JP3898489B2 - Manufacturing method of multilayer wiring board - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来、配線基板、例えば、半導体素子を収納するパッケージに使用される多層配線基板として、比較的高密度の配線が可能な多層セラミック配線基板が多用されている。この多層セラミック配線基板は、アルミナやガラスセラミックなどの絶縁基板と、その表面に形成されたWやMo、Cu、Ag等の金属からなる配線導体とから構成されるもので、この絶縁基板の一部にキャビティが形成され、このキャビティ内に半導体素子が収納され、蓋体によってキャビティを気密に封止されるものである。
【0003】
近年、高集積化が進むICやLSI等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板においては、高密度化、低抵抗化、小型軽量化が要求されており、アルミナ系セラミック材料に比較して低い誘電率が得られ、配線回路層としてCu等の低抵抗金属を用いることができることから、焼成温度が1000℃以下のいわゆるガラスセラミック配線基板が一層注目されている。
【0004】
このようなガラスセラミック配線基板を形成する手法としては、Cu、Ag等の金属粉末を主成分とする導体ペーストを、スクリーン印刷法等によってガラスセラミックグリーンシート上に形成し、複数枚積層した後に、導体の融点以下の温度で焼成する方法が一般的である。
【0005】
しかし、ガラスセラミックグリーンシートは、焼成時にX、Y、Z方向にそれぞれ10〜20%程度収縮し、その収縮率を制御することが困難であることから、焼成した基板のX−Y方向の寸法が通常±0.5%程度変動する。
【0006】
このX−Y方向の寸法変動を低減するための手法として、以下のようなものが開示されており、例えば、特開平4−243978号、特開平5−28867号、特開平5−102666号および特開平10−200261号等では、ガラスセラミックグリーンシートにより形成された積層体の上下面に、ガラスセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しない拘束用グリーンシートを積層して焼成され、この拘束用グリーンシートがX−Y方向の焼成収縮を抑制するというものである。そして、焼成後にブラシ等でこするかあるいは超音波洗浄により拘束用グリーンシートを除去する方法が提案されている。
【0007】
さらに、上記公報のうち特開平5−28867号および特開平10−200261号には、ガラスセラミックグリーンシートと拘束用グリーンシートのいずれか一方に着色剤を添加することにより、焼成後の拘束シート除去の目安が目視で判断できる方法が記載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示された多層配線基板の製造方法では、例えば、ガラスセラミックグリーンシート中に着色剤を含む場合、拘束用シートに使用されるAl23やZrO2等の白色系のセラミック粉末が焼成後のガラスセラミック配線基板の表面に付着するとともに、ガラスセラミック材料中のガラスに溶解した着色剤成分が拘束用シート側に拡散し、ガラスセラミック配線基板と拘束用シートとの界面近傍に着色剤成分の濃度分布による色調の分布が生じる。このため、ガラスセラミック配線基板自体の本来の色調が現れるまで拘束用シートのセラミック粉末を完全に除去しようとすると基板表面を削る必要があり、基板表面の1層の厚みが薄い方向に変動しやすくなる。
【0009】
一方、拘束用シートに着色剤を含ませた場合においても、拘束用シート側から白色系を呈するガラスセラミック配線基板側に着色剤が拡散して基板表面近傍が着色されるため、上記のガラスセラミック配線基板側に着色剤を含ませた場合と同様、ガラスセラミック材料本来の色調が現れるまで基板表面を削る必要があることから、基板表面の1層の厚みが薄い方向に変動しやすくなり、場合によっては、最表面の配線回路層の厚みが薄くなりシート抵抗が変化するという問題があった。
【0010】
従って、本発明は、拘束用シートを除去した後も表層の厚み変動を抑制できる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板の製造方法は、ガラス粉末と無機フィラー粉末と有機バインダーとを含有するガラスセラミックグリーンシート表面に導体配線回路層を形成した後、該ガラスセラミックグリーンシートを複数積層して積層体を形成し、該積層体の上下面に前記ガラスセラミックグリーンシートの焼成温度において多孔性を維持可能な拘束用グリーンシートを重ねて積層するとともに、該積層体を前記導体配線回路層の融点以下の温度で、平面方向への収縮を抑制しながら焼成してなる多層配線基板の製造方法において、前記拘束用グリーンシートがセラミック粉末およびガラス粉末を含有するとともに、前記ガラスセラミックグリーンシートおよび前記拘束用グリーンシートが同一の着色剤を含有してなり、前記ガラスセラミックグリーンシートが前記ガラス粉末および前記無機フィラー粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化クロム(Cr23 )を0.3質量%含有するとともに、前記拘束用グリーンシートが前記セラミック粉末および前記ガラス粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化クロム(Cr23 )を0.1〜0.6質量%含有するか、または、前記ガラスセラミックグリーンシートが前記ガラス粉末および前記無機フィラー粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化コバルト(CoO)を0.4質量%含有するとともに、前記拘束用グリーンシートが前記セラミック粉末および前記ガラス粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化コバルト(CoO)を0.5質量%含有することを特徴とする。
【0012】
このような構成によれば、焼成後に、拘束用シートとガラスセラミック配線基板との界面近傍において着色剤の濃度分布による色調の分布がないことから、ガラスセラミック配線基板の表面から拘束用シートのセラミック粉末を除去する際に基板の色調の変動を気にすることなく、拘束用シートの除去条件を決めることができ、このため拘束用シート除去による基板表面の1層の厚み変動を抑制できる。
【0013】
上記多層配線基板の製造方法では、拘束用グリーンシートが、ガラス粉末を含有することが重要である。拘束用グリーンシートにガラス粉末を含ませることにより、ガラスセラミック配線基板が焼成される温度においても拘束用シートの焼結を進行させることができる。
【0014】
上記多層配線基板の製造方法では、拘束用グリーンシート中の着色剤含有量が、ガラスセラミックグリーンシート中の着色剤含有量と同じかまたは多いことが望ましい。
【0015】
ガラスセラミック配線基板に対して焼成時に殆ど焼結しない拘束用シート側の着色剤の量を同じかまたは多くすることによって、焼結して色調が濃くなるガラスセラミック配線基板との色調差を低減できる。
【0016】
上記多層配線基板の製造方法では、拘束用グリーンシート中の無機成分中に着色剤含有量が0.2〜5.0質量%であることが望ましい。着色剤含有量をこのような範囲とすることにより、拘束用シートを着色できるとともに、拘束用シートの焼結性およびガラスセラミック配線基板のX−Y方向の焼成収縮を抑えることができる。
【0017】
上記多層配線基板の製造方法では、前記着色剤は、酸化クロムまたは酸化コバルトであることが重要である。着色剤が上記の金属酸化物であれば、酸化クロムは緑色、酸化コバルトは青色の鮮明な着色ができるとともに、拘束用シートの焼結性および拘束性、並びに、ガラスセラミック配線基板の焼結性や機械的、電気的特性への影響を軽減できる。
【0018】
上記多層配線基板の製造方法では、拘束用グリーンシートの焼成収縮率が、0.05〜0.5%であれば、拘束用シート自体の強度を高めるとともに通気性を確保できることから拘束用シート自体の破壊を防ぐことができるとともに良好な脱バインダ性を維持できる。
【0019】
上記多層配線基板の製造方法では、配線回路層が銅箔であることが望ましい。配線回路層として銅箔を用いることにより、ガラスセラミックとの同時焼成においても微細で導電性の高い配線を容易に形成できる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層配線基板の一つであるガラスセラミック配線基板の製造方法について説明する。
【0021】
