JPH07118582B2 - 多層配線セラミックス基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層配線セラミックス
基板およびその製造方法に関し、特にビアホールの穿
設、ビアホールの穴埋めおよび配線パターンを施した複
数のグリーンシートを積層・一体化してグリーンシート
積層体を形成し、さらに、前記グリーンシート積層体を
焼成することにより形成する多層配線セラミックス基板
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多層配線セラミックス基板の製造工程に
おいて、ビアホールを穿設する際、金型でグリーンシー
トを保持し、前記金型に設けられた複数本のポンチで穿
孔することにより、グリーンシートに対してビアホール
を穿設している。その際、異なる製品の各セラミックス
基板に対応してビアホールの位置等が異なることから、
個々の異なる製品のセラミックス基板において異なるビ
アホールの位置に対応して複数の種類のビアホール穿設
用金型を用意しているのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ように複数のセラミックス基板の種類に対応して複数の
種類の金型を用意することは、金型自体が非常に高価な
ものであることから、多大な費用が必要となり、結局、
基板自体のコストが上昇する。また、このように高価な
金型を保守、管理するために多大なスペースとその保守
人員が必要とされる。

【０００４】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであって、可及的にビアホール穿設用の金型を共通
化して個数を減らすことにより、コストダウンを図ると
ともに保守、管理を容易にして製造される多層配線セラ
ミックス基板およびその製造方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ビアホールの穿設、ビアホールの穴埋
めおよび配線パターンを施した複数のグリーンシートを
積層・一体化してグリーンシート積層体を形成し、さら
に、前記グリーンシート積層体を焼成することにより多
層配線セラミックス基板を形成する多層配線セラミック
ス基板の製造方法において、グリーンシートにマトリッ
クス状の複数のビアホールを設ける工程と、前記マトリ
ックス状の複数のビアホールの各々を導体により穴埋め
する工程と、前記導体によるビアホールの穴埋めの後、
前記穴埋めした導体中、上下層間の配線パターンとの導
通を不要とする導体を覆う絶縁層を形成する工程と、前
記絶縁層で覆われた導体を除く残余の導体に接続される
配線パターンを前記グリーンシート上に形成する工程
と、を有することを特徴とする。

【０００６】また、本発明は、前記絶縁層が前記グリー
ンシートの表裏両面に前記導体を覆って形成されること
を特徴とする。

【０００７】さらに、本発明は、ビアホールの穿設、ビ
アホールの穴埋めおよび配線パターンを施した複数のグ
リーンシートを積層・一体化してグリーンシート積層体
を形成し、さらに、前記グリーンシート積層体を焼成す
ることにより形成された多層配線セラミックス基板であ
って、前記多層配線セラミックス基板の少なくとも一層
にはマトリックス状に複数のビアホールが設けられ、前
記複数のマトリックス状のビアホールの各々には導体が
埋め込まれ、前記複数のビアホールは上下層間の配線の
接続に使用されるビアホールと、前記配線の接続に使用
されないビアホールとからなることを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記の本発明に係る多層配線セラミックス基板
およびその製造方法では、予め、ビアホールを穿設する
際、マトリックス状に複数個のビアホールを穿設し、前
記ビアホールの全てに導体を埋め込み、次いで、配線パ
ターンとの導通を不要とする導体を各製品に対応したパ
ターン状に絶縁層で被覆して非導通状態とする。この場
合、各配線パターン毎、あるいは各種基板毎にビアホー
ルの配置を変えることがない。従って、前記ビアホール
を穿設する金型を共通して使用することが可能となり、
使用する金型の個数を減少させることができる。しか
も、その保守管理が容易となり且つ金型の占有スペース
を小さくすることができる。また、マトリックス状に穿
設されたビアホールの全てに対して導体が埋め込まれる
ことから、前記導体を介して好適に放熱することが可能
となる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係る多層配線セラミックス基
板についてその製造方法との関係で好適な実施例を挙
げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

【００１０】図１は、本実施例に係る低温焼成用多層配
線セラミックス基板、またはアルミナ多層配線セラミッ
クス基板を製造するためのフローチャートである。以下
では、作業工程が共通しているので異なる点についての
み両者を分けて説明する。この場合、フローチャート
中、第１層とあるのは積層されるグリーンシートが最下
層のものに対するステップであり、第２層とあるのは前
記第１層に積層されるグリーンシートを作るためのステ
ップであり、さらに、第３層とあるのは前記第２層に積
層されるグリーンシートを作るためのステップを示す。
なお、これら三つの層に対してステップＳ１〜Ｓ３、ス
テップＳ９〜Ｓ１１は共通である。

