JP4535576B2 - 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】
ところが、このようなガラスセラミック配線基板において、配線回路層を形成する手法としては、Cu、Ag等の金属からなる配線導体を主成分とするメタライズペーストを、スクリーン印刷法等によって絶縁基板上に印刷する。しかし、このような手法を用いた場合、配線幅100μm以下を形成するのが困難であり、今後必要とされる更なる高密度化、小型軽量化の達成を阻む原因であった。電気抵抗についてもペーストで配線回路層を形成させるために空隙が多く存在し、低抵抗化が困難という問題があった。
【0005】
この問題を解決する手法としては、ガラスセラミックグリーンシートにおける配線回路層を、エッチングした金属箔によって形成する手法が知られている(特開昭63−14493号公報)。しかし、金属箔とガラスセラミックを同時焼成すると、金属箔が収縮しないために、基板に反り、クラックが発生し、実用化が困難という問題があった。
【0006】
そこで、ガラスセラミック配線基板の両面に、該配線基板の焼成温度では焼結しない無機組成物の層からなる拘束シートを形成した後、同時焼成し、該配線基板における平面方向の収縮を抑制することで、金属箔とガラスセラミックの同時焼成を可能とする方法が提案されている(特開平7−86743号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した拘束シートを用いて焼成する方法において、ガラスセラミックグリーンシートと拘束シートは、それらのシート内に含有されている有機バインダー等の有機成分によって密着されるが、焼成によって前記有機成分が分解した後は、拘束シートとガラスセラミック絶縁基板とは摩擦力のみによって拘束され、ガラスセラミック絶縁基板の焼成後の収縮が抑制されることになる。
【0008】
しかし、この方法では摩擦力のみによってガラスセラミック絶縁基板を拘束し、収縮を抑制するため、グリーンシートの表面状態や、積層条件の影響を受け易く、場合によっては、拘束シートの拘束力が低下してガラスセラミック絶縁基板から剥離したり、反りや変形が発生するという問題があった。
【0009】
そこで、前記拘束シート中に非晶質成分を添加し、拘束シートとガラスセラミック絶縁基板とを前記非晶質成分にて接合して、両者間の密着性を高めることによって、拘束シートの拘束力を高め、より安定して平面方向の収縮を抑制する方法が挙げられる。しかしながら、この場合でも、焼成時にガラスセラミック絶縁基板と拘束シートが反応することで強固に接合されることにより、焼成後の冷却の際、両者間に熱応力が発生し、ガラスセラミック絶縁基板内または絶縁基板の拘束シート接着面付近にクラック等が発生するという問題があった。
【0010】
本発明の目的は、ガラスセラミックスを絶縁基板とし、該絶縁基板積層体の表面に難焼結性拘束シートを積層して焼成する多層配線基板の製造方法において、拘束シートの剥離やガラスセラミック絶縁基板内にクラック等が発生することなく、安定的に平面方向の収縮を制御できる多層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】
本発明者等は、上記課題について検討した結果、拘束シート内に所定量のガラス成分を添加するとともに、ガラスセラミック絶縁基板と拘束シートとの熱膨張係数を所定範囲に近似させることによって、拘束シートの剥離やガラスセラミック絶縁基板へのクラックの発生等を抑制でき、拘束シートによって効果的にガラスセラミック絶縁基板の収縮を抑制することができることを見いだした。
【0012】
即ち、本発明の多層配線基板の製造方法は、ガラス粉末とセラミック粉末とを含有するグリーンシートを準備する工程と、該グリーンシートの表面に配線回路層を形成する工程と、該配線回路層を形成した前記グリーンシートを複数積層して積層体を形成する工程と、
該積層体の少なくとも一方の表面に、難焼結性セラミック材料を主体として含有するとともに前記グリーンシートに含まれるガラス粉末と同一のガラス成分を0.5〜15体積%含有し、かつ有機バインダーを含む拘束シートを積層する工程と、該有機バインダーを含む拘束シートが積層された前記積層体を前記配線回路層の融点以下の温度で焼成してガラスセラミック絶縁基板の表面および内部に配線回路層を有する多層配線基板と、該多層配線基板の表面に、前記ガラスセラミック絶縁基板との40〜400℃における平均熱膨張係数差が3×10 −6 /℃以下である拘束シートが接着したものを得る工程と、前記多層配線基板から前記拘束シートを除去する工程とを具備することを特徴とするものである。
【0013】
ここで、前記難焼結性セラミック材料として、Al、SiO、MgO、ZrO、BN、TiOの群から選ばれる少なくとも1種および/またはこれらの複合酸化物を主体とするものを用いることが望ましい。
【0014】
また、前記配線回路層として、金属箔を用いることが望ましく、前記金属箔として、Cu、Ag、Al、Au、Ni、Pt、Pdから選ばれる少なくとも1種を用いることが望ましい。
【0015】
さらに、前記金属箔からなる配線回路層前記グリーンシート表面から内部へ埋設するように形成することが望ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層配線基板の製造方法について、図1の本発明の多層配線基板の製造方法についての一例を示す工程図を基に説明する。
まず、例えば、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のセラミック粉末とを準備する。用いられるガラス成分としては、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。
【0017】
これらのガラスは焼成処理することによっても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。
【0018】
また、セラミックフィラーとしては、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、マグネシアの群から選ばれる少なくとも1種が好適に用いられる。
【0019】
上記ガラス粉末とセラミック粉末とを、特に、ガラス成分10〜90体積%、特に50〜80体積%と、セラミックフィラー成分10〜90体積%、特に20〜50体積%の割合で混合する。その混合物に有機バインダー等を加えた後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法などによりシート状に成形して厚さ約50〜500μmのグリーンシート1を作製する。
【0020】
次に、このグリーンシート1にレーザーやマイクロドリル、パンチングなどにより、直径80〜200μm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2を形成する。導体ペースト中には、Cu、Ag、等の金属成分と、それ以外にアクリル樹脂などからなる有機バインダー、トルエン、イソプロピルアルコール、アセトンなどの有機溶剤とを混合して形成される。有機バインダーは金属成分100重量部に対して0.5〜15.0重量部、有機溶剤は固形成分及び有機バインダー100重量部に対して5〜100重量部の割合で混合されることが望ましい。なお、この導体ペースト中には若干のガラス成分等を添加してもよい。
【0021】
次に、このグリーンシート1の表面に、配線回路層3を形成する。配線回路層3としては、上述のビアホール導体2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3の幅が75μm以下、特に50μm以下、かつ配線回路層3のピッチが150μm以下、特に100μm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、特に純度99重量%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。
【0022】
このような金属箔からなる配線回路層3は、グリーンシート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グリーンシート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。
【0023】
転写法による配線回路層3の形成方法としては、まず、高分子材料からなる転写フィルム5上に高純度金属導体、特に金属箔を接着した後、この金属導体の表面に鏡像のレジストを回路パターン状に塗布した後、エッチング処理およびレジスト除去を行う方法が好適である。
【0024】