本発明のガラスセラミック配線基板の製造方法では、まず、出発原料として、平均粒径0.5〜10μm、特に1〜5μmのガラス粉末と平均粒径0.5〜10μm、特に平均粒径1〜5μmの無機フィラー粉末、及び平均粒径0.1〜2μm、特に平均粒径0.2〜1μmの着色剤粉末とを準備する。
【0022】
用いられるガラス粉末は、ガラス成分として少なくともSiO2を含み、Al23、B23、ZnO、PbO、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも1種以上を含有したものであって、例えば、SiO2−B23系、SiO2−B23−Al23−MO系(但し、MはCa、Sr、Mg、BaまたはZnを示す)等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ba系ガラス、Pb系ガラス、Bi系ガラス等が挙げられる。
【0023】
これらのガラスは焼成処理することによって非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によって、アルカリ金属シリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ディオプサイド、イルメナイト、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を少なくとも1種を析出するものが用いられる。
【0024】
また、無機フィラー粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のSiO2や、Al23、ZrO2、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ZnOの群から選ばれる少なくとも1種が好適に用いられる。
【0025】
上記ガラス粉末と無機フィラー粉末とを、特に、ガラス成分10〜90質量%、特に40〜80質量%と、セラミックフィラー成分10〜90質量%、特に20〜60質量%の割合で混合される。ガラスセラミックグリーンシートの脱バインダー性、焼結性を考慮するとガラス成分の量は40〜80質量%が望ましい。
【0026】
更に、着色剤として、酸化クロム(Cr23)、酸化コバルト(Co34、CoO)のいずれか1種を、前記のガラス粉末と無機フィラー粉末(無機成分)の合計100質量%に対して0.2〜5.0質量%添加されることが望ましい。酸化クロムは緑色、酸化コバルトは青色に着色する効果があり、導体パターンの自動機による認識性を高めることができる。酸化鉄や二酸化マンガン等も着色剤としては有効であるが、着色剤添加によりガラスセラミック材料の誘電正接が変化しにくいという理由から、酸化クロム、酸化コバルトが望ましい。また添加量は誘電正接の増加が少ないという理由から0.3〜1.0質量%が特に望ましい。
【0027】
拘束用シートはガラスセラミックグリーンシートの拘束性を高めるために焼成しても実質的に収縮しない難焼結性セラミックスで構成されているが、拘束用グリーンシートもまたガラス粉末を含有することが好ましく、そのガラス粉末はガラスセラミックグリーンシートに用いたガラス粉末と同組成であることが望ましい。ガラス含有量については、ガラスセラミック材料の組成や拘束用シートの組成にもよるが、拘束用グリーンシート単体で焼成した場合の焼成収縮率が0.05〜0.5%となるガラス含有量であることが望ましく、焼成収縮率がこの範囲であれば、ガラスセラミック配線基板のX−Y方向の収縮率を高精度に制御できる。
【0028】
そして、焼成収縮率が0.05%未満では拘束用シート自体の強度が低いため、大型基板での焼成時に拘束用シートが局部的に剥離しやすく、また焼成後の取り扱い時にセラミック粉末やガラス粉末が飛散しやすくなり、一方、焼成収縮率が0.5%より大きい場合には拘束用シートの焼結が進行しすぎることにより寸法精度を高める効果が乏しくなるとともに通気性が低下し、脱バインダーが困難になるとともに焼成後の拘束用シートの除去が困難になる。このような点から、拘束用グリーンシートに含有される適正なガラス粉末量は拘束用シートの焼成収縮率が0.1〜0.3%になる量であることがより望ましい。
【0029】
上述のように、拘束用シートは焼成時にほとんど収縮しないため、ガラスセラミックグリーンシートと同じ着色剤含有量であっても焼成後はガラスセラミック材料よりも色調は薄くなる傾向にある。よって、拘束用グリーンシート中の着色剤量が少ない場合には、着色剤が添加されていない場合と同様の色調の分布が発生しやすくなる。そこで、拘束用グリーンシート中の着色剤含有量は、ガラスセラミックグリーンシート中の含有量よりも多いことが望ましい。
【0030】
次に、本発明のガラスセラミック配線基板の製造方法を図1の工程図をもとに説明する。
【0031】
先ず、図1(a)に示すように、上記のガラスセラミックグリーンシート1は、前述のガラスセラミック用の組成物に対し、有機バインダーと可塑剤等を加えた後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の成形法により厚さ約50〜500μmのシート状に成形される。一方、図示しないが、拘束用グリーンシートもまたガラスセラミックグリーンシートと同様の成形法を用いて形成される。
【0032】
有機バインダとしては、脱バインダー性の点からメタクリル系樹脂を用いるのが望ましく、具体的には、i−BMA(イソブチルメタクリレート)、n−BMA(ノルマルブチルメタクリレート)、MMA(メチルメタクリレート)等が挙げられるが、これらの中でも、i−BMAが最も望ましい。
【0033】
次に、図1(b)に示すように、ガラスセラミックグリーンシート1にレーザーやマイクロドリル、パンチング等の加工法を用いて直径50〜200μmの貫通孔を形成し、その内部に導体ペーストを充填してビアホール導体5が形成される。
【0034】
導体ペーストは、Cu、Ag等の金属成分と、アクリル系樹脂などからなる有機バインダー、テルピネオールなどの有機溶剤とを混合して形成される。なお、この導体ペースト中にはガラス成分等を添加してもよい。
【0035】
次に、図1(c)、(d)に示すように、ガラスセラミックグリーンシート1の表面に配線回路層7が形成される。配線回路層7としては、上述のビアホール導体5を形成するための金属導体粉末を含有する導体ペースト等を用いて印刷法等により形成することもできるが、特に配線回路層7の幅が75μm以下、特に50μm以下、かつ配線回路層7のピッチが100μm以下、特に、75μm以下の微細配線化する上では、金属箔を使用することが望ましい。金属箔としては、低抵抗化等を考慮して特に純度99.5質量%以上のCu、Ag、Al、Au、Ni、Pt、Pdの群から選ばれる少なくとも1種の高純度金属からなることが望ましいが、抵抗、コスト等の点で特にCu箔が望ましい。焼成後の基板層間のデラミネーションを防ぐ上で、金属箔の厚みは30μm以下が望ましい。ガラスセラミックグリーンシートとの密着性を良好にするためにも、金属箔の少なくとも一方の表面粗さは、Rzで0.6μm以上、特に2μm以上が最も好適である。
【0036】
このような金属箔からなる配線回路層7は、ガラスセラミックグリーンシート1の表面に金属箔を接着した後に周知のフォトエッチング法等の手法によって所望の回路を形成する方法が知られているが、かかる方法ではエッチング液によってガラスセラミックグリーンシート1を変質させてしまうため、転写法にて形成することが望ましい。
【0037】
転写法に用いる配線回路層7は、図2に示すように、高分子材料からなる転写フィルム11上に高純度金属導体、特に金属箔13を接着した後、この金属箔13の表面にレジスト15を回路パターン状に形成した後、エッチング処理およびレジスト15除去を行うことにより形成される。
【0038】
そして、図1(c)に示すように配線回路層7を形成した転写フィルム11を前記ビアホール導体5が形成されたガラスセラミックグリーンシート1の表面に位置合わせして積層圧着した後、転写フィルム11を剥がすことにより、ビアホール導体5を接続した配線回路層7を具備する図1(d)に示すような一単位のグリーンシート1aを形成することができる。
【0039】
その後、図1(e)に示すように、同様にして得られた複数のグリーンシート1a〜1dを積層圧着して積層体が形成される。グリーンシート1a〜1dの積層には、積み重ねられたグリーンシート1a〜1dに、熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダー、可塑剤、溶剤等からなる接着剤をグリーンシート1a〜1d間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【0040】
