JPH08274470A

JPH08274470A - 多層配線基板

Info

Publication number: JPH08274470A
Application number: JP7114995A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Mori; 森　　泰宏; Hiromi Tozaki; 博己戸▲崎▼; Mutsumi Horikoshi; 睦堀越; Masahide Okamoto; 正英岡本; Masato Nakamura; 真人中村; Fumiyuki Kobayashi; 二三幸小林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-03-29
Filing date: 1995-03-29
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】ビア導体とビアホールの内壁との間に隙間が生
じない多層配線基板を提供することにある。【構成】ビアホール内に形成されたビア導体３の内部に
直径約１μｍ〜５μｍの複数の空隙部１０が散在して、
ビア導体の体積がビアホール内の容積とほぼ等しくなっ
ており、ビア導体とビアホールの内壁との間に隙間が発
生することなく両者が密着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は多層配線基板に係り、特
にグリーンシート基材とビア導体用の金属材料との焼
結、収縮過程の不整合により生ずるビア導体部の欠陥を
解消した多層配線基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器に使用されるＬＳＩ搭載用の多
層配線基板では、配線の微細化と多層化により高密度
化、高集積化が進められており、各層に形成された配線
間の上下方向の電気的接続はビア導体により行われてい
る。

【０００３】図１に、この様な多層配線基板の断面図を
示す。図１において、１は多層配線基板、６は基板表面
に形成された部品接続用の端子や信号配線等の表面導体
パターン、７は内層に形成された信号配線や電源、グラ
ンド配線等の内層導体パターン、８は外部装置接続用の
端子等の裏面導体パターンであり、これらの導体パター
ン６、７、８間が適宜ビア導体３により接続されてい
る。

【０００４】この多層配線基板の製造工程の概要を図３
に示す。多層配線基板を製造する場合、まず、基板の主
要材料であるセラミック粉末に、バインダとなる有機ポ
リマー及び可塑剤、溶剤を混合し、キャスティング及び
乾燥を行ってグリーンシートを作製する（２１）。

【０００５】作成した全てのセラミックグリーンシ−ト
に対して穴明け加工を行ない、複数のビアホールを形成
する（２２）。そして、各ビアホールにビア用導体ペー
ストを印刷充填する（２３）。

【０００６】各グリーンシ−ト表面に厚膜導体ペ−スト
をスクリーン印刷して信号配線等の導体パターンを形成
する。尚、裏面層用のグリーンシートには、シート裏面
にも導体パターンを形成する（２４）。更に、表面層及
び裏面層用のグリーンシートに対しては、必要に応じて
カバーコート用厚膜ペーストを印刷形成する。

【０００７】導体パターンを形成した複数のグリーンシ
−トを順次位置合わせして積層、接着する（２５）。

【０００８】グリーンシート積層体を加熱処理し、各グ
リーンシート及び厚膜導体パターンを同時に一体焼結す
る（２６）。以上の工程により多層配線基板を製造す
る。

【０００９】また、図２に示すように、多層配線基板に
搭載されるＬＳＩチップの接続端子の微細化、高密度化
に伴い、より微細、且つ、高密度なパターン形成が可能
な薄膜多層配線９を多層配線基板１の表面に数層形成す
ることも一般的に行われている。この場合、焼結した多
層配線基板の表面を研磨し、表面に形成した端子等の導
体パターンを除去した後、薄膜配線を形成している。

【００１０】このような多層配線基板において、近年、
信号伝搬速度の高速化の要求が益々高くなり、セラミッ
ク材料の低誘電率化と導体材料の低抵抗化が必要となっ
てきた。このため、セラミック材料として誘電率の低い
ホウケイ酸ガラスを主要成分とするガラス材料を用いて
グリーンシートを作成し、また、導体材料として金、
銀、銅を用いて導体パターンを形成し、約１、０００℃
程度の温度で焼結を行う多層配線基板が提案されてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ホウケイ酸ガラスで
は、ケイ酸成分量を高めることにより誘電率をより低く
することができるが、ケイ酸成分量を高めた場合には、
ガラス粉末の焼結、収縮温度が高くなる。一方、導体材
料としては数μｍの大きさを持つ金属の微粉末を用いて
おり、このような金属粉末の焼結、収縮温度はガラス粉
末に比べると低くなる。このため金属粉末の焼結、収縮
温度とケイ酸成分量を高めたガラス粉末の焼結、収縮温
度との間に差が生じることになる。この結果、グリーン
シート積層体の焼結工程においては、ビア導体及び導体
パターンが先に焼結、収縮をし、その後、グリーンシー
トが焼結、収縮をすることになる。

