JP3748283B2 - 積層ガラスセラミック回路基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、低温焼成（約８５０〜１０５０℃）可能な積層ガラスセラミック回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層ガラスセラミック回路基板は、複数の絶縁層が積層した積層体基板と、積層体基板を構成する絶縁層の層厚みを貫くビアホール導体と、絶縁層の層間に配置された内部配線導体と、積層体基板の表面に形成された表面配線導体とから構成されている。低温で焼成可能とするために、絶縁層の材料は、結晶化ガラスとアルミナなどの無機物フィラーを主成分（以下、ガラス−セラミックという）としていた。また、内部配線導体材料は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの低抵抗金属材料から構成されていた。これにより、焼成処理が簡単にあるとともに、内部配線に低抵抗金属材料を用いることができるため、高速動作の回路には適したものとなる。
【０００３】
具体的には、上述のガラスセラミック材料を用いて既知のグリーンシートを形成し、最上層に位置するグリーンシートに関しては、ビアホール導体となる貫通孔を形成し、該貫通孔に低抵抗金属材料から成る導電性ペーストを充填してビアホール導体となる導体を、また、それ以外のグリーンシートに関しては、上述のようにビアホール導体となる導体を形成するとともに、グリーンシート上に内部配線導体となる導体膜を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷・乾燥により形成する。
【０００４】
このようなグリーンシートを積層順序に応じて積層・熱圧着して、所定雰囲気、所定温度プロフアイルで（ピーク温度８５０〜１０５０℃）で一体的に焼成処理していた。
【０００５】
その後、焼成された積層体基板の表面に、表面露出のビアホール導体と接続するように表面配線導体を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷、焼きつけにより形成していた。
【０００６】
ここで、表面配線導体の材料として、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ合金）材料を用いる場合には、Ａｇマイグレーションの防止のために、表面配線導体上に耐湿保護膜を形成する必要がある。
【０００７】
また、このような積層回路基板の上部に、厚膜抵抗体膜やその他の配線導体膜を形成する場合に、クロスオーバー膜を形成する必要がある。
【０００８】
このような耐湿保護膜やクロスオーバー膜は、通常、ガラスペーストを用いて、所定領域に膜を印刷し、焼きつけ処理によって形成される。
【０００９】
また、積層回路基板の表面に、複数の絶縁層分だけ陥没したＩＣチップ収納凹部を形成したりしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼成処理された積層体基板上に耐湿保護膜、クロスオーバー膜を形成する場合には、積層体基板の焼成挙動と耐湿保護膜、クロスオーバー膜との焼成挙動との差異によって積層体基板にソリが発生してしまうことがある。
【００１１】
また、焼成処理後に、耐湿保護膜、クロスオーバー膜を形成しているので、焼成後に再度、焼きつけ工程が必要となり、また、焼成処理の時の積層体基板の焼成結収縮によって、平面変動が発生してしまうため、耐湿保護膜やクロスオーバー膜を印刷形成する際には、変動率に応じた所定形状の複数種類のスクリーン印刷マスクが必要となり、収縮率に応じて種々選択しなくてはならなかった。
【００１２】
また、ＩＣチップ収納凹部を形成した積層回路基板においては、ＩＣチップを収納して、電気的な接続した後に、ＩＣチップ、接続手段を樹脂などの保護膜で被覆するが、この時、保護樹脂膜と収納凹部の壁面とが密着すると、樹脂の硬化時の熱膨張係数と、積層回路基板の熱膨張係数の差のによる応力が、ＩＣチップ収納凹部の壁面にかかり、これより、積層体基板の一部にクラックが発生してしまうという問題点があった。
【００１３】
この場合、樹脂保護膜が、ＩＣチップ収納凹部の壁面に接触しないように、樹脂保護膜の端部とＩＣチップ収納凹部の壁面との端面との間に間隙を形成することが考えられる。しかし、このように間隙を形成すると、この間隙から露出するＩＣチップ収納凹部の底面に形成した配線導体（表面配線導体）が、湿気などによって劣化してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、積層体基板の表面に露出する表面配線導体（ＩＣチップ収納部の底面などに露出する配線導体）の保護膜を所定位置に安定に、且つ簡単に形成でき、しかも、基板のソリなどが一切起こらない積層ガラスセラミック回路基板の製造方法を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス成分及び無機物フィラーから成る絶縁層を複数積層するとともに表面の一部に電子部品を収納するための凹部を形成した積層体基板と、該絶縁層の層間に配置した低抵抗金属材料から成る内部配線導体と、該積層体基板の表面に形成した低抵抗金属材料から成る表面配線導体とから構成されて成る積層ガラスセラミック回路基板の製造方法において、前記積層体基板を構成する絶縁層となるガラスセラミックのグリーンシートを複数形成する工程と、前記各グリーンシート上に内部配線導体及び又は表面配線導体となる導体膜を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷・乾燥により形成する工程と、前記凹部の底面に位置する前記表面配線導体となる導体膜の一部に前記凹部の壁面まで達するように、絶縁保護膜をグリーンシートと同一のガラス成分及び無機物フィラーからなる絶縁ペーストの印刷・乾燥により形成する工程と、前記内部配線導体及び表面配線導体となる導体膜を形成した各グリーンシートを積層圧着した後、一体的に焼結処理する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、絶縁保護膜は、絶縁層となるグリーンシートを構成するガラス成分及び無機物フィラーと同一の固形材料を主成分とする絶縁ペーストを用いており、この絶縁保護膜となる膜は、グリーンシートの表面配線導体となる導体膜上に形成される。
【００１７】
このため、絶縁保護膜となる膜を形成した後に、積層処理や焼成処理をしても、積層体基板の平面的な変動が発生しても、絶縁保護膜自身がこの変動に追随するため、絶縁保護膜を表面配線導体膜の所定位置に安定的に形成することができる。
【００１８】
また、積層体基板の焼成処理の挙動と、絶縁保護膜となる膜の焼成処理の挙動とが実質的に同じになるため、積層体基板にソリなどが一切発生しない。
【００１９】
また、絶縁保護膜となる膜は、積層体基板を構成するグリーンシート（表面配線導体、内部配線導体となる導体膜やビアホール導体となる導体が既に形成されている）の積層によって所定位置に配置されることになり、しかも、焼成が一体的に行われるために、全体の製造方法が非常に簡単となる。
【００２０】