次に、図1(f)に示すように、平面方向の収縮を抑制するため、グリーンシート1a〜1dからなる積層体21の焼成温度で難焼結性のセラミック材料を主成分とする拘束用グリーンシート3を積層体21の両面に加圧積層する。この場合、グリーンシート1a〜1dと拘束用グリーンシート3を同時に積層することも可能である。
【0041】
ここで、グリーンシート1a〜1dの積層体に積層される拘束用グリーンシート3の厚みは、積層体21の拘束力を高めるとともに有機成分の揮散を容易にしかつ焼成後に形成されるガラスセラミック配線基板からの拘束用シートの除去性を考慮すれば、グリーンシート1a〜1dの積層体21の厚さに対して10〜200%であることが望ましく、特に、基板のX−Y収縮を効果的に抑制できるという理由から、特に、20〜100%が望ましい。なお、上記拘束用グリーンシート3の厚さは、一方側の表面に積層される拘束用グリーンシート3の厚みを指す。
【0042】
次に、図1(g)に示すように、上記拘束用グリーンシート3により狭持された積層体21を100〜850℃、特に400〜750℃で加熱処理することにより、ガラスセラミックグリーンシート1、拘束用グリーンシート3および貫通孔内に埋め込まれた導体ペーストに含まれる有機成分を分解除去した後、続いて、800〜1100℃、特に、800〜1000℃の温度において積層体21とそれを狭持する拘束用グリーンシート3とを同時焼成を行うことにより、Z方向には焼成収縮するがX−Y方向には焼成収縮が抑制されたガラスセラミック配線基板23が作製される。このとき、ガラスセラミック配線基板23の上下面には焼成により形成された拘束用シート25が接着されている。
【0043】
配線回路層7としてCu導体等の酸化しやすい導体を用いる場合、焼成雰囲気は水蒸気を含んだ窒素中等の雰囲気で行う必要があり、配線回路層7としてAg導体等の酸化しにくい導体を用いる場合、焼成雰囲気は大気中等の酸化性雰囲気で行うことができる。なお、この焼成における焼成後の冷却速度が早すぎると、ガラスセラミック配線基板23と配線回路層7、拘束用シート25の温度差および熱膨張差によってクラックが発生するために、冷却速度は400℃/hr以下であることが望ましい。また、焼成時には反りを防止するために積層体上面に重しを載せる等して荷重をかけてもよい。その時の荷重は50Pa〜1MPaが適当である。
【0044】
その後、ガラスセラミック配線基板23の上下面に接着された拘束用シート25は超音波洗浄、研磨、ウォータージェット、ケミカルブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト等で除去される。本発明の多層配線基板の製造方法によれば、ガラスセラミック配線基板23および拘束用シート25の両方に同一の着色剤を含有させていることから、両層が同時焼成され接着してもその界面近傍における色調のばらつきが抑制される。
【0045】
このため、ガラスセラミック配線基板23もしくは拘束用シート25のいずれか一方にのみ着色剤を含有させて界面近傍を目視で容易に判断できるようにした従来の多層配線基板の製造方法に比較して、ガラスセラミック配線基板23もしくは拘束用シート25からの着色剤の拡散が抑えられることから、ガラスセラミック配線基板23の表面から拘束用シート25のセラミック粉末を除去する際にガラスセラミック配線基板23の色調の変動を気にすることなく、拘束用シート25の除去条件を決めることができ、このため拘束用シート23除去による基板表面の1層の厚み変動を抑制できる。
【0046】
上記方法によって得られるガラスセラミック配線基板23は、拘束用シート25の作用によって焼成収縮がほぼ厚さ方向のみに生じるので、その積層体21面内の収縮を、例えば、積層体21が矩形形状の場合には、一辺の長さの収縮率を1%以下に抑えることが可能となり、しかもガラスセラミック配線基板23は拘束用シート25によって全面にわたって均一にかつ確実に結合されているので、拘束用シート25の一部剥離等によって反りや変形が起こるのを防止することができる。
【0047】
上記方法によって得られる多層配線基板の製造方法により作製されたガラスセラミック配線基板23の一例についての概略断面図を図3に示す。
【0048】
図3に示したガラスセラミック配線基板23では、厚み50〜250μmの複数の絶縁層31a〜31dを積層してなる絶縁基板33から構成され、その絶縁層31a〜31d間および絶縁基板33表面には、厚みが9〜18μm程度の高純度金属箔からなる配線回路層35が被着形成されている。
【0049】
さらに、各絶縁層31a〜31dの厚み方向を貫くように形成された直径が50〜200μmのビアホール導体37が形成され、これにより、配線回路層35間を接続し所定回路を達成するための回路網が形成される。また配線回路層35の表面には半導体素子等や電子部品等が実装される。
【0050】
なお、本発明においてガラスセラミック配線基板23としては、プリント基板等の外部回路基板との平均熱膨張係数差を小さくして実装信頼性を高める上で、ガラスセラミック絶縁基板の熱膨張係数が8×10-6/℃以上、特に9×10-6/℃以上であることが望ましい。
【0051】
【実施例】
多層配線基板の一つであるガラスセラミック配線基板を以下のようにして作製した。
【0052】
先ず、SiO2−BaO−B23−Al23系の平均粒径が5μmの非結晶性ガラス粉末、平均粒径が5μmのクオーツ粉末、平均粒径が0.5μmの酸化クロム(Cr23)粉末をそれぞれ50質量%:50質量%:0.3質量%の比率からなるガラスセラミック組成物A、及びSiO2−Al23−MgO−B23−ZnO系の平均粒径が3μmの結晶性ガラス粉末、平均粒径が1μmのSiO2ガラス粉末、平均粒径が1μmのZnO粉末、平均粒径が0.9μmの酸化コバルト(Co34)粉末をそれぞれ75質量%:15質量%:10質量%:0.4質量%の比率からなるガラスセラミック組成物Bを準備した。
【0053】
上記の組成物A及び組成物Bの100質量%に対して、有機バインダーとして平均質量分子量が40万のイソブチルメタクリレートを12質量%、可塑剤としてDBP(ジブチルフタレート)を5質量%の比率にてトルエンを溶剤として混合し、調製したスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ300μmのガラスセラミックグリーンシートA1、B1を作製した。なお、ガラスセラミックグリーンシートは拘束焼成により180μmの厚みに収縮するように設計した。
【0054】
一方、高分子フィルムに、純度99.5%以上のCu箔を接着し、エッチングにより配線回路層を形成し、転写シートを作製した。配線幅は50μm、配線回路層ピッチ100μmとした。そして、上記転写シートの配線回路層形成表面に上記グリーンシート形成用として用いた有機物成分を含有する接着剤をスクリーン印刷によって塗布した後、ガラスセラミックグリーンシートA1、B1に転写シートを積層し、50℃、5MPaで熱圧着した。その後、転写シートを剥がすことにより、配線回路層を具備する一単位の配線回路層を形成した。また、これら任意の一単位のグリーンシートを5枚積層し、積層体A10、B10を形成した。
【0055】
拘束用グリーンシートの組成物については、積層体A10用として、平均粒径2μmのフォルステライト粉末に、平均粒径5μmのSiO2−BaO−B23−Al23系の非結晶性ガラス粉末と、平均粒径0.5μmの酸化クロム粉末を表1の比率で混合し、ガラスセラミックグリーンシートA1作製時と同様の有機バインダー、可塑剤、溶剤を用いて厚さ300μmの拘束用グリーンシートA2を作製した。
【0056】
また積層体B10用として、平均粒径2μmのアルミナ粉末に、平均粒径3μmのSiO2−Al23−MgO−B23−ZnO系の結晶性ガラス粉末と、平均粒径0.9μmの酸化コバルト粉末を表1の比率で混合し、ガラスセラミックグリーンシートB1作製時と同様の有機バインダー、可塑剤、溶剤を用いて厚さ300μmの拘束用グリーンシートB2を作製した。
【0057】
次に、拘束用グリーンシートA1を積層体A10の上下両面に50℃、5MPaで加圧積層し、複数のグリーンシートからなる積層体A20を拘束用グリーンシートA2により狭持した。同様にしてガラスセラミックグリーンシートB1からなる積層体B20を拘束用グリーンシートB2により狭持した。
【0058】
次に、拘束用グリーンシートA2、B2により狭持された積層体A20、B20を多孔性のセッター上に載置して有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中で750℃に加熱し、さらに同じ雰囲気中で950℃で1時間焼成を行った。焼成後、ガラスセラミック配線基板の上下面に接着された拘束用シートの剥がれの有無を観察した。尚、拘束用シートのX−Y方向の焼成収縮率は、拘束用グリーンシートを単独で焼成することにより評価した。