【００１２】ここで、ビア導体は、その上部及び下部に
導体パターンが形成されており、この作用によって、シ
ートと垂直な方向への収縮が妨げられ、主にシートと平
行な方向で収縮する。一方、グリーンシート自身は主に
垂直方向に収縮する。このため図４に示すように、導体
ペースト中の金属粉末４が焼結した時点で、ビアホール
の内壁とビア導体３との間に大きな隙間５が生じ、グリ
ーンシート２の焼結後にも、この隙間が埋まらずに残っ
てしまうことになる。

【００１３】このような隙間がビアホールの内壁とビア
導体との間にある場合に、多層配線基板の表面に薄膜多
層配線を形成すると、例えば絶縁層の形成時の熱処理工
程で、隙間内部に残存した空気が膨張して薄膜を破って
外部に噴出し、薄膜に穴明き等の不良が発生してしまう
ために、この隙間を埋めなければ薄膜を形成できないと
いう深刻な問題があった。

【００１４】本発明の目的は、グリーンシート積層体の
焼結後においても、グリーンシートに設けられたビアホ
ールの内壁とビア導体との間に隙間を生じない多層配線
基板を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、グリーンシート積層
体の焼結後においても、グリーンシートに設けられたビ
アホールの内壁とビア導体との間に隙間を生じない多層
配線基板の製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、表裏面及び内層に夫々形成された導体
パターンと、各層の導体パターン間に形成されたビアホ
ールと、該ビアホールに充填され、導体パターン間を接
続するビア導体とを有する多層配線基板において、ビア
導体の内部に直径約１μｍ〜５μｍの複数の空隙部、ま
たは、直径約０．１μｍ〜０．５μｍの無機物質及び直
径約１μｍ〜５μｍの複数の空隙部が散在して、ビア導
体の外面とビアホールの内壁とが密着しているものであ
る。

【００１７】また、本発明の多層配線基板を製造するた
めに、金属物質と、該金属物質の焼結温度域において分
解ガスを発生する無機物質、または、該金属物質よりも
焼結温度の高い無機物質、または、該金属物質よりも焼
結温度の高い無機物質を金属物質の表面に膜上に形成し
た物質とを混合してビア導体ペーストを作成し、該ビア
導体ペーストを焼結してビア導体とするものである。

【００１８】

【作用】本発明の多層配線基板によれば、上記の通りビ
ア導体内部に複数の微小な空隙部が散在してビア導体の
体積がビアホール内の容積とほぼ等しくなるため、ビア
導体とビアホールの内壁との間に隙間が発生せずに両者
が密着する。

【００１９】また、本発明の多層配線基板の製造方法に
よれば、ビア導体ペーストに混合した無機物質の作用に
より、基板焼結時にビア導体中に直径約１μｍ〜５μｍ
の複数の空隙部が形成されてビア導体の収縮が抑えられ
るため、ビア導体とビアホールの内壁との間に隙間が生
じることなく両者が密着する。

【００２０】従って、基板表面に薄膜多層配線を形成す
る場合に、このような隙間を埋める工程を要せずに、薄
膜層に穴明き等の不良が発生することなく良好な薄膜多
層配線を形成することができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。