そして、鏡像の配線回路層3を形成した転写フィルム5を前記ビアホール導体2が形成されたグリーンシート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5を剥がすことにより、ビアホール導体2を接続した配線回路層3を具備する一単位のグリーンシート1を形成することができる。
【0025】
なお、上記転写フィルム5をグリーンシート1表面に積層圧着する場合、例えば50〜80℃、加圧圧力10〜20MPaにて熱圧着することによって配線回路層(金属箔)3をグリーンシート1表面から内部へ強制的に埋設することが望ましく、これによって、グリーンシート1を焼成したガラスセラミック絶縁基板10と配線回路層(金属箔)3との熱膨張差、および後述の拘束シート8と配線回路層3との熱膨張差に起因する界面での剥離やクラックの発生を防止することができる。また、金属箔からなる剛性の高い配線回路層3の厚みによって、配線回路層3端部における拘束シート8とグリーンシート1との界面に隙間が発生し、その部分における拘束シート8とグリーンシート1との接着力が低下してしまう結果、焼成時に配線回路層3の端部が剥がれることを防止できる。
【0026】
また、配線回路層3として、高周波信号を伝送するためのグランド層等、グリーンシート表面の面積に対する配線回路層の面積比率が50%以上を占める配線回路層6を形成する場合、特に配線回路層6の主成分金属の熱膨張係数が例えば16〜17×10-6/℃と高い場合には、配線回路層6とガラスセラミック絶縁基板および拘束シートとの平均熱膨張係数差に起因する剥離やクラックを防止するために、上述した導体ペーストを用いて印刷法により形成することが望ましい。
【0027】
その後、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を形成する。グリーンシート1の積層には、積み重ねられたグリーンシート1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シート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【0028】
次に、平面方向の収縮を抑制するため、グリーンシート1a〜1dの積層体の焼成温度で難焼結性のセラミック材料を主成分として含有するとともに、前記グリーンシートに含まれるガラス粉末と同一のガラス成分を0.5〜15体積%含有し、かつ有機バインダーを含む拘束シート8をグリーンシート1a〜1dの積層体の両面又は片面に加圧積層して積層体を作製する。
【0029】
本発明によれば、グリーンシート1を焼成したガラスセラミック絶縁基板10と拘束シート8との40〜400℃における平均熱膨張係数差(以下、単に平均熱膨張係数差と略す。)が3×10−6/℃以下、特に2×10−6/℃以下であることが大きな特徴であり、これによって焼成後の冷却時にガラスセラミック絶縁基板10の拘束シート8接着面付近に発生するクラックや剥離、またはガラスセラミック絶縁基板10内に発生するクラックを防止することができる。
【0030】
なお、本発明においてガラスセラミック絶縁基板10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9〜17×10-6/℃以上であることが望ましい。また、ガラスセラミック絶縁基板10の表面(主平面)における焼成収縮を小さくする点では、拘束シート8の熱膨張係数がガラスセラミック絶縁基板10の熱膨張係数以下であることが望ましく、ガラスセラミック絶縁基板10内に熱膨張差に伴う引張り応力を残存させない点では、拘束シート8の熱膨張係数がガラスセラミック絶縁基板10の熱膨張係数以上であることが望ましい。特に、拘束シート8の熱膨張係数がガラスセラミック絶縁基板10の熱膨張係数以下であることが望ましい。
【0031】
この有機バインダーを含む拘束シート8は、難焼結性セラミック材料を主体とし、ガラスを0.5〜15重量%添加した無機成分に、有機バインダー、可塑剤、溶剤等を加えたスラリーをシート状に成形して得られる。難焼結性セラミック材料としては、具体的には1000℃以下の温度で緻密化しないようなセラミック組成物から構成され、具体的には平均粒径1〜20μm、特に3〜10μmのAl、SiO、MgO、ZrO、BN、TiOの群から選ばれる少なくとも1種および/またはこれらの複合酸化物、特にフォルステライト(MgSiO)、エンスタタイト(MgSiO)等の粉末が挙げられる。また、有機バインダー、可塑剤及び溶剤としてはグリーンシートを形成するものと同じ材料、具体的にはアクリル系バインダー、DBP等の可塑剤、IPA、アセトン、トルエン等の溶剤等が好適に使用できる。
【0032】
本発明によれば、この拘束シート8中にグリーンシートに含まれるガラス粉末と同一のガラス成分を0.5〜15体積%含有することが重要である。これはガラス量が0.5体積%よりも少ないと、拘束シート8によるガラスセラミックグリーンシート1の焼成収縮の拘束力が小さく、また焼成工程でグリーンシート1からのガラス成分が拘束シート8側に毛細管現象によって拡散、移動してしまう結果、焼結後のガラスセラミック配線基板10の表面にボイドが多数発生してしまう。逆に、ガラス量が15体積%より多いと、拘束シート8自身の焼結が開始し焼結によって収縮してしまう結果、グリーンシート1の収縮を抑制することが困難となるとともに、焼結後、拘束シート8をガラスセラミック配線基板10から除去することが困難となるためである。拘束シート8の好適なガラス量は1〜12体積%、最も好適な範囲は3〜10体積%であることが望ましい。
【0033】
また、有機バインダーを含む拘束シート8中に含まれるガラス成分としては、グリーンシート1からの有機成分を容易に除去するため、およびガラスセラミック絶縁基板10と拘束シート8との接着性を高める上で、軟化点がグリーンシート1a〜1dの積層体の焼成温度以下で、かつ有機バインダーを含む拘束シート8中の有機成分の分解揮散温度よりも高いことが望ましい。具体的には、有機バインダーを含む拘束シート8中のガラス成分の軟化点は450〜1100℃程度であることが好ましい。さらに、上記ガラス成分は1〜20μmの粉末であることが望ましい。
【0034】
前述した有機バインダーを含む拘束シート8中に含まれるガラス成分は、グリーンシート1中のガラスの拡散を防止するうえでは同一のガラス成分である
【0035】
本発明によれば、上述した難焼結性セラミック材料およびガラスの種類および粉末の粒径等を変えることによって拘束シート8の熱膨張係数を調整することができる。
【0036】
リーンシート1a〜1dの積層体に積層される有機バインダーを含む拘束シート8の厚さは、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ガラスセラミック絶縁基板10からの拘束シート8の除去性を考慮すれば、グリーンシート1a〜1dの積層体の厚さに対して10〜200%であることがよい。なお、上記有機バインダーを含む拘束シート8の厚さは、一方の表面に積層される有機バインダーを含む拘束シート8の厚みを指す。
【0037】
次に、上記積層体を100〜850℃、特に400〜750℃の酸化性または弱酸化性雰囲気中で加熱処理してグリーンシート1内やビアホール導体ペースト中の有機成分を分解除去した後、800〜1100℃の酸化性または非酸化性雰囲気中で同時焼成する。また、配線回路層としてCu導体等の熱処理によって酸化しない導体を用いる場合、焼成雰囲気は非酸化性雰囲気で行う必要があり、配線回路層としてAg導体等の熱処理によって酸化しな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。
【0038】
なお、この焼成における焼成後の冷却速度が早すぎると、絶縁基板10と配線回路層3、拘束シート8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。
【0039】
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。荷重は50Pa〜1MPaが適当である。
【0040】
その後、所望により、拘束シート8を超音波洗浄、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、ウェットブラスト等で除去することによって本発明の多層配線基板Aを作製することができる。
【0041】
上記方法によって得られる多層配線基板Aは、焼成時の収縮が拘束シート8によって厚さ方向だけに抑えられているので、その積層体面内の収縮を、例えば、積層体が矩形形状の場合には、一辺の長さの収縮率が0.5%以下に抑えることが可能となり、しかもグリーンシート1は拘束シート8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、拘束シート8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。
