JP6760355B2

JP6760355B2 - 多層配線基板の製造方法

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Publication number: JP6760355B2
Application number: JP2018224609A
Authority: JP
Inventors: 久保田　正博; 正博久保田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2020-09-23
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: JP2019062215A

Description

本発明は、多層配線基板の製造方法に関する。

様々な電気機器に使用されている多層配線基板としては、コイル部品、チップインダクタ、コンデンサ、多層ＬＣフィルタ等の電子部品、ＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）等の機能モジュール、及び、セラミック多層基板等がある。

この多層配線基板の製造方法としては、例えば、アルミナ基板を用意し、その上に導電ペーストを印刷塗布し、パターン形成して配線層を形成し、さらに、ガラスペーストを印刷塗布して絶縁層を形成し、この配線層及び絶縁層の形成を複数回繰り返し、その後、焼成して、多層配線基板を得る製造方法がある（例えば、特許文献１及び３参照。）。

近年は、これらの多層配線基板について、小型化及び高機能化のためにさらなる多層化が求められている。

特開平１１−１２０８２３号公報特開平４−３０５９９６号公報特開２００１−２６４９６５号公報

しかし、上記方法で多層配線基板として、例えばインダクタを製造する場合、高インダクタンス値を得る目的で層数を多くすると、絶縁層のトータル厚みがより厚くなる。このため、多層配線基板全体の厚さを抑えようとするとアルミナ基板の厚みをより薄くする必要がある。トータル厚みを抑えるためにアルミナ基板の厚みが５０μｍ以下になると、積層数が多くなるに従って乾燥後の配線層及び絶縁層を含む全体の反りが大きくなり、積層が困難となる。

本発明の目的は、配線層及び絶縁層の積層数が多くなっても反りを抑えられる多層配線基板の製造方法を提供することである。

本発明に係る多層配線基板の製造方法は、（１）厚さが０．５ｍｍ以上の厚基板に厚さが５０μｍ以下の薄基板を接着剤で貼りつけ、
（２）導電性材料を含む導電性ペーストを印刷塗布し、印刷塗布した前記導電性ペーストにパターン形成して導体パターンからなる配線層を形成し、
（３）前記配線層の上に絶縁性材料を含む絶縁性ペーストを印刷塗布して絶縁層を形成し、
（４）上記（２）及び（３）の工程を複数回繰り返し、
（５）前記薄基板から前記厚基板を剥離して、前記薄基板の上に複数の前記配線層及び前記絶縁層を有する多層配線基板を得る。

本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、厚さの厚い厚基板を厚さの薄い薄基板に接着させることで、薄基板上の絶縁層／配線層の積層数が多くなっても、反りが大きくなることなく積層することができる。

実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法において、薄基板を厚基板に貼り付けた状態を示す概略断面図である。実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法において、薄基板の上に導電パターンからなる１層目の配線層を形成した状態を示す概略断面図である。実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法において、１層目の配線層の上に１層目の絶縁層を形成した状態を示す概略断面図である。実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法において、２層目の配線層と、２層目の絶縁層とを形成した状態を示す概略断面図である。実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法において、６層目の配線層と、６層目の絶縁層とを形成した状態を示す概略断面図である。実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法において、薄基板から厚基板を剥離して得られた、薄基板の上に複数の配線層及び絶縁層を有する多層配線基板の構成を示す概略断面図である。

第１の態様に係る多層配線基板の製造方法は、（１）膜厚が０．５ｍｍ以上の厚基板に膜厚が５０μｍ以下の薄基板を接着剤で貼りつけ、
（２）導電性材料を含む導電性ペーストを印刷塗布し、印刷塗布した前記導電性ペーストにパターン形成して導体パターンからなる配線層を形成し、
（３）前記配線層の上に絶縁性材料を含む絶縁性ペーストを印刷塗布して絶縁層を形成し、
（４）上記（２）及び（３）の工程を複数回繰り返し、
（５）前記薄基板から前記厚基板を剥離して、前記薄基板の上に複数の前記配線層及び前記絶縁層を有する多層配線基板を得る。