【００２２】図２に、本実施例におけるセラミック多層
配線基板の断面図を示す。図２において、セラミック多
層配線基板１は、表面に部品接続用の端子や信号配線等
の表面導体パターン６が形成され、裏面に外部装置接続
用の端子等の裏面導体パターン８が形成され、また、内
層には信号配線や電源、グランド配線等の内層導体パタ
ーン７が形成され、各導体パターン６、７、８間がビア
ホール内に形成されたビア導体３により接続されてい
る。また、セラミック多層配線基板１の表面に薄膜多層
配線９が形成されている。この図２の点線Ａで囲んだ部
分、即ち、ビアホール内に形成されたビア導体３の部分
拡大図を図５に示す。図５において、１０は直径が約１
μｍ〜５μｍの微小な空隙部であり、ビア導体３の内部
に散在している。このように微小空隙部を内部に含んだ
ビア導体３の体積はビアホール内の容積とほぼ等しく、
ビアホールの内壁とビア導体３との間には隙間は発生せ
ず、両者は密着している。

【００２３】次に、本実施例における多層配線基板の製
造方法、とりわけ内部に微小空隙部を含むビア導体の形
成方法について、図７、図８に沿って詳しく説明する。

【００２４】（１）セラミックグリーンシートの作製
（７１、８１）；セラミック基板の主要材料であるケイ
酸量の多いガラス粉末にムライト粉末を加え、これらの
粉末のバインダとして用いるアクリル系樹脂及び可塑剤
を加え、更にグリーンシートをキャスティング法で作製
するための溶剤を加えて、これをボールミルで混練して
スラリー（泥状物）を作製する。

【００２５】次のキャスティング工程では、帯状キャリ
ヤフィルム上に所定の厚さでスラリーを塗布する。これ
を加熱乾燥してスラリーから有機溶剤を除去した後、所
定寸法（本実施例では厚さ０．２ｍｍ、２５ｃｍ角）に
切断してセラミックグリーンシートを作製する。

【００２６】（２）穴明け（７２、８２）；多層配線基
板の各層に形成される導体パターン間の垂直方向の導通
路となるビア導体３を形成するため、多層配線の層構成
に従って、全てのグリーンシートに多数のビアホールを
形成する。本実施例では各グリーンシートに０．１ｍｍ
径のビアホールをパンチングにより穴明けする。

【００２７】（３）穴埋め印刷（７３、８３）；グリー
ンシートに形成した各ビアホールに、ビア用厚膜導体ペ
ーストを充填する。本実施例では、スクリーン印刷によ
り、即ち、所定の開孔が設けられたスクリーン版をグリ
ーンシートに重ね、導体ペーストをこのスクリーン版上
にスキージにより塗り広げることにより、ビア用厚膜導
体ペーストを各ビアホールに充填する。

【００２８】また、本実施例では、ビア用厚膜導体ペー
ストとして銅粉末とビヒクル及び無機添加材として１０
００ｐｐｍの炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を混合した
ものを用いる。

【００２９】（４）パターン印刷（７４、８４）；各グ
リーンシートの表面に導体パターンを形成する。

【００３０】本実施例では、基板の表面層となるグリー
ンシートでは、シート表面にスクリーン印刷によりパタ
ーン用厚膜導体ペーストを印刷し、部品接続用の端子、
電気的特性測定用の端子、基板表面を封止するための構
造物を接続するための膜及び信号配線等の表面導体パタ
ーン６を形成する。

【００３１】基板の内層となるグリーンシートでは、同
じくシート表面にパターン用厚膜導体ペーストをスクリ
ーン印刷し、各層に配分された信号配線若しくは電源・
グランド配線等の内層導体パターン７を形成する。

【００３２】基板の裏面層となるグリーンシートでは、
シート表面に内層導体パターン７を形成して乾燥させた
後、シートを反転してシート裏面に、例えばマザーボー
ド等の外部装置に接続するための端子や電気的特性測定
用の端子等の裏面導体パターン８を同じくスクリーン印
刷により形成する。

【００３３】尚、本実施例では、パターン用厚膜導体ペ
ーストとして銅粉末とビヒクルを混合したものを用い
る。

【００３４】（５）積層・接着（７５、８５）；導体パ
ターンを形成した各グリーンシートをその層構成に従っ
て順次位置合わせして積層、接着する。本実施例では、
グリーンシート積層体に１００℃のホットプレスを行っ
て各シート間を接着する。

