｃｍ2 が好ましい。前記露光量が２０ｍＪ／ｃｍ2 未満であると現像によりセラミックス基板１１の表面まで達する凹部１８を完全に形成することが難しく、他方前記露光量が５０ｍＪ／ｃｍ2 を超えるとオーバー露光となり、凹部１８の断面形状が逆台形になるため好ましくない。
【００２７】
前記現像処理の条件も特に限定されるものではなく、通常行われるスプレー法又は浸漬揺動法等の方法により現像処理を施すことができる。現像液は０．１〜１．０ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液が好ましい。
【００２８】
次に、導体ペースト充填工程として、導体ペースト１９を導体パターン状の凹部１８（配線部及びビアカバー部）及びビアホール１２に充填する（図１（ｆ））。
【００２９】
通常、導体ペースト１９は導体粉末、溶剤、及び樹脂（バインダ）より構成される。
前記導体粉末用の材料としては、通常基板等の配線に使用される公知の導体材料を使用することができ、その具体例としては、例えばＷ、Ｍｏ−Ｍｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｄ等が挙げられる。
【００３０】
また導体ペースト１９用の溶剤としては、例えばテルピネオール、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）等、公知の溶剤が挙げられる。
【００３１】
導体ペースト１９用のバインダーは、後工程で用いられるフォトレジスト層消失液に溶解しないものである必要がある。これは、ドライフィルムレジスト１５に形成された凹部１８及びグリーンシート１４のビアホール１２に導体ペースト１９を充填した後、このドライフィルムレジスト１５を現像液に接触させて溶解、消失させる工程において、導体ペースト１９がフォトレジスト層消失液に溶解しないようにするためである。前記フォトレジスト層消失液は通常水溶液であるので、導体ペースト１９に用いられる樹脂は非水溶性の樹脂である必要がある。前記樹脂の具体例としては、例えばエチルセルロース、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等が挙げられる。
【００３２】
以上の理由から参考例、及び本発明に使用される導体ペースト１９としては、例えば前記導体粉末が８４〜９６ｗｔ％、前記アクリル樹脂等の樹脂（バインダ）が２〜６ｗｔ％、前記テルピネオール等の溶剤が２〜１６ｗｔ％の組成からなるものが好ましい。導体ペースト１９の調製は３本ロールを使用する方法等、公知の調製方法を用いて調製することができる。
【００３３】
なお、焼成後に導体とセラミックス基板１１との接着性を高めるために、上記導体粉末に対し、ガラス、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等の無機結合粉末を１〜１０ｗｔ添加してもよい。
【００３４】
上記した組成の導体ペースト１９をドライフィルムレジストの凹部１８及びビアホール１２に充填するには、スキージを用い、導体ペースト１９を凹部１８に直接擦り込むように充填する方法をとるのが好ましい。この場合に用いるスキージの材質は、ゴム又はフッ素樹脂が好ましい。凹部１８以外のドライフィルムレジスト１５の表面に導体ペースト１９が多少残存する場合もあるが、この場合は導体ペースト１９の付着していないスキージを用いて掻き取ることにより殆ど除去することができ、ドライフィルムレジスト１５が傷つくこともない。さらに、前記操作によっても除去できない極薄い導体ペースト１９の層が存在する場合は、導体ペースト１９を乾燥させた後、ラッピングフィルム（砥粒として粒径１μｍのアルミナが被着しているもの）を用いて研磨することにより除去することができる。また、凹部１８内及びビアホール１２内に導体ペースト１９の充填不良が生じた場合には、充填方向を初期の充填方向より９０度変えて再度充填すれば、完全に充填することができる。
【００３５】
導体ペースト１９を充填した後は、乾燥工程として、前記工程を経たセラミックス基板１１に加熱処理を施し、導体ペースト１９中の溶剤等を揮発させる。加熱処理は、約９０〜１２０℃で１０〜２０分程度行うのが好ましい。
【００３６】
