JP3744732B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載される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、半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載される配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の内部及び表面にタングステン、モリブデン等の高融点金属材料から成る配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層を形成した構造を有しており、絶縁基体表面に半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに各電子部品の電極が配線導体層等に電気的に接続させるようになっている。
【０００３】
かかる配線基板は、一般に、セラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚膜形成技術を採用することによって製作されており、具体的には以下の方法によって製作される。
【０００４】
即ち、（１）まず、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等から成るセラミックス原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、次にこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に形成して複数枚のセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る。そして少なくとも１つのセラミックグリーンシートの上面側から下面側にかけて金属製の打ち抜きピンを押圧し、各セラミックグリーンシートの所定位置に厚み方向に貫通するスルーホールを形成する。
【０００５】
（２）次に、前記セラミックグリーンシートの表面及びスルーホール内に、タングステンやモリブデン粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た導電ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布する。
【０００６】
（３）そして最後に前記導電ペーストを印刷塗布した各セラミックグリーンシートを上下に積層するとともに還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、有機溶剤、溶媒を気化除去するとともに、セラミックグリーンシートと導電ペーストとを焼結一体化することによって絶縁基体の内部及び表面に所定パターンの配線導体層を有する配線基板が完成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記電子部品の電極と配線導体層との接続方法としては、半導体素子等の電子部品の高密度化、小型化に対応するためセラミック配線基板の表面に露出するスルーホール導体層に半導体素子の電極を半田等の電気的接続手段を介し直接接続する、所謂、フリップチップ方式のボンディングが多用されつつあり、少なくとも半導体素子等の電極が接続されるスルーホール導体層は、半導体素子の電極配置に合わせて高密度で形成することが必要となっている。
【０００８】
しかしながら、上記従来の配線基板においては、スルーホール導体層を形成するためのスルーホールがセラミックグリーンシートの上面側から下面側にかけて金属製の打ち抜きピンを押圧することによって形成されており、該打ち抜きピンは機械的強度の関係から直径を８０μｍ未満とすることができず、その結果、打ち抜きピンを用いて形成されるスルーホール及び該スルーホール内に形成されるスルーホール導体層は直径が８０μｍ以上となり、スルーホール導体層を高密度に形成することができず、高密度で形成された半導体素子等の電極を接続することができないという欠点を有していた。
【０００９】
またこの従来の配線基板においては、配線導体層がセラミックグリーンシートに導電ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布することによって形成されており、該スクリーン印刷法による導電ペーストの印刷塗布はスクリーンメッシュの関係から線幅及び隣接間隔を７０μｍ以下とすることができず、その結果、形成される配線導体層はその線幅が太く、隣接間隔も広いものとなり、配線導体層を高密度に形成することができないという欠点を有していた。
【００１０】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は配線導体層及びスルーホール導体層を高密度に形成することができる配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板の製造方法は、（１）有機樹脂組成物にセラミック粉末を分散させたセラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた感光性セラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させた感光性導電ペーストとを作製する工程と、（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する光硬化セラミックシートを形成する工程と、（３）前記光硬化セラミックシートの表面に、セラミックグリーンシートの表面に形成される配線用導体層に対応する溝を形成し、前記セラミックグリーンシートの表面に、前記感光性導電ペーストを被着させるとともに該感光性導電ペーストの所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像してセラミックグリーンシートの表面に配線用導体層を形成する工程と、（４）前記光硬化セラミックシートのスルーホール内に前記感光性導電ペーストを被着させてスルーホール用導体層を形成する工程と、（５）前記配線用導体層と該配線用導体層に対応する前記溝とが一致するように、前記スルーホール用導体層が形成された光硬化セラミックシートを前記配線用導体層が形成されたセラミックグリーンシートの上に積層し、焼成することにより、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層を形成する工程とから成る。
【００１２】
本発明の配線基板の製造方法は、（１）有機樹脂組成物にセラミック粉末を分散させたセラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた感光性セラミックグリーンシートと、金属粉末に有機溶剤を添加した導電ペーストとを作製する工程と、（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する光硬化セラミックシートを形成する工程と、（３）前記光硬化セラミックシートの表面に、前記セラミックグリーンシートの表面に形成される配線用導体層に対応する溝を形成する工程と、（４）前記セラミックグリーンシートの表面に感光性レジストフィルムを載置させ、かつ所定位置に光を照射し所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去して所定パターンの貫通穴を有するレジスト膜を形成する工程と、（５）前記レジスト膜の貫通穴内、及び光硬化セラミックシートのスルーホール内に導電ペーストを充填し、しかる後レジスト膜を除去してセラミックグリーンシートの表面に配線用導体層を、光硬化セラミックシートのスルーホール内にスルーホール用導体層を形成する工程と、（６）前記配線用導体層と該配線用導体層に対応する前記溝とが一致するように、前記スルーホール用導体層が形成された光硬化セラミックシートを前記配線用導体層が形成されたセラミックグリーンシートの上に積層し、焼成することにより、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層を形成する工程とから成る。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体層を形成するための導電ペーストを感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させて感光性となしたことからセラミックグリーンシートの表面に導電ペーストを被着させ、その後、所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによって配線用導体層を形成する、所謂、フォトリソグラフィー技術を採用することによって形成することができるため配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものになすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００１４】
また本発明の配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートの表面にフォトリソグラフィー技術により微細な所定パターンの貫通穴が形成されているレジスト膜を被着し、そしてその貫通穴内に導電ペーストを充填することによって配線用導体層を形成することから配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものとなすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
さらに本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートを、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を添加分散させて感光性となしたことから、セラミックグリーンシートの所定位置に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによってスルーホールを極めて簡単に、かつ直径が６０μｍ以下の小さな径に形成することができ、これによってスルーホール内に形成されるスルーホール導体層もその直径を６０μｍ以下の小さいものとしてスルーホール導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の配線基板の製造方法を図１（ａ）乃至（ｉ）に示す実施例に基づいて説明する。
まず、図１（ａ）に示す如く、感光性セラミックグリーンシート１を形成する。
前記感光性セラミックグリーンシート１はセラミック粉末に、光反応性化合物、光重合開始剤、光重合促進剤から成る感光性樹脂組成物および必要に応じて有機バインダー、紫外線吸収剤、熱重合禁止剤、非感光性ポリマー等を混合して感光性泥漿物を作り、前記感光性泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形することによって形成される。
【００１６】
前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられるセラミック粉末としてはガラスセラミックス粉末、酸化アルミニウム粉末、ムライト粉末、窒化アルミニウム粉末、結晶化ガラス粉末等が使用され、例えば、ガラスセラミックス粉末が使用される場合には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１０．８重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）２８．０重量％、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）４３．８重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）７．１重量％、残部がホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）から成るガラス成分８０重量％に対し、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）粉末を２０重量％としたものが好適に使用される。