【００３５】（６）焼結（７６、８６）；グリーンシー
ト積層体を所定の温度で焼結する。本実施例では、Ｎ２
−Ｈ２−Ｈ２Ｏの組成をもつガスを封入した焼結炉にグ
リーンシート積層体を挿入し、前記ガス雰囲気中で約８
００℃まで熱処理して、シート基材及び導体パターン中
の有機物を分解除去する。次いで、焼結炉内にＮ２−Ｈ
２の組成をもつガスを充満させ、このガス雰囲気中で約
１０００℃まで加熱し、グリーンシートと導体パターン
とを一体焼結する。

【００３６】このグリーンシート積層体を焼結する過程
において、ビア用厚膜導体ペースト中の銅粉末は約６０
０℃付近で焼結、収縮を開始し、約１０００℃まで加熱
された時点で焼結、収縮を完了する。これに対して、グ
リーンシートを構成するガラス粉末は約７００℃付近で
焼結、収縮を開始し、銅粉末よりも遅いスピードで焼
結、収縮が進行する。従って、通常はビア導体が先に焼
結し、その後グリーンシートが焼結することになる。こ
こで、ビア導体は、その上部及び下部に導体パターンが
形成されており、この作用によって、シートと垂直な方
向への収縮が妨げられ、主にシートと平行な方向で収縮
する。一方、グリーンシート自身は主に垂直方向に収縮
する。このため、ビア用厚膜導体ペーストに添加材を何
ら混合しない場合には、図４に示すように、ビア導体３
が焼結した時点で、ビアホールの内壁とビア導体３との
間に大きな隙間５が生じ、グリーンシート２の焼結後に
も、この隙間が埋まらずに残ってしまうことになる。

【００３７】これに対して、本実施例では、ビア用厚膜
導体ペースト中に混合した炭酸カルシウムの作用によ
り、ペースト中の銅粉末の収縮が所定程度抑えられ、焼
結後のビア導体とビアホールの内壁との間に隙間が生じ
ることがない。これについて更に詳しく説明する。

【００３８】ビア用厚膜導体ペースト中に混合した炭酸
カルシウムは、ビア用厚膜導体ペーストが焼結する約８
００℃〜約１０００℃という温度域で下記に示す反応を
起こし、炭酸ガスを発生する。

【００３９】ＣａＣｏ３→ＣａＯ＋ＣＯ２この炭酸ガスはペースト内で分散して発生する。そし
て、ある程度焼結が進行した銅粉末によりガスがペース
ト内を動くことが阻害されて、互いに集結することな
く、また、ペースト外に噴出することもなく、約１μｍ
〜５μｍの大きさの気泡としてペースト内に散在するこ
とになる。

【００４０】一方、ペースト内の銅粉末は加熱温度に従
って焼結、収縮をしていくが、上記の通りに内部で発生
するガスによってその収縮が妨げられることになる。従
って、ペースト中に混合する炭酸カルシウムの量を調整
して、焼結時に発生するガスの量を制御することによ
り、ビア導体の収縮率を所定程度に抑えて、焼結時にビ
ア導体とビアホールとの間に隙間を生じさせないように
することができる。本実施例では、１０００ｐｐｍの炭
酸カルシウムを混合することによりこれを達成してい
る。

【００４１】次に、上記工程により製造した多層配線基
板１の表面に、以下の工程を行って薄膜多層配線９を形
成する。

【００４２】（７）表面研磨（８７）；表面導体パター
ン６の形成された多層配線基板１の表面を研磨する。本
実施例では円盤上に多数の硬質の毛が形成された工具を
用いてブラシ研磨を行う。

【００４３】（８）薄膜導体の形成（８８）；研磨した
多層配線基板１の表面に薄膜導体を形成する。本実施例
では薄膜導体としてアルミを用い、スパッタリングによ
りアルミ膜を成膜した後、ホトレジストを用いたエッチ
ングによりパターニングを行う。