【0042】
上記方法によって得られる多層配線基板の一例についての概略断面図を図2に示す。
図2の多層配線基板Aによれば、絶縁基板10は、厚み50〜250μmの複数のガラスセラミック絶縁層10a〜10dを積層してなる積層体から構成され、その絶縁層10a〜10d間および絶縁基板10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3が被着形成されている。さらに、各ガラスセラミック絶縁層10a〜10dの厚み方向を貫くように形成された直径が80〜200μmのビアホール導体2が形成され、これにより、配線回路層3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3の表面には半導体素子等の電子部品Bが実装搭載される。
【0043】
また、図2において、表面の配線回路層3は、ICチップなどの各種電子部品Bを搭載するためのパッドとして、シールド用導体膜として、さらには、外部回路と接続する端子電極として用いられ、電子部品Bが配線回路層3に半田や導電性接着剤などを介して接合される。尚、図示していないが、必要に応じて、多層配線基板Aの表面には、さらに珪化タンタル、珪化モリブデンなどの厚膜抵抗体膜や配線保護膜などを形成しても構わない。
【0044】
さらに、図2においては、絶縁層10a〜10dの内部に上述した導体ペーストを印刷して形成されたグランド層をなす配線回路層が形成されている。
【0045】
【実施例】
先ず、表1に示す結晶化ガラスとセラミックフィラーとを秤量し、これにバインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてDBP(ジブチルフタレート)、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコールを加えて混合、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500μmのグリーンシートを作製した。なお、表1には上記グリーンシートを後述する焼成条件(窒素中、950℃にて1時間)焼成することによって得られるガラスセラミックスの40〜400℃における熱膨張係数を示した。
【0046】
次に、平均粒径が5μmのCu粉末に対して、フィラー成分としてSiO2粉末を8重量%と、これら無機成分に対して有機バインダーとしてアクリル樹脂を2重量部と、溶媒としてアセトンを75重量部との比率で添加混練し、ペースト状のビアホール導体用ペーストを作製した。そして、グリーンシートの所定個所にビアホールを形成し、そのビアホール内に上記ビアホール用ペーストを充填した。
【0047】
一方、高分子フィルムに、純度99.5%以上の表1に示す金属箔を接着し、エッチングを行って配線回路層を形成し、転写シートを作製した。配線幅は50μm、配線層ピッチ100μmとしたが、エッチングによる形成のため従来のスクリーン印刷法と比較して、非常に微細な配線回路層を形成することができた。
【0048】
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からなる接着剤をスクリーン印刷によって塗布した後、ビアホールが形成されたグリーンシートにビアホールの位置にあわせながら転写シートを積層し、60℃、15MPaで熱圧着して配線回路層をグリーンシート表面から内部へ埋設した。その後、転写シートを剥がすことにより、ビアホール導体を接続した配線回路層を具備する一単位の配線層を形成した。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、積層体を形成した。
【0049】
他方、表2に示す平均粒径2μmのセラミック粉末と平均粒径5μmのガラス粉末の組成物からなる厚さ250μmの有機バインダーを含む拘束シートを作製した。なおシート作製時の有機バインダー、可塑剤、溶媒等はグリーンシートと同じ配合量とし、後述する焼成後における40〜400℃での平均熱膨張係数を表2に示した。この有機バインダーを含む拘束シートをグリーンシート積層体の両面に60℃、20MPaで加圧積層して積層体を得た。
【0050】
次いで、この積層体を、Al23セッター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、水蒸気含有窒素雰囲気中、700℃に加熱し、さらに窒素雰囲気中、950℃で1時間焼成を行った。なお、焼成後の冷却速度は300℃/hrとした。その後、拘束シート(焼結しない無機組成物)をブラスト処理によって除去し、多層配線基板を作製した。
【0051】
得られた多層配線基板について、外観観察を行い、変形、クラックの有無を確認した。また、この多層配線基板を用いて配線回路層の導通抵抗の評価を行った。評価については、銅箔からなる配線回路層(幅50μm)の両端にて配線抵抗をテスターにて測定し、この配線回路層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)、銅配線の長さを顕微鏡を用いて測定し、得られた配線回路層の形状から比抵抗を算出した。
【0052】
更に、ガラスセラミック絶縁基板の焼成による収縮率を、絶縁基板の焼成前後の一辺の長さを測定して(l1、l2)、収縮率((l1−l2)/l1×100%)を算出した。結果は表3に示した。
【0053】
【表1】

Figure 0004535576
【0054】
【表2】
Figure 0004535576
【0055】
【表3】
Figure 0004535576
【0056】
表1〜3の結果から明らかなように、拘束シート中のガラス含有量が0.5体積%以下の試料No.1では、拘束シートがガラスセラミック絶縁基板から剥離してしまい、絶縁基板の収縮率が大きいものであった。また、拘束シート中のガラス含有量が15体積%を越える試料No.5では、拘束シート自体が収縮して絶縁基板の収縮率が大きくなった。
【0057】
さらに、ガラスセラミックス絶縁基板と拘束シートとの平均熱膨張係数差が3×10-6/℃を越える試料No.7、12、13では、いずれもガラスセラミック絶縁基板内にクラックが生じてしまった。
【0058】
これに対して、本発明に従い、有機バインダーを含む拘束シート中に0.5〜15体積%のガラス粉末を添加するとともに、拘束シートとガラスセラミック絶縁基板との平均熱膨張係数差を3×10−6/℃以下とした試料No.2〜4、10、14〜19では、いずれも拘束シートの剥離やガラスセラミック絶縁基板へのクラックの発生がなく、ガラスセラミック絶縁基板の収縮率が0.5%以下、配線回路層2.2μΩ・cm以下の優れた特性を有するものであった。
【0059】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明によれば、有機バインダーを含む拘束シート内にグリーンシートに含まれるガラス粉末と同一のガラス成分を所定量添加するとともに、ガラスセラミック絶縁基板と拘束シートとの熱膨張係数を近似させることによって、拘束シートの剥離やガラスセラミック絶縁基板へのクラックの発生等を抑制でき、拘束シートによって効果的にガラスセラミック絶縁基板の収縮を抑制することができる。
【0060】
また、配線回路層として高純度の金属箔を使用し、転写法によって形成することによって、低抵抗で、微細配線化が可能な高寸法精度の多層配線基板を提供することができる。
【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
2 ビアホール導体
3、6 配線回路層
5 転写フィルム
8 拘束シート
10 ガラスセラミック絶縁基板
A 多層配線基板
B 電子部品[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]
However, in such a glass ceramic wiring board, as a method for forming a wiring circuit layer, a metallized paste mainly composed of a wiring conductor made of a metal such as Cu or Ag is printed on an insulating substrate by a screen printing method or the like. To do. However, when such a method is used, it is difficult to form a wiring width of 100 μm or less, which is a cause of hindering achievement of further higher density and reduction in size and weight that will be required in the future. There was also a problem in that it was difficult to reduce the electrical resistance because there were many voids in order to form the wiring circuit layer with paste.