【0059】
次にガラスセラミック配線基板の上下面に接着された拘束用シートをブラスト処理により除去した。ブラスト処理条件は、表層の銅箔導体上から拘束用シート成分が完全に無くなる条件とした。但し、拘束用シートおよびガラスセラミックからなる絶縁層の両方に着色剤を含有しないか、または、拘束用シート側の着色剤の含有量がガラスセラミックからなる絶縁層の含有量よりも少ない場合には、前記ブラスト条件ではガラスセラミックからなる絶縁層表面の色調が本来の色調と異なっていたため、本来の絶縁層磁器の色調が現れるまでブラスト処理を追加した。その後、作製したガラスセラミック配線基板の断面を観察し、基板表層の厚みを測定した。拘束用シートの収縮率、焼成後の拘束用シートの剥がれ、ブラスト処理後の基板表層厚みの評価結果を表1に併せて示す。
【0060】
【表1】

Figure 0003898489
【0061】
表1から明らかなように、ガラスセラミックグリーンシートおよび拘束用グリーンシートに同一の着色剤を含有させた試料No.1〜3、5〜10では、ガラスセラミック配線基板の表層の厚みが180±5μmとなり表層厚みを設計値に近づけることができた。
【0062】
これに対して、ガラスセラミックグリーンシートには着色剤を添加したものの、拘束用グリーンシートには着色剤を添加しなかった試料No.4、11では、ガラスセラミック配線基板表層の着色剤が拘束用シート側へ拡散したためガラスセラミック基板表層の色調が白っぽくなり基板自体の本来の色調が現れるまで拘束用シートのセラミック粉末を完全に除去しようと基板表面を多く削ったところ基板表面の1層の厚みが設計値よりも大幅に薄くなった。
【0063】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、ガラスセラミックグリーンシートおよび拘束用グリーンシート中に同一の着色剤を含有することにより、焼成後に、拘束用シートとガラスセラミック配線基板との界面近傍において着色剤の濃度分布による色調の分布がないことから、ガラスセラミック配線基板の表面から拘束用シートのセラミック粉末を除去する際に基板の色調の変動を気にすることなく拘束用シートの除去条件を決めることができ、このため拘束用シート除去による基板表面の1層の厚み変動を抑制できることから寸法精度の高い多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多層配線基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図2】本発明の多層配線基板の製造に用いる転写シートを作製する工程図である。
【図3】本発明の多層配線基板の製造方法によって得られる多層配線基板の概略断面図である。
【符号の説明】
1 ガラスセラミックグリーンシート
3 拘束用グリーンシート
7 配線回路層
21 積層体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring board suitable for a multilayer wiring board, a package for housing semiconductor elements, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a multilayer ceramic wiring board capable of relatively high density wiring is widely used as a wiring board, for example, a multilayer wiring board used for a package for housing a semiconductor element. This multilayer ceramic wiring board is composed of an insulating substrate such as alumina or glass ceramic and a wiring conductor made of metal such as W, Mo, Cu, or Ag formed on the surface thereof. A cavity is formed in the part, a semiconductor element is accommodated in the cavity, and the cavity is hermetically sealed by a lid.
[0003]
In recent years, in a wiring board applied to a package for housing a semiconductor element in which semiconductor elements such as IC and LSI, which have been highly integrated, are mounted, and a hybrid integrated circuit device in which various electronic components are mounted, the density and There is a demand for resistance and reduction in size and weight, and a low dielectric constant is obtained compared to alumina-based ceramic materials, and a low-resistance metal such as Cu can be used as a wiring circuit layer. The so-called glass-ceramic wiring board has attracted more attention.
[0004]
As a method of forming such a glass ceramic wiring substrate, a conductor paste mainly composed of a metal powder such as Cu, Ag, etc. is formed on a glass ceramic green sheet by a screen printing method or the like, and after laminating a plurality of sheets, A method of firing at a temperature below the melting point of the conductor is common.
[0005]
However, glass ceramic green sheets shrink about 10 to 20% in the X, Y, and Z directions during firing, respectively, and it is difficult to control the shrinkage rate. Usually fluctuates about ± 0.5%.
[0006]
As a technique for reducing the dimensional variation in the XY direction, the following methods are disclosed, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-243978, 5-28867, 5-102666, and In Japanese Patent Laid-Open No. 10-200261, etc., a constraining green sheet that is not sintered at the firing temperature of the glass ceramic green sheet is laminated on the upper and lower surfaces of the laminate formed of the glass ceramic green sheet and fired. The sheet suppresses firing shrinkage in the XY direction. And the method of removing the green sheet for restraint by rubbing with a brush etc. after baking or ultrasonic cleaning is proposed.