また、このような絶縁保護膜によって、表面配線導体の露出部分が、電子部品と半田接合したり、他の配線導体と接続したりする必要部分のみとなり、その他の部分は安定的に被覆されることになるため、表面配線導体の劣化を有効に抑えることができる。
【００２１】
特に、積層体基板にＩＣチップ収納凹部を有する場合には、ＩＣチップを保護する樹脂保護膜とＩＣチップ収納凹部の側壁との間を設ける構造においては、積層体基板のクラックを防止し、しかも、劣化することがない表面配線導体を達成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層ガラスセラミック回路基板を図面に基づいて説明する。 図１は、本発明に係る積層ガラスセラミック回路基板の断面図である。
【００２３】
図１において、１０は積層ガラスセラミック回路基板であり、積層ガラスセラミック回路基板１０は、内部に内部配線導体２、ビアホール導体３が内装された積層体基板１と、その表面に形成された表面配線導体４、絶縁保護膜５とから構成されている。尚、実施例では、積層体基板１の表面には、ＩＣチップ７を収納するＩＣチップ収納凹部６が形成されている。
【００２４】
尚、表面配線導体４上には、必要に応じて、各種電子部品８が接合され、さらに、絶縁保護膜５上には、他の配線導体膜や厚膜抵抗体膜等が形成されている。
【００２５】
積層体基板１は複数の絶縁層１ａ〜１ｇが積層されて形成されている。この絶縁層１ａ〜１ｇは、例えば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成可能にするガラス成分、無機物フィラーから構成されている。無機物フィラーとは、コランダム（αアルミナ）、クリストバライト、石英、ムライト、コージライトなどのセラミック材料が例示できる。また、ガラス成分は、複数の金属酸化物を含む低融点結晶化ガラスからなり、例えば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成処理することによって、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶相を少なくとも１種類を析出するものである。
【００２６】
このような、絶縁層１ａ〜１ｇの層間には、低抵抗金属材料、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの内部配線導体２が内装されており、さらに、各絶縁層１ａ〜１ｇには、その絶縁層１ａ〜１ｇの厚みを貫く、低抵抗金属材料、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどのビアホール導体３が形成されている。
【００２７】
例えば、絶縁層１ａ〜１ｇの厚みは１００μｍ以上であり、内部配線導体２の厚みは８〜１５μｍ程度であり、ビアホール導体３の直径は８０〜２５０μｍである。
【００２８】
このような積層体基板１の表面には、絶縁層１ａから露出するビアホール導体３に接続するように、また、単独にＡｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）などの表面配線導体４が形成されている。
【００２９】
表面配線導体４は、所定回路を達成するための回路配線であり、また、表面配線導体４と接続する電子部品８の接続パッドでもある。
【００３０】
この表面配線導体４の一部（接続パッド部分）の表面には、各種電子部品８が半田などを介して接合されている。
【００３１】
また、表面配線導体４の特に、回路配線となる部分は、上述のガラス成分、無機物フィラーを主成分とする絶縁保護膜５が被覆されている。この絶縁保護膜５は、隣接しあう表面配線導体４間の絶縁特性を維持したり、また、外部から湿気、衝撃から表面配線導体４を保護するものであり、特に、Ａｇ系の表面配線導体４に関して、Ａｇマイグレーションを防止するために、非常に重要となる。この絶縁保護膜５の厚みは、例えば、１０〜５０μｍ程度である。
【００３２】
尚、上述の電子部品８としては、チップ状コンデンサ、チップ状抵抗器、トランジスタ、ＩＣなどが例示できる。
【００３３】
また、図１では、積層体基板１の表面の一部には、ＩＣチップ７を収納するＩＣチップ収納凹部６が形成されている。ＩＣチップ収納凹部６は、絶縁層１ａ〜１ｃの厚み相当分だけの深さを有し、ＩＣチップ７が収納され、かつ配線作業が可能な寸法を有する概略矩形状凹部である。
【００３４】
このＩＣチップ収納凹部６の底面６１には、例えばＩＣチップ７と接合する表面配線導体６３が、ＩＣチップ７の入出力端子（図示せず）と接続手段であるワイヤボンディング細線などを介して接続し、絶縁層１ｃと絶縁層１ｅの層間の内部配線導体２から延出した表面配線導体６４が夫々形成されている。
【００３５】
このようなＩＣチップ収納凹部６において、その内部にＩＣチップ７が表面配線導体６３上に配置され、さらに、ＩＣチップ７と表面配線導体６４とがワイヤボンディング細線などによって接続され、さらに、ＩＣチップ７及びワイヤボンディング細線などを被覆するエポキシ樹脂やフェノール樹脂、アクリル樹脂などの樹脂保護膜６６が充填されている。
【００３６】
この樹脂保護膜６６の端部は、ＩＣチップ収納凹部６の壁面６２と少なくとも間隙ｄが形成されている。樹脂保護膜６６を充填し、硬化する際に、樹脂保護膜６６の平面方向に熱膨張による応力が発生するが、この間隙ｄによって、応力が直接積層体基板１に影響を及ぼさないようにするためである。
【００３７】
従って、この間隙ｄからは、表面配線導体６４の一部が露出することになるが、図１に示すように、その間隙部分の表面配線導体６４上には、上述の絶縁保護膜５と同一の材料による絶縁保護膜６５が形成されている。
【００３８】
ここで、本発明の特徴的なことは、積層体基板１の表面、または、ＩＣ収納凹部の底面に形成される表面配線導体４、６４の一部には、絶縁保護膜５、６５が形成されていることであり、この絶縁保護膜５、６５が、絶縁層１ａ〜１ｇと実質的に同一材料で形成されており、しかも、この絶縁保護膜６、６５が積層体基板１（内部配線導体２、ビアホール導体３を含む）、表面配線導体４などを焼成する工程で一括的に処理されることである。
【００３９】
この積層ガラスセラミック回路基板１０の製造方法を図２に基づいて説明する。
【００４０】
まず、図２中のＡ工程として、ガラス−セラミックのスラリーを形成する。
【００４１】
上述のガラス−セラミックのスラリーは、上述したように、ガラス成分、即ち、低融点結晶化ガラスフリット、無機物フィラー、バインダ、溶剤を均質混練して形成される。
【００４２】
低融点結晶化ガラスフリットとは、上述したように、８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成処理することによって、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶相を少なくとも１種類を析出するガラス組成物からなり、平均粒径は、１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍである。特に、アノーサイト、セルジアンを析出するガラスフリットを用いれば、より強度の高い積層体基板を得ることができ、コージェライト、ムライトを析出するガラスフリットを用いれば、熱膨張率が低い積層体基板を得ることができ、積層体基板上にＩＣベアチップなどのシリコンチップを搭載するための積層体基板として有効である。尚、強度の高く、熱膨張率が低い積層体基板を得るため、アノーサイトやコージェライトを同時に析出させるガラス組成物として、例えば、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物が有効である。