[0005]
As a method for solving this problem, a method of forming a wiring circuit layer in a glass ceramic green sheet with an etched metal foil is known (Japanese Patent Laid-Open No. 63-14493). However, when the metal foil and the glass ceramic are fired at the same time, the metal foil is not shrunk, so that there is a problem that the substrate warps and cracks occur, making it difficult to put it to practical use.
[0006]
Therefore, a constraining sheet made of an inorganic composition layer that does not sinter at the firing temperature of the wiring substrate is formed on both surfaces of the glass ceramic wiring substrate, and then fired simultaneously to suppress shrinkage in the planar direction of the wiring substrate. Therefore, a method that enables simultaneous firing of metal foil and glass ceramic has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-86743).
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of firing using the restraint sheet described above, the glass ceramic green sheet and the restraint sheet are in close contact with an organic component such as an organic binder contained in the sheet, but the organic component is decomposed by firing. Thereafter, the restraint sheet and the glass ceramic insulating substrate are restrained only by the frictional force, and the shrinkage after firing of the glass ceramic insulating substrate is suppressed.
[0008]
However, in this method, the glass ceramic insulating substrate is restrained only by the frictional force and the shrinkage is suppressed, so that it is easily affected by the surface state of the green sheet and the lamination condition. In some cases, the restraining force of the restraining sheet is reduced. As a result, there is a problem that peeling from the glass ceramic insulating substrate, warping or deformation occurs.
[0009]
Therefore, by adding an amorphous component to the constraining sheet, joining the constraining sheet and the glass ceramic insulating substrate with the amorphous component, and enhancing the adhesion between the two, the constraining force of the constraining sheet And a method for suppressing the shrinkage in the plane direction more stably. However, even in this case, the glass ceramic insulating substrate and the restraining sheet react firmly at the time of firing, so that a thermal stress is generated between the two during cooling after firing, in the glass ceramic insulating substrate or There has been a problem that cracks and the like occur near the constraining sheet adhesion surface of the insulating substrate.
[0010]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board in which glass ceramics is used as an insulating substrate, and a non-sinterable constraining sheet is laminated on the surface of the insulating substrate laminate, and then fired. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board capable of stably controlling the shrinkage in the plane direction without generating cracks or the like.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of studying the above problems, the present inventors have added a predetermined amount of glass component in the constraining sheet and made the constraining sheet approximate the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating substrate and the constraining sheet to a predetermined range. It has been found that the peeling of the glass ceramic and the generation of cracks in the glass ceramic insulating substrate can be suppressed, and the restraint sheet can effectively suppress the shrinkage of the glass ceramic insulating substrate.