【００１７】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光反応性化合物は光反応性の炭素−炭素不飽和結合を有するアクリル系またはメタクリル系のモノマーもしくはオリゴマーであり、光硬化して感光性セラミックグリーンシート１を後述する現像液に不溶となすことにより、フォトリソグラフィー法によるスルーホール形成を可能とする作用を有し、例えば、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコ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、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、ステアリルアクリレート、テトラヒドラフルフリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、トリデシルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、エトキシ化ノニルフェニールアクリレート、ジンクジアクリレート、１，３ブタンジオールジアクリレート、１．４ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、プロピシ化ネオペンチルグリコールアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロキシ化グリセリルトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリストールヒドロキシペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリストールテトラアクリレート、ペンタアクリレートエステル及び上記のアクリレートをメタクリレートに置き換えたものがあり、これらの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００１８】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光重合開始剤は紫外線等の光エネルギーによりラジカルを生じ、このラジカルにより光反応性化合物に光硬化の反応を開始させる作用を有し、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２ジメトキシ−２−フェニル−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジル、ベンジルジメチルケタノール、ベンジル−メトキシエチルアセタール、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンゾアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンザルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソビチロニトリル、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ベンジル−２ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１，２−４ジエチルチオキサントン、２，２ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ジフェニルジスルフィド、ベンゾチアゾールジスルフィド、トリフェニルホルフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、及び、エオシン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組み合わせなどが挙げられ、上記化合物中の１種または２種以上を用いることができる。
【００１９】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光重合促進剤は光反応性化合物の光硬化の反応を促進する作用をなし、例えば４−ジメチルアミノイソアミルベンゾエート、４−ジメチルアミノエチルベンゾエートなどがあり、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２０】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる有機バインダーは、セラミック粉末と結合してこれを有機溶剤中に分散させる作用をなし、イソブチルメタクリレート（ｉ−ＢＭＡ）とアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体を用いることができる。
【００２１】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる紫外線吸収剤は、光硬化の反応を起こすために照射された紫外線が感光性セラミックグリーンシート１の内部でセラミック粉末により散乱されて不要な部分まで光硬化をさせてしまい、例えばスルーホールの形成精度を劣化させてしまうということを防ぐ作用をなし、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ビンダードアミン系の化合物の１種または２種以上を用いることができる。
【００２２】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる熱重合禁止剤はフリーラジカルを吸収する性質があり、感光性セラミックグリーンシート１に環境中から加わる弱い熱エネルギーにより感光性樹脂組成物の一部から小量のフリーラジカルを生じ、このフリーラジカルにより光反応性化合物が部分的に重合して現像液に溶解し難くなってフォトリソグラフィー法によるスルーホールの形成が困難になるのを防止する作用をなし、例えば、キノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ニトロソアルミニウム塩、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，３−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２３】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる非感光性ポリマーは、光反応性化合物の作用を補完してセラミック粉末をシート状に成形することを補助する作用をなし、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等の樹脂にカルボン酸を置換した樹脂を置換した樹脂が挙げられ、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸２ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−メトキシエチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸１，３ブチレングリコール、ジメタクリル酸１，６ヘキサンジオール、ジメタクリル酸ポリプロピレングリコール、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、コハク酸２−メタクリロイルオキシエチル、マレイン酸２−メタクリロイルオキシエチル、フタル酸２−メタクリロイルオキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸２−メタクリロイルオキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸ヘプタデカフルオデシル及びこれらの有機酸をアクリル酸で置き換えたものの共重合体が挙げられ、置換するカルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酸およびこれらの酸無水物が使用される。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示す如く、セラミックグリーンシート２を形成する。
前記セラミックグリーンシート２はポリアクリル酸エステル等のアクリル系、またはポリビニルブチラール等のポリマーから成るバインダーと、アセトン、トルエン等の有機溶剤とを主成分とする有機樹脂組成物にセラミック粉末を添加混合し分散させることによって泥漿物を作り、次に前記泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形することによって形成される。
【００２５】
前記セラミックグリーンシート２を形成する際に用いられるセラミック粉末としては、ガラスセラミックス粉末、酸化アルミニウム粉末、窒化アルミニウム粉末、結晶化ガラス粉末等が使用され、例えば、ガラスセラミックス粉末が使用される場合には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１０．８重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）２８．０重量％、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）４３．８重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）７．１重量％、残部がホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）から成るガラス成分８０重量％に対し、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）粉末を２０重量％としたものが好適に使用される。
【００２６】
次に前記感光性セラミックグリーンシート１の上面に図１（ｃ）に示す如く、フォトマスクパターン３を被着形成する。
【００２７】
前記フォトマスクパターン３は微細加工が可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって感光性セラミックグリーンシート１の上面に形成され、その形状は形成しようとするスルーホールの形状に対応したものとなっている。
【００２８】
次に前記上面にフォトマスクパターン３が被着されている感光性セラミックグリーンシート１に対し、フォトマスクパターン３側から、例えば、約３００ｍｊ／ｃｍ2 の強度の紫外線を照射し、フォトマスクパターン３の存在しない部分に紫外線を照射させ、紫外線が照射された領域の感光性樹脂組成物に光重合を起こさせて光硬化させるとともにフォトマスクパターン３で覆われた紫外線の照射されていない領域、即ち、未硬化の領域を現像により除去することによって図１（ｄ）に示す如く、所定位置にスルーホール４ａが形成された光硬化セラミックシート１ａを得る。
【００２９】
前記感光性セラミックグリーンシート１に紫外線等の光を照射してスルーホール４ａを有する光硬化セラミックシート１ａを形成した場合、フォトマスクパターン３が微細加工の可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって形成されているためスルーホール４ａの径は６０μｍ以下の小さな径とすることができ、同時にスルーホール４ａの形成がフォトマスクパターンを介して紫外線等の光を照射し、未硬化の領域を現像で除去するという極めて簡単な作業で行うことができる。
【００３０】
なお、前記スルーホール４ａを形成するための未硬化の感光性樹脂組成物を除去する現像液としては、例えば、トリエタノールアミン等の有機アルカリの溶液が使用され、該トリエタノールアミン等の有機アルカリから成る溶液は未硬化の感光性セラミックグリーンシート１中の有機バインダーの有するカルボキシル基から水素イオンを奪い、このカルボキシル基をイオン化することによって水溶性となし、現像液または洗浄水中に溶解させる。
【００３１】
また前記スルーホール４ａを有する光硬化セラミックシート１ａを形成する場合、感光性セラミックグリーンシート１に含有されているセラミック粉末の平均粒径を約２μｍ（マイクロトラック法でＤ５０）としておくと、紫外線の透過が良好で光硬化を均一に行わせることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１のセラミック粉末はその平均粒径を約２μｍとしておくことが好ましい。
【００３２】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光反応性化合物は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して５〜１２重量部としておくとスルーホール４ａを感光性セラミックグリーンシート１の厚み方向に均一に形成することが容易となる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光反応性化合物はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して５〜１２重量部としておくことが好ましい。
【００３３】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合開始剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．５〜５重量部としておくと光硬化の反応を感光性セラミックグリーンシート１中で均一に開始させることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合開始剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．５〜５重量部としておくことが好ましい。