【００４４】（９）薄膜絶縁層及び薄膜ビアの形成（８
９、９０）；薄膜導体上に薄膜絶縁層を形成する。本実
施例では薄膜絶縁層としてポリイミド系樹脂を用い、ス
ピンコーティングにより多層配線基板及び薄膜導体上に
樹脂膜を成膜し、これをエッチングしてパターニングす
ると共に薄膜導体上の所望位置に薄膜ビアを形成する。

【００４５】上記（８）と（９）の工程を所定回数繰り
返した後、表面層に上記（８）と同様に薄膜導体を形成
して（９１）、薄膜多層配線を形成する。

【００４６】以上の工程により、本実施例における多層
配線基板が製造される。

【００４７】本実施例における多層配線基板のビア導体
部の品質を評価した結果を以下に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】焼結後の基板において表裏面の端子を用い
てビア導体の電気抵抗を測定した。また、基板の切断断
面観察によりビア導体部を観察した。その結果、本実施
例におけるビア導体では、表１のＮｏ．１に示すよう
に、電気抵抗は所定の抵抗値の範囲に収まった。また、
断面観察した結果、ビア導体内部に微小な気泡が散在
し、これによってビア導体の体積がビアホール内の容積
とほぼ等しくなり、ビア導体とビアホールの内壁との間
に隙間の発生は無かった。

【００５０】また、本実施例以外にも、表１のＮｏ．２
〜Ｎｏ．１１に示すような炭酸カルシウムと同様の反応
を起こして炭酸ガスや硫酸ガスを発生する炭酸マグネシ
ウム（ＭｇＣＯ３）や硫酸銅（ＣｕＳＯ４）等の無機添
加材を表に示した量だけ混合したビア用厚膜導体ペース
トを用いてビア導体を形成した場合にも、本実施例と同
様の結果を得ることができた。

【００５１】しかし、ビア用厚膜導体ペーストに何ら添
加材を混合させずにビア導体を形成した場合には、表１
のＮｏ．１２に示すように抵抗値には問題はなかった
が、ビア導体の収縮率が大きくビア導体とビアホールの
内壁との間に隙間が発生した。

【００５２】尚、本実施例では導体材料として銅粉末を
用いたが、金粉末または銀粉末を用いた場合でも本実施
例と同様の結果を得ることができた。

【００５３】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００５４】本実施例における多層配線基板のビアホー
ル内に形成されたビア導体の部分拡大図を図６に示す。
図６において、１１はビア導体中に混合された直径約
０．１μｍ〜０．５μｍの無機添加材の微粉末（セラミ
ック粉末）、１２はビア導体の焼結時に金属粉末間に残
存した微小な空隙部である。本実施例では、このように
導体材料以外の微粉末及び微小空隙部を内部に含んだビ
ア導体３の体積はビアホール内の容積とほぼ等しく、ビ
アホールの内壁とビア導体３との間には隙間は生じてい
ない。

【００５５】以下、本実施例における多層配線基板及び
ビア導体の形成方法について詳細に説明する。

【００５６】前記実施例の（１）〜（５）と同様の工程
を行ってグリーンシート積層体を作成する。

【００５７】但し、本実施例では、ビア用厚膜導体ペー
ストとして金粉末とビヒクル及び無機添加材として平均
粒径が約０．２μｍのアルミナ粉末（Ａｌ２Ｏ３）、５
ｖｏｌ％を混合したものを用いる。

【００５８】また、パターン用厚膜導体ペーストとして
は、金粉末とビヒクルを混合したものを用いる。

【００５９】上記の通り作成したグリーンシート積層体
を、空気雰囲気中で約１０００℃まで加熱し、グリーン
シートと導体パターンとを一体焼結する。

【００６０】本実施例では、ビア用厚膜導体ペースト中
に混合したアルミナ粉末の作用により、ペースト中の金
粉末の収縮が抑えられ、これによりビア導体の体積がビ
アホール内の容積より小さくなってしまわず、焼結後の
ビア導体とビアホールの内壁との間に隙間が生じない。
これについて更に詳しく説明する。