[0007]
Further, among the above publications, JP-A-5-28867 and JP-A-10-200221 remove the constraining sheet after firing by adding a colorant to either the glass ceramic green sheet or the constraining green sheet. The method by which the standard of this can be judged visually is described.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method for producing a multilayer wiring board disclosed in the above publication, for example, when a colorant is contained in a glass ceramic green sheet, Al used for a restraining sheet is used.2OThreeAnd ZrO2White ceramic powder adheres to the surface of the fired glass-ceramic wiring board, and the colorant component dissolved in the glass in the glass-ceramic material diffuses to the restraining sheet side to restrain the glass-ceramic wiring board. In the vicinity of the interface with the sheet, a color tone distribution due to the concentration distribution of the colorant component occurs. For this reason, if it is attempted to completely remove the ceramic powder of the restraining sheet until the original color tone of the glass ceramic wiring board itself appears, it is necessary to scrape the substrate surface, and the thickness of one layer of the substrate surface tends to fluctuate in a thin direction. Become.
[0009]
On the other hand, even when a colorant is included in the restraint sheet, the colorant diffuses from the restraint sheet side to the glass-ceramic wiring board side exhibiting a white system, and the vicinity of the substrate surface is colored. As with the case where a colorant is included on the wiring board side, it is necessary to cut the substrate surface until the original color tone of the glass ceramic material appears, so the thickness of one layer on the substrate surface tends to fluctuate in the thinner direction. In some cases, the thickness of the outermost wiring circuit layer becomes thin and the sheet resistance changes.
[0010]
Therefore, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the multilayer wiring board which can suppress the thickness fluctuation of a surface layer even after removing the sheet | seat for restraint.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In the method for producing a multilayer wiring board of the present invention, a conductive wiring circuit layer is formed on the surface of a glass ceramic green sheet containing glass powder, an inorganic filler powder, and an organic binder, and then a plurality of the glass ceramic green sheets are laminated. Forming a laminate, and laminating and laminating constraining green sheets that can maintain porosity at the firing temperature of the glass ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of the laminate,conductorIn a method for manufacturing a multilayer wiring board that is fired while suppressing shrinkage in a planar direction at a temperature equal to or lower than the melting point of the wiring circuit layer, the restraining green sheet contains ceramic powder and glass powder.BothIn addition, the glass ceramic green sheet and the restraining green sheet contain the same colorant.TetanariThe glass ceramic green sheet is chromium oxide (Cr) as the colorant with respect to a total of 100% by mass of the glass powder and the inorganic filler powder.2OThree )0.3 qualityContaining amount%As well asThe restraining green sheet is the ceramic powder and the glass powder.Sum ofFor 100% by mass, chromium oxide (Cr2OThree )Contains 0.1-0.6% by massOr the glass ceramic green sheet contains 0.4% by mass of cobalt oxide (CoO) as the colorant with respect to a total of 100% by mass of the glass powder and the inorganic filler powder, and the constraint green The sheet contains 0.5% by mass of cobalt oxide (CoO) as the colorant with respect to 100% by mass in total of the ceramic powder and the glass powder.It is characterized by that.
[0012]
According to such a configuration, since there is no color tone distribution due to the concentration distribution of the colorant in the vicinity of the interface between the restraining sheet and the glass ceramic wiring board after firing, the ceramic of the restraining sheet from the surface of the glass ceramic wiring board. The removal condition of the restraining sheet can be determined without worrying about the fluctuation of the color tone of the substrate when removing the powder, and therefore, the thickness fluctuation of one layer on the substrate surface due to the removal of the restraining sheet can be suppressed.
[0013]
  In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the constraining green sheet may contain glass powder.is important. By including glass powder in the constraining green sheet, sintering of the constraining sheet can proceed even at a temperature at which the glass ceramic wiring board is fired.
[0014]
In the manufacturing method of the multilayer wiring board, it is desirable that the colorant content in the constraining green sheet is the same as or greater than the colorant content in the glass ceramic green sheet.
[0015]
By making the amount of the colorant on the restraining sheet side that hardly sinters when firing to the glass ceramic wiring board the same or larger, it is possible to reduce the color tone difference with the glass ceramic wiring board that becomes darker when sintered. .
[0016]
In the manufacturing method of the said multilayer wiring board, it is desirable that colorant content is 0.2-5.0 mass% in the inorganic component in the green sheet for restraint. By setting the colorant content in such a range, the restraint sheet can be colored, and the sinterability of the restraint sheet and the firing shrinkage of the glass ceramic wiring board in the XY direction can be suppressed.
[0017]
  In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the colorant is chromium oxide.OrCobalt oxideInThere isis important. If the colorant is the above metal oxide, chromium oxide can be green and cobalt oxide can be clearly colored blue, and the sinterability and restraint of the restraint sheet and the sinterability of the glass ceramic wiring board And the effects on mechanical and electrical characteristics can be reduced.
[0018]
In the manufacturing method of the multilayer wiring board, if the firing shrinkage of the restraining green sheet is 0.05 to 0.5%, the restraining sheet itself can be increased in strength and air permeability can be secured. Can be prevented and good binder removal property can be maintained.
[0019]
In the method for manufacturing a multilayer wiring board, the wiring circuit layer is preferably a copper foil. By using copper foil as the wiring circuit layer, fine and highly conductive wiring can be easily formed even in simultaneous firing with glass ceramic.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the manufacturing method of the glass ceramic wiring board which is one of the multilayer wiring boards of this invention is demonstrated.
[0021]
In the method for producing a glass ceramic wiring board of the present invention, first, as a starting material, glass powder having an average particle diameter of 0.5 to 10 μm, particularly 1 to 5 μm, and an average particle diameter of 0.5 to 10 μm, particularly an average particle diameter of 1 to A 5 μm inorganic filler powder and a colorant powder having an average particle size of 0.1 to 2 μm, particularly an average particle size of 0.2 to 1 μm are prepared.
[0022]
The glass powder used is at least SiO as a glass component.2Including Al2OThree, B2OThree, ZnO, PbO, alkaline earth metal oxides, alkali metal oxides containing at least one kind, for example, SiO2-B2OThreeSystem, SiO2-B2OThree-Al2OThreeExamples thereof include borosilicate glass such as -MO type (where M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn), alkali silicate glass, Ba type glass, Pb type glass, Bi type glass and the like.
[0023]
These glasses are amorphous glass by firing treatment, and by firing treatment, alkali metal silicate, quartz, cristobalite, cordierite, mullite, enstatite, anorsite, serdian, spinel, garnite, diopside , Ilmenite, willemite, dolomite, petalite and crystals of substituted derivatives thereof which precipitate at least one kind are used.
[0024]
In addition, as inorganic filler powder, quartz, cristobalite and other SiO2Al2OThree, ZrO2, Mullite, forsterite, enstatite, spinel, magnesia and ZnO are preferably used.
[0025]
In particular, the glass powder and the inorganic filler powder are mixed in a proportion of 10 to 90% by mass, particularly 40 to 80% by mass, and 10 to 90% by mass, particularly 20 to 60% by mass, of the ceramic filler component. Considering the binder removal property and sintering property of the glass ceramic green sheet, the amount of the glass component is preferably 40 to 80% by mass.
