JP4501227B2 - セラミック多層配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚のセラミックグリーンシートに導体印刷を行い、精度良く重ね合わせて積層するセラミック多層配線基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体用電子部品において、LSIチップや水晶振動子等の電子部品は、セラミックパッケージに設けられた電子部品搭載部に実装されて実用に供されている。アルミナ(Al2 O3)等のセラミックは、熱伝導性、耐熱性、耐久性、気密性等にすぐれるので、電子部品用として適しており、セラミック製のパッケージは、半導体の電子部品用として現在盛んに使用されている。特に高周波特性が求められる電子部品のパッケージにはこのセラミックパッケージが使用される。このセラミックパッケージは、電子部品の小型化に対応してパッケージサイズを小さくし、電子部品搭載ボードへの搭載密度を高くさせ、更には電気特性を向上させるために、一般的に複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成されるセラミック多層配線基板から製造される。このセラミック多層配線基板は、スルーホール用の孔や半導体チップ等の搭載部用のスペース部を穿設し、導体配線パターンやスルーホール導体を形成したセラミックグリーンシートを複数枚積層したセラミックグリーンシートの積層体で形成されている。このセラミックグリーンシートの積層体の形成方法においては、図2に示すように、例えば、3層のセラミックグリーンシートからなる場合、各セラミックグリーンシート31、32、33に画像処理による印刷の位置合わせをおこなうための認識孔34、35、36と、ラミネート時の位置合わせ用のセット孔37、38、39をそれぞれ穿設しておき、各セラミックグリーンシート31、32、33の認識孔34、35、36を基準にして各セラミックグリーンシート31、32、33に個別に導体配線パターン印刷40、41、42を行った後、各セラミックグリーンシート31、32、33を積層し、ラミネーターのガイドピン43をセット孔37、38、39に挿通して位置を合わせ、温度と圧力を掛けてラミネートし、セラミックグリーンシートの積層体44としている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来のセラミック多層配線基板の製造方法には、次のような問題がある。
(1)印刷の位置合わせ用の認識孔やラミネートの位置合わせ用のセット孔を打ち抜き金型やパンチングマシーンで各セラミックグリーンシートに個別に穿設するので、その加工ずれが生じる。
(2)各セラミックグリーンシートに個別に導体配線パターンを印刷するので、認識孔の検出精度による印刷ずれがある。
(3)各セラミックグリーンシートのラミネート用のセット孔にガイドピンを挿通させて位置合わせを行う時に、重ね合わせのセットずれが生じる。
(4)セラミックグリーンシートはシートを作成する段階で樹脂や溶剤が使用されており、セラミックグリーンシートには、若干の溶剤が含まれている。印刷、乾燥等工程を繰り返すことでセラミックグリーンシートが収縮する場合があり、その収縮率が一定でなく、収縮ずれが生じる。
更に、これらのずれが加算されて、セラミックグリーンシート毎のずれが大きなり、層間の配線パターンのずれが発生し、セラミックパッケージとしての配線パターン間の容量等の電気特性を低下させている。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、セラミックグリーンシートの積層体形成において、各セラミックグリーンシートの層間のずれを少なくして、各層間の配線パターンのずれによる電気特性の低下を抑制できるセラミック多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るセラミック多層配線基板の製造方法は、画像処理で印刷位置を検出してセラミックグリーンシートに導体を印刷し、複数枚のセラミックグリーンシートを積層して形成するセラミック多層配線基板の製造方法において、セラミックグリーンシートのうち、最下層となるセラミックグリーンシートに複数の印刷位置決め読み取り用の認識部を形成する第1工程と、認識部を基準に画像処理で印刷位置を検出して、セラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う第2工程と、セラミックグリーンシートの上に、予め認識部の位置に対応する位置に認識部より大きい窓孔を備えた次層となるセラミックグリーンシートを仮接着する第3工程と、窓孔を介して認識部を基準に画像処理で印刷位置を検出して、次層となるセラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う第4工程とを有し、更に、第3工程と第4工程を繰り返して必要枚数のセラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う。最下層のセラミックグリーンシートの上に積層されるセラミックグリーンシートの配線パターンは、最下層のセラミックグリーンシートを基準に印刷ができ、層間の配線パターンのずれは画像処理での印刷位置の検出精度のみにすることができて、少なくすることができる。従って、層間の配線パターンずれが少ないことから、配線パターン間の容量等のセラミックパッケージとしての電気特性を確保することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図1は本発明の一実施の形態に係るセラミック多層配線基板の製造方法を説明する工程図である。