【００４３】
無機物フィラーは、積層体基板の骨材となるものであり、コランダム（αアルミナ）、クリストバライト、石英、ムライト、コージライトなどのセラミックが例示でき、その粒径は１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍである。
【００４４】
バインダは、固形成分（ガラスフリット、無機物フィラー）との濡れ性があり、熱分解性の良好なものでなくてはならない。同時にスリップの粘性を決めるものである為、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。添加量としては固形成分分に対して２５ｗｔ％以下が好ましい。
【００４５】
溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用いることができる。尚、水系溶剤の場合、バインダは、水溶性である必要があり、バインダには、親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。その付加量は酸価で表せば２〜３００あり、好ましくは５〜１００である。
【００４６】
上述のバインダ及び溶剤は、後述のＢ工程のテープ成型、例えばドクターブレード法による熱乾燥工程及び後述のＪ工程の積層体基板の焼成工程の脱バインダ過程で完全に熱分解しなくてはならないが、特に、６００℃以下、好ましくは５００℃以下で分解する材料を選択する。
【００４７】
上述の無機物フィラーとガラス成分との構成比率は、無機物フィラーが１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、好ましくは２０ｗｔ％〜３５ｗｔであり、ガラス成分が９０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％〜６５ｗｔである。
【００４８】
無機物フィラーが１０ｗｔ％未満（ガラス成分が９０ｗｔ％を越える）では、絶縁層中にガラス質が増加しすぎて、積層体基板の強度が損なわれ、無機物フィラーが５０ｗｔ％を越える（ガラス成分が５０ｗｔ％未満）では、積層体基板１の緻密性が損なわれる。
【００４９】
このようなガラス−セラミックのスラリーは、Ｂ工程のテープ成型にそのまま用いられたり、また、Ｈ工程の絶縁保護膜の膜形成のための絶縁ペーストとして使用される。夫々の使用に応じて、バインダ、溶剤の添加量を所定に設定する必要がある。
【００５０】
次に、図２中のＢ工程として、ガラス−セラミックのスラリーをテープ成型を行う。具体的には公知のドクターブレード法などが用いられる。これにより、所定厚み、例えば１００μｍ以上のテープとなる。
【００５１】
次に、図２中のＣ工程として、テープを所定の大きさに裁断して、グリーンシートとする。尚、本来このグリーンシートの大きさは、複数の積層回路基板が抽出できる大きさで、積層体に分割溝などを形成するが、以下の説明では、１つの積層体回路基板の大きさのシートを前提に説明する。
【００５２】
次に、図２中のＤ工程、Ｆ工程とに別れる。Ｄ工程は、主に積層基板の内部に積層されるグリーンシートを対象としている。Ｆ工程は、積層基板の表面層（図１では絶縁層１ａ）となるグリーンシートや、ＩＣチップ収納凹部６の底面層（図１では絶縁層１ｄ）となるグリーンシートである。
【００５３】
まず、Ｄ工程として、グリーンシートに、ビアホール導体導体４となる導体を作成する。具体的には、グリーンシートにパンチング加工や金型のプレス加工によって、グリーンシートの厚みを貫く貫通孔を形成し、この貫通孔にビアホール導体４となる導体を充填する。ここで、導体は、低抵抗金属材料、例えばＡｕ系（単体または合金）、Ａｇ系、Ｃｕ系の金属粉末材料と、バインダ、溶剤、必要に応じて低融点ガラスフリットを均質混練して形成された導電性ペーストを印刷し、乾燥して形成する。
【００５４】
尚、ＩＣチップ収納部６部分に配置されるグリーンシート（絶縁層１ｂ、１ｃ）に関しては、この収納部６を形成するために、ビアホール導体４となる貫通孔を形成する際に、同時に金型のプレス成型などによって、収納部となる貫通孔を形成しておく。
【００５５】
Ｈ工程として、グリーンシート上に、内部配線導体２となる導体膜を形成する。具体的には、上述の導電性ペーストを所定スクリーンを用いて印刷し、乾燥して形成する。
【００５６】
次に、表面配線導体４、６４となる導体膜を形成するグリーンシートについて説明する。
【００５７】
Ｆ工程として、グリーンシートに、ビアホール導体導体４となる導体を作成する。具体的には、グリーンシートにパンチング加工や金型のプレス加工によって、グリーンシートの厚みを貫く貫通孔を形成し、この貫通孔に上述の導電性ペーストでビアホール導体４となる導体を充填して形成する。
【００５８】
尚、ＩＣチップ収納部６部分に配置されるグリーンシート（絶縁層１ａ）に関しては、この収納部６を形成するために、ビアホール導体４となる貫通孔を形成する際に、同時に金型のプレス成型などによって、収納部となる貫通孔を形成しておく。
【００５９】
Ｇ工程として、グリーンシート上に、表面配線導体４または、表面配線導体６４、内部配線導体２となる導体膜を形成する。
【００６０】
具体的には、上述の導電性ペーストを所定スクリーンを用いて印刷し、乾燥して形成する。尚、絶縁層１ａとなるグリーンシートにおいては、表面配線導体４となる導体膜のみであり、絶縁層１ｄとなるグリーンシートにおいては、表面配線導体６４、６４となる導体膜である。
【００６１】
次に、Ｈ工程として、表面配線導体４、６３、６４となる導体膜の一部を被覆する絶縁保護膜５、６５となる膜を形成する。具体的には、Ａ工程で説明した絶縁ペーストを用いて、所定位置のみに印刷できるスクリーンを用いて、印刷・乾燥して形成する。所定位置とは、例えば、表面配線導体４の接続パッドなどが露出するように、また、ＩＣチップ収納凹部６の壁面６２近傍の表面配線導体６４上である。
【００６２】
以上の工程で、内部配線導体２となる導体膜のみが形成されたグリーンシート、表面配線導体４となる導体膜のみが形成されたグリーンシート、さらに、内部配線導体２と表面配線導体６３、６４となる導体膜が形成されたグリーンシートを形成されたことになる。
【００６３】
次に図中Ｉ工程として、上述の各グリーンシートを積層順序を考慮して、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシートを積層し、熱圧着して未焼成状態の積層体基板を形成する。これにより、未焼成積層体基板の内部には、内部配線導体２となる導体膜、ビアホール導体３となる導体が形成され、、未焼成積層体基板の表面に、表面配線導体４となる導体膜、表面配線導体膜４となる導体膜の一部を覆う絶縁保護膜５となる膜、さらに、ＩＣチップ収納凹部６となる凹部が形成され、さらに、ＩＣチップ収納凹部６となる凹部の底面には、表面配線導体６３、６４となる導体膜、その表面配線導体６４となる導体膜上で凹部の壁面の境界部付近に存在する絶縁保護膜６５となる膜が形成されていることになる。
【００６４】