【００１１】そこで、この実施例では、グリーンシート
１０を構成するセラミックス材料として、低温焼成用多
層配線セラミックス基板用にアルミナ粉末とガラス粉末
とを複合した低温焼成用のガラスセラミックス、またア
ルミナ多層配線セラミックス基板用にアルミナセラミッ
クスが夫々用いられる。

【００１２】先ず、原料粉末を所定の配合比に調整して
粉体調整を行う（ステップＳ１）。低温焼成用多層配線
セラミックス基板においては、ガラス粉末／アルミナ粉
末の重量％比を６５〜５５／３５〜４５％としている。

【００１３】上記のように調整された粉末（低温焼成用
多層配線セラミックス基板にあってはガラス粉末とアル
ミナ粉末、アルミナ多層配線セラミックス基板にあって
はアルミナ粉末とシリカ、カルシア、マグネシア等の焼
結助剤粉末）、バインダー、可塑剤および溶剤を混合し
てスラリーを形成する（ステップＳ２）。

【００１４】次に、周知のドクターブレード法等によ
り、上記のようなガラスセラミックス材料またはアルミ
ナセラミックス材料から長尺帯状のグリーンシートを形
成する（ステップＳ３）。この場合、前記ガラスセラミ
ックス材料からなるグリーンシートは、その厚さＴを、
例えば、０．１ｍｍとし、アルミナセラミックス材料か
らなるグリーンシートでは、その厚さＴを、例えば、
０．４ｍｍとした。なお、以下の説明中、ガラスセラミ
ックス材料からなるグリーンシートを低温焼成用グリー
ンシートと定義し、アルミナセラミックス材料からなる
グリーンシートをアルミナグリーンシートと定義し、特
に両者を区別する必要がない時は、単にグリーンシート
と定義する。

【００１５】次いで、ブランクパンチング加工により、
前記多層配線セラミックス基板を構成する各層毎に、長
尺帯状のグリーンシートから略方形状のグリーンシート
１０を枠抜きするとともに、以後の加工工程において位
置決めに使用されるガイド孔（図示せず）を穿孔する
（ステップＳ４ａ〜４ｃ）。

【００１６】次いで、前記ガイド孔に基づいて位置決め
されたグリーンシート１０に対して、ブランクパンチン
グ加工により、各グリーンシート１０の各層の１個分に
対応する各区画（図示せず）にビアホール１２（以下、
必要に応じて、個々の孔部を示す場合にはビアホール１
２ａといい、複数の孔部を総称してビアホール１２とい
う）を穿孔する（ステップＳ５ｂ、Ｓ５ｃ）。なお、本
実施例では、３層構造からなる多層配線セラミックス基
板を用いて説明することとし、最下層（第１層）のグリ
ーンシート１０は、さらに下層のグリーンシート１０に
対して導通をとる必要がないため、ビアホール１２を穿
孔していない。従って、以下の説明は、第２層および第
３層についてのものであり、再び第１層〜第３層の全て
の層に共通する場合には、改めて明記するものとする。

【００１７】このビアホール１２は、図２並びに図３に
示すように、マトリックス状に一定のピッチＰによって
規格化された複数個の孔部から構成される。低温焼成用
グリーンシートのビアホール１２では、ビアホール１２
ａの直径φが０．１５ｍｍ、ピッチＰが０．３５ｍｍで
あり、ビアホール１２ａが穿孔されていないグリーンシ
ート１０の周縁部のスペース幅Ｓは縦横ともに０．５ｍ
ｍにした。一方、アルミナグリーンシートのビアホール
１２では、ビアホール１２ａの直径φが０．３ｍｍ、ピ
ッチＰが０．４ｍｍであり、ビアホール１２ａが穿孔さ
れていないグリーンシート１０の周縁部のスペース幅Ｓ
を縦横ともに０．６ｍｍにした。この場合、前記グリー
ンシート１０に穿孔されたビアホール１２の配置は、通
常、各種基板によって異なるものであるが、本実施例で
は一定のピッチＰで規格化されたビアホール１２の孔部
に対応するポンチが植設された一種類の金型を用いるだ
けでよい。