【0006】
図1を参照して、本発明の一実施の形態に係るセラミック多層配線基板の製造方法について、以下、詳しく説明する。
(1)第1のセラミックグリーンシートに認識部を形成する第1工程
先ず、アルミナ(Al2 O3 )粉末にマグネシア、シリカ、カルシア等の焼結助剤を適当量加えた粉末に、ジオキシルフタレート等の可塑剤と、アクリル樹脂等のバインダー及び、トルエン、キシレン、アルコール類等の溶剤を加え、ボールミル等で十分に混練し、脱泡して粘度2000〜40000cpsのスラリーを作製し、ドクターブレード法等によって例えば、厚み0.3mmのロール状のシートを形成し、適当なサイズにカットして複数枚のセラミックグリーンシート(本実施の形態では第1〜第3のセラミックグリーンシート11、14、18の3枚)を作製する。
第1〜第3のセラミックグリーンシート11、14、18には、例えば、打ち抜き金型やNCパンチングマシーン等を用いて、スルーホールを穿設する。また、スルーホールの穴埋め印刷を行う場合に位置決め用として印刷機のセットピンに挿通されるセット孔も穿設する。
更に、最下層となる第1のセラミックグリーンシート11には、導体印刷の位置を決める為の読み取り用の認識部の一例である認識孔12も複数穿設する。なお、認識部は第1のセラミックグリーンシート11に印刷によって形成してもよい。
【0007】
(2)配線パターンを印刷する第2工程
第1〜第3のセラミックグリーンシート11、14、18に形成したセット孔に印刷機のセットピンを挿通して位置合わせをして、スルーホールにタングステンやモリブデン等の高融点金属からなる導体ペーストをスクリーン印刷法等でそれぞれ充填し、各セラミックグリーンシートに個別にビアを形成する。
最下層となる第1のセラミックグリーンシート11に配線パターン13を印刷するために、先ず、複数の光センサー15(対角線に配設するのが好ましい)等を使用して第1のセラミックグリーンシート11に形成された複数の認識孔12を検出する。検出した認識孔12を基準にして、画像処理によって認識孔12間の距離を中心値振り分けにして、配線パターン13の印刷位置を決定する。次いで、ビア導体と同じタングステンやモリブデン等の高融点金属からなる導体ペーストで配線やめっき引き回し線の配線パターン13をスクリーン印刷法等で形成する。
なお、ここでは各セラミックグリーンシートのスルーホールの穴埋め印刷の位置決めにはセット孔を使用したが、第1のセラミックグリーンシート11においては認識孔12をスルーホールの印刷と配線パターン13の印刷の為の位置決めに兼用して使用して、画像処理によるスルーホールの穴埋め印刷位置の割り出しを行ってもよい。また、第2及び第3のセラミックグリーンシート14、18では、第1のセラミックグリーンシート11の認識孔12と対応する位置とは別の位置に位置決め用の孔の形成又は印刷を行って、画像処理によるスルーホールの穴埋め印刷位置の決定を行ってもよい。
【0008】
(3)第2のセラミックグリーンシートを第1のセラミックグリーンシート上に仮接着する第3工程
次層となる第2のセラミックグリーンシート14には、第1のセラミックグリーンシート11の上に第2のセラミックグリーンシート14を重ねた時に第1のセラミックグリーンシート11の認識孔12の位置と対応する位置に、認識孔12を第2のセラミックグリーンシート14の上方から見て識別できる程度に認識孔12より大きくした窓孔16を穿設する。この第2のセラミックグリーンシート14を第1のセラミックグリーンシート11上に載置し仮接着する。仮接着は温度と軽い圧力を掛けて行うか、樹脂系の接着剤を介して温度と軽い圧力を掛けて行なってもよい。
【0009】
(4)第2のセラミックグリーンシートに配線パターンを印刷する第4工程
複数の光センサー15等を使用し、第2のセラミックグリーンシート14の窓孔16を介して、第1のセラミックグリーンシート11の認識孔12を検出し、これを基準にして画像処理によって認識孔12間の距離を中心値振り分けにして配線パターン17の印刷位置を決定する。次いで、第2のセラミックグリーンシート14上に、タングステンやモリブデン等の高融点金属からなる導体ペーストで配線やめっき引き回し線の配線パターン17をスクリーン印刷法等で形成する。第1のセラミックグリーンシート11上の配線パターン13と第2のセラミックグリーンシート14上の配線パターン17とはビアホールを介して導通状態となっている。
【0010】
(5)第3工程と第4工程を繰り返して、さらに上層のセラミックグリーンシートの積層を行う。