次に、消失工程として、導体ペースト１９が充填されたドライフィルムレジスト１５をフォトレジスト層消失液で処理して溶解し、ドライフィルムレジスト１５を消失させる（図１（ｇ））。前記フォトレジスト層消失液は、ドライフィルムレジスト１５を溶解し、かつ導体ペースト１９に使用されている樹脂、グリーンシート１４に使用されている樹脂及びセラミックス基板１１を溶解しない必要がある。このようなフォトレジスト層消失液としては、例えば１〜５ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液等が挙げられる。前記フォトレジスト層消失液の濃度が１ｗｔ％未満では、フォトレジスト層の溶解速度が遅く、他方前記フォトレジスト層消失液の濃度が５ｗｔ％を超えるとセラミックス基板１１を溶解する虞れがある。前記フォトレジスト層消失液として、フォトレジストメーカーの剥離液を使用してもよい。
【００３７】
前記した諸工程を経ることにより、セラミックス基板１１上に貼着されたグリーンシート１４に導体ペースト乾燥体１９’からなる導体パターン（ビア、ビアカバー部、配線部）が形成される。そして、これを焼成処理すれば、グリーンシート１４や導体ペースト乾燥体１９’中の有機分が分解、消失し、グリーンシート１４に含まれているセラミックス粒子等、及び導体ペースト乾燥体１９’に含まれている金属導体が焼結して、セラミックス多層配線基板が製造されるが、通常はセラミックス基板１１上に複数層のグリーンシート１４及び導体ペースト１９からなる導体パターン（以下、これらを多層積層体と記す）を形成した後、焼成処理を行う。
【００３８】
この場合には、前記圧着工程、前記接着工程、前記凹部形成工程及び前記導体ペースト充填工程、及び前記消失工程を複数回繰り返し、前述した諸工程により導体ペースト乾燥体１９からなる導体パターンが形成されたグリーンシート１４上に、同様の形状を有するグリーンシート１４及び前記導体パターンを複数層積層し、多層積層体を形成する（図１（ｉ））。
【００３９】
なお、２回目以降の圧着工程においては、前記導体パターンが形成されたグリーンシート１４上に、熱圧着等によりグリーンシート１４を貼着する（図１（ｈ））。この熱圧着によりグリーンシート１４上の導体パターンが形成されていない部分（溝部）にグリーンシート１４が充填されるため、下層のグリーンシート１４と上層のグリーンシート１４との間に空隙が生じることはない。
【００４０】
これらの工程が終了した後、多層積層体が形成されたセラミックスを焼成することにより、セラミックス多層配線基板の製造が完了する。焼成条件は、含まれている導体の種類により異なるが、グリーンシート１４や金属導体が焼結してセラミックス基板１１にしっかり接着する雰囲気及び温度条件等が好ましい。
【００４１】
次に、本発明に係る第２の製造方法（１）について説明する。
本方法においては、前記第１の製造方法においてグリーンシート１４を形成する際に用いられたフィルム基材１３の代わりに、ドライフィルムレジスト１５を用いる。従って、グリーンシート形成工程においては、ドライフィルムレジスト１５上にグリーンシート１４を形成し、そのままドライフィルムレジスト１５の剥離を行わずにセラミックス基板１１上にグリーンシート１４を圧着する。圧着方法は、前記第１の製造方法と同様でよい。この方法を前記第１の製造方法と比較すると、フィルム基材１３をグリーンシート１４から剥離する必要がなく、またドライフィルムレジスト１５をグリーンシート１４に接着する工程を省略することができる。
【００４２】
その後は、前記第１の製造方法と同様に凹部形成工程、導体ペースト充填工程及び消失工程を行い、必要であれば前記諸工程を複数回繰り返す。これらの方法については、前記第１の製造方法において詳述したので、ここでは詳細な説明は省略する。
【００４３】
次に、別の参考例に係る第３の製造方法について説明する。
図２（ａ）〜（ｉ）は、前記第３の製造方法における各製造工程を概略的に示した断面図である。なお、（ｅ）の工程以降は前記第１の製造方法と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【００４４】
前記第３の製造方法においては、まず初めに第１の製造方法と同様に圧着工程を行い（図２（ａ））、次にフィルム基材１３の剥離を行う（図２（ｂ））。
【００４５】
次に、フォトレジスト層形成工程として、グリーンシート１４に液状のフォトレジストを塗布し、乾燥させてフォトレジスト層２５を形成する（図１（ｃ））。
【００４６】
前記塗布方法としては、例えばロールコーター法、バーコーター法、ディップ法、ホイラー法（スピンナー法）等が挙げられ、これらの方法によりグリーンシート１４上に液状のフォトレジストを塗布した後、セラミックス基板１１をオーブンに入れて約８７〜９０℃で３０〜４０分程度加熱し、フォトレジストを乾燥、固化させる。この工程によりグリーンシート１４に形成されたビアホール１２にもフォトレジストが充填され、固化する。次工程の凹部形成工程では、ビアホール１２内に充填されたフォトレジストを完全に除去する必要があり、この場合、以下のような理由からネガ型フォトレジストの方が好ましい。すなわち、ネガ型フォトレジストを使用した場合、導体パターン形成部分を未感光部とするため、最適露光量で紫外線露光を行うことができ、現像液による溶解も容易である。他方ポジ型フォトレジストを使用した場合は、導体パターンの部分を感光部としなければならないので、ビアホール１２内部まで感光させる必要があり、そのため露光量を大幅に増加させなければならない。従って、正確なパターンニングが難しくなる。ネガ型フォトレジストとしては、東京応化工業（株）製 ＰＭＥＲ