【００１８】続いて、前記穿孔された複数のすべてのビ
アホール１２に対して導体ペースト１４により穴埋め印
刷が行われる（ステップＳ６ｂ、Ｓ６ｃ）。前記導体ペ
ースト１４は、低温焼成用グリーンシートでは、例え
ば、銀もしくは銅を使用し、一方、アルミナグリーンシ
ートでは、例えば、モリブデンもしくはタングステン
（好ましくはモリブデンがよい）を用いた。

【００１９】次に、図５並びに図６に示すように、各種
基板の上下面の配線パターンを導通させるために必要な
導体ペースト１４で閉塞されたビアホール１２ａはその
まま露出させ、その導通の必要のない導体ペースト１４
が埋め込まれたビアホール１２ａおよび残余の部位の全
面にスクリーン印刷等で一括して絶縁層１６を形成し
た。けだし、前記導通の必要のない導体ペースト１４が
穴埋めされた部位のみに絶縁層１６を印刷し、前記絶縁
層１６上に配線パターンを印刷した場合、前記配線パタ
ーンは絶縁層１６のある部分とない部分とで凹凸が形成
されることになり、この結果、前記凹凸の段差部で配線
パターンの段切れが発生し易くなるからである。なお、
図５において、黒点は、各種基板の上下面の配線パター
ンを導通させる必要がないため導体ペースト１４で閉塞
されたビアホール１２ａに絶縁層１６を被覆した部位を
示し、一方、白点は、絶縁層１６によって被覆されてお
らずビアホール１２ａに穴埋めされた導体ペースト１４
がそのまま露出している部位を示す。

【００２０】この場合、前記絶縁層１６は、グリーンシ
ート１０の表面のみに印刷してもよいが、グリーンシー
ト１０の表裏両面に絶縁層１６を印刷した方が好適であ
る。例えば、複数枚のグリーンシート１０を重ね合わせ
て加圧することによりグリーンシート積層体を形成する
場合、前記積層される各グリーンシート１０の上面には
所定の配線パターンが印刷されているのが通常である。
その際、グリーンシートの表面（上面）に前記絶縁層１
６が形成されているが、その裏面（下面）に前記絶縁層
１６が印刷されていないと、前記グリーンシート１０の
裏面と接合する他のグリーンシート１０の配線パターン
の隣接する配線間に、前記絶縁層１６で被覆されておら
ず上下層の導通の不要なビアホール１２ａに穴埋めされ
た導体が接触することにより、前記配線パターンの隣接
する配線間が導通してショートし、あるいは配線間の耐
圧力が小さくなるからである。このため、好適には、グ
リーンシート１０の両面に絶縁層１６を印刷した方がよ
い。

【００２１】次に、多層配線セラミックス基板の第１層
〜第３層に対応するグリーンシート１０の各区画（図示
せず）に所定の配線パターン（ステップＳ８ａ〜８ｃ）
が印刷される。また接続を確実にするために、配線パタ
ーンが印刷されない面の導体ペースト１４が露出してい
る部分のみに接続用パターン（図示せず）を追加しても
よい。続いて、前記配線パターンの印刷後、各層に対応
するグリーンシート１０を下層のものから順に、すなわ
ち、ビアホール１２が穿設されていないグリーンシート
１０を最下層にその上に第２層に対応するグリーンシー
ト１０を積層し、さらに、第３層に対応するグリーンシ
ート１０を重ねあわせて、加熱・加圧して一体化したグ
リーンシート積層体を形成する（ステップＳ９）。

【００２２】次に、前記グリーンシート積層体を所定の
位置で切断して、多層配線セラミックス基板の１個分に
相当する個々の積層体に分離する。なお、多数個取りの
場合は必要サイズの積層体に分離する（ステップＳ１
０）。次いで、前記分離した積層体を焼成炉（図示せ
ず）の中に入れて焼成する（ステップＳ１１）。

【００２３】前記積層体の焼成は、アルミナセラミック
ス材料からなるものにあっては、非酸化雰囲気中で、例
えば、１５００〜１６００°Ｃの高温で行われ、ガラス
セラミックス材料からなるものであっては、空気中若し
くは窒素雰囲気中で、例えば、８５０〜１０００°Ｃの
比較的低温で行われる。