【００３４】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合促進剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して２〜５重量部としておくと感光性セラミックグリーンシート１中で均一に光硬化の反応を促進させることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合促進剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して２〜５重量部としておくことが好ましい。
【００３５】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される有機バインダーは、その添加量がセラミック粉末１００重量部に対して１０〜２５重量部としておくと、セラミック粉末を有機溶剤中に均一に分散させることが容易であり、また後の焼成の際に容易に分解してセラミックから成る絶縁基体中に残留することがない。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される有機バインダーはその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して１０〜２５重量部としておくことが好ましい。
【００３６】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される紫外線吸収剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．０１〜２重量部としておくと紫外線を過度に吸収することなく効果的に吸収し、不要な部分の光硬化を抑えることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される紫外線吸収剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．０１〜２重量部としておくことが好ましい。
【００３７】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される熱重合禁止剤はセラミック粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくと熱エネルギーにより生じた小量のフリーラジカルを効果的に吸収することができるとともに、光硬化の反応を妨げることがなく、スルーホール３を任意の箇所に精度良く形成することができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される熱重合禁止剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００３８】
また前記感光性セラミックグリーンシート１は、その厚みが１０μｍ未満の場合、機械的強度が弱く、容易に破断して、取扱いが困難となり、また６０μｍを超えると、光硬化のために照射される紫外線等の光が感光性セラミックグリーンシート１の下面側に到達し難くなってスルーホール３の形成の解像度が低下する恐れがある。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１は、その厚みを１０〜６０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３９】
そして次に図１（ｅ）に示す如く、光硬化セラミックシート１ａのスルーホール４ａ内に感光性導電ペースト５を充填し、同時に前記セラミックグリーンシート２に必要に応じて外部導出用のスルーホール４ｂを形成するとともにセラミックグリーンシート２の上面および外部導出用スルーホール４ｂ内に感光性導電ペースト５をスクリーン印刷法やスピンコート法等によって所定厚みに被着充填する。
【００４０】
前記感光性導電ペーストは、例えば、金、銀、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金、あるいはこれらを主成分とする合金から成る金属粉末に、光反応性化合物、光重合開始剤、光重合促進剤から成る感光性樹脂組成物および有機バインダー、さらに必要に応じて紫外線吸収剤、熱重合禁止剤、無機添加物を混合して形成されている。
【００４１】
次に前記セラミックグリーンシート２の表面に被着させた感光性導電ペースト５上に図１（ｆ）に示す如く、フォトマスクパターン６を被着形成する。
【００４２】
前記フォトマスクパターン６は、例えば、感光性導電ペースト上に感光性フォトレジストを被着させるとともに所定パターンのメタルマスクを介して光を照射し、所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去する、所謂フォトリソグラフィー技術を採用することによって形成され、その形状は、形成しようとする配線導体層の形状に対応したものとなっている。
【００４３】
次に前記上面にフォトマスクパターン６が被着されている感光性導電ペースト５に対し、フォトマスクパターン６側から、例えば、約５０〜３０００ｍｊ／ｃｍ2 の強度の紫外線を照射し、フォトマスクパターン６の存在しない部分に紫外線を照射させ、紫外線が照射された領域の感光性樹脂組成物に光重合を起こさせて光硬化させるとともにフォトマスクパターン６で覆われた紫外線の照射されていない領域、即ち、未硬化の領域を現像により除去することによって図１（ｇ）に示す如く、所定位置に所定パターンの配線用導体層７及びスルーホール用導体層８ａが被着充填されたセラミックグリーンシート２を得る。
【００４４】
また、同時に光硬化セラミックシート１ａのスルーホール４ａ内に充填した感光性導電ペースト５にも、上記同様に紫外線を照射して光硬化させ、図１（ｈ）に示す如く、スルーホール用導体層８ｂを形成しておく。
【００４５】
前記感光性導電ペースト５に紫外線等の光を照射して所定パターンの配線用導体層７及びスルーホール用導体層８ａ、８ｂを形成した場合、フォトマスクパターン６が微細加工の可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって形成されているため配線用導体層７はその線幅、隣接間隔を６０μｍ以下の細く、狭いものとなすことができ、同時に配線用導体層７及びスルーホール用導体層８ａ、８ｂの形成がフォトマスクパターンを介して紫外線等の光を照射し、未硬化の領域を現像で除去するという極めて簡単な作業で行うことができる。
【００４６】
なお、前記感光性導電ペースト５における未硬化の感光性樹脂組成物を除去する現像液としては、例えば、前述の感光性セラミックグリーンシート１にスルーホールを形成する際に使用される現像液と同様のものが使用される。
【００４７】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される金属粉末は、その粒径が０．５μｍ未満となると光硬化のために照射される紫外線等の光に散乱が生じやすく、また１０μｍを超えると形成される配線用導体層７の表面が粗くなり、かつ線幅が１００μｍ以下の微細な配線用導体層７を精度良く形成することが難しくなる傾向がある。従って、前記感光性導電ペースト５中の金属粉末はその粒径を０．５μｍ〜１０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４８】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される光反応性化合物は、光反応性の炭素−炭素二重結合を有する有機化合物であり、重合反応で光硬化することにより導電ペーストを現像液に不溶性となす作用を有し、例えば、ジエチレングリコール、モノエチレングリコール、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、トリデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００４９】
前記光反応性化合物は、その添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部以下では硬化が弱いため良好な配線用導体層７を形成することが困難となる傾向があり、また１０重量部を超えると導電ペーストの表面がべとついて作業性が低下する恐れがある。従って、前記光反応性化合物はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１から０重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００５０】
また、前記感光性導電ペースト５中に含有される光重合開始剤は光エネルギーによりラジカルを生じて光反応性化合物に重合反応を生じさせる作用を有し、例えば、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、２，４ジエチルチオキサントン等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００５１】
前記光重合開始剤はその添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満となると光硬化のための重合反応が開始され難くなる傾向があり、また５重量部を超えると硬化が進行し過ぎて所定パターンの配線用導体層８を形成することが難しくなる。従って、前記光重合開始剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００５２】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される光重合促進剤は光反応性化合物の重合反応を促進する作用を有し、例えば４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル等を用いることができる。
【００５３】
前記光重合促進剤はその添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満では光硬化を促進する効果が得られず、また１０重量部を超えると重合が不必要な部分まで過度に進んで所定パターンの配線用導体層８を形成することが難しくなる。従って、前記光重合促進剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００５４】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される有機バインダーは金属粉末を均一に分散させる作用を有し、例えばメタクリル酸エステルとアクリル酸エステルとの共重合体を用いることができる。
【００５５】
前記有機バインダーは、その添加量が金属粉末１００重量部に対して１重量％未満となると感光性導電ペーストの流動性が高くなりすぎて、スルーホール３を有する光硬化セラミックシート１ａの表面に均一厚みに被着させることが困難となり、また１５重量％を超えるとこの感光性導電ペーストを使用して形成される配線導体やスルーホール導体の電気抵抗が高くなってしまう。従って、前記有機バインダーはその添加量を金属粉末１００重量部に対して１〜１５重量部とすることが好ましい。
【００５６】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される紫外線吸収剤は照射された紫外線が感光性導電ペーストの内部で金属粉末により散乱されて不要な部分まで光硬化してしまうのを防ぐ作用を有し、例えば、２−（２′−ヒドロキシ−５′メチル−フェニル）−ベンゾトリアゾール等を用いることができる。
【００５７】
また前記紫外線吸収剤は、その添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満では紫外線の散乱を防ぐ作用が不十分であり、１０重量部を超えると紫外線の吸収量が大きくなるため光硬化が進み難くなり露光効率が低下して生産性が低下してしまう傾向にある。従って、前記紫外線吸収剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部としておくことが好ましい。
【００５８】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される熱重合禁止剤は、感光性導電ペーストに加わる熱エネルギーにより感光性樹脂組成物の一部が分解してフリーラジカルを生じ、このフリーラジカルにより光反応性化合物が部分的に重合して感光性導電ペーストの粘度が高くなってしまい、光硬化セラミックシート１ａの表面に印刷塗布することが困難になるという問題を防ぐ作用を有し、例えば、メトキノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン等を用いることができる。
【００５９】
前記熱重合禁止剤は、その添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満ではフリーラジカルを吸収する作用が弱く、また５重量部を超えると感光性導電ペーストの表面がべとつき作業性が低下するおそれがある。従って前記熱重合禁止剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲とすることが好ましい。
【００６０】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される無機添加物は、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ホウ素等の金属酸化物やガラスから成り、この感光性導電ペースト５を使用して形成される配線導体およびスルーホール導体を絶縁基体に強固に接合させる作用を有する。