Ｎ−Ｈ６００等が挙げられる。
【００４７】
次に、前記したように導体パターン部分が未感光部となるように設計されたフォトマスク１６を使用して紫外線１７による露光処理を行う（図２（ｄ））。 紫外線１７による露光量は通常２００〜４００ｍＪ／ｃｍ2 が好ましい。前記露光量が２００ｍＪ／ｃｍ2 未満であると現像により下の層の表面まで達する凹部１８を完全に形成することが難しく、他方前記露光量が４００ｍＪ／ｃｍ2 を超えるとオーバー露光となり、凹部１８の断面形状が逆台形になるため好ましくない。
【００４８】
その後は、第１の製造方法と同様の条件で同様の工程を行うことによりセラミックス多層配線基板を製造することができる。
【００５０】
【作用】
上記構成のセラミックス多層配線基板の製造方法（１）によれば、ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを前記凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すので、前記圧着工程、前記接着工程及び前記凹部形成工程によりセラミックス基板に貼着されたグリーンシート上に高精度で微細な導体パターン状の凹部が形成され、前記導体ペースト充填工程によりセラミックス基板に固定されたグリーンシートのビアホールを含む凹部に充填性よく導体ペーストが充填され、消失工程によりドライフィルムレジストが完全に消失してグリーンシート上に導体ペースト乾燥体のみが残留する。また、前記工程を少なくとも１回以上繰り返すが、積層するグリーンシートが柔軟性を有するため、多層積層体に凹凸や未充填部分が生じることはない。また、グリーンシートはセラミックス基板に固定されているため、焼成時に平面方向に収縮することはなく反り等も生じないため、高精度で微細な多層配線パターンを有するセラミックス多層配線基板が製造される他、フィルム基材の剥離工程及びドライフィルムレジストの接着工程を省略することができ、より容易にセラミックス多層配線基板が製造される。
【００５２】
【実施例及び比較例】
以下、本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法の実施例、参考例、及び比較例を説明する。
【００５３】
［参考例１］
まず、アルミナセラミックス基板上に、直径５０μｍのビアホールが形成されたグリーンシートをフィルム基材を付けたまま、所定の位置に熱圧着した。熱圧着の条件は加熱温度１００℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ２、加圧保持時間３０秒であった。グリーンシートの位置合わせは、アルミナセラミックス基板上にスクリーン印刷により形成した位置合わせマークと、グリーンシートに形成した位置合わせ用の貫通孔部分とが一致するように行った。またグリーンシートの熱圧着時には厚さ２ｍｍのゴム板をフィルム基材の上に載置して圧着を行った。グリーンシートはアルミナ粉末（平均粒径 ２μｍ）６０ｗｔ％、及びＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系のガラス粉末（平均粒径 ４．２μｍ）４０ｗｔ％からなる混合粉末１００重量部に、有機樹脂バインダとしてメタクリル酸エステル樹脂が１３重量部、可塑剤としてＤＯＰが５重量部、及び溶剤としてトルエンとキシレン（１：１）が合計で２７重量部添加されているものを用いた。前記グリーンシートの厚さは８０μｍであった。
【００５４】
次に、フィルム基材をグリーンシートより剥離し、厚さが３３μｍのドライフィルムレジスト（デュポン社製 リストン４７１３）を前記グリーンシート上に加熱温度１０５℃、圧力２ｋｇ／ｃｍ2 で積層した。
【００５５】
次に、配線ルールが線幅５０μｍ、線間隔５０μｍの導体パターンが形成されたフォトマスクを介して前記ドライフィルムレジストに露光量が３０ｍＪ／ｃｍ2 になるように紫外線１４による露光処理を施した。
【００５６】
次に、１．０ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液よりなる現像液（液温３０℃）に前記工程を経たアルミナセラミックス基板を２５秒間浸漬し、導体パターン状の凹部をポジ型フォトレジスト層１２に形成した。