【００６１】ビア用厚膜導体ペーストに混合したアルミ
ナ粉末の焼結温度は約２０００℃程度である。これに対
して導体材料である金粉末の焼結温度は約１０００℃程
度である。従って、グリーンシート積層体の焼結時にお
いて、ペースト中の金粉末は焼結するが、アルミナ粉末
は焼結せずにそのまま残存することになる。この場合、
金粉末間にアルミナ粉末が存在する箇所では金粉末同志
の接触点が少なくなり、金粉末同志の結合が妨げられ
る。これにより金粉末の焼結の進行が抑えられると共
に、アルミナ粉末により金粉末同志の結合が妨げられる
箇所では、ペースト中において金粉末、アルミナ粉末間
に存在していた隙間が焼結時においてそのまま空隙部と
して残ることになる。このため、ビア導体の収縮速度が
遅くなって、グリーンシートの焼結、収縮する速度に近
づき、グリーンシートと一体となって焼結、収縮が進行
することになると共に、ビア導体の収縮率が小さくなっ
て、ビア導体の体積の減少が抑えられ、ビア導体とビア
ホールの内壁との間に隙間が生じることがない。

【００６２】尚、導体ペーストに混合するアルミナ粉末
を増せば、それだけビア導体の焼結、収縮が遅くなり、
収縮率も小さくなるが、ビア導体とグリーンシートとの
整合性をとるため、本実施例ではビア用厚膜導体ペース
トへのアルミナ粉末の添加量を５ｖｏｌ％としている。
但し、本実施例以外に、表２のＮｏ．２、Ｎｏ．３に示
すように添加量を１０ｖｏｌ％〜１５ｖｏｌ％とした場
合にも本実施例と同様の結果を得ることができる。

【００６３】本実施例における多層配線基板のビア導体
部の品質を評価した結果を以下に示す。

【００６４】

【表２】

【００６５】焼結後の基板において表裏面の端子を用い
てビア導体の電気抵抗を測定した。また、基板の切断断
面観察によりビア導体部を観察した。その結果、本実施
例におけるビア導体では、表２のＮｏ．１に示すよう
に、電気抵抗は所定の抵抗値の範囲に収まった。また、
断面観察した結果、ビア導体内部にアルミナ粉末及び微
小な空隙部が散在し、これによってビア導体の体積がビ
アホール内の容積とほぼ等しくなり、ビア導体とビアホ
ールの内壁との間に隙間の発生は無かった。

【００６６】また、上述した通り、表２のＮｏ．２、Ｎ
ｏ．３に示すようにアルミナ粉末の添加量を変えた場合
も本実施例と同様の結果を得られた。

【００６７】それ以外にも、表２のＮｏ．４〜Ｎｏ．１
５に示すように、混合するアルミナ粉末の粒径を変えた
場合、また、アルミナ粉末と同様に焼結温度の高い石英
ガラス（ＳｉＯ２）等の無機添加材を混合した場合に
も、本実施例と同様の結果を得ることができた。

【００６８】しかし、金粉末に無機添加材を一切混合さ
せないビア用厚膜導体ペーストを用いた場合には、表２
のＮｏ．１６に示すように抵抗値に問題はなかったが、
ビア導体とビアホールの内壁との間に隙間が発生した。

【００６９】尚、本実施例では導体材料として金粉末を
用いたが、銀粉末または銅粉末を用いた場合でも、本実
施例と同様の結果が得られた。

【００７０】更に、本発明の他の実施例について説明す
る。

【００７１】前記実施例では、ビア用厚膜導体ペースト
として金属粉末と、金属粉末よりも焼結温度の高い無機
添加材の微粉末とを混合したものを用いたが、本実施例
では、ビア用厚膜導体ペーストとして金属粉末と、金属
粉末よりも焼結温度の高い無機材料をこの金属粉末の表
面に膜上に形成したものとを混合したものを用いる。こ
のようなビア用厚膜導体ペーストを用いてビア導体を形
成した場合も、前記実施例と同じく図６に示すように、
ビア導体内部に無機材料の微粉末及び微小な空隙部が散
在してビア導体の体積がビアホール内の容積とほぼ等し
くなり、ビアホールの内壁とビア導体との間に隙間が生
じない。

