JPH0983143A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックグリーンシートの表面に印刷する
導体乾燥膜の欠落を防止し、断線のない低抵抗配線を有
するセラミック多層配線基板を製造する。 【構成】 セラミックグリーンシートに穴明けし、当該
穴に厚膜導体ペーストを充填してビア導体とし、そして
厚膜導体ペーストのスクリーン印刷によりその表面に配
線等のパターン膜を形成した複数のシートとを順次積層
して接着し、これを焼結してセラミック多層配線基板を
作製する。その過程において、セラミックグリーンシー
トの表面に印刷した導体乾燥膜の表面に、糊剤の塗布、
有機フィルムの接着、シートのプレス処理等の導体粉末
材料の欠落防止処理を施す。 【効果】 これにより、セラミックグリーンシートの表
面に印刷する導体乾燥膜の欠落を防止し、断線のない低
抵抗配線を有するセラミック多層配線基板を製造するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミック基板等によ
る多層配線基板の製造方法に係り、特に、セラミックグ
リーンシート基材の表面に形成する導体用粉末材料の加
工取扱い時に生ずる導体用粉末材料の欠落を解消するこ
とのできる多層配線基板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マルチチップ搭載
用セラミック配線基板は、近年、配線の微細化と多層化
とにより、高密度、高集積化が図られている。このよう
な多層配線基板の各層間の電気的接続はビア導体を用い
て行われるのが一般的である。

【０００３】図２は従来技術による多層配線基板の構成
例を示す断面図、図３は従来技術による多層配線基板の
製造工程を説明する図である。図２において、１はビア
導体、２は基板表面の導体、３は基板内部の導体、４は
基板裏面の導体、５は多層配線基板である。

【０００４】多層配線基板５は、複数のシートに、シー
トを貫通するビア導体１とシートの表面に印刷された導
体とを形成し、これらを積層、焼結することにより作製
され、図２に示すように、ビア導体１と、基板表面の導
体２と、基板内部の導体３と、基板裏面の導体４とを備
えて構成される。

【０００５】次に、図３を参照して、従来技術による多
層配線基板の製造方法を説明する。

【０００６】（１)まず、グリーンシート作製のための
シート化材料として、セラミック粉末バインダ(有機ポ
リマー)、揮発性溶剤を用意してこれらをボールミル混
練により混合する（工程ａ）。

【０００７】（２）ボールミル混練の工程ａにより製造
されたスラリーを脱泡して、キャスティングを行うこと
によりセラミックグリーンシートとする（工程ｂ、
ｃ）。

【０００８】（３）次に、全てのセラミックグリーンシ
ートにビア導体形成のための穴明け加工を行う（工程
ｄ）。

【０００９】（４）一方、厚膜導体ペーストの作製のた
めの材料として、金属粉末、ビヒクル（バインダ、溶
剤）を用意してこれらを混合、混練することにより厚膜
導体ペーストを製造する（工程ｅ）。

【００１０】（５）工程ｄで穴明け加工されたグリーン
シートの穴に、工程ｅで製造された厚膜導体ペーストを
スクリーン印刷等により充填した後、シート表面に配線
等のパターン膜を印刷形成する。なお、この工程におい
て、内層となるシートに対しては、シートの両面にパタ
ーン膜を印刷形成する（工程ｆ、ｇ）。

【００１１】（６）さらに、表裏面層用シートに対して
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（工程ｉ）。

【００１２】（７）導体を形成した複数のシートを順次
位置合わせして積層、接着し、熱処理を行って、シート
及び厚膜材料を同時に一体に焼結する（工程ｊ、ｋ）。

【００１３】従来技術においては、前述の工程ａ〜工程
ｋにより多層配線基板が製造されているが、特に、セラ
ミック配線基板として信号伝搬の高速化の要求が近年益
々高くなっており、セラミック基材の低誘電率化と配線
の低い抵抗化とが必要となっている。

【００１４】このため、セラミック基材としてアルミナ
系セラミックスからムライト系セラミックスあるいは低
誘電率のホウケイ酸ガラスを主要成分とするセラミック
材料をグリーンシートとして用い、配線材料として金、
銀、銅を用い、さらに、伝搬する信号線の距離を短くす
るため基板の配線構成の一層の高精細化、高密度化、多
層化が進められている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は、
導体ペーストとして、主に、金属粉末と有機高分子材料
を有機溶剤に溶解した粘性液であるビヒクルとからなる
ペーストを使用し、このペーストをスクリーン印刷し熱
処理を行うことにより厚膜導体を形成している。このよ
うな厚膜導体は、導体の抵抗を下げるために単に印刷膜
を厚くするだけではなく、基本的にペースト中の金属粉
末の配合比率を高めることが必要である。