[0012]
That is, the method for producing a multilayer wiring board of the present invention comprises a step of preparing a green sheet containing glass powder and ceramic powder, a step of forming a wiring circuit layer on the surface of the green sheet, and the wiring circuit layer. A step of laminating a plurality of the formed green sheets to form a laminate;
At least one surface of the laminate, with containing as a main component sintering-resistant ceramic material, the same glass component and the glass powder contained in the green sheet contains 0.5 to 15 vol%, and the organic laminating a binding sheet containing a binder, the stacked body restraining sheets are stacked, including the organic binder and then fired at a temperature lower than the melting point of the wiring circuit layer, the surface of the glass ceramic insulating substrate Oyo in beauty and the multilayer wiring board in part that having a wiring circuit layer on the surface of the multilayer wiring board, the average thermal expansion coefficient difference at 40 to 400 ° C. and the glass ceramic insulating substrate is a 3 × 10 -6 / ℃ or less The method includes a step of obtaining a bonded sheet and a step of removing the sheet from the multilayer wiring board .
[0013]
Here, as the flame sinterable ceramic material, Al 2 O 3, SiO 3 , MgO, ZrO 2, BN, those mainly containing at least one and / or the composite oxide thereof selected from the group of TiO 2 It is desirable to use
[0014]
Moreover, it is desirable to use a metal foil as the wiring circuit layer , and it is desirable to use at least one selected from Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt, and Pd as the metal foil.
[0015]
Furthermore, Rukoto to form a wiring circuit layer made of the metal foil so as to fill the inside from the surface of the green sheet is preferable.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the manufacturing method of the multilayer wiring board of the present invention will be described based on the process chart showing an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board of the present invention shown in FIG.
First, for example, glass powder having an average particle size of 0.5 to 10 μm, particularly 1 to 5 μm, and ceramic powder having an average particle size of 0.5 to 10 μm, particularly an average particle size of 1 to 5 μm are prepared. The glass component used contains at least SiO 2 and contains at least one of Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, PbO, alkaline earth metal oxide, and alkali metal oxide. For example, borosilicate such as SiO 2 —B 2 O 3 , SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MO (wherein M represents Ca, Sr, Mg, Ba or Zn) Examples thereof include glass, alkali silicate glass, Ba glass, Pb glass, and Bi glass.
[0017]
These glasses are also amorphous when fired, and by firing, alkali metal silicates, quartz, cristobalite, cordierite, mullite, enstatite, anorthite, serdian, spinel, garnite, diop Those which precipitate at least one kind of crystals of side, ilmenite, willemite, dolomite, petalite and substituted derivatives thereof are used.
[0018]
As the ceramic filler, at least one selected from the group consisting of SiO 2 such as quartz and cristobalite, Al 2 O 3 , ZrO 2 , mullite, forsterite, enstatite, spinel and magnesia is preferably used.
[0019]
In particular, the glass powder and the ceramic powder are mixed in a proportion of 10 to 90% by volume, particularly 50 to 80% by volume, and 10 to 90% by volume, particularly 20 to 50% by volume, of the ceramic filler component. After adding an organic binder or the like to the mixture, it is formed into a sheet by a doctor blade method, a rolling method, a pressing method, or the like to produce a green sheet 1 having a thickness of about 50 to 500 μm.
[0020]
Next, a through-hole having a diameter of 80 to 200 μm is formed in the green sheet 1 by laser, micro drilling, punching or the like, and a conductor paste is filled therein to form a via-hole conductor 2. The conductive paste is formed by mixing a metal component such as Cu or Ag and an organic binder such as an acrylic resin, toluene, isopropyl alcohol, acetone or the like. The organic binder is desirably mixed in an amount of 0.5 to 15.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the metal component, and the organic solvent is mixed in an amount of 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid component and the organic binder. In addition, you may add some glass components etc. in this conductor paste.
[0021]
Next, the wiring circuit layer 3 is formed on the surface of the green sheet 1. The wiring circuit layer 3 can also be formed by a printing method or the like using a conductor paste containing the metal conductor powder for forming the above-described via-hole conductor 2, but the width of the wiring circuit layer 3 is particularly 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 3 pitch of 150 μm or less, particularly 100 μm or less. The metal foil is preferably made of at least one high-purity metal selected from the group consisting of Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt, and Pd having a purity of 99% by weight or more.
[0022]
For the wiring circuit layer 3 made of such a metal foil, a method of forming a desired circuit by a technique such as a well-known photo-etching method after bonding the metal foil to the surface of the green sheet is known. Since the green sheet is altered by the etching solution, it is desirable to form it by a transfer method.
[0023]
As a method for forming the wiring circuit layer 3 by the transfer method, first, a high-purity metal conductor, particularly a metal foil, is bonded onto the transfer film 5 made of a polymer material, and then a mirror image resist is applied to the surface of the metal conductor as a circuit pattern. A method of performing etching treatment and resist removal after coating in a shape is suitable.
[0024]
Then, the transfer film 5 on which the mirror circuit wiring circuit layer 3 is formed is aligned with the surface of the green sheet 1 on which the via-hole conductor 2 is formed, and is laminated and pressure-bonded. A unit of the green sheet 1 including the connected wiring circuit layers 3 can be formed.
[0025]
When the transfer film 5 is laminated and pressure-bonded to the surface of the green sheet 1, the wiring circuit layer (metal foil) 3 is removed from the surface of the green sheet 1 by thermocompression bonding at, for example, 50 to 80 ° C. and a pressure of 10 to 20 MPa. It is desirable to forcibly embed in the interior, whereby the difference in thermal expansion between the glass ceramic insulating substrate 10 on which the green sheet 1 is baked and the wiring circuit layer (metal foil) 3, and the restraint sheet 8 and the wiring circuit layer described later. 3 can be prevented from peeling or cracking at the interface due to the difference in thermal expansion from 3. Further, due to the thickness of the highly rigid wiring circuit layer 3 made of metal foil, a gap is generated at the interface between the restraining sheet 8 and the green sheet 1 at the end of the wiring circuit layer 3, and the restraining sheet 8 and the green sheet 1 at that portion. As a result, the end of the wiring circuit layer 3 can be prevented from peeling off during firing.
[0026]
When the wiring circuit layer 6 is formed as the wiring circuit layer 3 such as a ground layer for transmitting a high-frequency signal, the wiring circuit layer 6 occupies 50% or more of the area ratio of the wiring circuit layer to the surface area of the green sheet. When the thermal expansion coefficient of the main component metal of 6 is as high as 16 to 17 × 10 −6 / ° C., for example, peeling caused by the difference in average thermal expansion coefficient between the wiring circuit layer 6 and the glass ceramic insulating substrate and the restraint sheet In order to prevent cracks, it is desirable to form by the printing method using the above-described conductor paste.