【００６１】
前記無機添加物は金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満では配線導体及びスルーホール導体と絶縁基体との接合強度を強くする作用が不十分となり、また１０重量部を超えると形成される配線導体やスルーホール導体の電気抵抗が高くなる恐れがある。従って、前記無機添加物はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００６２】
そして最後に、前記配線用導体層７およびスルーホール用導体層８ａを有するセラミックグリーンシート２の上に、スルーホール用導体層８ｂを有する光硬化セラミックシート１ａを積層するとともに焼成し、セラミック粉末および金属粉末を一体焼結させることにより、図１（ｉ）に示す如くセラミックから成る絶縁基体１ｂの内部及び表面に配線導体層７ａ及びスルーホール導体層８ｃを有する製品としての配線基板が完成する。
【００６３】
なお、上記セラミックグリーンシート２と光硬化セラミックシート１ａとを積層する際、光硬化セラミックシート１ａの下面に予めセラミックグリーンシート２の上面に形成した配線用導体層７が嵌合収容されるような溝部を形成しておくと、セラミックグリーンシート２と光硬化セラミックシート１ａとをより一層確実に密着させることができ、絶縁基体１ｂに密着不良等の不具合の発生する危険性を極めて低くすることができる。従って、前記光硬化セラミックシ−ト１ａはその下面にセラミックグリーンシート２の上面に形成した配線用導体層７に対応する溝部を形成しておくことが好ましい。
【００６４】
前記溝部は、例えば、フォトマスクパターン６を形成する際に用いたメタルマスクを光硬化セラミックシート１ａの下面に押圧し、配線用導体層の厚みと同じ深さにまで押しこむことにより容易に形成することができる。
【００６５】
次に本発明の他の実施例を図２に基づき説明する。
なお、図中、図１と同一箇所には同一符号が付してある。
まず図２（ａ）に示す如く、感光性セラミックグリーンシート１とセラミックグリーンシート２とを形成する。
【００６６】
これらの感光性セラミックグリーンシート１及びセラミックグリーンシート２は、前述の図１に示す感光性セラミックグリーンシート１及びセラミックグリーンシート２に使用した材料、方法を用いることによって形成される。
【００６７】
次に、前記感光性セラミックグリーンシート１の上面に、図２（ｂ）に示す如く、フォトマスクパターン３を被着形成するとともにこのフォトマスクパターン３側から紫外線を照射し、フォトマスクパターン３で覆われていない領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して、図１（ｃ）に示す如く、スルーホール４ａを有する光硬化セラミックシート１ａを得る。
【００６８】
前記フォトマスクパターン３は、図１に示すフォトマスクパターンと同様の材料及び形成方法を用いることによって形成され、また、スルーホール４ａも図１の場合と同様に紫外線照射、現像を行うことによって形成される。
【００６９】
次に、図２（ｄ）に示す如く、セラミックグリーンシート２に必要に応じて外部導出用スルーホール４ｂを形成するとともに、セラミックグリーンシート２の表面に感光性レジストフィルム９を被着させる。
【００７０】
前記感光性レジストフィルム９はアクリル系やスチレン系のラジカル重合性モノマー等を結合剤に、アクリル酸エステル系等の感光性モノマーとベンゾフェノン等の光重合開始剤の光重合反応を主成分とし、用途に応じて染料や熱重合禁止剤、密着助剤等を添加したもので形成されている。
【００７１】
次に前記感光性レジストフィルム９の所定領域に、例えば、所定パターンのメタルマスクを介して約３０〜１５０ｍｊ／ｃｍ2 の強度の光を照射し、光が照射された所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去させて図２（ｅ）に示す如くセラミックグリーンシート２上に所定パターンの貫通穴９ｂを有するレジスト膜９ａを形成する。
【００７２】
前記レジスト膜９ａの貫通穴９ｂは、感光性レジストフィルム９の所定位置に光を照射し、所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去する、所謂、フォトリソグラフィー技術を施すことによって形成されているため貫通穴９ｂはその幅及び隣接間隔を６０μｍ以下の極めて微細なものとなすことができる。
【００７３】
なお、前記貫通穴９ｂを形成するための非硬化の感光性レジストフィルム９を除去する現像液としては、例えば、無機アルカリ現像液や有機アミン系の現像液が好適に使用される。
【００７４】
また前記感光性レジストフィルム９はその厚みが５０μｍを超えた場合、光硬化のために照射される光が感光性レジストフィルム９の下面側に到達し難くなって貫通穴９ｂの形成の解像度が低下する恐れがある。従って、前記感光性レジストフィルム９は、その厚みを５０μｍ以下としておくことが好ましい。
【００７５】
次に図２（ｆ）に示す如く、前記セラミックグリーンシート２の外部導出用スルーホール４ｂ及びレジスト膜９ａの貫通穴９ｂ内に導電ペースト１０をスクリーン印刷法等により充填し、同時に光硬化セラミックシート２のスルーホール４ａ内にも導電ペースト１０を充填してスルーホール用導体層１１を形成する。 前記導電ペースト１０は配線基板の配線導体層及びスルーホール導体層を形成し、例えば、金、銀、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金、あるいはこれらを主成分とする合金から成る金属粉末に、有機バインダー、溶媒、分散剤等を添加混合して形成されている。
【００７６】
前記金属粉末、有機バインダー、溶媒、分散剤等から成る導電ペースト１０は、有機バインダーの量が金属粉末１００重量部に対して１重量部未満になると導電ペースト１０の流動性が悪くなって、レジスト９ａの貫通穴９ｂ内の全域に均一厚みに充填することが困難となり、また１５重量部を超えると該導電ペーストを使用することによって形成される配線導体層及びスルーホール導体層の電気抵抗値が高いものとなってしまう。従って、前記金属粉末、有機バインダー、溶媒、分散剤等から成る導電ペースト１０は有機バインダーの量を金属粉末１００重量部に対して１乃至１５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００７７】
前記セラミックグリーンシート２の上面に形成されているレジスト膜９ａは、その貫通穴９ｂ内に導電ペースト１０が充填された後、セラミックグリーンシート２より剥離され、これによって図２（ｇ）に示す如く、セラミックグリーンシート２の上面及び導出用スルーホール４ｂ内に所定パターンの配線用導体層７及びスルーホール用導体層１２が形成される。
【００７８】
前記配線用導体層７はレジスト膜９ａの貫通穴９ｂが６０μｍ以下の幅に、かつ６０μｍ以下の隣接間隔に形成することができるためセラミックグリーンシート２の上面に幅及び隣接間隔を６０μｍ以下として所定パターンに形成することができる。
【００７９】
そして最後に、前記配線用導体層７およびスルーホール用導体層１２を有するセラミックグリーンシート２の上に、スルーホール用導体層１１を有する光硬化セラミックシート１ａを積層するとともに焼成し、セラミック粉末および金属粉末を一体焼結させることにより、図２（ｈ）に示す如くセラミックから成る絶縁基体１ｂの内部及び表面に配線導体層７ａ及びスルーホール導体層１３を有する製品としての配線基板が完成する。
【００８０】
この場合も、光硬化セラミックシート１ａの下面に予めセラミックグリーンシート２の上面に形成した配線用導体層７が嵌合収容されるような溝部を形成しておくと、セラミックグリーンシート２と光硬化セラミックシート１ａとをより一層確実に密着させることができ、絶縁基体１ｂに密着不良等の不具合の発生する危険性を極めて低くすることができる。
【００８１】
なお、前記溝部は、例えば、レジスト膜９ａの貫通穴９ｂを形成する際に用いたメタルマスクを光硬化セラミックシート１ａの下面に押圧することによって配線用導体層７と同じパターン、同じ深さに容易に形成することができる。
【００８２】
かくして得られた配線基板は、絶縁基体１ｂの上面に半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに各電子部品の電極が配線導体層７ａ等に電気的に接続され、これによって各電子部品はその各々が配線導体層７ａ等を介して互いに電気的に接続されるとともに外部電気回路に接続されることとなる。
【００８３】
なお本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体層を形成するための導電ペーストを感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させて感光性となしたことからセラミックグリーンシートの表面に導電ペーストを被着させ、その後、所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによって配線用導体層を形成する、所謂、フォトリソグラフィー技術を採用することによって形成することができるため配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものになすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００８５】
また本発明の配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートの表面にフォトリソグラフィー技術により微細な所定パターンの貫通穴が形成されているレジスト膜を被着し、そしてその貫通穴内に導電ペーストを充填することによって配線用導体層を形成することから配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものとなすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
さらに本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートを、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を添加分散させて感光性となしたことから、セラミックグリーンシートの所定位置に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによってスルーホールを極めて簡単に、かつ直径が６０μｍ以下の小さな径に形成することができ、これによってスルーホール内に形成されるスルーホール導体層もその直径を６０μｍ以下の小さいものとしてスルーホール導体層を高密度に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・感光性セラミックグリーンシート
１ａ・・・・・・光硬化セラミックシート
１ｂ・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・・セラミックグリーンシート
４ａ・・・・・・スルーホール
５・・・・・・・感光性導電ペースト
７・・・・・・・配線用導体層
７ａ・・・・・・配線導体層
８ｃ、１３・・・スルーホール導体層
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載される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、半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載される配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の内部及び表面にタングステン、モリブデン等の高融点金属材料から成る配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層を形成した構造を有しており、絶縁基体表面に半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに各電子部品の電極が配線導体層等に電気的に接続させるようになっている。
【０００３】
かかる配線基板は、一般に、セラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚膜形成技術を採用することによって製作されており、具体的には以下の方法によって製作される。
【０００４】
即ち、（１）まず、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等から成るセラミックス原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、次にこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に形成して複数枚のセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る。そして少なくとも１つのセラミックグリーンシートの上面側から下面側にかけて金属製の打ち抜きピンを押圧し、各セラミックグリーンシートの所定位置に厚み方向に貫通するスルーホールを形成する。