【００７２】以下、このようなビア導体の形成方法の詳
細について説明する。

【００７３】尚、本実施例では金属粉末として銅粉末
を、無機材料として酸化銅を用いたものについて説明す
る。

【００７４】本実施例において、銅の焼結温度は１００
０℃程度である。これに対して酸化銅の焼結温度は約１
１００℃程度である。このように焼結温度が銅よりも高
い酸化銅を銅粉末の表面に膜上に形成したものと一般の
銅粉末とを混合して作成したビア用厚膜導体ペーストを
用いた場合、グリーンシート積層体の焼結時において、
表面に酸化銅が形成された粉末では酸化銅が焼結しない
ために、これに遮られてこのような粉末と銅粉末とでは
焼結が進まず、また、このような粉末が存在する箇所で
は銅粉末同志の接触点が少なくなり、銅粉末同志の焼結
の進行も抑えられる。更に、ペースト中でこのような粉
末と銅粉末との間に存在していた隙間が焼結時において
もそのまま空隙部として残ることにもなる。

【００７５】これにより、前記実施例と同様、ビア導体
の焼結、収縮速度が遅くなると共にビア導体の収縮率も
小さくなり、焼結時にビア導体とビアホールの内壁との
間に隙間が生じない。

【００７６】本実施例における多層配線基板のビア導体
部の品質を評価した結果を以下に示す。

【００７７】

【表３】

【００７８】焼結後の基板において表裏面の端子を用い
てビア導体の電気抵抗を測定した。また、基板の切断断
面観察によりビア導体部を観察した。その結果、本実施
例におけるビア導体では、表３のＮｏ．１に示すよう
に、電気抵抗は所定の抵抗値の範囲に収まった。また、
断面観察した結果、ビア導体内部に酸化銅粉末及び微小
な空隙部が散在し、これによってビア導体の体積がビア
ホール内の容積とほぼ等しくなり、ビア導体とビアホー
ルの内壁との間に隙間の発生は無かった。

【００７９】また、本実施例以外にも、表３のＮｏ．２
〜Ｎｏ．１２に示すように、酸化銅と同様に焼結温度の
高い石英ガラス（ＳｉＯ２）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）
を銅粉末表面に形成した場合や、これらの無機材料の添
加量や粒径を変えた場合にも、本実施例と同様の結果を
得ることができた。

【００８０】しかし、銅粉末のみによるビア用厚膜導体
ペーストを用いた場合には、表３のＮｏ．１３に示すよ
うに抵抗値に問題はなかったが、ビア導体とビアホール
の内壁との間に隙間が発生した。

【００８１】尚、本実施例では導体材料として銅粉末を
用いたが、金粉末または銀粉末を用いた場合でも、本実
施例と同様の結果が得られた。

【００８２】以上、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である
ことは言うまでもない。

【００８３】例えば、本実施例では、ビア用厚膜導体ペ
ーストに添加する無機添加材として幾つかの材料を挙げ
たが、これら以外にもこれらと同様の性質を有するもの
であれば他の材料を用いることも可能である。

【００８４】

【発明の効果】本発明の多層配線基板によれば、ビアホ
ール内に形成されたビア導体の内部に直径約１μｍ〜５
μｍの多数の空隙部、または、直径約０．１μｍ〜０．
５μｍの無機材料の微粉末及び直径約１μｍ〜５μｍの
多数の空隙部が散在して、ビア導体の体積がビアホール
内の容積とほぼ等しくなるため、ビア導体とビアホール
の内壁との間に隙間が発生せずに両者が密着する。