[0027]
Thereafter, 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 1, a method of applying heat and pressure to the stacked green sheets 1 and thermocompression bonding, a method of applying an adhesive composed of an organic binder, a plasticizer, a solvent, etc. between the sheets, and thermocompression bonding, etc. Can be adopted.
[0028]
Next, in order to suppress the planar direction shrinkage, along with containing as a main component sintering-resistant ceramic material at the firing temperature of the laminate of green sheets 1 a to 1 d, a glass powder contained in the green sheet the same glass component containing 0.5 to 15 vol%, and a binding sheet 8 containing the organic binder in one or both surfaces of the laminate of the green sheets 1a~1d by pressure laminating to prepare a laminate.
[0029]
According to the present invention, the average thermal expansion coefficient difference at 40 to 400 ° C. of glass ceramic insulating substrate 10 obtained by firing the green sheet 1 and the restraining seat 8 (hereinafter, simply referred to as average thermal expansion coefficient difference.) Is 3 × 10 −6 / ° C. or less, particularly 2 × 10 −6 / ° C. or less, which causes cracks or peeling that occurs near the bonding surface of the restraining sheet 8 of the glass ceramic insulating substrate 10 during cooling after firing. Or, cracks generated in the glass ceramic insulating substrate 10 can be prevented.
[0030]
In the present invention, the glass ceramic insulating substrate 10 has a thermal expansion coefficient of 8 × in order to reduce the difference in average thermal expansion coefficient from an external circuit board such as a printed circuit board and improve mounting reliability. It is desirably 10 −6 / ° C. or higher, particularly 9 to 17 × 10 −6 / ° C. or higher. Further, in terms of reducing the firing shrinkage on the surface (main plane) of the glass ceramic insulating substrate 10, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the constraining sheet 8 is less than or equal to the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating substrate 10, and the glass ceramic insulating substrate. From the standpoint that the tensile stress associated with the difference in thermal expansion does not remain in 10, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the constraining sheet 8 be equal to or greater than the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating substrate 10. In particular, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the restraint sheet 8 is equal to or less than the thermal expansion coefficient of the glass ceramic insulating substrate 10.
[0031]
This restraint sheet 8 containing an organic binder is a sheet-like slurry in which an organic binder, a plasticizer, a solvent and the like are added to an inorganic component mainly composed of a hardly sinterable ceramic material and containing 0.5 to 15% by weight of glass. It can be obtained by molding. The hardly sinterable ceramic material is specifically composed of a ceramic composition that does not become densified at a temperature of 1000 ° C. or less, and specifically, Al 2 O having an average particle diameter of 1 to 20 μm, particularly 3 to 10 μm. 3 , at least one selected from the group consisting of SiO 2 , MgO, ZrO 2 , BN, TiO 2 and / or composite oxides thereof, in particular powders such as forsterite (Mg 2 SiO 4 ), enstatite (MgSiO 3 ), etc. Is mentioned. Further, an organic binder, a plasticizer and the same materials as those for forming the green sheet as a solvent, specifically acrylic binder, plasticizer DBP, etc., IPA, acetone, solvent, etc. can be suitably used, such as toluene .
[0032]
According to the present invention, it is important to contain the same glass Ingredients glass powder contained in the green sheet into this restraining seat 8 0.5 to 15 vol%. It the amount of glass is less than 0.5 vol%, binding force firing shrinkage of the glass ceramic green sheet 1 by restraining seat 8 is small, the glass component side restraining seat 8 from green sheet 1 at the firing step As a result of diffusion and movement due to capillary action, many voids are generated on the surface of the sintered glass ceramic wiring board 10. Conversely, if the amount of glass is more than 15 vol%, binding sheet 8 itself results shrinks by sintering starts sintering, it becomes difficult to suppress the shrinkage of the green sheet 1, sintered This is because it becomes difficult to remove the restraint sheet 8 from the glass ceramic wiring board 10 later. The preferred glass amount of the restraint sheet 8 is 1 to 12% by volume, and the most preferred range is 3 to 10% by volume.
[0033]
As the glass component contained in the binding sheet 8 comprising an organic binder, for easy removal of the organic components from the green sheet 1, and for increasing the adhesion between the glass-ceramic insulating substrate 10 and the restraining seat 8 in, in the following the firing temperature of the laminate of the softening point is green sheet 1 a to 1 d, and higher is more desirable than the decomposition volatilization temperature of the organic components in restraining seat 8 containing the organic binder. Specifically, the softening point of the glass component in the constraining sheet 8 containing the organic binder is preferably about 450 to 1100 ° C. Furthermore, the glass component is desirably a powder of 1 to 20 μm.
[0034]
The glass component contained in the binding sheet 8 containing the above-mentioned organic binder, the same glass component in preventing the diffusion of glass in the green sheet 1.
[0035]
According to the present invention, the thermal expansion coefficient of the constraining sheet 8 can be adjusted by changing the kind of the hardly sinterable ceramic material and glass and the particle size of the powder.
[0036]
The thickness of the restraining seat 8 containing an organic binder which is laminated on the laminate of green sheets 1a~1d, the removal of the restraining seat 8 from the glass ceramic insulating substrate 10 One only facilitate volatilization of organic components to increase the restraining force considering sex may be 10 to 200% of the thickness of the laminate of green sheets 1 a to 1 d. In addition, the thickness of the restraint sheet 8 containing the said organic binder points out the thickness of the restraint sheet 8 containing the organic binder laminated | stacked on one surface.
[0037]
Next, the laminated body is heat-treated in an oxidizing or weakly oxidizing atmosphere at 100 to 850 ° C., particularly 400 to 750 ° C. to decompose and remove organic components in the green sheet 1 and via-hole conductor paste, and then 800 Co-firing in an oxidizing or non-oxidizing atmosphere at ˜1100 ° C. In addition, when using a conductor that is not oxidized by heat treatment such as a Cu conductor as the wiring circuit layer, the firing atmosphere needs to be performed in a non-oxidizing atmosphere. When using a conductor that is not oxidized by heat treatment such as an Ag conductor as the wiring circuit layer, firing The atmosphere can be an oxidizing atmosphere such as air.