【０００５】
（２）次に、前記セラミックグリーンシートの表面及びスルーホール内に、タングステンやモリブデン粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た導電ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布する。
【０００６】
（３）そして最後に前記導電ペーストを印刷塗布した各セラミックグリーンシートを上下に積層するとともに還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、有機溶剤、溶媒を気化除去するとともに、セラミックグリーンシートと導電ペーストとを焼結一体化することによって絶縁基体の内部及び表面に所定パターンの配線導体層を有する配線基板が完成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、上記電子部品の電極と配線導体層との接続方法としては、半導体素子等の電子部品の高密度化、小型化に対応するためセラミック配線基板の表面に露出するスルーホール導体層に半導体素子の電極を半田等の電気的接続手段を介し直接接続する、所謂、フリップチップ方式のボンディングが多用されつつあり、少なくとも半導体素子等の電極が接続されるスルーホール導体層は、半導体素子の電極配置に合わせて高密度で形成することが必要となっている。
【０００８】
しかしながら、上記従来の配線基板においては、スルーホール導体層を形成するためのスルーホールがセラミックグリーンシートの上面側から下面側にかけて金属製の打ち抜きピンを押圧することによって形成されており、該打ち抜きピンは機械的強度の関係から直径を８０μｍ未満とすることができず、その結果、打ち抜きピンを用いて形成されるスルーホール及び該スルーホール内に形成されるスルーホール導体層は直径が８０μｍ以上となり、スルーホール導体層を高密度に形成することができず、高密度で形成された半導体素子等の電極を接続することができないという欠点を有していた。
【０００９】
またこの従来の配線基板においては、配線導体層がセラミックグリーンシートに導電ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布することによって形成されており、該スクリーン印刷法による導電ペーストの印刷塗布はスクリーンメッシュの関係から線幅及び隣接間隔を７０μｍ以下とすることができず、その結果、形成される配線導体層はその線幅が太く、隣接間隔も広いものとなり、配線導体層を高密度に形成することができないという欠点を有していた。
【００１０】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は配線導体層及びスルーホール導体層を高密度に形成することができる配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板の製造方法は、（１）有機樹脂組成物にセラミック粉末を分散させたセラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた感光性セラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させた感光性導電ペーストとを作製する工程と、（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する光硬化セラミックシートを形成する工程と、（３）前記光硬化セラミックシートの表面に、セラミックグリーンシートの表面に形成される配線用導体層に対応する溝を形成し、前記セラミックグリーンシートの表面に、前記感光性導電ペーストを被着させるとともに該感光性導電ペーストの所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像してセラミックグリーンシートの表面に配線用導体層を形成する工程と、（４）前記光硬化セラミックシートのスルーホール内に前記感光性導電ペーストを被着させてスルーホール用導体層を形成する工程と、（５）前記配線用導体層と該配線用導体層に対応する前記溝とが一致するように、前記スルーホール用導体層が形成された光硬化セラミックシートを前記配線用導体層が形成されたセラミックグリーンシートの上に積層し、焼成することにより、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層を形成する工程とから成る。
【００１２】
本発明の配線基板の製造方法は、（１）有機樹脂組成物にセラミック粉末を分散させたセラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた感光性セラミックグリーンシートと、金属粉末に有機溶剤を添加した導電ペーストとを作製する工程と、（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する光硬化セラミックシートを形成する工程と、（３）前記光硬化セラミックシートの表面に、前記セラミックグリーンシートの表面に形成される配線用導体層に対応する溝を形成する工程と、（４）前記セラミックグリーンシートの表面に感光性レジストフィルムを載置させ、かつ所定位置に光を照射し所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去して所定パターンの貫通穴を有するレジスト膜を形成する工程と、（５）前記レジスト膜の貫通穴内、及び光硬化セラミックシートのスルーホール内に導電ペーストを充填し、しかる後レジスト膜を除去してセラミックグリーンシートの表面に配線用導体層を、光硬化セラミックシートのスルーホール内にスルーホール用導体層を形成する工程と、（６）前記配線用導体層と該配線用導体層に対応する前記溝とが一致するように、前記スルーホール用導体層が形成された光硬化セラミックシートを前記配線用導体層が形成されたセラミックグリーンシートの上に積層し、焼成することにより、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層を形成する工程とから成る。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体層を形成するための導電ペーストを感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させて感光性となしたことからセラミックグリーンシートの表面に導電ペーストを被着させ、その後、所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによって配線用導体層を形成する、所謂、フォトリソグラフィー技術を採用することによって形成することができるため配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものになすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００１４】
また本発明の配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートの表面にフォトリソグラフィー技術により微細な所定パターンの貫通穴が形成されているレジスト膜を被着し、そしてその貫通穴内に導電ペーストを充填することによって配線用導体層を形成することから配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものとなすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
さらに本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートを、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を添加分散させて感光性となしたことから、セラミックグリーンシートの所定位置に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによってスルーホールを極めて簡単に、かつ直径が６０μｍ以下の小さな径に形成することができ、これによってスルーホール内に形成されるスルーホール導体層もその直径を６０μｍ以下の小さいものとしてスルーホール導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の配線基板の製造方法を図１（ａ）乃至（ｉ）に示す実施例に基づいて説明する。
まず、図１（ａ）に示す如く、感光性セラミックグリーンシート１を形成する。
前記感光性セラミックグリーンシート１はセラミック粉末に、光反応性化合物、光重合開始剤、光重合促進剤から成る感光性樹脂組成物および必要に応じて有機バインダー、紫外線吸収剤、熱重合禁止剤、非感光性ポリマー等を混合して感光性泥漿物を作り、前記感光性泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形することによって形成される。
【００１６】
前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられるセラミック粉末としてはガラスセラミックス粉末、酸化アルミニウム粉末、ムライト粉末、窒化アルミニウム粉末、結晶化ガラス粉末等が使用され、例えば、ガラスセラミックス粉末が使用される場合には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１０．８重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）２８．０重量％、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）４３．８重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）７．１重量％、残部がホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）から成るガラス成分８０重量％に対し、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）粉末を２０重量％としたものが好適に使用される。
【００１７】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光反応性化合物は光反応性の炭素−炭素不飽和結合を有するアクリル系またはメタクリル系のモノマーもしくはオリゴマーであり、光硬化して感光性セラミックグリーンシート１を後述する現像液に不溶となすことにより、フォトリソグラフィー法によるスルーホール形成を可能とする作用を有し、例えば、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコ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、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、ステアリルアクリレート、テトラヒドラフルフリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、トリデシルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、エトキシ化ノニルフェニールアクリレート、ジンクジアクリレート、１，３ブタンジオールジアクリレート、１．４ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、プロピシ化ネオペンチルグリコールアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロキシ化グリセリルトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリストールヒドロキシペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリストールテトラアクリレート、ペンタアクリレートエステル及び上記のアクリレートをメタクリレートに置き換えたものがあり、これらの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００１８】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光重合開始剤は紫外線等の光エネルギーによりラジカルを生じ、このラジカルにより光反応性化合物に光硬化の反応を開始させる作用を有し、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２ジメトキシ−２−フェニル−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジル、ベンジルジメチルケタノール、ベンジル−メトキシエチルアセタール、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンゾアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンザルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソビチロニトリル、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ベンジル−２ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１，２−４ジエチルチオキサントン、２，２ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ジフェニルジスルフィド、ベンゾチアゾールジスルフィド、トリフェニルホルフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、及び、エオシン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組み合わせなどが挙げられ、上記化合物中の１種または２種以上を用いることができる。