第２の態様に係る多層配線基板の製造方法は、上記第１の態様において、前記（１）の前記厚基板に前記薄基板を貼り付ける工程において、加熱によって焼失又は接着力を失う接着剤で前記厚基板に前記薄基板を貼り付け、
前記（５）の前記薄基板から前記厚基板を剥離する工程では、積層した前記配線層及び前記絶縁層を乾燥させた後に、加熱して前記接着剤を焼失又は接着力を失わせて、前記薄基板から前記厚基板を剥離させてもよい。

第３の態様に係る多層配線基板の製造方法は、上記第１又は第２の態様において、前記絶縁性ペーストは、ガラスペーストからなってもよい。

第４の態様に係る多層配線基板の製造方法は、上記第１から第３のいずれかの態様において、前記薄基板及び前記厚基板は、アルミナ基板であってもよい。

第５の態様に係る多層配線基板は、厚さが５０μｍ以下の薄基板と、
導体パターンからなる配線層と、
前記配線層の上に設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層と、
を備え、
前記薄基板の上に、複数組の前記配線層と前記絶縁層とを有する。

第６の態様に係る多層配線基板は、上記第５の態様において、前記薄基板は、アルミナ基板であってもよい。

第７の態様に係る多層配線基板は、上記第５又は第６の態様において、前記多層配線基板は、コイル部品を構成してもよい。

以下に実施の形態に係る多層配線基板の製造方法について、添付図面を用いて説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
＜多層配線基板の製造方法＞
実施の形態１に係る多層配線基板の製造方法は、以下の工程を含む。
（１）厚さが０．５ｍｍ以上の厚基板１に厚さが５０μｍ以下の薄基板２を接着剤で貼りつける（図１）。
（２）導電性材料を含む導電性ペーストを印刷塗布し、印刷塗布した導電性ペーストにパターン形成して導体パターンからなる配線層３ａを形成する（図２）。
（３）配線層３ａの上に絶縁性材料を含む絶縁性ペーストを印刷塗布して絶縁層４ａを形成する（図３）。
（４）上記（２）及び（３）の工程を複数回繰り返して複数の配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ／絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを積層する（図４、図５）。図４は、２層目の配線層３ｂ／絶縁層４ｂまでを形成した状態を示す概略断面図であり、図５は、６層目の配線層３ｆ／絶縁層４ｆまでを形成した状態を示す概略断面図である。
（５）薄基板２から厚基板１を剥離して、薄基板２の上に複数の配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ及び絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを有する多層配線基板１０を得る（図６）。

この多層配線基板の製造方法によれば、厚さの厚い厚基板１を厚さの薄い薄基板２に接着させることで、薄基板２上の配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ／絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの積層数が多くなっても、乾燥時の反りが大きくなることなく積層することができる。具体的には、膜厚が０．５ｍｍ以上の厚基板１に膜厚が５０μｍ以下の薄基板２を貼り付けることによって、薄基板２を厚基板１によって下支えできる。これによって、塗布した導電性ペースト及び絶縁性ペーストが乾燥する際に縮もうとする収縮応力に抗することができ、乾燥時の反りの発生を抑えることができる。なお、薄基板２の反りは、４インチ（１０．１６ｃｍ）の長さの薄基板２について、端と中央との厚さの差としての反りが０．５ｍｍ以下であることが好ましい。これによって多層配線基板１０を真空チャックする際の割れの発生等を抑制できる。

以下に、この多層配線基板の製造方法における各構成要素について説明する。

＜薄基板＞
薄基板２としては、厚さ５０μｍ以下の絶縁性の基板、例えば、アルミナ基板、セラミック基板、フェライト等を用いることができる。

＜厚基板＞
厚基板１としては、厚さ０．５ｍｍ以上の基板、例えば、アルミナ基板、セラミック基板等を用いることができる。なお、アルミナ基板、セラミック基板等は一例であって、これに限定されるものではなく、任意の材料からなるものを用いることができる。

＜接着剤＞
接着剤は、厚基板１を薄基板２に接着させることができるものであって、且つ、加熱によって焼失又は接着力を失って剥離するものであればよい。この接着剤としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂、あるいは、仮止め接着剤（例えば、株式会社ダイセル製のもの（化学工業日報２０１４年３月３１日の記事参照））を用いることができる。
上記のように、厚基板１を薄基板２に貼り付ける接着剤として、加熱（焼成）によって焼失又は接着力を失って剥離するものを用いているので、複数の配線層／絶縁層を積層した後、乾燥後に加熱することによって、厚基板１を薄基板２から剥離させることができる。また、配線層及び絶縁層の焼成と、加熱による厚基板１の剥離とを同時に行った場合には、配線層及び絶縁層の焼成によって溶剤が焼失するので収縮応力が開放される。なお、加熱による厚基板１の剥離後に配線層及び絶縁層の焼成を行ってもよい。
なお、焼成によって厚基板１が薄基板２から剥離するので、個々の配線層、絶縁層の積層ごとに焼成することはできず、全ての配線層／絶縁層を積層した後に焼成する必要がある。