【００２４】以上のようにして、低温焼成多層配線セラ
ミックス基板、またはアルミナ多層配線セラミックス基
板を製造することができる。この場合、各種基板に対応
した複数の金型を用いる必要がなく、グリーンシートに
対して共通のビアホール穿設用金型を用いればよいこと
から、コストダウンを図ることができる。また、その保
守管理の労力を削減し且つ金型の占有スペースを小さく
することができることから、コストダウン並びにスペー
スの有効利用を図ることができる。さらに、例えば、複
数の金型が交換可能に設けられた穿孔装置においては金
型を交換する作業を要しないため、作業効率を向上させ
ることができる。加えて、穴埋め印刷を行う場合、一定
のピッチＰで規格化されたビアホール１２を埋めるため
の一種類のビア埋め用メタルマスクを用意するだけでよ
いという利点がある。加えて、マトリックス状に穿設さ
れたビアホール１２の全てに対して導体ペースト１４が
埋め込まれることから、前記導体ペーストを介して好適
に放熱することが可能な多層配線セラミックス基板を得
ることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係る多層配線セラミックス基板
およびその製造方法によれば、以下の効果が得られる。

【００２６】すなわち、複数のセラミックス基板の種類
に対応して複数の金型を用意する必要がなく、マトリッ
クス状に複数個のビアホールを穿孔する一種類の金型を
共通に用いることができることから、費用を削減するこ
とができる。この結果、基板自体を廉価に製造すること
が可能となる。また、前記限られた種類の金型を保守、
管理すればよいことから、スペースの省力化を図ること
ができるとともに、保守、管理に要する労力を削減する
ことができる。さらに、前記マトリックス状に複数個穿
孔されたビアホールの全てに導体が埋め込まれることか
ら、前記導体を介して効率的に放熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線セラミックス基板の製造方法
の一例を説明するためのフローチャートである。

【図２】図１に示すフローチャートの工程において、グ
リーンシートにビアホールを穿設した状態を示す説明図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿った要部縦断面図である。

【図４】図１に示すフローチャートの工程において、グ
リーンシートのビアホールに導体ペーストを穴埋めした
状態を示す要部縦断面図である。

【図５】図１に示すフローチャートの工程において、グ
リーンシートに絶縁層を印刷した状態を示す説明図であ
る。

【図６】図５に示すＢ−Ｂ線に沿った縦断面図である。

【符号の説明】

１０…グリーンシート １２、１２ａ…ビアホール １４…導体ペースト １６…絶縁層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビアホールの穿設、ビアホールの穴埋めお
   よび配線パターンを施した複数のグリーンシートを積層
   ・一体化してグリーンシート積層体を形成し、さらに、
   前記グリーンシート積層体を焼成することにより多層配
   線セラミックス基板を形成する多層配線セラミックス基
   板の製造方法において、 グリーンシートにマトリックス状の複数のビアホールを
   設ける工程と、 前記マトリックス状の複数のビアホールの各々を導体に
   より穴埋めする工程と、 前記導体によるビアホールの穴埋めの後、前記穴埋めし
   た導体中、上下層間の配線パターンとの導通を不要とす
   る導体を覆う絶縁層を形成する工程と、 前記絶縁層で覆われた導体を除く残余の導体に接続され
   る配線パターンを前記グリーンシート上に形成する工程
   と、 を有することを特徴とする多層配線セラミックス基板の
   製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、前記絶縁層
   は前記グリーンシートの表裏両面に前記導体を覆って形
   成されることを特徴とする多層配線セラミックス基板の
   製造方法。
3. 【請求項３】ビアホールの穿設、ビアホールの穴埋めお
   よび配線パターンを施した複数のグリーンシートを積層
   ・一体化してグリーンシート積層体を形成し、さらに、
   前記グリーンシート積層体を焼成することにより形成さ
   れた多層配線セラミックス基板であって、 前記多層配線セラミックス基板の少なくとも一層にはマ
   トリックス状に複数のビアホールが設けられ、前記複数
   のマトリックス状のビアホールの各々には導体が埋め込
   まれ、前記複数のビアホールは上下層間の配線の接続に
   使用されるビアホールと、前記配線の接続に使用されな
   いビアホールとからなることを特徴とする多層配線セラ
   ミックス基板。