[0026]
Furthermore, chromium oxide (Cr2OThree), Cobalt oxide (CoThreeOFour, CoO) is preferably added in an amount of 0.2 to 5.0% by mass with respect to a total of 100% by mass of the glass powder and the inorganic filler powder (inorganic component). Chromium oxide has the effect of coloring green and cobalt oxide is colored blue, and the recognition of the conductor pattern by an automatic machine can be enhanced. Iron oxide, manganese dioxide, and the like are effective as a colorant, but chromium oxide and cobalt oxide are preferable because the dielectric loss tangent of the glass ceramic material is hardly changed by the addition of the colorant. The addition amount is particularly preferably 0.3 to 1.0% by mass because the increase in dielectric loss tangent is small.
[0027]
The restraining sheet is composed of a hardly sinterable ceramic that does not substantially shrink even when fired in order to enhance the restraining property of the glass ceramic green sheet, but the restraining green sheet preferably also contains glass powder. The glass powder preferably has the same composition as the glass powder used for the glass ceramic green sheet. About glass content, although it depends on the composition of the glass ceramic material and the composition of the restraint sheet, it is a glass content with a firing shrinkage of 0.05 to 0.5% when fired with the restraint green sheet alone. Desirably, if the firing shrinkage rate is within this range, the shrinkage rate in the XY direction of the glass ceramic wiring board can be controlled with high accuracy.
[0028]
And, if the firing shrinkage rate is less than 0.05%, the restraint sheet itself is low in strength, so that the restraint sheet is easily peeled off locally when firing on a large substrate, and ceramic powder or glass powder during handling after firing. On the other hand, when the firing shrinkage ratio is larger than 0.5%, the sintering of the restraining sheet is excessively advanced, so that the effect of increasing the dimensional accuracy is poor and the air permeability is lowered, and the binder is removed. It becomes difficult to remove the restraining sheet after firing. From such a point, it is more desirable that the appropriate amount of glass powder contained in the constraining green sheet is such that the firing shrinkage of the constraining sheet is 0.1 to 0.3%.
[0029]
As described above, since the restraining sheet hardly shrinks during firing, even if the colorant content is the same as that of the glass ceramic green sheet, the color tone tends to be lighter than that of the glass ceramic material after firing. Therefore, when the amount of the colorant in the constraining green sheet is small, the same color tone distribution as when no colorant is added is likely to occur. Therefore, the content of the colorant in the constraining green sheet is desirably larger than the content in the glass ceramic green sheet.
[0030]
Next, the manufacturing method of the glass ceramic wiring board of this invention is demonstrated based on the process drawing of FIG.
[0031]
First, as shown to Fig.1 (a), said glass ceramic green sheet 1 adds an organic binder, a plasticizer, etc. with respect to the composition for the above-mentioned glass ceramic, Doctor blade method, rolling method, It is formed into a sheet having a thickness of about 50 to 500 μm by a forming method such as a press method. On the other hand, although not shown, the constraining green sheet is also formed using the same molding method as the glass ceramic green sheet.
[0032]
As the organic binder, it is desirable to use a methacrylic resin from the viewpoint of binder removal, and specific examples include i-BMA (isobutyl methacrylate), n-BMA (normal butyl methacrylate), MMA (methyl methacrylate) and the like. Of these, i-BMA is the most desirable.
[0033]
Next, as shown in FIG. 1B, a through-hole having a diameter of 50 to 200 μm is formed in the glass ceramic green sheet 1 by using a processing method such as laser, micro drill, punching, etc., and the inside is filled with a conductive paste. Thus, the via-hole conductor 5 is formed.
[0034]
The conductive paste is formed by mixing a metal component such as Cu or Ag with an organic binder such as an organic binder made of acrylic resin or terpineol. In addition, you may add a glass component etc. in this conductor paste.
[0035]
Next, as shown in FIGS. 1C and 1D, the wiring circuit layer 7 is formed on the surface of the glass ceramic green sheet 1. The wiring circuit layer 7 can also be formed by a printing method or the like using a conductive paste containing the metal conductor powder for forming the via-hole conductor 5 described above, and in particular, the width of the wiring circuit layer 7 is 75 μm or less. In particular, it is desirable to use a metal foil in order to make a fine wiring of 50 μm or less and the wiring circuit layer 7 pitch of 100 μm or less, particularly 75 μm or less. The metal foil should be made of at least one high-purity metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt, and Pd, particularly with a purity of 99.5% by mass or more in consideration of low resistance. However, Cu foil is particularly preferable in terms of resistance and cost. In order to prevent delamination between the substrate layers after firing, the thickness of the metal foil is desirably 30 μm or less. In order to improve the adhesion to the glass ceramic green sheet, the surface roughness of at least one of the metal foils is most preferably 0.6 μm or more, particularly 2 μm or more in terms of Rz.
[0036]
For the wiring circuit layer 7 made of such a metal foil, a method of forming a desired circuit by a known photo-etching method or the like after the metal foil is bonded to the surface of the glass ceramic green sheet 1 is known. In such a method, the glass ceramic green sheet 1 is altered by the etching solution, so that it is desirable to form the glass ceramic green sheet 1 by a transfer method.
[0037]
As shown in FIG. 2, the wiring circuit layer 7 used in the transfer method has a resist 15 on the surface of the metal foil 13 after bonding a high-purity metal conductor, particularly the metal foil 13, onto a transfer film 11 made of a polymer material. Is formed by performing an etching process and removing the resist 15.
[0038]
Then, as shown in FIG. 1C, the transfer film 11 on which the wiring circuit layer 7 is formed is aligned with the surface of the glass ceramic green sheet 1 on which the via-hole conductor 5 is formed, and is laminated and pressure-bonded. 1 unit green sheet 1a as shown in FIG. 1 (d) having wiring circuit layer 7 connected to via-hole conductor 5 can be formed.
[0039]
Thereafter, as shown in FIG. 1 (e), a plurality of green sheets 1a to 1d obtained in the same manner are laminated and pressure-bonded to form a laminate. For the lamination of the green sheets 1a to 1d, a method of applying heat and pressure to the stacked green sheets 1a to 1d and thermocompression bonding, an adhesive composed of an organic binder, a plasticizer, a solvent, and the like is provided between the green sheets 1a to 1d. It is possible to adopt a method such as applying to thermocompression bonding.
[0040]
Next, as shown in FIG. 1 (f), in order to suppress the shrinkage in the planar direction, for restraint mainly composed of a ceramic material that is hardly sinterable at the firing temperature of the laminate 21 composed of the green sheets 1a to 1d. The green sheet 3 is pressure laminated on both sides of the laminate 21. In this case, the green sheets 1a to 1d and the constraining green sheet 3 can be laminated simultaneously.
[0041]
Here, the thickness of the restraining green sheet 3 laminated on the laminate of the green sheets 1a to 1d increases the restraining force of the laminate 21, facilitates the volatilization of organic components, and is formed after firing. In view of the removability of the restraining sheet from the sheet, it is preferably 10 to 200% with respect to the thickness of the laminated body 21 of the green sheets 1a to 1d. In particular, 20 to 100% is desirable because it can be suppressed. The thickness of the constraining green sheet 3 refers to the thickness of the constraining green sheet 3 laminated on the surface on one side.