【００１９】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光重合促進剤は光反応性化合物の光硬化の反応を促進する作用をなし、例えば４−ジメチルアミノイソアミルベンゾエート、４−ジメチルアミノエチルベンゾエートなどがあり、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２０】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる有機バインダーは、セラミック粉末と結合してこれを有機溶剤中に分散させる作用をなし、イソブチルメタクリレート（ｉ−ＢＭＡ）とアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体を用いることができる。
【００２１】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる紫外線吸収剤は、光硬化の反応を起こすために照射された紫外線が感光性セラミックグリーンシート１の内部でセラミック粉末により散乱されて不要な部分まで光硬化をさせてしまい、例えばスルーホールの形成精度を劣化させてしまうということを防ぐ作用をなし、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ビンダードアミン系の化合物の１種または２種以上を用いることができる。
【００２２】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる熱重合禁止剤はフリーラジカルを吸収する性質があり、感光性セラミックグリーンシート１に環境中から加わる弱い熱エネルギーにより感光性樹脂組成物の一部から小量のフリーラジカルを生じ、このフリーラジカルにより光反応性化合物が部分的に重合して現像液に溶解し難くなってフォトリソグラフィー法によるスルーホールの形成が困難になるのを防止する作用をなし、例えば、キノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ニトロソアルミニウム塩、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，３−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２３】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる非感光性ポリマーは、光反応性化合物の作用を補完してセラミック粉末をシート状に成形することを補助する作用をなし、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等の樹脂にカルボン酸を置換した樹脂を置換した樹脂が挙げられ、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸２ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−メトキシエチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸１，３ブチレングリコール、ジメタクリル酸１，６ヘキサンジオール、ジメタクリル酸ポリプロピレングリコール、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、コハク酸２−メタクリロイルオキシエチル、マレイン酸２−メタクリロイルオキシエチル、フタル酸２−メタクリロイルオキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸２−メタクリロイルオキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸ヘプタデカフルオデシル及びこれらの有機酸をアクリル酸で置き換えたものの共重合体が挙げられ、置換するカルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酸およびこれらの酸無水物が使用される。
【００２４】
次に、図１（ｂ）に示す如く、セラミックグリーンシート２を形成する。
前記セラミックグリーンシート２はポリアクリル酸エステル等のアクリル系、またはポリビニルブチラール等のポリマーから成るバインダーと、アセトン、トルエン等の有機溶剤とを主成分とする有機樹脂組成物にセラミック粉末を添加混合し分散させることによって泥漿物を作り、次に前記泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形することによって形成される。
【００２５】
前記セラミックグリーンシート２を形成する際に用いられるセラミック粉末としては、ガラスセラミックス粉末、酸化アルミニウム粉末、窒化アルミニウム粉末、結晶化ガラス粉末等が使用され、例えば、ガラスセラミックス粉末が使用される場合には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１０．８重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）２８．０重量％、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）４３．８重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）７．１重量％、残部がホウ素（Ｂ2 Ｏ3 ）から成るガラス成分８０重量％に対し、酸化珪素（ＳｉＯ2 ）粉末を２０重量％としたものが好適に使用される。
【００２６】
次に前記感光性セラミックグリーンシート１の上面に図１（ｃ）に示す如く、フォトマスクパターン３を被着形成する。
【００２７】
前記フォトマスクパターン３は微細加工が可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって感光性セラミックグリーンシート１の上面に形成され、その形状は形成しようとするスルーホールの形状に対応したものとなっている。
【００２８】
次に前記上面にフォトマスクパターン３が被着されている感光性セラミックグリーンシート１に対し、フォトマスクパターン３側から、例えば、約３００ｍｊ／ｃｍ2 の強度の紫外線を照射し、フォトマスクパターン３の存在しない部分に紫外線を照射させ、紫外線が照射された領域の感光性樹脂組成物に光重合を起こさせて光硬化させるとともにフォトマスクパターン３で覆われた紫外線の照射されていない領域、即ち、未硬化の領域を現像により除去することによって図１（ｄ）に示す如く、所定位置にスルーホール４ａが形成された光硬化セラミックシート１ａを得る。
【００２９】
前記感光性セラミックグリーンシート１に紫外線等の光を照射してスルーホール４ａを有する光硬化セラミックシート１ａを形成した場合、フォトマスクパターン３が微細加工の可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって形成されているためスルーホール４ａの径は６０μｍ以下の小さな径とすることができ、同時にスルーホール４ａの形成がフォトマスクパターンを介して紫外線等の光を照射し、未硬化の領域を現像で除去するという極めて簡単な作業で行うことができる。
【００３０】
なお、前記スルーホール４ａを形成するための未硬化の感光性樹脂組成物を除去する現像液としては、例えば、トリエタノールアミン等の有機アルカリの溶液が使用され、該トリエタノールアミン等の有機アルカリから成る溶液は未硬化の感光性セラミックグリーンシート１中の有機バインダーの有するカルボキシル基から水素イオンを奪い、このカルボキシル基をイオン化することによって水溶性となし、現像液または洗浄水中に溶解させる。
【００３１】
また前記スルーホール４ａを有する光硬化セラミックシート１ａを形成する場合、感光性セラミックグリーンシート１に含有されているセラミック粉末の平均粒径を約２μｍ（マイクロトラック法でＤ５０）としておくと、紫外線の透過が良好で光硬化を均一に行わせることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１のセラミック粉末はその平均粒径を約２μｍとしておくことが好ましい。
【００３２】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光反応性化合物は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して５〜１２重量部としておくとスルーホール４ａを感光性セラミックグリーンシート１の厚み方向に均一に形成することが容易となる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光反応性化合物はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して５〜１２重量部としておくことが好ましい。
【００３３】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合開始剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．５〜５重量部としておくと光硬化の反応を感光性セラミックグリーンシート１中で均一に開始させることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合開始剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．５〜５重量部としておくことが好ましい。
【００３４】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合促進剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して２〜５重量部としておくと感光性セラミックグリーンシート１中で均一に光硬化の反応を促進させることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合促進剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して２〜５重量部としておくことが好ましい。
【００３５】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される有機バインダーは、その添加量がセラミック粉末１００重量部に対して１０〜２５重量部としておくと、セラミック粉末を有機溶剤中に均一に分散させることが容易であり、また後の焼成の際に容易に分解してセラミックから成る絶縁基体中に残留することがない。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される有機バインダーはその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して１０〜２５重量部としておくことが好ましい。
【００３６】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される紫外線吸収剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．０１〜２重量部としておくと紫外線を過度に吸収することなく効果的に吸収し、不要な部分の光硬化を抑えることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される紫外線吸収剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．０１〜２重量部としておくことが好ましい。