[0038]
If the cooling rate after firing in this firing is too fast, cracks are generated due to temperature differences and thermal expansion differences between the insulating substrate 10, the wiring circuit layer 3, and the constraining sheet 8, so the cooling rate is 400 ° C./hr or less. It is desirable that
[0039]
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 is suitably 50 Pa to 1 MPa.
[0040]
Thereafter, the multilayer wiring board A of the present invention can be produced by removing the constraining sheet 8 by ultrasonic cleaning, polishing, water jet, chemical blasting, sand blasting, wet blasting, or the like, if desired.
[0041]
In the multilayer wiring board A obtained by the above method, the shrinkage at the time of firing is suppressed only in the thickness direction by the restraint sheet 8, so the shrinkage in the plane of the laminate is, for example, when the laminate is rectangular. , it is possible to one side of the length of shrinkage reduced to 0.5% or less, since deer even green sheet 1 is uniformly and securely bonded over the entire surface by restraining seat 8, one restraining seat 8 It is possible to prevent warping or deformation from occurring due to partial peeling or the like.
[0042]
A schematic cross-sectional view of an example of a multilayer wiring board obtained by the above method is shown in FIG.
According to the multilayer wiring board A of FIG. 2, the insulating substrate 10 is composed of a laminate formed by laminating a plurality of glass ceramic insulating layers 10a to 10d having a thickness of 50 to 250 μm, and the insulating layers 10a to 10d and the insulating layers are insulated. A wiring circuit layer 3 made of high-purity metal foil having a thickness of about 9 to 18 μm is deposited on the surface of the substrate 10. Further, a via-hole conductor 2 having a diameter of 80 to 200 μm formed so as to penetrate the thickness direction of each glass ceramic insulating layer 10a to 10d is formed, thereby connecting the wiring circuit layers 3 to achieve a predetermined circuit. Is formed. An electronic component B such as a semiconductor element is mounted on the surface of the wiring circuit layer 3.
[0043]
In FIG. 2, the wiring circuit layer 3 on the surface is used as a pad for mounting various electronic components B such as an IC chip, as a conductor film for shielding, and further as a terminal electrode connected to an external circuit. The electronic component B is joined to the wiring circuit layer 3 via solder, a conductive adhesive, or the like. Although not shown, a thick film resistor film such as tantalum silicide or molybdenum silicide, a wiring protective film, or the like may be further formed on the surface of the multilayer wiring board A if necessary.
[0044]
Further, in FIG. 2, a wiring circuit layer forming a ground layer formed by printing the above-described conductor paste is formed inside the insulating layers 10a to 10d.
[0045]
【Example】
First, a crystallized glass and a ceramic filler shown in Table 1 are weighed, and an acrylic resin as a binder, DBP (dibutyl phthalate) as a plasticizer, toluene and isopropyl alcohol as solvents and a mixture and a prepared slurry are used. A green sheet having a thickness of 500 μm was prepared by a doctor blade method. Table 1 shows the thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. of glass ceramics obtained by firing the above-mentioned green sheet in the firing conditions described below (in nitrogen, at 950 ° C. for 1 hour).
[0046]
Next, for Cu powder having an average particle size of 5 μm, 8% by weight of SiO 2 powder as a filler component, 2 parts by weight of acrylic resin as an organic binder for these inorganic components, and 75% by weight of acetone as a solvent. The paste was added and kneaded at a ratio to the part to prepare a paste for via-hole conductor. And the via hole was formed in the predetermined location of the green sheet, and the said via hole paste was filled in the via hole.
[0047]
On the other hand, the metal film shown in Table 1 having a purity of 99.5% or more was bonded to the polymer film, and etching was performed to form a wiring circuit layer, thereby producing a transfer sheet. Although the wiring width was 50 μm and the wiring layer pitch was 100 μm, a very fine wiring circuit layer could be formed as compared with the conventional screen printing method because of the formation by etching.
[0048]
Then, after applying the adhesive composed of the organic component used for forming the green sheet to the wiring circuit layer forming surface of the transfer sheet by screen printing, the transfer sheet is aligned with the position of the via hole on the green sheet in which the via hole is formed. Was laminated by thermocompression bonding at 60 ° C. and 15 MPa to embed the wiring circuit layer from the green sheet surface to the inside. Thereafter, the transfer sheet was peeled off to form a unit wiring layer including a wiring circuit layer to which via-hole conductors were connected. Further, five sheets of these arbitrary unit green sheets were laminated to form a laminate.
[0049]
On the other hand, a constraining sheet containing an organic binder having a thickness of 250 μm made of a composition of ceramic powder having an average particle diameter of 2 μm and glass powder having an average particle diameter of 5 μm shown in Table 2 was prepared. The organic binder, plasticizer, solvent, and the like at the time of preparing the sheet were the same as the green sheet, and Table 2 shows the average thermal expansion coefficient at 40 to 400 ° C. after firing, which will be described later. The constraining sheet containing this organic binder was pressure laminated at 60 ° C. and 20 MPa on both sides of the green sheet laminate to obtain a laminate.
[0050]
Next, this laminate is placed on an Al 2 O 3 setter and heated to 700 ° C. in a steam-containing nitrogen atmosphere to decompose and remove organic components such as an organic binder, and further in a nitrogen atmosphere at 950 ° C. Firing was performed for 1 hour. The cooling rate after firing was set to 300 ° C./hr. Thereafter, the constraining sheet (inorganic composition that was not sintered) was removed by blasting to produce a multilayer wiring board.
[0051]
The appearance of the obtained multilayer wiring board was observed to confirm the presence or absence of deformation and cracks. Moreover, the conduction resistance of the wiring circuit layer was evaluated using this multilayer wiring board. For evaluation, wiring resistance was measured with a tester at both ends of a wiring circuit layer (width 50 μm) made of copper foil, a cross section of the wiring circuit layer was scanned with a scanning electron microscope (SEM), and the length of the copper wiring was measured with a microscope. The specific resistance was calculated from the shape of the obtained wiring circuit layer.