【００１６】しかし、ペースト中の金属粉末の配合比率
を高めると、ビヒクルの比率が下がると共に、金属粉末
を固定する有機高分子材料の量が減少するため、溶剤が
除去された状態の印刷導体の乾燥膜の金属粉末同士及び
金属粉末とシートとの結合が弱くなる。この結果、前記
従来技術は、厚膜導体を印刷したグリーンシートの取扱
い時の振動や、厚膜導体表面への何らかの接触が起きた
とき、導体の金属粉末が崩れて導体膜の欠落を生じ易く
なり、導体の断線という配線基板として致命的欠陥を生
じるという問題点を生じてしまう。

【００１７】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、セラミックグリーンシート基材の表面に形成す
る導体用粉末材料の加工取扱い時に生ずる導体用粉末材
料の欠落を解消することのできる多層配線基板の製造方
法及びそれにより作製される多層配線基板を提供するこ
とにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、セラミックグリーンシートに穴明けし、当該穴に厚
膜導体ペーストを充填してビア導体とし、セラミックグ
リーンシートの表面または裏面あるいは両面に厚膜導体
ペーストをスクリーン印刷することにより、配線等のパ
ターン膜を形成した複数のシートを順次積層して接着し
これを焼結する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に印刷された厚膜導体ペース
トの乾燥膜に導体粉末材料の欠落防止処理を施すことに
より達成される。

【００１９】そして、前記欠落防止処理は、（１）厚膜
導体ペーストの乾燥膜に糊材をスプレーで塗布するこ
と、（２）厚膜導体ペーストの乾燥膜に糊材を印刷塗布
すること、（３）厚膜導体ペーストの乾燥膜に熱分解性
の有機フィルムを貼付けること、（４）厚膜導体ペース
トの乾燥後に当該印刷シートをプレス処理すること、の
いずれか１つにより行われる。

【００２０】また、前記目的は、必要に応じて、厚膜導
体ペーストの乾燥膜に導体粉末材料の欠落防止処理を施
したシートを積層し、加圧焼結することにより達成され
る。

【００２１】

【作用】前述したように、厚膜導体ペーストの乾燥膜に
導体粉末材料の欠落防止処理を施すことにより、金属粉
末の含有比率を高めた厚膜導体ペーストを印刷したグリ
ーンシートの取扱い時の振動、シート加工のための各種
金型表面と厚膜導体表面との接触において生じる導体膜
の欠落を防ぐことができる。

【００２２】すなわち、前記欠落防止処理を施すことに
より、金属粉末の含有比率を高めた厚膜導体の乾燥膜に
おける特に表面部分の金属粉末同士の固着を強固ににす
ることができ、乾燥導体膜中の金属粉末のパッキングを
高めることができ、これにより導体膜の欠落を防止する
ことができる。また、これにより、導体の断線という配
線基板として致命的欠陥を生じることのないセラミック
多層配線基板を製造することができる。

【００２３】また、厚膜導体ペーストの乾燥膜に導体粉
末材料の欠落防止処理を施した印刷シートを積層して加
圧焼結することにより、上方のシート基材と導体膜材料
との積層層間に介在する有機材料が揮散するために生じ
易い層間剥離を防止することができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明による多層配線基板の製造方法
の一実施例を図面により詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明の一実施例による多層配線基
板の製造工程を説明する図であり、以下、図１を参照し
て本発明の一実施例の製造方法説明する。なお、作製さ
れる多層配線基板の構成は、図２により説明した従来技
術の場合と同一であるので、その説明は省略する。

【００２６】基板の作製 （１）セラミックグリーンシートの作製 まず、グリーンシート作製のためのシート化材料とし
て、基板のセラミック基材となるケイ酸量の多いガラス
粉末及びムライト粉末と、これらの粉末のバインダとし
て用いるアクリル系樹脂と、グリーンシートをキャステ
ィング法で作製するための有機溶剤とを用意し、これら
の材料をボールミルで混練し、スラリー（泥状物）を作
製する（工程ａ）。

【００２７】工程ａにより製造されたスラリーを脱泡し
て、キャスティング装置により、帯状キャリヤフィルム
上に所定の厚さにスラリーを塗布し、これを加熱乾燥し
て有機溶剤を除去した後、切断して厚さ0.2mm、25cm 角
のセラミックグリーンシートを作製する（工程ｂ、
ｃ）。