【００３７】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される熱重合禁止剤はセラミック粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくと熱エネルギーにより生じた小量のフリーラジカルを効果的に吸収することができるとともに、光硬化の反応を妨げることがなく、スルーホール３を任意の箇所に精度良く形成することができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される熱重合禁止剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００３８】
また前記感光性セラミックグリーンシート１は、その厚みが１０μｍ未満の場合、機械的強度が弱く、容易に破断して、取扱いが困難となり、また６０μｍを超えると、光硬化のために照射される紫外線等の光が感光性セラミックグリーンシート１の下面側に到達し難くなってスルーホール３の形成の解像度が低下する恐れがある。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１は、その厚みを１０〜６０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３９】
そして次に図１（ｅ）に示す如く、光硬化セラミックシート１ａのスルーホール４ａ内に感光性導電ペースト５を充填し、同時に前記セラミックグリーンシート２に必要に応じて外部導出用のスルーホール４ｂを形成するとともにセラミックグリーンシート２の上面および外部導出用スルーホール４ｂ内に感光性導電ペースト５をスクリーン印刷法やスピンコート法等によって所定厚みに被着充填する。
【００４０】
前記感光性導電ペーストは、例えば、金、銀、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金、あるいはこれらを主成分とする合金から成る金属粉末に、光反応性化合物、光重合開始剤、光重合促進剤から成る感光性樹脂組成物および有機バインダー、さらに必要に応じて紫外線吸収剤、熱重合禁止剤、無機添加物を混合して形成されている。
【００４１】
次に前記セラミックグリーンシート２の表面に被着させた感光性導電ペースト５上に図１（ｆ）に示す如く、フォトマスクパターン６を被着形成する。
【００４２】
前記フォトマスクパターン６は、例えば、感光性導電ペースト上に感光性フォトレジストを被着させるとともに所定パターンのメタルマスクを介して光を照射し、所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去する、所謂フォトリソグラフィー技術を採用することによって形成され、その形状は、形成しようとする配線導体層の形状に対応したものとなっている。
【００４３】
次に前記上面にフォトマスクパターン６が被着されている感光性導電ペースト５に対し、フォトマスクパターン６側から、例えば、約５０〜３０００ｍｊ／ｃｍ2 の強度の紫外線を照射し、フォトマスクパターン６の存在しない部分に紫外線を照射させ、紫外線が照射された領域の感光性樹脂組成物に光重合を起こさせて光硬化させるとともにフォトマスクパターン６で覆われた紫外線の照射されていない領域、即ち、未硬化の領域を現像により除去することによって図１（ｇ）に示す如く、所定位置に所定パターンの配線用導体層７及びスルーホール用導体層８ａが被着充填されたセラミックグリーンシート２を得る。
【００４４】
また、同時に光硬化セラミックシート１ａのスルーホール４ａ内に充填した感光性導電ペースト５にも、上記同様に紫外線を照射して光硬化させ、図１（ｈ）に示す如く、スルーホール用導体層８ｂを形成しておく。
【００４５】
前記感光性導電ペースト５に紫外線等の光を照射して所定パターンの配線用導体層７及びスルーホール用導体層８ａ、８ｂを形成した場合、フォトマスクパターン６が微細加工の可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって形成されているため配線用導体層７はその線幅、隣接間隔を６０μｍ以下の細く、狭いものとなすことができ、同時に配線用導体層７及びスルーホール用導体層８ａ、８ｂの形成がフォトマスクパターンを介して紫外線等の光を照射し、未硬化の領域を現像で除去するという極めて簡単な作業で行うことができる。
【００４６】
なお、前記感光性導電ペースト５における未硬化の感光性樹脂組成物を除去する現像液としては、例えば、前述の感光性セラミックグリーンシート１にスルーホールを形成する際に使用される現像液と同様のものが使用される。
【００４７】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される金属粉末は、その粒径が０．５μｍ未満となると光硬化のために照射される紫外線等の光に散乱が生じやすく、また１０μｍを超えると形成される配線用導体層７の表面が粗くなり、かつ線幅が１００μｍ以下の微細な配線用導体層７を精度良く形成することが難しくなる傾向がある。従って、前記感光性導電ペースト５中の金属粉末はその粒径を０．５μｍ〜１０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４８】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される光反応性化合物は、光反応性の炭素−炭素二重結合を有する有機化合物であり、重合反応で光硬化することにより導電ペーストを現像液に不溶性となす作用を有し、例えば、ジエチレングリコール、モノエチレングリコール、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、トリデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、ステアリルアクリレート、ラウリルアクリレート等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００４９】
前記光反応性化合物は、その添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部以下では硬化が弱いため良好な配線用導体層７を形成することが困難となる傾向があり、また１０重量部を超えると導電ペーストの表面がべとついて作業性が低下する恐れがある。従って、前記光反応性化合物はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１から０重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００５０】
また、前記感光性導電ペースト５中に含有される光重合開始剤は光エネルギーによりラジカルを生じて光反応性化合物に重合反応を生じさせる作用を有し、例えば、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）ブタン−１−オン、２，４ジエチルチオキサントン等が挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００５１】
前記光重合開始剤はその添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満となると光硬化のための重合反応が開始され難くなる傾向があり、また５重量部を超えると硬化が進行し過ぎて所定パターンの配線用導体層８を形成することが難しくなる。従って、前記光重合開始剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００５２】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される光重合促進剤は光反応性化合物の重合反応を促進する作用を有し、例えば４−ジメチルアミノ安息香酸イソアミルエステル等を用いることができる。
【００５３】
前記光重合促進剤はその添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満では光硬化を促進する効果が得られず、また１０重量部を超えると重合が不必要な部分まで過度に進んで所定パターンの配線用導体層８を形成することが難しくなる。従って、前記光重合促進剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００５４】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される有機バインダーは金属粉末を均一に分散させる作用を有し、例えばメタクリル酸エステルとアクリル酸エステルとの共重合体を用いることができる。
【００５５】
前記有機バインダーは、その添加量が金属粉末１００重量部に対して１重量％未満となると感光性導電ペーストの流動性が高くなりすぎて、スルーホール３を有する光硬化セラミックシート１ａの表面に均一厚みに被着させることが困難となり、また１５重量％を超えるとこの感光性導電ペーストを使用して形成される配線導体やスルーホール導体の電気抵抗が高くなってしまう。従って、前記有機バインダーはその添加量を金属粉末１００重量部に対して１〜１５重量部とすることが好ましい。
【００５６】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される紫外線吸収剤は照射された紫外線が感光性導電ペーストの内部で金属粉末により散乱されて不要な部分まで光硬化してしまうのを防ぐ作用を有し、例えば、２−（２′−ヒドロキシ−５′メチル−フェニル）−ベンゾトリアゾール等を用いることができる。
【００５７】
また前記紫外線吸収剤は、その添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満では紫外線の散乱を防ぐ作用が不十分であり、１０重量部を超えると紫外線の吸収量が大きくなるため光硬化が進み難くなり露光効率が低下して生産性が低下してしまう傾向にある。従って、前記紫外線吸収剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部としておくことが好ましい。
【００５８】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される熱重合禁止剤は、感光性導電ペーストに加わる熱エネルギーにより感光性樹脂組成物の一部が分解してフリーラジカルを生じ、このフリーラジカルにより光反応性化合物が部分的に重合して感光性導電ペーストの粘度が高くなってしまい、光硬化セラミックシート１ａの表面に印刷塗布することが困難になるという問題を防ぐ作用を有し、例えば、メトキノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン等を用いることができる。
【００５９】
前記熱重合禁止剤は、その添加量が金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満ではフリーラジカルを吸収する作用が弱く、また５重量部を超えると感光性導電ペーストの表面がべとつき作業性が低下するおそれがある。従って前記熱重合禁止剤はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲とすることが好ましい。
【００６０】
また前記感光性導電ペースト５中に含有される無機添加物は、酸化アルミニウム、二酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ホウ素等の金属酸化物やガラスから成り、この感光性導電ペースト５を使用して形成される配線導体およびスルーホール導体を絶縁基体に強固に接合させる作用を有する。
【００６１】
前記無機添加物は金属粉末１００重量部に対して０．１重量部未満では配線導体及びスルーホール導体と絶縁基体との接合強度を強くする作用が不十分となり、また１０重量部を超えると形成される配線導体やスルーホール導体の電気抵抗が高くなる恐れがある。従って、前記無機添加物はその添加量を金属粉末１００重量部に対して０．１〜１０重量部とすることが好ましい。
【００６２】
そして最後に、前記配線用導体層７およびスルーホール用導体層８ａを有するセラミックグリーンシート２の上に、スルーホール用導体層８ｂを有する光硬化セラミックシート１ａを積層するとともに焼成し、セラミック粉末および金属粉末を一体焼結させることにより、図１（ｉ）に示す如くセラミックから成る絶縁基体１ｂの内部及び表面に配線導体層７ａ及びスルーホール導体層８ｃを有する製品としての配線基板が完成する。
【００６３】
なお、上記セラミックグリーンシート２と光硬化セラミックシート１ａとを積層する際、光硬化セラミックシート１ａの下面に予めセラミックグリーンシート２の上面に形成した配線用導体層７が嵌合収容されるような溝部を形成しておくと、セラミックグリーンシート２と光硬化セラミックシート１ａとをより一層確実に密着させることができ、絶縁基体１ｂに密着不良等の不具合の発生する危険性を極めて低くすることができる。従って、前記光硬化セラミックシ−ト１ａはその下面にセラミックグリーンシート２の上面に形成した配線用導体層７に対応する溝部を形成しておくことが好ましい。
【００６４】
前記溝部は、例えば、フォトマスクパターン６を形成する際に用いたメタルマスクを光硬化セラミックシート１ａの下面に押圧し、配線用導体層の厚みと同じ深さにまで押しこむことにより容易に形成することができる。
【００６５】
次に本発明の他の実施例を図２に基づき説明する。