[0042]
Next, as shown in FIG.1 (g), the glass-ceramic green sheet 1 is carried out by heat-processing the laminated body 21 pinched with the said restraining green sheet 3 at 100-850 degreeC, especially 400-750 degreeC. The organic component contained in the constraining green sheet 3 and the conductor paste embedded in the through hole is decomposed and removed, and then the laminate 21 and the laminate 21 are formed at a temperature of 800 to 1100 ° C., particularly 800 to 1000 ° C. By simultaneously firing the holding green sheet 3 for holding, a glass ceramic wiring board 23 that is fired and shrunk in the Z direction but suppressed in the XY direction is produced. At this time, restraint sheets 25 formed by firing are bonded to the upper and lower surfaces of the glass ceramic wiring board 23.
[0043]
When using an easily oxidizable conductor such as a Cu conductor as the wiring circuit layer 7, the firing atmosphere must be performed in an atmosphere such as nitrogen containing water vapor, and when using a hardly oxidizable conductor such as an Ag conductor as the wiring circuit layer 7. The firing atmosphere can be performed in an oxidizing atmosphere such as in the air. If the cooling rate after firing in this firing is too fast, cracks are generated due to the temperature difference and thermal expansion difference between the glass ceramic wiring board 23, the wiring circuit layer 7, and the restraining sheet 25, so the cooling rate is 400 ° C. / Hr or less is desirable. Further, a load may be applied by placing a weight on the upper surface of the laminate in order to prevent warping during firing. The load at that time is suitably 50 Pa to 1 MPa.
[0044]
Thereafter, the restraining sheet 25 bonded to the upper and lower surfaces of the glass ceramic wiring board 23 is removed by ultrasonic cleaning, polishing, water jet, chemical blasting, sand blasting, wet blasting, drive blasting or the like. According to the method for producing a multilayer wiring board of the present invention, since the same colorant is contained in both the glass ceramic wiring board 23 and the restraining sheet 25, even if both layers are co-fired and bonded, the interface Variation in color tone in the vicinity is suppressed.
[0045]
For this reason, as compared with the conventional multilayer wiring board manufacturing method in which only one of the glass ceramic wiring board 23 and the restraining sheet 25 contains a colorant so that the vicinity of the interface can be easily determined visually, Since the diffusion of the colorant from the glass ceramic wiring board 23 or the restraining sheet 25 is suppressed, the color tone of the glass ceramic wiring board 23 is removed when the ceramic powder of the restraining sheet 25 is removed from the surface of the glass ceramic wiring board 23. The removal condition of the restraining sheet 25 can be determined without worrying about the fluctuation, and therefore, the thickness fluctuation of one layer on the substrate surface due to the removal of the restraining sheet 23 can be suppressed.
[0046]
In the glass ceramic wiring board 23 obtained by the above method, the firing shrinkage occurs almost only in the thickness direction due to the action of the restraining sheet 25. Therefore, the shrinkage in the surface of the laminated body 21 is caused by, for example, the laminated body 21 having a rectangular shape. In this case, the shrinkage rate of the length of one side can be suppressed to 1% or less, and the glass ceramic wiring board 23 is uniformly and reliably bonded to the entire surface by the restraining sheet 25. It is possible to prevent warping or deformation due to partial peeling of 25 or the like.
[0047]
FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an example of the glass ceramic wiring board 23 produced by the method for producing a multilayer wiring board obtained by the above method.
[0048]
The glass ceramic wiring substrate 23 shown in FIG. 3 is composed of an insulating substrate 33 formed by laminating a plurality of insulating layers 31a to 31d having a thickness of 50 to 250 μm, and between the insulating layers 31a to 31d and on the surface of the insulating substrate 33. A wiring circuit layer 35 made of high-purity metal foil having a thickness of about 9 to 18 μm is deposited.
[0049]
Furthermore, a via-hole conductor 37 having a diameter of 50 to 200 μm formed so as to penetrate the thickness direction of each of the insulating layers 31a to 31d is formed, whereby a circuit for connecting the wiring circuit layers 35 and achieving a predetermined circuit is formed. A net is formed. A semiconductor element or an electronic component is mounted on the surface of the wiring circuit layer 35.
[0050]
In the present invention, the glass ceramic wiring board 23 has a thermal expansion coefficient of 8 × for reducing the average thermal expansion coefficient difference with an external circuit board such as a printed circuit board to increase mounting reliability. 10-6/ ° C or higher, especially 9 × 10-6/ ° C. or higher is desirable.
[0051]
【Example】
A glass ceramic wiring board, which is one of the multilayer wiring boards, was produced as follows.
[0052]
First, SiO2-BaO-B2OThree-Al2OThreeAmorphous glass powder with an average particle size of 5 μm, quartz powder with an average particle size of 5 μm, chromium oxide (Cr2OThree) Glass ceramic composition A and SiO having a ratio of 50% by mass: 50% by mass: 0.3% by mass, respectively,2-Al2OThree-MgO-B2OThree-ZnO-based crystalline glass powder with an average particle size of 3 μm, SiO with an average particle size of 1 μm2Glass powder, ZnO powder having an average particle diameter of 1 μm, cobalt oxide (CoThreeOFour) A glass-ceramic composition B having a powder ratio of 75% by mass: 15% by mass: 10% by mass: 0.4% by mass was prepared.
[0053]
With respect to 100% by mass of the above composition A and composition B, isobutyl methacrylate having an average mass molecular weight of 400,000 as an organic binder is 12% by mass, and DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer is in a ratio of 5% by mass. Toluene was mixed as a solvent, and glass ceramic green sheets A1 and B1 having a thickness of 300 μm were prepared by a doctor blade method using the prepared slurry. The glass ceramic green sheet was designed to shrink to a thickness of 180 μm by restraint firing.
[0054]
On the other hand, a Cu foil having a purity of 99.5% or more was adhered to the polymer film, and a wiring circuit layer was formed by etching to produce a transfer sheet. The wiring width was 50 μm and the wiring circuit layer pitch was 100 μm. And after apply | coating the adhesive agent containing the organic substance component used for the said green sheet formation to the wiring circuit layer formation surface of the said transfer sheet by screen printing, a transfer sheet is laminated | stacked on glass ceramic green sheet A1, B1, 50 Thermocompression bonding was performed at 5 ° C. at 5 ° C. Thereafter, the transfer sheet was peeled off to form a unit wiring circuit layer having a wiring circuit layer. Further, five of these arbitrary one unit green sheets were laminated to form laminates A10 and B10.
[0055]
Regarding the composition of the constraining green sheet, for laminate A10, forsterite powder having an average particle diameter of 2 μm and SiO having an average particle diameter of 5 μm are used.2-BaO-B2OThree-Al2OThreeSystem amorphous glass powder and chromium oxide powder having an average particle size of 0.5 μm are mixed in the ratio shown in Table 1, and the thickness is determined using the same organic binder, plasticizer, and solvent as used in the production of the glass ceramic green sheet A1. A 300 μm constraining green sheet A2 was produced.