次に図中Ｊ工程として、上述の未焼成状態の積層体基板を、所定焼成雰囲気で所定昇温プロフアイルに基づいて焼成処理を行い、表面配線導体４、６３、６４、絶縁保護膜５、６５を有する積層体基板１を形成する。
【００６５】
焼成処理は、脱バインダ過程と焼結過程からなる。脱バインダ過程では、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシート、内部配線導体２となる導体膜、ビアホール導体３となる導体、表面配線とうたい４、６３、６４、絶縁保護膜５、６５となる膜に含まれる有機成分を焼失するためのものであり、例えば６００℃以下の温度領域で行われる。
【００６６】
また、焼結過程では、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシート、絶縁保護膜５、６５となる膜に含まれる結晶化ガラス成分が所定結晶相の析出反応を行うと同時に、無機物フィラーの粒界に均一に分散される。これにより、強固な積層体基板１が達成される。また、内部配線導体２となる導体膜、ビアホール導体３、表面配線導体４、６３、６４となる導体においては、例えばＡｇ系粉末を粒成長させて、低抵抗化させるとともに、絶縁層１ａ〜１ｅと一体化させるものである。
【００６７】
これは、ピーク温度８５０〜１０５０℃に達する温度領域で行われる。
【００６８】
焼成雰囲気は、大気（酸化性）雰囲気又は中性雰囲気で行われ、例えば、内部配線導体２などにＣｕ系導体を用いる場合には、還元性雰囲気又は中性雰囲気で行われる。
【００６９】
次に、図中Ｋ工程として、付帯素子の実装処理を行う。例えば、焼成処理された積層体基板の表面上や絶縁保護膜５上に、他の配線導体、厚膜抵抗体膜、厚膜コンデンサ素子を形成したり、表面配線導体４が絶縁保護膜５から露出する接続パッド部分に各種電子部品８を接合したり、さらに、ＩＣチップ収納凹部６内の表面配線導体６３上にＩＣチップ７を接合し、ＩＣチップ７と絶縁保護膜６５から露出した表面配線導体６４とをワイヤボンディング細線などによって接合し、さらに、ＩＣチップ７及びワイヤボンディング細線を、エポキシ樹脂などの保護樹脂６６で被覆する。
【００７０】
この時、保護樹脂６６となる樹脂ペーストの粘度を調整して、収納凹部６内に樹脂を供給し、硬化処理されるにあたって、樹脂の端部が収納凹部６の壁面６２に接触しないようにすることが重要であり、しかも、樹脂の端部は、絶縁保護膜６５の一部を覆う位置となるようにする。
【００７１】
このようにして、図１に示す積層回路基板が達成されることになる。
【００７２】
以上のように、本発明によれば、
▲１▼絶縁保護膜５、６５となる膜は、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシートを構成するガラス成分及び無機物フィラーと同一の固形材料を主成分とする絶縁ペーストを用いられ、複数のグリーンシートとから成る未焼成状態の積層体基板と一体的に焼成処理されるため、両者の焼結挙動が同一となるとため、基板のソリが一切発生することがない安定した積層体基板１が達成されることになる。
【００７３】
▲２▼この絶縁保護膜５、６５となる膜は、グリーンシートの積層処理前、即ち、グリーンシート上に表面配線導体５、６５となる導体膜を形成した直後に形成されるため、グリーンシートを積層・圧着した時に発生するグリーンシートの平面的な寸法の伸びが発生しても、また、焼成処理時、焼成収縮が発生しても、積層体基板と絶縁保護膜５、６５とが互いに追従するため、絶縁保護膜５、６５となる膜を形成するスクリーン印刷の種類が、上述の変動率に応じた複数のスクリーンを用意する必要がなく、また、表面配線導体４、６４との位置関係が安定することになる。
【００７４】
▲３▼上述したように、絶縁保護膜５、６５は、積層体基板１、内部配線導体２、表面配線導体４などと、一体的に焼結して形成するため、製造方法が簡略化されることになる。
【００７５】
▲４▼これらの絶縁保護膜５、６５によって、表面配線導体４の露出必要部分、例えば電子部品と半田接合したり、他の配線導体と接続したりする部分を除いて、被覆されることになるため、外部から衝撃や湿気から表面配線導体４を有効に保護することができる。
【００７６】
▲５▼積層体基板１にＩＣチップ収納凹部６を有する場合には、収納凹部６に形成された表面配線導体６４上にも簡単に絶縁保護膜６５を形成することができ、表面配線導体６４の保護を確実に行える。
【００７７】
▲６▼特に、ＩＣチップ収納凹部に配置した後、樹脂保護膜６６の端部とＩＣチップ収納凹部６の壁面６２との間隙Ｄを設けてるように、樹脂保護膜６６を形成する構造においては、この間隙部分Ｄでの表面配線導体６４を絶縁保護膜６５で覆うことができるため、樹脂保護膜６６の硬化に発生する膨張による応力が直接ＩＣ収納凹部６に与えられることがないため、積層体基板１にクラックなどが発生することがない。
【００７８】
上述の実施例を示す図１では、積層体基板１の表面配線導体４上の絶縁保護膜５上に、電子部品８を搭載されているが、この絶縁保護膜５をクロスオーバ膜として用い、さらに絶縁保護膜５上に厚膜配線導体や厚膜抵抗体膜、厚膜コンデンサ膜などを積層・形成しても構わない。
【００７９】
また、積層体基板１の裏面には、絶縁保護膜５が形成されていないが、裏面にも絶縁保護膜５を形成しても構わない。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、積層体基板、内部配線導体、表面配線導体、該表面配線導体を覆う絶縁保護膜が一体的に焼成されるため、製造方法が非常に簡略化される。しかも、積層体基板を構成する絶縁層の材料と、絶縁保護膜となる膜の材料が実質的に同一であるため、焼成による挙動が実質的に同一であるため、積層体基板にソリなどが発生することが一切ない。
【００８１】
また、絶縁保護膜となる膜がグリーンシートの積層圧着前に所定グリーンシートに形成されるため、その後、積層圧着処理し、また焼成処理して、グリーンシート（基板）の平面的な変動があっても、表面配線導体、絶縁保護膜もこの挙動と一致するため、最終的に絶縁保護膜を表面配線導体の所定位置に安定して被覆・保護することができ、これによって、回路網の安定形成ガ可能であり、特に、絶縁保護膜の形成において、上述の変動を見越した複数のスクリーンを用意する必要がなく、製造工程が簡略化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層ガラスセラミック回路基板の断面図である。
【図２】本発明の積層ガラスセラミック回路基板の製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
１０・・・・・・積層ガラスセラミック回路基板
１・・・・・・・積層体基板
１ａ〜１ｇ・・・絶縁層
２・・・・・・・内部配線導体
３・・・・・・・ビアホール導体
４・・・・・・・表面配線導体
５・・・・・・・絶縁保護膜
６・・・・・・・ＩＣチップ収納凹部
７・・・・・・・ＩＣチップ
６３、６４・・・表面配線導体
６５・・・・・・絶縁保護膜
６６・・・・・・樹脂保護膜
【発明が属する技術分野】