第3のセラミックグリーンシート18には、第3のセラミックグリーンシート18を第2のセラミックグリーンシート14上に積層した時に、最下層の第1のセラミックグリーンシート11の認識孔12の位置と対応する位置に、認識孔12を第3のセラミックグリーンシート18の上方から見て識別できる程度の大きさの窓孔16を穿設する。この第3のセラミックグリーンシート18を第2のセラミックグリーンシート14上に載置し仮接着する。仮接着は温度と軽い圧力を掛けて行うか、樹脂系の接着剤を介して温度と軽い圧力を掛けて行なってもよい。第2のセラミックグリーンシート14と同様の方法で印刷位置の決定及び印刷を行って、配線パターン19を形成する。なお、更に上層のセラミックグリーンシートを積層する場合は第3、第4工程を繰り返して行い必要とするセラミックグリーンシートの積層枚数分の印刷を行って、仮接着状態の積層体を形成する。
【0011】
第1〜第3のセラミックグリーンシート11、14、18を重ね合わせ形成された仮接着状態の積層体は、例えば、80〜150℃、50〜250kg/cm2 で熱圧着して一体化してセラミックグリーンシートの積層体を形成する。これにより、第1〜第3のセラミックグリーンシート11、14、18の配線パターン13、17、19(めっき引き回し配線パターン導体も含む)は、ビア導体を介して導通状態となる。
次に、必要に応じて、セラミックグリーンシートの積層体に個々のセラミックパッケージにするためのスナップラインを形成し、その後、セラミックグリーンシートと高融点金属とを還元性雰囲気で1550℃程度で同時焼成する。次いで、金属面にNiめっきAuめっき等の表面処理を施し、場合によっては、スナップラインに沿って分割することで、セラミック多層配線基板からなるセラミックパッケージを得る。
なお、セラミックグリーンシートの材質は、アルミナに限定されるものではなく、窒化アルミニウム、低温焼成ガラスセラミックス等のセラミックが使用できる。
【0012】
【実施例】
本発明者は、本発明のセラミック多層配線基板の製造方法によって形成された4層からなるセラミックグリーンシートの積層体のセラミックグリーンシートの層間のずれと、従来例のセラミック多層配線基板の製造方法によるセラミックグリーンシートの層間のずれとの比較を行った。
その結果を表1に示す。高周波用セラミックパッケージ等のように、電気特性が求められるセラミック多層配線基板に要求される一般的な層間ずれの許容値(50μm)に対して、従来例の層間ずれは75μm程度であったが、本実施例では28μmとなり、許容値を十分満足した。
【0013】
【表1】
【0014】
【発明の効果】
請求項1記載のセラミック多層配線基板の製造方法においては、セラミックグリーンシートのうち、最下層となるセラミックグリーンシートに複数の印刷位置決め読み取り用の認識部を形成する第1工程と、認識部を基準に画像処理で印刷位置を検出して、セラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う第2工程と、セラミックグリーンシートの上に、予め認識部の位置に対応する位置に認識部より大きい窓孔を備えた次層となるセラミックグリーンシートを仮接着する第3工程と、窓孔を介して認識部を基準に画像処理で印刷位置を検出して、次層となるセラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う第4工程とを有し、更に、第3工程と第4工程を繰り返して必要枚数のセラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行うので、最下層のセラミックグリーンシートを基準にして、その上に積層されるセラミックグリーンシートの配線パターンの印刷ができ、層間の配線パターンのずれは、画像処理での印刷位置の検出精度のみですみ、少なくすることができる。従って、パッケージとしての電気特性を確保することができるセラミック多層配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るセラミック多層配線基板の製造方法を説明する工程図である。
【図2】従来のセラミックグリーンシートの積層体の形成方法を示す説明図である。
【符号の説明】
11:第1のセラミックグリーンシート、12:認識孔(認識部)、13:配線パターン、14:第2のセラミックグリーンシート、15:光センサー、16:窓孔、17:配線パターン、18:第3のセラミックグリーンシート、19:配線パターン
Claims (1)
- 画像処理で印刷位置を検出してセラミックグリーンシートに導体を印刷し、複数枚の該セラミックグリーンシートを積層して形成するセラミック多層配線基板の製造方法において、
前記セラミックグリーンシートのうち、最下層となるセラミックグリーンシートに複数の印刷位置決め読み取り用の認識部を形成する第1工程と、
前記認識部を基準に前記画像処理で印刷位置を検出して、前記セラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う第2工程と、
前記セラミックグリーンシートの上に、予め前記認識部の位置に対応する位置に該認識部より大きい窓孔を備えた次層となるセラミックグリーンシートを仮接着する第3工程と、
前記窓孔を介して前記認識部を基準に前記画像処理で印刷位置を検出して、前記次層となるセラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行う第4工程とを有し、更に、前記第3工程と第4工程を繰り返して必要枚数のセラミックグリーンシートに配線パターンの印刷を行うことを特徴とするセラミック多層配線基板の製造方法。
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