【００２８】（２）穴明け 多層基板の層間の垂直方向の導通路となるビア導体１を
形成するため、多層配線の層構成に従って全てのシート
にφ0.1mm のスルーホールをパンチングにより穴明け加
工を行う（工程ｄ）。

【００２９】（３）厚膜導体ペーストの作製 厚膜導体ペーストの作製のための材料として、金属粉
末、ビヒクル（バインダ、溶剤）を用意してこれらを混
合、混練することにより厚膜導体ペーストを製造する
（工程ｅ）。

【００３０】工程ｅにより製造された導体の形成に用い
る厚膜導体ペーストの各種の組成例を表１に示す。表１
に示すように、厚膜導体ペーストは、導電材料として、
Ａｕ、ＣｕまたはＡｇを使用し、また、穴埋め印刷用、
パターン印刷用に複数の種類のものを作製した。

【００３１】

【表１】

【００３２】（４）印刷工程 ４．１ 穴埋め印刷 工程ｅにより製造された穴埋め用の厚膜導体ペーストを
印刷用ペーストとして、スクリーン印刷によりシートに
形成した穴に印刷充填する（工程ｆ）。

【００３３】４．２ パターン印刷 穴埋め印刷の終了後、各シート（基板）に次のようにパ
ターンを印刷形成する（工程ｇ）。

【００３４】基板の表面層となる１層目のシートの表
面に、スクリーン印刷によりパターン用の厚膜導体ペー
ストを印刷して、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、配線等の導体膜を形成する。 基板の内層部分となる各シートの表面に、スクリーン
印刷により厚膜導体ペーストを印刷して、各層に配分し
た配線膜あるいは電源・グランド膜等の導体膜を形成す
る。 基板の裏面層となるシートの表面に、スクリーン印刷
により厚膜導体ペーストを印刷して導体膜を形成し、こ
れを乾燥後、シートを反転してシートの裏面に、スクリ
ーン印刷により厚膜導体ペーストを印刷して、セラミッ
ク多層基板をプリント基板等のマザーボードに搭載接続
するための端子、電気的特性測定用の端子等の導体膜を
形成する。 （５）シート表面の導体乾燥膜の欠落防止処理 導体乾燥膜の欠落防止処理として、糊材のスプレーを行
う、糊材の印刷を行う、熱分解性有機フィルムの貼り付
けを行う、または、印刷シートに対するプレスを行う
（工程ｈ）。

【００３５】糊材をスプレーする処理は、ポリビニルア
ルコール、アクリル樹脂あるいはセルロース樹脂を揮発
性溶剤に溶かした溶液を導体乾燥膜にスプレーする処理
である。

【００３６】糊材を印刷する処理は、ポリビニルアルコ
ール、アクリル樹脂あるいはセルロース樹脂をグリコー
ル系溶剤に溶かした粘性溶液を導体を印刷したと同一の
パターンスクリーンで印刷して乾燥導体膜に塗布する処
理である。

【００３７】熱分解性有機フィルムを貼り付ける処理
は、ポリビニルアルコール、アクリル樹脂あるいはセル
ロース樹脂を揮発性溶剤に溶かした溶液を離型処理した
ガラス板上に薄く塗布し、これを乾燥して形成したフィ
ルムを印刷したシートに貼り付ける処理である。

【００３８】また、印刷シートをプレスする処理は、パ
ターンが印刷されたグリーンシートを離型処理したフィ
ルムで挟み込んで室温でプレスする処理である。

【００３９】（６）カバーコートの印刷 表裏面層用シートに対し、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（工程ｉ）。

【００４０】（７）積層・接着及び焼結 前述までの工程で印刷膜が形成され、導体乾燥膜の欠落
防止処理が施されたシートをその層構成に従って、順次
積み重ねて積層して、100℃ のホットプレスによりシー
トの接着を行う（工程ｊ）。

【００４１】そして、導体材料がＡｕ及びＡｇの場合、
空気中で1000℃まで加熱する熱処理を行って、ガラスセ
ラミックシートと導体とを一体に焼結し、セラミック多
層配線基板を作製する。また、導体材料がＣｕの場合、
Ｎ₂−Ｈ₂−Ｈ₂Ｏ の雰囲気中で850℃ まで加熱する熱処
理を行い、シート基材及び導体膜の有機物を分解除去
し、その後、非酸化雰囲気（例えば、Ｎ₂−Ｈ₂雰囲気）
で1000℃まで加熱してガラスセラミックシートと導体と
を一体に焼結し、セラミック多層配線基板を作製する
（工程ｋ）。