本発明は、低温焼成（約８５０〜１０５０℃）可能な積層ガラスセラミック回路基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、積層ガラスセラミック回路基板は、複数の絶縁層が積層した積層体基板と、積層体基板を構成する絶縁層の層厚みを貫くビアホール導体と、絶縁層の層間に配置された内部配線導体と、積層体基板の表面に形成された表面配線導体とから構成されている。低温で焼成可能とするために、絶縁層の材料は、結晶化ガラスとアルミナなどの無機物フィラーを主成分（以下、ガラス−セラミックという）としていた。また、内部配線導体材料は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの低抵抗金属材料から構成されていた。これにより、焼成処理が簡単にあるとともに、内部配線に低抵抗金属材料を用いることができるため、高速動作の回路には適したものとなる。
【０００３】
具体的には、上述のガラスセラミック材料を用いて既知のグリーンシートを形成し、最上層に位置するグリーンシートに関しては、ビアホール導体となる貫通孔を形成し、該貫通孔に低抵抗金属材料から成る導電性ペーストを充填してビアホール導体となる導体を、また、それ以外のグリーンシートに関しては、上述のようにビアホール導体となる導体を形成するとともに、グリーンシート上に内部配線導体となる導体膜を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷・乾燥により形成する。
【０００４】
このようなグリーンシートを積層順序に応じて積層・熱圧着して、所定雰囲気、所定温度プロフアイルで（ピーク温度８５０〜１０５０℃）で一体的に焼成処理していた。
【０００５】
その後、焼成された積層体基板の表面に、表面露出のビアホール導体と接続するように表面配線導体を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷、焼きつけにより形成していた。
【０００６】
ここで、表面配線導体の材料として、Ａｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ合金）材料を用いる場合には、Ａｇマイグレーションの防止のために、表面配線導体上に耐湿保護膜を形成する必要がある。
【０００７】
また、このような積層回路基板の上部に、厚膜抵抗体膜やその他の配線導体膜を形成する場合に、クロスオーバー膜を形成する必要がある。
【０００８】
このような耐湿保護膜やクロスオーバー膜は、通常、ガラスペーストを用いて、所定領域に膜を印刷し、焼きつけ処理によって形成される。
【０００９】
また、積層回路基板の表面に、複数の絶縁層分だけ陥没したＩＣチップ収納凹部を形成したりしていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼成処理された積層体基板上に耐湿保護膜、クロスオーバー膜を形成する場合には、積層体基板の焼成挙動と耐湿保護膜、クロスオーバー膜との焼成挙動との差異によって積層体基板にソリが発生してしまうことがある。
【００１１】
また、焼成処理後に、耐湿保護膜、クロスオーバー膜を形成しているので、焼成後に再度、焼きつけ工程が必要となり、また、焼成処理の時の積層体基板の焼成結収縮によって、平面変動が発生してしまうため、耐湿保護膜やクロスオーバー膜を印刷形成する際には、変動率に応じた所定形状の複数種類のスクリーン印刷マスクが必要となり、収縮率に応じて種々選択しなくてはならなかった。
【００１２】
また、ＩＣチップ収納凹部を形成した積層回路基板においては、ＩＣチップを収納して、電気的な接続した後に、ＩＣチップ、接続手段を樹脂などの保護膜で被覆するが、この時、保護樹脂膜と収納凹部の壁面とが密着すると、樹脂の硬化時の熱膨張係数と、積層回路基板の熱膨張係数の差のによる応力が、ＩＣチップ収納凹部の壁面にかかり、これより、積層体基板の一部にクラックが発生してしまうという問題点があった。
【００１３】
この場合、樹脂保護膜が、ＩＣチップ収納凹部の壁面に接触しないように、樹脂保護膜の端部とＩＣチップ収納凹部の壁面との端面との間に間隙を形成することが考えられる。しかし、このように間隙を形成すると、この間隙から露出するＩＣチップ収納凹部の底面に形成した配線導体（表面配線導体）が、湿気などによって劣化してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、積層体基板の表面に露出する表面配線導体（ＩＣチップ収納部の底面などに露出する配線導体）の保護膜を所定位置に安定に、且つ簡単に形成でき、しかも、基板のソリなどが一切起こらない積層ガラスセラミック回路基板の製造方法を提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガラス成分及び無機物フィラーから成る絶縁層を複数積層するとともに表面の一部に電子部品を収納するための凹部を形成した積層体基板と、該絶縁層の層間に配置した低抵抗金属材料から成る内部配線導体と、該積層体基板の表面に形成した低抵抗金属材料から成る表面配線導体とから構成されて成る積層ガラスセラミック回路基板の製造方法において、前記積層体基板を構成する絶縁層となるガラスセラミックのグリーンシートを複数形成する工程と、前記各グリーンシート上に内部配線導体及び又は表面配線導体となる導体膜を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷・乾燥により形成する工程と、前記凹部の底面に位置する前記表面配線導体となる導体膜の一部に前記凹部の壁面まで達するように、絶縁保護膜をグリーンシートと同一のガラス成分及び無機物フィラーからなる絶縁ペーストの印刷・乾燥により形成する工程と、前記内部配線導体及び表面配線導体となる導体膜を形成した各グリーンシートを積層圧着した後、一体的に焼結処理する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、絶縁保護膜は、絶縁層となるグリーンシートを構成するガラス成分及び無機物フィラーと同一の固形材料を主成分とする絶縁ペーストを用いており、この絶縁保護膜となる膜は、グリーンシートの表面配線導体となる導体膜上に形成される。
【００１７】
このため、絶縁保護膜となる膜を形成した後に、積層処理や焼成処理をしても、積層体基板の平面的な変動が発生しても、絶縁保護膜自身がこの変動に追随するため、絶縁保護膜を表面配線導体膜の所定位置に安定的に形成することができる。
【００１８】
また、積層体基板の焼成処理の挙動と、絶縁保護膜となる膜の焼成処理の挙動とが実質的に同じになるため、積層体基板にソリなどが一切発生しない。
【００１９】
また、絶縁保護膜となる膜は、積層体基板を構成するグリーンシート（表面配線導体、内部配線導体となる導体膜やビアホール導体となる導体が既に形成されている）の積層によって所定位置に配置されることになり、しかも、焼成が一体的に行われるために、全体の製造方法が非常に簡単となる。
【００２０】
また、このような絶縁保護膜によって、表面配線導体の露出部分が、電子部品と半田接合したり、他の配線導体と接続したりする必要部分のみとなり、その他の部分は安定的に被覆されることになるため、表面配線導体の劣化を有効に抑えることができる。
【００２１】
特に、積層体基板にＩＣチップ収納凹部を有する場合には、ＩＣチップを保護する樹脂保護膜とＩＣチップ収納凹部の側壁との間を設ける構造においては、積層体基板のクラックを防止し、しかも、劣化することがない表面配線導体を達成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の積層ガラスセラミック回路基板を図面に基づいて説明する。 図１は、本発明に係る積層ガラスセラミック回路基板の断面図である。