なお、図中、図１と同一箇所には同一符号が付してある。
まず図２（ａ）に示す如く、感光性セラミックグリーンシート１とセラミックグリーンシート２とを形成する。
【００６６】
これらの感光性セラミックグリーンシート１及びセラミックグリーンシート２は、前述の図１に示す感光性セラミックグリーンシート１及びセラミックグリーンシート２に使用した材料、方法を用いることによって形成される。
【００６７】
次に、前記感光性セラミックグリーンシート１の上面に、図２（ｂ）に示す如く、フォトマスクパターン３を被着形成するとともにこのフォトマスクパターン３側から紫外線を照射し、フォトマスクパターン３で覆われていない領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して、図１（ｃ）に示す如く、スルーホール４ａを有する光硬化セラミックシート１ａを得る。
【００６８】
前記フォトマスクパターン３は、図１に示すフォトマスクパターンと同様の材料及び形成方法を用いることによって形成され、また、スルーホール４ａも図１の場合と同様に紫外線照射、現像を行うことによって形成される。
【００６９】
次に、図２（ｄ）に示す如く、セラミックグリーンシート２に必要に応じて外部導出用スルーホール４ｂを形成するとともに、セラミックグリーンシート２の表面に感光性レジストフィルム９を被着させる。
【００７０】
前記感光性レジストフィルム９はアクリル系やスチレン系のラジカル重合性モノマー等を結合剤に、アクリル酸エステル系等の感光性モノマーとベンゾフェノン等の光重合開始剤の光重合反応を主成分とし、用途に応じて染料や熱重合禁止剤、密着助剤等を添加したもので形成されている。
【００７１】
次に前記感光性レジストフィルム９の所定領域に、例えば、所定パターンのメタルマスクを介して約３０〜１５０ｍｊ／ｃｍ2 の強度の光を照射し、光が照射された所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去させて図２（ｅ）に示す如くセラミックグリーンシート２上に所定パターンの貫通穴９ｂを有するレジスト膜９ａを形成する。
【００７２】
前記レジスト膜９ａの貫通穴９ｂは、感光性レジストフィルム９の所定位置に光を照射し、所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去する、所謂、フォトリソグラフィー技術を施すことによって形成されているため貫通穴９ｂはその幅及び隣接間隔を６０μｍ以下の極めて微細なものとなすことができる。
【００７３】
なお、前記貫通穴９ｂを形成するための非硬化の感光性レジストフィルム９を除去する現像液としては、例えば、無機アルカリ現像液や有機アミン系の現像液が好適に使用される。
【００７４】
また前記感光性レジストフィルム９はその厚みが５０μｍを超えた場合、光硬化のために照射される光が感光性レジストフィルム９の下面側に到達し難くなって貫通穴９ｂの形成の解像度が低下する恐れがある。従って、前記感光性レジストフィルム９は、その厚みを５０μｍ以下としておくことが好ましい。
【００７５】
次に図２（ｆ）に示す如く、前記セラミックグリーンシート２の外部導出用スルーホール４ｂ及びレジスト膜９ａの貫通穴９ｂ内に導電ペースト１０をスクリーン印刷法等により充填し、同時に光硬化セラミックシート２のスルーホール４ａ内にも導電ペースト１０を充填してスルーホール用導体層１１を形成する。 前記導電ペースト１０は配線基板の配線導体層及びスルーホール導体層を形成し、例えば、金、銀、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金、あるいはこれらを主成分とする合金から成る金属粉末に、有機バインダー、溶媒、分散剤等を添加混合して形成されている。
【００７６】
前記金属粉末、有機バインダー、溶媒、分散剤等から成る導電ペースト１０は、有機バインダーの量が金属粉末１００重量部に対して１重量部未満になると導電ペースト１０の流動性が悪くなって、レジスト９ａの貫通穴９ｂ内の全域に均一厚みに充填することが困難となり、また１５重量部を超えると該導電ペーストを使用することによって形成される配線導体層及びスルーホール導体層の電気抵抗値が高いものとなってしまう。従って、前記金属粉末、有機バインダー、溶媒、分散剤等から成る導電ペースト１０は有機バインダーの量を金属粉末１００重量部に対して１乃至１５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００７７】
前記セラミックグリーンシート２の上面に形成されているレジスト膜９ａは、その貫通穴９ｂ内に導電ペースト１０が充填された後、セラミックグリーンシート２より剥離され、これによって図２（ｇ）に示す如く、セラミックグリーンシート２の上面及び導出用スルーホール４ｂ内に所定パターンの配線用導体層７及びスルーホール用導体層１２が形成される。
【００７８】
前記配線用導体層７はレジスト膜９ａの貫通穴９ｂが６０μｍ以下の幅に、かつ６０μｍ以下の隣接間隔に形成することができるためセラミックグリーンシート２の上面に幅及び隣接間隔を６０μｍ以下として所定パターンに形成することができる。
【００７９】
そして最後に、前記配線用導体層７およびスルーホール用導体層１２を有するセラミックグリーンシート２の上に、スルーホール用導体層１１を有する光硬化セラミックシート１ａを積層するとともに焼成し、セラミック粉末および金属粉末を一体焼結させることにより、図２（ｈ）に示す如くセラミックから成る絶縁基体１ｂの内部及び表面に配線導体層７ａ及びスルーホール導体層１３を有する製品としての配線基板が完成する。
【００８０】
この場合も、光硬化セラミックシート１ａの下面に予めセラミックグリーンシート２の上面に形成した配線用導体層７が嵌合収容されるような溝部を形成しておくと、セラミックグリーンシート２と光硬化セラミックシート１ａとをより一層確実に密着させることができ、絶縁基体１ｂに密着不良等の不具合の発生する危険性を極めて低くすることができる。
【００８１】
なお、前記溝部は、例えば、レジスト膜９ａの貫通穴９ｂを形成する際に用いたメタルマスクを光硬化セラミックシート１ａの下面に押圧することによって配線用導体層７と同じパターン、同じ深さに容易に形成することができる。
【００８２】
かくして得られた配線基板は、絶縁基体１ｂの上面に半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに各電子部品の電極が配線導体層７ａ等に電気的に接続され、これによって各電子部品はその各々が配線導体層７ａ等を介して互いに電気的に接続されるとともに外部電気回路に接続されることとなる。
【００８３】
なお本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体層を形成するための導電ペーストを感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させて感光性となしたことからセラミックグリーンシートの表面に導電ペーストを被着させ、その後、所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによって配線用導体層を形成する、所謂、フォトリソグラフィー技術を採用することによって形成することができるため配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものになすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００８５】
また本発明の配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートの表面にフォトリソグラフィー技術により微細な所定パターンの貫通穴が形成されているレジスト膜を被着し、そしてその貫通穴内に導電ペーストを充填することによって配線用導体層を形成することから配線用導体層の線幅、隣接間隔は６０μｍ以下と細く、狭いものとなすことができ、これによって配線導体層も線幅が細く、隣接間隔が狭いものとなって配線導体層を高密度に形成することが可能となる。
さらに本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートを、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を添加分散させて感光性となしたことから、セラミックグリーンシートの所定位置に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによってスルーホールを極めて簡単に、かつ直径が６０μｍ以下の小さな径に形成することができ、これによってスルーホール内に形成されるスルーホール導体層もその直径を６０μｍ以下の小さいものとしてスルーホール導体層を高密度に形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す工程毎の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・感光性セラミックグリーンシート
１ａ・・・・・・光硬化セラミックシート
１ｂ・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・・セラミックグリーンシート
４ａ・・・・・・スルーホール
５・・・・・・・感光性導電ペースト
７・・・・・・・配線用導体層
７ａ・・・・・・配線導体層
８ｃ、１３・・・スルーホール導体層
Claims (3)
- （１）有機樹脂組成物にセラミック粉末を分散させたセラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた感光性セラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物に金属粉末を分散混入させた感光性導電ペーストとを作製する工程と、
（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する光硬化セラミックシートを形成する工程と、
（３）前記光硬化セラミックシートの表面に、セラミックグリーンシートの表面に形成される配線用導体層に対応する溝を形成し、
前記セラミックグリーンシートの表面に、前記感光性導電ペーストを被着させるとともに該感光性導電ペーストの所定位置に光を照射し、所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像してセラミックグリーンシートの表面に配線用導体層を形成する工程と、
（４）前記光硬化セラミックシートのスルーホール内に前記感光性導電ペーストを被着させてスルーホール用導体層を形成する工程と、
（５）前記配線用導体層と該配線用導体層に対応する前記溝とが一致するように、前記スルーホール用導体層が形成された光硬化セラミックシートを前記配線用導体層が形成されたセラミックグリーンシートの上に積層し、焼成することにより、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層を形成する工程とから成る配線基板の製造方法。 - （１）有機樹脂組成物にセラミック粉末を分散させたセラミックグリーンシートと、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた感光性セラミックグリーンシートと、金属粉末に有機溶剤を添加した導電ペーストとを作製する工程と、
（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する光硬化セラミックシートを形成する工程と、
（３）前記光硬化セラミックシートの表面に、前記セラミックグリーンシートの表面に形成される配線用導体層に対応する溝を形成する工程と、
（４）前記セラミックグリーンシートの表面に感光性レジストフィルムを載置させ、かつ所定位置に光を照射し所定領域を光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去して所定パターンの貫通穴を有するレジスト膜を形成する工程と、
（５）前記レジスト膜の貫通穴内、及び光硬化セラミックシートのスルーホール内に導電ペーストを充填し、しかる後レジスト膜を除去してセラミックグリーンシートの表面に配線用導体層を、光硬化セラミックシートのスルーホール内にスルーホール用導体層を形成する工程と、
（６）前記配線用導体層と該配線用導体層に対応する前記溝とが一致するように、前記スルーホール用導体層が形成された光硬化セラミックシートを前記配線用導体層が形成されたセラミックグリーンシートの上に積層し、焼成することにより、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層を形成する工程とから成る配線基板の製造方法。 - 前記セラミックグリーンシートに前記配線用導体層を形成するためのメタルマスクを前記光硬化セラミックシートの前記表面に押しあてることにより前記溝を形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板の製造方法。
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