[0052]
Further, the shrinkage rate due to firing of the glass ceramic insulating substrate was measured by measuring the length of one side before and after firing of the insulating substrate (l 1 , l 2 ), and the shrinkage rate ((l 1 −l 2 ) / l 1 × 100. %) Was calculated. The results are shown in Table 3.
[0053]
[Table 1]
Figure 0004535576
[0054]
[Table 2]
Figure 0004535576
[0055]
[Table 3]
Figure 0004535576
[0056]
As is clear from the results in Tables 1 to 3, the sample No. In No. 1, the constraining sheet was peeled off from the glass ceramic insulating substrate, and the shrinkage rate of the insulating substrate was large. Further, the sample No. in which the glass content in the constraining sheet exceeds 15% by volume. In 5, the restraint sheet itself contracted and the contraction rate of the insulating substrate increased.
[0057]
Further, the sample No. in which the difference in average thermal expansion coefficient between the glass ceramic insulating substrate and the constraining sheet exceeds 3 × 10 −6 / ° C. In Examples 7, 12, and 13, cracks occurred in the glass ceramic insulating substrate.
[0058]
On the other hand, according to the present invention, 0.5 to 15% by volume of glass powder is added to the constraining sheet containing the organic binder, and the difference in average thermal expansion coefficient between the constraining sheet and the glass ceramic insulating substrate is 3 × 10. -6 / ° C. to not more than sample No. In 2-4, 10 and 14-19, none of the restraint sheet was peeled off or cracks were generated in the glass ceramic insulating substrate, the shrinkage rate of the glass ceramic insulating substrate was 0.5% or less, and the wiring circuit layer was 2.2 μΩ. -It had the outstanding characteristic below cm.
[0059]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a predetermined amount of the same glass component as the glass powder contained in the green sheet is added to the constraining sheet containing the organic binder, and the thermal expansion of the glass ceramic insulating substrate and the constraining sheet is performed. By approximating the coefficient, it is possible to suppress peeling of the constraining sheet, generation of cracks in the glass ceramic insulating substrate, and the like, and it is possible to effectively suppress shrinkage of the glass ceramic insulating substrate by the constraining sheet.
[0060]
Further, by using a high-purity metal foil as the wiring circuit layer and forming the wiring circuit layer by a transfer method, it is possible to provide a multilayer wiring board having a high dimensional accuracy with low resistance and enabling fine wiring.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram for explaining a method for producing a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 2 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]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass ceramic green sheet 2 Via-hole conductors 3 and 6 Wiring circuit layer 5 Transfer film 8 Restraint sheet 10 Glass ceramic insulating board A Multilayer wiring board B Electronic component

Claims (6)

ガラス粉末とセラミック粉末とを含有するグリーンシートを準備する工程と、
該グリーンシートの表面に配線回路層を形成する工程と、
該配線回路層を形成した前記グリーンシートを複数積層して積層体を形成する工程と、
該積層体の少なくとも一方の表面に、難焼結性セラミック材料を主体として含有するとともに前記グリーンシートに含まれるガラス粉末と同一のガラス成分を0.5〜15体積%含有し、かつ有機バインダーを含む拘束シートを積層する工程と、
該有機バインダーを含む拘束シートが積層された前記積層体を前記配線回路層の融点以下の温度で焼成してガラスセラミック絶縁基板の表面および内部に配線回路層を有する多層配線基板と、該多層配線基板の表面に、前記ガラスセラミック絶縁基板との40〜400℃における平均熱膨張係数差が3×10 −6 /℃以下である拘束シートが接着したものを得る工程と、
前記多層配線基板から前記拘束シートを除去する工程とを具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
Preparing a green sheet containing glass powder and ceramic powder ;
Forming a wiring circuit layer on the surface of the green sheet ;
Forming a laminate by laminating a plurality of the green sheets on which the wiring circuit layer is formed ;
At least one surface of the laminate, with containing as a main component sintering-resistant ceramic material, the same glass component and the glass powder contained in the green sheet contains 0.5 to 15 vol%, and the organic Laminating a constraining sheet containing a binder ;
The laminate is bound sheet comprising the organic binder are laminated and fired at a temperature below the melting point of the wiring circuit layer, multi-layer wiring each time the unit Oyo surface of the glass-ceramic insulating substrate that having a wiring circuit layer Obtaining a substrate and a surface of the multilayer wiring substrate to which a constraining sheet having an average coefficient of thermal expansion of 40 to 400 ° C. between the glass ceramic insulating substrate and 3 × 10 −6 / ° C. or less is bonded;
And a step of removing the constraining sheet from the multilayer wiring board.
前記難焼結性セラミック材料として、Al、SiO、MgO、ZrO、BN、TiOの群から選ばれる少なくとも1種および/またはこれらの複合酸化物を主体とするものを用い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。 As the flame sinterable ceramic material, Al 2 O 3, SiO 3 , MgO, ZrO 2, BN, be those mainly at least one and / or the composite oxide thereof selected from the group consisting of TiO 2 The method for producing a multilayer wiring board according to claim 1. 前記有機バインダーを含む拘束シート中に含まれるガラス成分として、軟化点が焼成温度以下であるものを用いることを特徴とする請求項1または2記載の多層配線基板の製造方法。Wherein as the glass component contained in the binding sheet containing an organic binder, according to claim 1 or 2 a method for manufacturing a multilayer wiring board wherein the use of what softening point is below the shrink forming temperature. 前記配線回路層として、金属箔を用いることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。 Examples wiring circuit layers, a method for manufacturing a multilayer wiring board according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a metal foil. 前記金属箔として、Cu、Ag、Al、Au、Ni、Pt、Pdから選ばれる少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項4記載の多層配線基板の製造方法。5. The method of manufacturing a multilayer wiring board according to claim 4, wherein at least one selected from Cu, Ag, Al, Au, Ni, Pt, and Pd is used as the metal foil. 前記金属箔からなる配線回路層前記グリーンシート表面から内部へ埋設するように形成することを特徴とする請求項4または5記載の多層配線基板の製造方法。Method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 4, wherein that you form a wiring circuit layer made of the metal foil so as to fill the inside from the surface of the green sheet.
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