【００２３】
図１において、１０は積層ガラスセラミック回路基板であり、積層ガラスセラミック回路基板１０は、内部に内部配線導体２、ビアホール導体３が内装された積層体基板１と、その表面に形成された表面配線導体４、絶縁保護膜５とから構成されている。尚、実施例では、積層体基板１の表面には、ＩＣチップ７を収納するＩＣチップ収納凹部６が形成されている。
【００２４】
尚、表面配線導体４上には、必要に応じて、各種電子部品８が接合され、さらに、絶縁保護膜５上には、他の配線導体膜や厚膜抵抗体膜等が形成されている。
【００２５】
積層体基板１は複数の絶縁層１ａ〜１ｇが積層されて形成されている。この絶縁層１ａ〜１ｇは、例えば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成可能にするガラス成分、無機物フィラーから構成されている。無機物フィラーとは、コランダム（αアルミナ）、クリストバライト、石英、ムライト、コージライトなどのセラミック材料が例示できる。また、ガラス成分は、複数の金属酸化物を含む低融点結晶化ガラスからなり、例えば８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成処理することによって、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶相を少なくとも１種類を析出するものである。
【００２６】
このような、絶縁層１ａ〜１ｇの層間には、低抵抗金属材料、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの内部配線導体２が内装されており、さらに、各絶縁層１ａ〜１ｇには、その絶縁層１ａ〜１ｇの厚みを貫く、低抵抗金属材料、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどのビアホール導体３が形成されている。
【００２７】
例えば、絶縁層１ａ〜１ｇの厚みは１００μｍ以上であり、内部配線導体２の厚みは８〜１５μｍ程度であり、ビアホール導体３の直径は８０〜２５０μｍである。
【００２８】
このような積層体基板１の表面には、絶縁層１ａから露出するビアホール導体３に接続するように、また、単独にＡｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）などの表面配線導体４が形成されている。
【００２９】
表面配線導体４は、所定回路を達成するための回路配線であり、また、表面配線導体４と接続する電子部品８の接続パッドでもある。
【００３０】
この表面配線導体４の一部（接続パッド部分）の表面には、各種電子部品８が半田などを介して接合されている。
【００３１】
また、表面配線導体４の特に、回路配線となる部分は、上述のガラス成分、無機物フィラーを主成分とする絶縁保護膜５が被覆されている。この絶縁保護膜５は、隣接しあう表面配線導体４間の絶縁特性を維持したり、また、外部から湿気、衝撃から表面配線導体４を保護するものであり、特に、Ａｇ系の表面配線導体４に関して、Ａｇマイグレーションを防止するために、非常に重要となる。この絶縁保護膜５の厚みは、例えば、１０〜５０μｍ程度である。
【００３２】
尚、上述の電子部品８としては、チップ状コンデンサ、チップ状抵抗器、トランジスタ、ＩＣなどが例示できる。
【００３３】
また、図１では、積層体基板１の表面の一部には、ＩＣチップ７を収納するＩＣチップ収納凹部６が形成されている。ＩＣチップ収納凹部６は、絶縁層１ａ〜１ｃの厚み相当分だけの深さを有し、ＩＣチップ７が収納され、かつ配線作業が可能な寸法を有する概略矩形状凹部である。
【００３４】
このＩＣチップ収納凹部６の底面６１には、例えばＩＣチップ７と接合する表面配線導体６３が、ＩＣチップ７の入出力端子（図示せず）と接続手段であるワイヤボンディング細線などを介して接続し、絶縁層１ｃと絶縁層１ｅの層間の内部配線導体２から延出した表面配線導体６４が夫々形成されている。
【００３５】
このようなＩＣチップ収納凹部６において、その内部にＩＣチップ７が表面配線導体６３上に配置され、さらに、ＩＣチップ７と表面配線導体６４とがワイヤボンディング細線などによって接続され、さらに、ＩＣチップ７及びワイヤボンディング細線などを被覆するエポキシ樹脂やフェノール樹脂、アクリル樹脂などの樹脂保護膜６６が充填されている。
【００３６】
この樹脂保護膜６６の端部は、ＩＣチップ収納凹部６の壁面６２と少なくとも間隙ｄが形成されている。樹脂保護膜６６を充填し、硬化する際に、樹脂保護膜６６の平面方向に熱膨張による応力が発生するが、この間隙ｄによって、応力が直接積層体基板１に影響を及ぼさないようにするためである。
【００３７】
従って、この間隙ｄからは、表面配線導体６４の一部が露出することになるが、図１に示すように、その間隙部分の表面配線導体６４上には、上述の絶縁保護膜５と同一の材料による絶縁保護膜６５が形成されている。
【００３８】
ここで、本発明の特徴的なことは、積層体基板１の表面、または、ＩＣ収納凹部の底面に形成される表面配線導体４、６４の一部には、絶縁保護膜５、６５が形成されていることであり、この絶縁保護膜５、６５が、絶縁層１ａ〜１ｇと実質的に同一材料で形成されており、しかも、この絶縁保護膜６、６５が積層体基板１（内部配線導体２、ビアホール導体３を含む）、表面配線導体４などを焼成する工程で一括的に処理されることである。
【００３９】
この積層ガラスセラミック回路基板１０の製造方法を図２に基づいて説明する。
【００４０】
まず、図２中のＡ工程として、ガラス−セラミックのスラリーを形成する。
【００４１】
上述のガラス−セラミックのスラリーは、上述したように、ガラス成分、即ち、低融点結晶化ガラスフリット、無機物フィラー、バインダ、溶剤を均質混練して形成される。
【００４２】
低融点結晶化ガラスフリットとは、上述したように、８５０〜１０５０℃前後の比較的低い温度で焼成処理することによって、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶相を少なくとも１種類を析出するガラス組成物からなり、平均粒径は、１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍである。特に、アノーサイト、セルジアンを析出するガラスフリットを用いれば、より強度の高い積層体基板を得ることができ、コージェライト、ムライトを析出するガラスフリットを用いれば、熱膨張率が低い積層体基板を得ることができ、積層体基板上にＩＣベアチップなどのシリコンチップを搭載するための積層体基板として有効である。尚、強度の高く、熱膨張率が低い積層体基板を得るため、アノーサイトやコージェライトを同時に析出させるガラス組成物として、例えば、Ｂ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物が有効である。
【００４３】
無機物フィラーは、積層体基板の骨材となるものであり、コランダム（αアルミナ）、クリストバライト、石英、ムライト、コージライトなどのセラミックが例示でき、その粒径は１．０〜６．０μｍ、好ましくは１．５〜４．０μｍである。