＜導電性ペースト＞
導電性材料を含む導電性ペーストとしては、通常用いられるものであれば使用できる。導電性材料としては、例えば、金、銀、銅、白金、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、モリブデン、タングステン等の金属粉末を使用できる。有機溶剤としては、アルコール、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ビニル、エチルカルビトールアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等の通常使用される有機溶剤であれば使用できる。導電性ペーストとしては、例えば、金ペースト、銀ペースト、アルミニウムペースト等を用いてもよい。

＜絶縁性ペースト＞
絶縁性材料を含む絶縁性ペーストとしては、通常用いられるものであれば使用できる。
絶縁性材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３、結晶化ガラス系、ガラス複合系、非ガラス系等の絶縁性セラミック粉末、ＢａＴｉＯ_３等の誘電体セラミック粉末、ニッケル亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛銅フェライト等のフェライト系粉末、ＲｕＯ_２、Ｐｂ_２Ｒｕ_２Ｏ_７、Ｂｉ_２Ｒｕ_２Ｏ_７、Ｍｎ・Ｃｏ・Ｎｉの複合酸化物等の高抵抗セラミック粉末、ＰＺＴ等の圧電体セラミック粉末等を使用できる。有機溶剤としては、アルコール、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、酢酸ビニル、エチルカルビトールアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等の通常使用される有機溶剤であれば使用できる。絶縁性ペーストとしては、例えば、アルミナペースト、ガラスペースト等を用いてもよい。
なお、多層配線基板１０をコイル部品として使用する場合には、絶縁性ペーストとして低誘電率のガラスペーストが好ましい。

＜多層配線基板＞
図６は、薄基板２の上に複数の配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ及び絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを有する多層配線基板１０の構成を示す概略断面図である。この多層配線基板１０は、厚さが５０μｍ以下の薄基板２と、導体パターンからなる配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆと、配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆの上に設けられ、絶縁性材料からなる絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆと、を備える。また、薄基板２の上に、複数組の配線層３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆと絶縁層４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆとを有する。
この多層配線基板１０は、厚さが５０μｍ以下の薄基板２を有しながら、４インチ（１０．１６ｃｍ）の長さの薄基板２について、端と中央との厚さの差としての反りが０．５ｍｍ以下とすることができる。この多層配線基板１０は、上記多層配線基板の製造方法によって得られたものであり、厚さの厚い厚基板１を厚さの薄い薄基板２に接着させることで、乾燥時の反りの発生を抑制できたことによる。後述する比較例に見られるように、厚基板１を用いないで、厚さが５０μｍ以下の薄基板２に直接に配線層及び絶縁層を形成した場合には反りが１ｍｍ以上となって多層化が困難となる。つまり、厚さが５０μｍ以下の薄基板２を用いた多層配線基板１０であって、４インチ（１０．１６ｃｍ）の長さの薄基板２について、端と中央との厚さの差としての反りが０．５ｍｍ以下であるものは、上記多層配線基板の製造方法によって製造されたものであると推測される。