【００５７】
次に、フッ素樹脂製のスキージを用い、導体ペーストを前記凹部に擦り込むようにして充填した。この導体ペーストは、Ａｇ粉末（平均粒径２．０μｍ）：８５ｗｔ％、アクリル樹脂：４ｗｔ％、及びテルピネオール：１１ｗｔ％から構成されていた。導体ペーストに充填不良が生じた場合には、再度充填処理を施した。
【００５８】
その後、前記工程を経たアルミナセラミックス基板をオーブンに入れ、導体ペースト乾燥処理として、１００℃で１０分間熱処理を施し、溶剤を揮発させると共に、導体ペーストをグリーンシートやアルミナセラミックス基板に結着させた。その後、ラッピングフィルム（メッシュ＃４０００）を用いてドライフィルムレジストの表面を約１０秒間研磨し、余剰の導体ペーストを除去した。この工程で、グリーンシートに形成されたビアホールの内部にも導体ペーストが充填された。
【００５９】
次に、前記工程を経たアルミナセラミックス基板を、３ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液からなるフォトレジスト層消失液に１分間浸漬して、残ったドライフィルムレジストを消失させた。この結果、アルミナセラミックス基板には、グリーンシートと導体パターン状の導体ペースト乾燥体が残った。
【００６０】
次に、初めと同様に、ビアホールが形成されたグリーンシートをフィルム基材を付けたまま、所定の位置に熱圧着した。前工程でドライフィルムレジストが消失することにより形成された導体ペースト乾燥体間の溝部には、この圧着工程における熱圧着で柔軟性を有するグリーンシートが食い込み、空隙部は形成されなかった。
【００６１】
次に、前記した接着工程、凹部形成工程、導体ペースト充填工程、及び消失工程を４回繰り返すことによりセラミックス基板上に多層積層体を形成した。
【００６２】
最後に、前記工程を経たアルミナセラミックス基板を、大気中、９００℃で１０分間焼成することにより、グリーンシート及び導体ペースト乾燥体中の有機分を分解、消失させると共に、グリーンシート及び導体粉末の焼結とアルミナセラミックス基板への接着を行い、セラミックス多層配線基板の製造を完了した。
【００６３】
製造されたセラミックス多層配線基板の断面組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて調査したところ、内部には配線幅５０μｍ、配線間隔５０μｍの配線が形成され、ビアホールの部分も導体層が緻密に形成されていた。また、グリーンシートより形成された絶縁層は各層ともその厚さが均一で、お互いに平行に形成されていることを確認した。さらに、このセラミックス多層配線基板にＬＳＩを実際に実装し、正常に動作することを確認した。
【００６４】
［実施例１］
フィルム基材として参考例１で使用したドライフィルムレジストを用い、前記ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成し、さらにこのグリーンシートに参考例１と同様にしてビアホールを形成した。
【００６５】
その後、参考例１と同様に接着工程、凹部形成工程、導体ペースト充填工程、及び消失工程を４回繰り返すことによりセラミックス基板上に多層積層体を形成し、焼成によりセラミックス多層配線基板を製造した。なお、ドライフィルムレジストをフィルム基材として使用しているので、フィルム基材の剥離工程は必要なく、そのまま前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成すればよかった。
【００６６】
製造されたセラミックス多層配線基板を参考例１と同様にＳＥＭ観察し、参考例１と同様の優れた特性を有するセラミックス多層配線基板が形成されていることを確認した。また、このセラミックス多層配線基板にＬＳＩを実際に実装し、正常に動作することを確認した。
【００６７】
［参考例２］
ドライフィルムレジストの代わりに液状のフォトレジストを使用し、グリーンシート上にフォトレジスト層を形成した他は、参考例１とほぼ同様にセラミックス多層配線基板を製造した。なお、液状のフォトレジストを使用すると、グリーンシートのビアホールの内部にもフォトレジストが充填されるため、この部分も消失工程において溶解除去する必要がある。従って、消失工程までの工程について、以下に説明する。
【００６８】
液状のネガ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＰＭＥＲ Ｎ−Ｈ６００）をバーコータ（巻線ミルＮｏ．４０）を用いて塗布し、７０℃で３０分間温風乾燥することにより厚さ２５μｍのフォトレジスト層をグリーンシート上に形成した。前記工程によりグリーンシートに形成されたビアホールの内部にもネガ型フォトレジスト層が形成された。