【００４４】
バインダは、固形成分（ガラスフリット、無機物フィラー）との濡れ性があり、熱分解性の良好なものでなくてはならない。同時にスリップの粘性を決めるものである為、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。添加量としては固形成分分に対して２５ｗｔ％以下が好ましい。
【００４５】
溶剤として、有機系溶剤、水系溶剤を用いることができる。尚、水系溶剤の場合、バインダは、水溶性である必要があり、バインダには、親水性の官能基、例えばカルボキシル基が付加されている。その付加量は酸価で表せば２〜３００あり、好ましくは５〜１００である。
【００４６】
上述のバインダ及び溶剤は、後述のＢ工程のテープ成型、例えばドクターブレード法による熱乾燥工程及び後述のＪ工程の積層体基板の焼成工程の脱バインダ過程で完全に熱分解しなくてはならないが、特に、６００℃以下、好ましくは５００℃以下で分解する材料を選択する。
【００４７】
上述の無機物フィラーとガラス成分との構成比率は、無機物フィラーが１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、好ましくは２０ｗｔ％〜３５ｗｔであり、ガラス成分が９０ｗｔ％〜５０ｗｔ％、好ましくは８０ｗｔ％〜６５ｗｔである。
【００４８】
無機物フィラーが１０ｗｔ％未満（ガラス成分が９０ｗｔ％を越える）では、絶縁層中にガラス質が増加しすぎて、積層体基板の強度が損なわれ、無機物フィラーが５０ｗｔ％を越える（ガラス成分が５０ｗｔ％未満）では、積層体基板１の緻密性が損なわれる。
【００４９】
このようなガラス−セラミックのスラリーは、Ｂ工程のテープ成型にそのまま用いられたり、また、Ｈ工程の絶縁保護膜の膜形成のための絶縁ペーストとして使用される。夫々の使用に応じて、バインダ、溶剤の添加量を所定に設定する必要がある。
【００５０】
次に、図２中のＢ工程として、ガラス−セラミックのスラリーをテープ成型を行う。具体的には公知のドクターブレード法などが用いられる。これにより、所定厚み、例えば１００μｍ以上のテープとなる。
【００５１】
次に、図２中のＣ工程として、テープを所定の大きさに裁断して、グリーンシートとする。尚、本来このグリーンシートの大きさは、複数の積層回路基板が抽出できる大きさで、積層体に分割溝などを形成するが、以下の説明では、１つの積層体回路基板の大きさのシートを前提に説明する。
【００５２】
次に、図２中のＤ工程、Ｆ工程とに別れる。Ｄ工程は、主に積層基板の内部に積層されるグリーンシートを対象としている。Ｆ工程は、積層基板の表面層（図１では絶縁層１ａ）となるグリーンシートや、ＩＣチップ収納凹部６の底面層（図１では絶縁層１ｄ）となるグリーンシートである。
【００５３】
まず、Ｄ工程として、グリーンシートに、ビアホール導体導体４となる導体を作成する。具体的には、グリーンシートにパンチング加工や金型のプレス加工によって、グリーンシートの厚みを貫く貫通孔を形成し、この貫通孔にビアホール導体４となる導体を充填する。ここで、導体は、低抵抗金属材料、例えばＡｕ系（単体または合金）、Ａｇ系、Ｃｕ系の金属粉末材料と、バインダ、溶剤、必要に応じて低融点ガラスフリットを均質混練して形成された導電性ペーストを印刷し、乾燥して形成する。
【００５４】
尚、ＩＣチップ収納部６部分に配置されるグリーンシート（絶縁層１ｂ、１ｃ）に関しては、この収納部６を形成するために、ビアホール導体４となる貫通孔を形成する際に、同時に金型のプレス成型などによって、収納部となる貫通孔を形成しておく。
【００５５】
Ｈ工程として、グリーンシート上に、内部配線導体２となる導体膜を形成する。具体的には、上述の導電性ペーストを所定スクリーンを用いて印刷し、乾燥して形成する。
【００５６】
次に、表面配線導体４、６４となる導体膜を形成するグリーンシートについて説明する。
【００５７】
Ｆ工程として、グリーンシートに、ビアホール導体導体４となる導体を作成する。具体的には、グリーンシートにパンチング加工や金型のプレス加工によって、グリーンシートの厚みを貫く貫通孔を形成し、この貫通孔に上述の導電性ペーストでビアホール導体４となる導体を充填して形成する。
【００５８】
尚、ＩＣチップ収納部６部分に配置されるグリーンシート（絶縁層１ａ）に関しては、この収納部６を形成するために、ビアホール導体４となる貫通孔を形成する際に、同時に金型のプレス成型などによって、収納部となる貫通孔を形成しておく。
【００５９】
Ｇ工程として、グリーンシート上に、表面配線導体４または、表面配線導体６４、内部配線導体２となる導体膜を形成する。
【００６０】
具体的には、上述の導電性ペーストを所定スクリーンを用いて印刷し、乾燥して形成する。尚、絶縁層１ａとなるグリーンシートにおいては、表面配線導体４となる導体膜のみであり、絶縁層１ｄとなるグリーンシートにおいては、表面配線導体６４、６４となる導体膜である。
【００６１】
次に、Ｈ工程として、表面配線導体４、６３、６４となる導体膜の一部を被覆する絶縁保護膜５、６５となる膜を形成する。具体的には、Ａ工程で説明した絶縁ペーストを用いて、所定位置のみに印刷できるスクリーンを用いて、印刷・乾燥して形成する。所定位置とは、例えば、表面配線導体４の接続パッドなどが露出するように、また、ＩＣチップ収納凹部６の壁面６２近傍の表面配線導体６４上である。
【００６２】
以上の工程で、内部配線導体２となる導体膜のみが形成されたグリーンシート、表面配線導体４となる導体膜のみが形成されたグリーンシート、さらに、内部配線導体２と表面配線導体６３、６４となる導体膜が形成されたグリーンシートを形成されたことになる。
【００６３】
次に図中Ｉ工程として、上述の各グリーンシートを積層順序を考慮して、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシートを積層し、熱圧着して未焼成状態の積層体基板を形成する。これにより、未焼成積層体基板の内部には、内部配線導体２となる導体膜、ビアホール導体３となる導体が形成され、、未焼成積層体基板の表面に、表面配線導体４となる導体膜、表面配線導体膜４となる導体膜の一部を覆う絶縁保護膜５となる膜、さらに、ＩＣチップ収納凹部６となる凹部が形成され、さらに、ＩＣチップ収納凹部６となる凹部の底面には、表面配線導体６３、６４となる導体膜、その表面配線導体６４となる導体膜上で凹部の壁面の境界部付近に存在する絶縁保護膜６５となる膜が形成されていることになる。
【００６４】
次に図中Ｊ工程として、上述の未焼成状態の積層体基板を、所定焼成雰囲気で所定昇温プロフアイルに基づいて焼成処理を行い、表面配線導体４、６３、６４、絶縁保護膜５、６５を有する積層体基板１を形成する。
【００６５】
焼成処理は、脱バインダ過程と焼結過程からなる。脱バインダ過程では、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシート、内部配線導体２となる導体膜、ビアホール導体３となる導体、表面配線とうたい４、６３、６４、絶縁保護膜５、６５となる膜に含まれる有機成分を焼失するためのものであり、例えば６００℃以下の温度領域で行われる。
【００６６】