[0056]
For the laminate B10, an alumina powder having an average particle diameter of 2 μm is mixed with SiO powder having an average particle diameter of 3 μm.2-Al2OThree-MgO-B2OThree-ZnO-based crystalline glass powder and cobalt oxide powder having an average particle size of 0.9 μm are mixed in the ratio shown in Table 1, and thick using the same organic binder, plasticizer, and solvent as in the production of the glass ceramic green sheet B1. A constraining green sheet B2 having a thickness of 300 μm was produced.
[0057]
Next, the restraining green sheet A1 was pressure laminated at 50 ° C. and 5 MPa on both upper and lower surfaces of the laminate A10, and the laminate A20 composed of a plurality of green sheets was sandwiched between the restraining green sheets A2. Similarly, the laminate B20 made of the glass ceramic green sheet B1 was sandwiched by the constraining green sheet B2.
[0058]
Next, in order to disassemble and remove organic components such as organic binder by placing the laminates A20 and B20 sandwiched between the constraining green sheets A2 and B2 on a porous setter, a nitrogen atmosphere containing water vapor The mixture was heated to 750 ° C. and baked at 950 ° C. for 1 hour in the same atmosphere. After firing, the restraint sheet adhered to the upper and lower surfaces of the glass ceramic wiring board was observed for peeling. The firing shrinkage rate in the XY direction of the restraining sheet was evaluated by firing the restraining green sheet alone.
[0059]
Next, the restraining sheets bonded to the upper and lower surfaces of the glass ceramic wiring board were removed by blasting. The blasting conditions were such that the constraining sheet component was completely eliminated from the surface copper foil conductor. However, when the colorant is not contained in both the restraining sheet and the insulating layer made of glass ceramic, or the content of the colorant on the restraining sheet side is less than the content of the insulating layer made of glass ceramic. Since the color tone of the surface of the insulating layer made of glass ceramic was different from the original color tone under the blasting conditions, blasting was added until the original color tone of the insulating layer porcelain appeared. Then, the cross section of the produced glass ceramic wiring board was observed, and the thickness of the substrate surface layer was measured. Table 1 also shows the evaluation results of the shrinkage rate of the restraint sheet, the peeling of the restraint sheet after firing, and the substrate surface layer thickness after blasting.
[0060]
[Table 1]
Figure 0003898489
[0061]
As is apparent from Table 1, sample No. 1 in which the same colorant was contained in the glass ceramic green sheet and the constraining green sheet. In 1-3, 5-10, the thickness of the surface layer of the glass ceramic wiring board was 180 ± 5 μm, and the surface layer thickness could be brought close to the design value.
[0062]
On the other hand, Sample No. No. in which a colorant was added to the glass ceramic green sheet but no colorant was added to the constraining green sheet. In Nos. 4 and 11, the colorant on the surface layer of the glass ceramic wiring board diffuses to the restraint sheet side, so that the color tone of the surface layer of the glass ceramic substrate becomes whitish and the ceramic powder on the restraint sheet is completely removed until the original color tone of the substrate itself appears. When a large amount of the substrate surface was shaved, the thickness of one layer on the substrate surface was significantly thinner than the designed value.
[0063]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the same colorant is contained in the glass ceramic green sheet and the constraining green sheet, so that coloring is performed in the vicinity of the interface between the constraining sheet and the glass ceramic wiring board after firing. Because there is no color tone distribution due to the concentration distribution of the agent, the removal conditions of the restraint sheet are determined without worrying about fluctuations in the color tone of the substrate when removing the ceramic powder of the restraint sheet from the surface of the glass ceramic wiring board. For this reason, the thickness fluctuation of one layer on the substrate surface due to the removal of the restraining sheet can be suppressed, so that a multilayer wiring board with high dimensional accuracy can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a process diagram for producing a transfer sheet used in the production of the multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a multilayer wiring board obtained by the method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Glass ceramic green sheet
3 Green sheet for restraint
7 Wiring circuit layer
21 Laminate

Claims (3)

ガラス粉末と無機フィラー粉末と有機バインダーとを含有するガラスセラミックグリーンシート表面に導体配線回路層を形成した後、該ガラスセラミックグリーンシートを複数積層して積層体を形成し、該積層体の上下面に前記ガラスセラミックグリーンシートの焼成温度において多孔性を維持可能な拘束用グリーンシートを重ねて積層するとともに、該積層体を前記導体配線回路層の融点以下の温度で、平面方向への収縮を抑制しながら焼成してなる多層配線基板の製造方法において、
前記拘束用グリーンシートがセラミック粉末およびガラス粉末を含有するとともに、前記ガラスセラミックグリーンシートおよび前記拘束用グリーンシートが同一の着色剤を含有してなり
前記ガラスセラミックグリーンシートが前記ガラス粉末および前記無機フィラー粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化クロム(Cr23 )を0.3質量%含有するとともに、前記拘束用グリーンシートが前記セラミック粉末および前記ガラス粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化クロム(Cr23 )を0.1〜0.6質量%含有するか、または、前記ガラスセラミックグリーンシートが前記ガラス粉末および前記無機フィラー粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化コバルト(CoO)を0.4質量%含有するとともに、前記拘束用グリーンシートが前記セラミック粉末および前記ガラス粉末の合計100質量%に対して、前記着色剤として酸化コバルト(CoO)を0.5質量%含有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
After forming a conductor wiring circuit layer on the surface of the glass ceramic green sheet containing glass powder, inorganic filler powder and organic binder, a plurality of the glass ceramic green sheets are laminated to form a laminate, and the upper and lower surfaces of the laminate A constraining green sheet that can maintain porosity at the firing temperature of the glass ceramic green sheet is laminated and laminated, and the laminate is suppressed from shrinking in the plane direction at a temperature lower than the melting point of the conductor wiring circuit layer. In the manufacturing method of the multilayer wiring board formed by firing,
To together when the constraining green sheet containing ceramic powder and glass powder, becomes the glass ceramic green sheets and the constraining green sheet containing the same colorant,
The glass ceramic green sheet contains chromium oxide (Cr 2 O 3 ) as a coloring agent in an amount of 0.1% with respect to a total of 100% by mass of the glass powder and the inorganic filler powder. 3 with containing mass%, per 100 wt% of the constraining green sheet is the ceramic powder and the glass powder, the chromium oxide as a coloring agent (Cr 2 O 3) 0.1~0.6 The glass ceramic green sheet contains 0.4% by mass of cobalt oxide (CoO) as the colorant with respect to a total of 100% by mass of the glass powder and the inorganic filler powder. The method for producing a multilayer wiring board, wherein the constraining green sheet contains 0.5% by mass of cobalt oxide (CoO) as the colorant with respect to a total of 100% by mass of the ceramic powder and the glass powder. .
前記拘束用グリーンシートの焼成収縮率が、0.05〜0.5%であることを特徴とする請求項1記載の多層配線基板の製造方法。 The method for producing a multilayer wiring board according to claim 1 , wherein a firing shrinkage rate of the constraining green sheet is 0.05 to 0.5%. 前記導体配線回路層が銅箔であることを特徴とする請求項1または2に記載の多層配線基板の製造方法。Method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1 or 2, wherein the conductive wiring circuit layers is a copper foil.
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