（実施例１）
＜多層配線基板の製造方法＞
以下に、実施例１に係る多層配線基板の製造方法について説明する。

（１）感光性ペーストの作製
本実施例において、感光性ペーストの作製に使用する各材料は、以下の材料を用いた。
Ａ．無機粉末
Ａ１．銀粉末：球状、Ｄ５０：２．０μｍ
Ａ２．ガラス粉末ａ：ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｋ_２Ｏ系、Ｄ５０：３．０μｍ
Ａ３．ガラス粉末ｂ：ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｌｉ_２Ｏ_３−ＺｎＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系、Ｄ５０：３．０μｍ
Ａ４．クォーツ粉末：Ｄ５０：３．０μｍ
Ｂ．モノマー
Ｂ１．モノマーａ：ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート
Ｂ２．モノマーｂ：エトキシ変性トリメチロールプロパントリアクリレート
Ｃ．ポリマー
Ｃ１．ポリマーａ：メタクリル酸／メタクリル酸メチルを共重合させたのち、メタクリル酸に対して０．２倍モル量のエポキシシクロヘキシルメチルメタクリレートを付加反応させた、エチレン性不飽和２重結合含有アクリル系共重合体。ＭＷ＝２００００、酸価＝１００ｍｇＫＯＨ／ｇ。
Ｃ２．ポリマーｂ：メタクリル酸／メタクリル酸メチルを共重合させたのち、メタクリル酸に対して０．２倍モル量のエポキシエチルベンゼンを付加反応させたアクリル系共重合体。ＭＷ＝２４０００、酸価＝９０ｍｇＫＯＨ／ｇ。
Ｄ．光重合開始剤
Ｄ１．開始剤ａ：２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノプロパン−１−オン
Ｄ２．開始剤ｂ：２，４−ジエチルチオキサントン
Ｄ３．開始剤ｃ：エタノン，１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル）−，１−（ｏ−アセチルオキシム）
Ｄ４．開始剤ｄ：ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイド
Ｄ５．開始剤ｅ：１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン
Ｅ．有機溶剤：
Ｅ１．有機溶剤ａ：ペンタメチレングリコール
Ｅ２．有機溶剤ｂ：ジプロピレングリコールモノメチルエーテル
Ｆ．その他有機成分
Ｆ１．分散剤：脂肪族ポリカルボン酸アミン塩（固形分４９％）
Ｆ２．チクソトロピック剤：ポリアマイド系（固形分７０％）
Ｆ３．レベリング剤：特殊アクリル系重合物（エチルカルビトールアセテート溶液、固形分５０%、ＳＰ値８．８１）
Ｆ４．紫外線吸収剤：アゾ系染料
上記各材料を下記の表１に示す重量比となるように、秤量、混合した。次いで、３本ロールミルによる練肉を行い、感光性導電ペーストと感光性ガラスペーストの試料をそれぞれ得た。

（２）厚基板上への薄基板接着
１．５ｍｍ厚の４インチアルミナ基板（厚基板）上に加熱硬化型エポキシ樹脂系接着剤を塗布する。その上に、０．０３ｍｍ厚の４インチアルミナ基板（薄基板）を密着させ、１５０℃の温度下で１時間硬化させた。

（３）Ａｇ配線／ガラス層の積層
上記基板上に、感光性Ａｇペーストをスクリーン印刷によって塗布し、これを１００℃にて１０分間乾燥して、１５μｍ厚の塗膜を形成した。次に、得られた塗膜に露光処理を行った。ここでは、パターン端部に５０μｍ径のパッド部を有するＡｇパターン（ライン幅／ライン間隔＝２０μｍ、２巻コイルパターン）が描画されたマスクを通して、高圧水銀灯からの活性光線を、１２００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で照射した。その後、炭酸ナトリウム水溶液による現像処理を行うことにより、パターン端部に５０μｍ径のパッド部を有するＡｇパターン（ライン幅/ライン間隔＝２０μｍ、２巻コイルパターン）を形成した。
次いで、感光性ガラスペーストをスクリーン印刷によって塗布し、これを１００℃にて１０分間乾燥して、３０μｍ厚の塗膜を形成した。次に、得られた塗膜に露光処理を行った。ここでは、３０μｍ径のビアパターンが描画されたマスクを通して、高圧水銀灯からの活性光線を、１００ｍＪ／ｃｍ^２の露光量で照射した。その後、炭酸ナトリウム水溶液による現像処理を行うことにより、前記アルミナ基板上に３０μｍ径のビアパターンを形成した。
上記操作を繰り返すことにより、Ａｇ６層、ガラス６層を有するアルミナ基板を作製した。なお、最下層Ａｇと最上層Ａｇとが導通するよう、適宜、ビアパターンの設計と、露光時のガラスビア部とＡｇパッド部との位置合わせを行い、最上層Ａｇと最下層Ａｇには外部電極と接続できるような形状とした。なお、各パターンは０．６×０．３ｍｍの中に収まるようにしている。
上記作業を通じて、薄基板の反りは０．５ｍｍ以内に収めることができ、Ａｇ層／ガラス層の積層が困難になる事態は生じなかった。
なお、この薄基板の反りとしては、４インチ（１０．１６ｃｍ）の長さの薄基板２について、配線層／絶縁層を積層した側の端部が持ち上がり、積層した側の中央に凹部が生じる。逆に、積層していない側からみると、中央部が端部より持ち上がって凸状になって見える。そこで、薄基板の端と中央との厚さの最大差を測定し、この最大差を薄基板の反りとしている。