また、焼結過程では、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシート、絶縁保護膜５、６５となる膜に含まれる結晶化ガラス成分が所定結晶相の析出反応を行うと同時に、無機物フィラーの粒界に均一に分散される。これにより、強固な積層体基板１が達成される。また、内部配線導体２となる導体膜、ビアホール導体３、表面配線導体４、６３、６４となる導体においては、例えばＡｇ系粉末を粒成長させて、低抵抗化させるとともに、絶縁層１ａ〜１ｅと一体化させるものである。
【００６７】
これは、ピーク温度８５０〜１０５０℃に達する温度領域で行われる。
【００６８】
焼成雰囲気は、大気（酸化性）雰囲気又は中性雰囲気で行われ、例えば、内部配線導体２などにＣｕ系導体を用いる場合には、還元性雰囲気又は中性雰囲気で行われる。
【００６９】
次に、図中Ｋ工程として、付帯素子の実装処理を行う。例えば、焼成処理された積層体基板の表面上や絶縁保護膜５上に、他の配線導体、厚膜抵抗体膜、厚膜コンデンサ素子を形成したり、表面配線導体４が絶縁保護膜５から露出する接続パッド部分に各種電子部品８を接合したり、さらに、ＩＣチップ収納凹部６内の表面配線導体６３上にＩＣチップ７を接合し、ＩＣチップ７と絶縁保護膜６５から露出した表面配線導体６４とをワイヤボンディング細線などによって接合し、さらに、ＩＣチップ７及びワイヤボンディング細線を、エポキシ樹脂などの保護樹脂６６で被覆する。
【００７０】
この時、保護樹脂６６となる樹脂ペーストの粘度を調整して、収納凹部６内に樹脂を供給し、硬化処理されるにあたって、樹脂の端部が収納凹部６の壁面６２に接触しないようにすることが重要であり、しかも、樹脂の端部は、絶縁保護膜６５の一部を覆う位置となるようにする。
【００７１】
このようにして、図１に示す積層回路基板が達成されることになる。
【００７２】
以上のように、本発明によれば、
▲１▼絶縁保護膜５、６５となる膜は、絶縁層１ａ〜１ｇとなるグリーンシートを構成するガラス成分及び無機物フィラーと同一の固形材料を主成分とする絶縁ペーストを用いられ、複数のグリーンシートとから成る未焼成状態の積層体基板と一体的に焼成処理されるため、両者の焼結挙動が同一となるとため、基板のソリが一切発生することがない安定した積層体基板１が達成されることになる。
【００７３】
▲２▼この絶縁保護膜５、６５となる膜は、グリーンシートの積層処理前、即ち、グリーンシート上に表面配線導体５、６５となる導体膜を形成した直後に形成されるため、グリーンシートを積層・圧着した時に発生するグリーンシートの平面的な寸法の伸びが発生しても、また、焼成処理時、焼成収縮が発生しても、積層体基板と絶縁保護膜５、６５とが互いに追従するため、絶縁保護膜５、６５となる膜を形成するスクリーン印刷の種類が、上述の変動率に応じた複数のスクリーンを用意する必要がなく、また、表面配線導体４、６４との位置関係が安定することになる。
【００７４】
▲３▼上述したように、絶縁保護膜５、６５は、積層体基板１、内部配線導体２、表面配線導体４などと、一体的に焼結して形成するため、製造方法が簡略化されることになる。
【００７５】
▲４▼これらの絶縁保護膜５、６５によって、表面配線導体４の露出必要部分、例えば電子部品と半田接合したり、他の配線導体と接続したりする部分を除いて、被覆されることになるため、外部から衝撃や湿気から表面配線導体４を有効に保護することができる。
【００７６】
▲５▼積層体基板１にＩＣチップ収納凹部６を有する場合には、収納凹部６に形成された表面配線導体６４上にも簡単に絶縁保護膜６５を形成することができ、表面配線導体６４の保護を確実に行える。
【００７７】
▲６▼特に、ＩＣチップ収納凹部に配置した後、樹脂保護膜６６の端部とＩＣチップ収納凹部６の壁面６２との間隙Ｄを設けてるように、樹脂保護膜６６を形成する構造においては、この間隙部分Ｄでの表面配線導体６４を絶縁保護膜６５で覆うことができるため、樹脂保護膜６６の硬化に発生する膨張による応力が直接ＩＣ収納凹部６に与えられることがないため、積層体基板１にクラックなどが発生することがない。
【００７８】
上述の実施例を示す図１では、積層体基板１の表面配線導体４上の絶縁保護膜５上に、電子部品８を搭載されているが、この絶縁保護膜５をクロスオーバ膜として用い、さらに絶縁保護膜５上に厚膜配線導体や厚膜抵抗体膜、厚膜コンデンサ膜などを積層・形成しても構わない。
【００７９】
また、積層体基板１の裏面には、絶縁保護膜５が形成されていないが、裏面にも絶縁保護膜５を形成しても構わない。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、積層体基板、内部配線導体、表面配線導体、該表面配線導体を覆う絶縁保護膜が一体的に焼成されるため、製造方法が非常に簡略化される。しかも、積層体基板を構成する絶縁層の材料と、絶縁保護膜となる膜の材料が実質的に同一であるため、焼成による挙動が実質的に同一であるため、積層体基板にソリなどが発生することが一切ない。
【００８１】
また、絶縁保護膜となる膜がグリーンシートの積層圧着前に所定グリーンシートに形成されるため、その後、積層圧着処理し、また焼成処理して、グリーンシート（基板）の平面的な変動があっても、表面配線導体、絶縁保護膜もこの挙動と一致するため、最終的に絶縁保護膜を表面配線導体の所定位置に安定して被覆・保護することができ、これによって、回路網の安定形成ガ可能であり、特に、絶縁保護膜の形成において、上述の変動を見越した複数のスクリーンを用意する必要がなく、製造工程が簡略化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層ガラスセラミック回路基板の断面図である。
【図２】本発明の積層ガラスセラミック回路基板の製造方法を説明する工程図である。
【符号の説明】
１０・・・・・・積層ガラスセラミック回路基板
１・・・・・・・積層体基板
１ａ〜１ｇ・・・絶縁層
２・・・・・・・内部配線導体
３・・・・・・・ビアホール導体
４・・・・・・・表面配線導体
５・・・・・・・絶縁保護膜
６・・・・・・・ＩＣチップ収納凹部
７・・・・・・・ＩＣチップ
６３、６４・・・表面配線導体
６５・・・・・・絶縁保護膜
６６・・・・・・樹脂保護膜
Claims (1)
- ガラス成分及び無機物フィラーから成る絶縁層を複数積層するとともに表面の一部に電子部品を収納するための凹部を形成した積層体基板と、該絶縁層の層間に配置した低抵抗金属材料から成る内部配線導体と、該積層体基板の表面に形成した低抵抗金属材料から成る表面配線導体とから構成されて成る積層ガラスセラミック回路基板の製造方法において、前記積層体基板を構成する絶縁層となるガラスセラミックのグリーンシートを複数形成する工程と、前記各グリーンシート上に内部配線導体及び又は表面配線導体となる導体膜を低抵抗金属材料を主成分とする導電性ペーストの印刷・乾燥により形成する工程と、前記凹部の底面に位置する前記表面配線導体となる導体膜の一部に前記凹部の壁面まで達するように、絶縁保護膜をグリーンシートと同一のガラス成分及び無機物フィラーからなる絶縁ペーストの印刷・乾燥により形成する工程と、前記内部配線導体及び表面配線導体となる導体膜を形成した各グリーンシートを積層圧着した後、一体的に焼結処理する工程と、を含むことを特徴とする積層ガラスセラミック回路基板の製造方法。
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