【００４２】多層配線基板の導体膜の品質評価 前述した本発明の一実施例による方法により焼結した基
板に形成した導体膜の電気抵抗を測定し、また、基板表
面からの研磨面観察により導体膜の欠落の状況を観察し
てその品質の評価を行った。その結果を表２に示す。

【００４３】

【表２】

【００４４】表２には、パターン用ペーストの表１に示
す種類とペースト乾燥膜の欠落防止処理の種類との組み
合わせを変えた複数についての結果が示されている。

【００４５】この表２の結果から判るように、Ｎo.1〜
Ｎo.19 として示した本発明の実施例により製造された
ものは、電気抵抗が所定の抵抗値の範囲に全て収まって
おり、また、研磨観察においても導体膜の欠落を見い出
すことはできなかった。しかし、比較のためにＮo.20に
示した従来技術の方法により製造された導体膜の欠落防
止処理を行わないものものは、導体膜に断線を生じある
いは導体膜の高抵抗値のものが多発した。

【００４６】次に、本発明による多層配線基板の製造方
法の他の実施例を説明する。この実施例は、基板の構成
材料及び焼結した基板の断面構成は前述した実施例の場
合と同一であり、基板の焼結方法のみが相違する。

【００４７】（１）基板用材料と積層接着までの工程 すでに説明した本発明の一実施例に用いたセラミックグ
リーンシート及び厚膜ペースト材料を用いて印刷シート
を作製し、このシート表面の導体乾燥膜の欠落防止処理
を施し、その層構成に従って順次積み重ねて積層し、10
0℃ のホットプレスによりシートの接着を行う。

【００４８】（２）積層・接着体の焼結 積層・接着体をセラミック焼結板の間に挾み込んで加圧
する。その際、導体材料がＡｕ及びＡｇの場合、空気中
で1000℃まで加熱する熱処理を行って、ガラスセラミッ
クシートと導体とを一体に焼結し、セラミック多層配線
基板を作製する。また、導体材料がＣｕの場合、Ｎ₂−
Ｈ₂−Ｈ₂Ｏの雰囲気中で850℃まで加熱する熱処理を行
い、シート基材及び導体膜の有機物を分解除去し、その
後、非酸化雰囲気（例えば、Ｎ₂−Ｈ₂雰囲気）で1000℃
まで加熱してガラスセラミックシートと導体とを一体に
焼結し、セラミック多層配線基板を作製する。

【００４９】多層配線基板の導体膜の品質評価 前述した本発明の他の実施例による方法により焼結した
基板に形成した導体膜の電気抵抗を測定し、また、基板
表面からの研磨面観察により導体膜の欠落の状況を観察
してその品質の評価を行った。その結果を表３に示す。

【００５０】

【表３】

【００５１】表３には、パターン用ペーストの表１に示
す種類とペースト乾燥膜の欠落防止処理の種類との組み
合わせを変えた複数についての結果が示されている。

【００５２】この表３の結果から判るように、Ｎo.1〜
Ｎo.19 として示した本発明の他の実施例により製造さ
れたものは、電気抵抗が所定の抵抗値の範囲に全て収ま
っており、また、研磨観察においても導体膜の欠落を見
い出すことはできなかった。しかし、比較のためにＮo.
20に示した従来技術の方法により製造された導体膜の欠
落防止処理を行わないものものは、導体膜に断線を生じ
あるいは導体膜の高抵抗値のものが多発した。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、セ
ラミックグリーンシートの表面に印刷する導体乾燥膜の
欠落を防止することができ、断線のない低抵抗の配線を
有するセラミック多層配線基板を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による多層配線基板の製造工
程を説明する図である。

【図２】従来技術及び本発明による多層配線基板の構成
例を示す断面図である。

【図３】従来技術による多層配線基板の製造工程を説明
する図である。

【符号の説明】

１ ビア導体 ２ 基板表面の導体 ３ 基板内部の導体 ４ 基板裏面の導体 ５ 多層配線基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックグリーンシートに穴明けし、
   当該穴に厚膜導体ペーストを充填してビア導体とし、セ
   ラミックグリーンシートの表面または裏面或いは両面に
   厚膜導体ペーストをスクリーン印刷することにより、配
   線等のパターン膜を形成した複数のシートを順次積層し
   て接着しこれを焼結する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に印刷された厚膜導
   体ペーストの乾燥膜に導体粉末材料の欠落防止処理を施
   すことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記欠落防止処理が、糊材をスプレーで
   塗布する処理、糊材を印刷塗布する処理、熱分解性の有
   機フィルムを貼り付ける処理、グリーンシートをプレス
   する処理のいずれか１つの処理であ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。