【００６９】
次に、配線ルールが線幅５０μｍ、線間隔５０μｍの導体パターンが形成されたフォトマスクを介して前記ネガ型フォトレジスト層に露光量が２５０ｍＪ／ｃｍ2 になるように紫外線１４による露光処理を施した。
【００７０】
次に、１．０ｗｔ％の炭酸ナトリウム水溶液よりなる現像液（液温３０℃）に前記工程を経たアルミナセラミックス基板を３０分間浸漬し、導体パターン状の凹部をネガ型フォトレジスト層に形成した。この工程で、グリーンシートのビアホール内部に形成されていたネガ型フォトレジスト層は完全に除去されたことを、ＳＥＭによる断面観察で確認した。この工程の後は、前記したように参考例１と同様の工程を行うことによりセラミックス多層配線基板を製造した。
【００７１】
製造されたセラミックス多層配線基板を参考例１と同様にＳＥＭ観察し、参考例１と同様の優れた特性を有するセラミックス多層配線基板が形成されていることを確認した。
【００７２】
［比較例１］
アルミナセラミックス基板上に参考例１と同様にグリーンシートを圧着した。
【００７３】
次に、参考例１で使用した導体ペーストを用い、グリーンシート上にスクリーン印刷法により導体パターンを形成し、参考例１と同様の条件で乾燥を行った。
【００７４】
次に、導体ペースト乾燥体からなる導体パターンを有するグリーンシート上に再度グリーンシートを圧着する工程、導体ペーストを印刷する工程を同様に４回繰り返し、アルミナセラミックス基板上に積層体を形成し、参考例１と同様の条件で焼成した。
【００７５】
製造されたセラミックス多層配線基板を参考例１と同様にＳＥＭ観察したところ、配線が断線している部分、配線間がショートしている部分、及びビアホール内部での導体未充填部分が多数存在することが確認された。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（１）にあっては、ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを前記凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すので、前記圧着工程、前記接着工程及び前記凹部形成工程によりセラミックス基板に貼着されたグリーンシート上に高精度で微細な導体パターン状の凹部を形成することができ、前記導体ペースト充填工程によりセラミックス基板に固定されたグリーンシートのビアホールを含む凹部に充填性よく導体ペーストを充填することができ、消失工程によりドライフィルムレジストを完全に消失させて導体ペースト乾燥体のみを残留させることができる。また、前記工程を少なくとも１回以上繰り返すが、積層するグリーンシートが柔軟性を有するため、多層積層体の凹凸や未充填部分の発生を防止することができる。また、グリーンシートをセラミックス基板に固定させているため、焼成時のグリーンシートの平面方向への収縮や反り等の発生を防止することができ、その結果高精度で微細な多層配線パターンを有するセラミックス多層配線基板を製造することができる他、フィルム基材の剥離工程及びドライフィルムレジストの接着工程を省略することができ、より容易にセラミックス多層配線基板の製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）〜（ｉ）は参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（第１の製造方法）における各工程を模式的に示した断面図である。
【図２】 （ａ）〜（ｉ）は別の参考例に係るセラミックス多層配線基板の製造方法（第３の製造方法）における各工程を模式的に示した断面図である。
Claims (1)
- ドライフィルムレジスト上にグリーンシートを形成するグリーンシート形成工程と、該グリーンシートにビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記ドライフィルムレジストを上側にして、ビアホールが形成されたグリーンシートをセラミックス基板に圧着する圧着工程と、前記ドライフィルムレジストに導体パターン状の凹部を形成する凹部形成工程と、導体ペーストを該凹部及び前記ビアホールに充填する導体ペースト充填工程と、前記ドライフィルムレジストを消失させる消失工程とを少なくとも１回以上繰り返すことを特徴とするセラミックス多層配線基板の製造方法。
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