【００８５】また、本発明の多層配線基板を製造するた
めに、金属粉末と、この金属粉末の焼結温度域において
分解ガスを発生する無機物質、または、この金属粉末よ
りも焼結温度の高い無機物質であって、金属粉末よりも
小さな粒径を有する粉末、または、この金属粉末よりも
焼結温度の高い無機物質を金属粉末の表面に膜上に形成
した物質とを混合してビア用厚膜導体ペーストを作成
し、このビア用厚膜導体ペーストをビアホールに充填し
て焼結する。これにより基板焼結時にビア導体中に直径
約１μｍ〜５μｍの多数の空隙部が形成されてビア導体
の収縮が抑えられ、ビア導体とビアホールの内壁との間
に隙間が生じることなく両者が密着する。

【００８６】従って、基板表面に薄膜多層配線を形成す
る場合に、このような隙間を埋める工程を要せずに、薄
膜層に穴明き等の不良が発生することなく良好な薄膜多
層配線を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多層配線基板の断面図

【図２】基板表面に薄膜多層配線を形成した多層配線基
板の断面図

【図３】従来技術における多層配線基板の製造工程を示
す工程図

【図４】従来技術におけるビアホール内に形成されたビ
ア導体の断面図

【図５】本発明の一実施例におけるビアホール内に形成
されたビア導体の断面図

【図６】本発明の他の実施例におけるビアホール内に形
成されたビア導体の断面図

【図７】本発明の一実施例における多層配線基板の製造
工程を示す工程図

【図８】本発明の一実施例における基板表面に薄膜多層
配線を形成した多層配線基板の製造工程を示す工程図

【符号の説明】１…多層配線基板２…グリーンシート３…ビア導体４…金属粉末５…ビア導体とビアホールの内壁との間に発生した隙間６…表面導体パターン７…内層導体パターン８…裏面導体パターン９…薄膜多層配線１０…空隙部１１…無機添加材の微粉末１２…空隙部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本正英神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者中村真人神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者小林二三幸神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表裏面及び内層に夫々形成された導体パタ
ーンと、各層の前記導体パターン間に形成されたビアホ
ールと、該ビアホールに充填され、前記導体パターン間
を接続するビア導体とを有する多層配線基板において、前記ビア導体の外面と前記ビアホールの内壁とが密着し
ていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の多層配線基板
において、前記ビア導体の内部に直径約１μｍ〜５μｍ
の複数の空隙部が散在することを特徴とする多層配線基
板。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の多層配線基板
において、前記ビア導体の内部に直径約０．１μｍ〜
０．５μｍの無機物質及び直径約１μｍ〜５μｍの複数
の空隙部が散在することを特徴とする多層配線基板。
【請求項４】グリーンシートにビアホールを穴明けし、
該ビアホールにビア導体ペーストを充填し、グリーンシ
ートの表面または裏面に導体パターンを形成し、複数の
グリーンシートを積層して焼結する多層配線基板の製造
方法において、金属物質と、該金属物質の焼結温度域において分解ガス
を発生する無機物質とを混合してビア導体ペーストを作
成し、該ビア導体ペーストを前記ビアホールに充填する
ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項５】グリーンシートにビアホールを穴明けし、
該ビアホールにビア導体ペーストを充填し、グリーンシ
ートの表面または裏面に導体パターンを形成し、複数の
グリーンシートを積層して焼結する多層配線基板の製造
方法において、金属物質と、該金属物質よりも焼結温度の高い無機物質
とを混合してビア導体ペーストを作成し、該ビア導体ペ
ーストを前記ビアホールに充填することを特徴とする多
層配線基板の製造方法。
【請求項６】グリーンシートにビアホールを穴明けし、
該ビアホールにビア導体ペーストを充填し、グリーンシ
ートの表面または裏面に導体パターンを形成し、複数の
グリーンシートを積層して焼結する多層配線基板の製造
方法において、金属物質と、前記金属物質よりも焼結温度の高い無機物
質を前記金属物質の表面に膜上に形成した物質とを混合
してビア導体ペーストを作成し、該ビア導体ペーストを
前記ビアホールに充填することを特徴とする多層配線基
板の製造方法。