（４）焼成
上記基板に対し、ダイサーにより、厚基板に達しない深さで０．６×０．３ｍｍ間隔でカット溝を形成し、各パターンを分離した。なお、ここでは厚基板を切断しないように切断深さを調整したが、個々のチップごとに厚基板を切断してもよい。さらに、脱脂処理を施した後、空気中で８５０℃で１時間焼成した。これにより、接着剤が焼失して厚基板からカット済み薄基板が分離し、０．６×０．３ｍｍサイズの多層配線基板が形成された。この多層配線基板の両端に外部電極を形成することで、０．６×０．３ｍｍサイズのチップコイルとすることができた。

（比較例）
上記（２）の工程を経ず、（３）の工程について、０．０３ｍｍ厚の４インチアルミナ基板上に、直接に１層目のＡｇ層と１層目のガラス層の形成後、２層目のＡｇ層の形成のために感光性Ａｇペーストを塗布した。その後、乾燥時に薄基板の端と中央との差としての反りが１ｍｍ以上となり、それ以上のＡｇ層及びガラス層の積層が困難となった。

＜作用・効果＞
実施例１に係る多層配線基板の製造方法によれば、厚基板を薄基板に接着させることで、薄基板上のガラス絶縁層／配線層の積層数が多くなっても、乾燥時の反りが大きくなることなく積層することができる。これに対して、比較例では、厚基板を薄基板に接着しなかったため、２層目のＡｇ層の形成のためのＡｇペースト塗布の段階で乾燥時の収縮応力に抗しきれず、薄基板の反りが１ｍｍ以上となってそれ以上の積層が困難となった。

なお、各実施の形態、各実施例は、例示であり、異なる実施の形態、実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることはいうまでもない。本開示においては、前述した様々な実施の形態のうちの任意の実施の形態を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態が有する効果を奏することができる。

本発明に係る多層配線基板の製造方法は、配線層／絶縁層を従来より多層化しても反りの発生を抑えることができる。そこで、コイル部品、チップインダクタ、コンデンサ、多層ＬＣフィルタ等の電子部品、ＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）等の機能モジュール、及び、セラミック多層基板等を製造するために用いることができる。

１厚基板
２薄基板
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ配線層
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ絶縁層
１０多層配線基板

Claims

（１）厚さが０．５ｍｍ以上の厚基板に厚さが５０μｍ以下の薄基板を接着剤で貼りつけ、
（２）導電性材料を含む導電性ペーストを印刷塗布し、印刷塗布した前記導電性ペーストにパターン形成して導体パターンからなる配線層を形成し、
（３）前記配線層の上に絶縁性材料を含む絶縁性ペーストを印刷塗布して絶縁層を形成し、
（４）上記（２）及び（３）の工程を複数回繰り返し、
（５）前記薄基板から前記厚基板を剥離して、前記薄基板の上に複数の前記配線層及び前記絶縁層を有する多層配線基板を得る、
多層配線基板の製造方法であって、
前記厚基板は、アルミナ基板、セラミック基板の群から選ばれる少なくとも一つを用いる、多層配線基板の製造方法。
前記（１）の前記厚基板に前記薄基板を貼り付ける工程において、加熱によって焼失又は接着力を失う接着剤で前記厚基板に前記薄基板を貼り付け、
前記（５）の前記薄基板から前記厚基板を剥離する工程では、積層した前記配線層及び前記絶縁層を乾燥させた後に、加熱して前記接着剤を焼失又は接着力を失わせて、前記薄基板から前記厚基板を剥離させる、請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
前記絶縁性ペーストは、ガラスペーストからなる、請求項１又は２に記載の多層配線基板の製造方法。
前記薄基板及び前記厚基板は、アルミナ基板である、請求項１から３のいずれか一項に記載の多層配線基板の製造方法。