JPWO2008075521A1 - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

設計の自由度が高く、製造時にクラックや反りが発生しにくく、かつ安価に製造することができる多層配線基板を得る。多層配線基板１０は、積層された複数のセラミック層１２を含む。セラミック層１２の主面に配線電極１４を形成し、その周囲に点在化パターン１６を形成する。点在化パターン１６は、たとえば配線電極１４の近傍における存在率が大きく、配線電極から遠ざかるほど存在率が小さくなるように、密度分布を変化させて形成される。

Description

この発明は、多層配線基板に関し、特にたとえば、電子部品などを搭載して電子回路を形成するために用いられる多層配線基板に関する。

従来より、電子部品などを搭載して、電子回路を形成するために、多層配線基板が用いられている。多層配線基板は、積層された複数のセラミック層と、セラミック層の主面に形成された配線電極とを含む。さらに、積層されたセラミック層の主面に形成された配線電極を接続するために、セラミック層にビアホールが形成される。このような多層配線基板は、配線電極のパターンを形成したセラミックグリーンシートを積層し、焼成することにより形成される。このような多層配線基板においては、焼成時に、セラミック層と配線電極やビアホールとの間で、熱収縮率の差による応力が発生し、セラミック層にクラックが発生する場合がある。特に、電子部品の高周波化が進み、高周波領域での挿入損失を小さくするために、配線電極の厚膜化が図られているが、配線電極を厚膜化すると、金属材料である配線電極とセラミックとの焼成時の収縮差が顕著になる。また、焼成後に、多層配線基板に反りや変形が発生する場合がある。

そこで、図１７に示すような多層配線基板が考えられた。この多層配線基板１は、積層された複数のセラミック層２を含む。セラミック層２には、ビアホール３が形成されている。ビアホール３の近傍には、ビアホール３とほぼ同じ大きさのストレス開放パッド４が形成される。ストレス開放パッド４は、セラミックグリーンシートに凹部を形成し、この凹部に導電ペーストを充填することによって形成される。このようなストレス開放パッド４が形成されることにより、ビアホール３とセラミック層２との間の熱収縮率の差によるストレスが再分布され、セラミック層２のクラックや反りなどを防止することができる。また、ストレス開放パッド４は、セラミック層２を貫通していないため、ストレス解放パッド４が形成された部分の下層に、配線電極５を形成することができる（特許文献１参照）。
特開平１０−６５２８６号公報

しかしながら、このようなストレス開放パッドを有する多層配線基板では、ビアホールと同程度の大きさのストレス開放パッドが用いられているため、ストレス開放パッドの配置場所が限定される。また、ストレス開放パッドのサイズが大きいため、ストレス開放パッドを形成しようとすれば、配線電極やビアホールの配置場所に制限が生じ、設計の自由度が小さくなる。

また、ストレス開放パッドを形成するために、セラミックグリーンシートを貫通しないように凹部を形成し、この凹部に導電ペーストを充填する必要があり、その作製工程が非常に複雑になる。さらに、ビアホールやストレス開放パッドを作製する際に、ビアホールとストレス開放パッドとの間をある程度離して配置する必要があり、設計の自由度が小さくなる。また、ストレス開放パッドが大きいため、製品として不要な部分が増え、コストアップの原因となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、設計の自由度が高く、製造時にクラックや反りが発生しにくく、かつ安価に製造することができる多層配線基板を提供することである。

この発明は、積層された複数のセラミック層と、セラミック層の主面に形成される配線電極と、セラミック層の主面における配線電極の近傍に散在する複数の点からなる点在化パターンとを含む、多層配線基板である。
このような多層配線基板において、点在化パターンの密度分布を変化させることが好ましい。
配線電極の近傍に散在する複数の点在化パターンにより、配線電極とセラミック層との間の熱収縮率の差が分散されて緩和される。それにより、積層したセラミックグリーンシートの焼成時に、セラミック層に加わる応力を緩和することができる。
ここで、点在化パターンの密度分布を変えることにより、点在化パターンの密度の高い部分と密度の低い部分とで、熱収縮率を点在化パターン側に近づけたり、セラミック層側に近づけたりすることができる。点在化パターンを形成するためには、印刷などによりセラミックグリーンシート上に点在化パターンの材料を載せればよく、セラミックグリーンシートに凹部を形成したりする必要がない。

このような多層配線基板において、配線電極近傍における点在化パターンの存在率が大きく、かつ配線電極から遠ざかるほど点在化パターンの存在率が小さくなるようにすることにより、点在化パターンの密度分布を変化させることができる。
ここで、配線電極近傍から遠ざかるにつれて点在化パターンを小さくすることにより、点在化パターンの密度分布を変化させてもよい。
また、配線電極近傍から遠ざかるにつれて点在化パターンの個数を少なくすることにより、点在化パターンの密度分布を変化させてもよい。
点在化パターンの密度分布としては、配線電極近傍において密度が高く、配線電極から遠ざかるにつれて密度が低くなるようにすることが好ましい。それにより、配線電極側の近傍から遠ざかるにつれて、徐々に熱収縮率を変化させることができる。点在化パターンの密度分布を変化させるために、点在化パターンの存在率が変化させられるが、そのために、配線電極からの距離によって点在化パターンの大きさを変化させてもよいし、点在化パターンの個数を変化させてもよい。

また、点在化パターンは、配線電極と同一層上に形成される。
ここで、点在化パターンは、配線電極と同じ材料で形成されてもよい。
さらに、点在化パターンは、配線電極と異なる材料で形成されてもよい。
点在化パターンを配線電極と同一層上に形成することにより、配線電極とセラミック層の間の熱収縮率の差による応力を緩和することができる。さらに、多層配線基板を作製する際に、セラミックグリーンシート上に配線電極と同時に点在化パターンを形成することができるし、配線電極とは別に点在化パターンを形成することもできる。したがって、点在化パターンの作製法として、さまざまな方法を採用することができる。また、点在化パターンをセラミック層の内部に配置しないことにより、点在化パターンによる多層配線基板自体の特性変化を最小限に抑えることができる。
ここで、熱収縮率の変化状態や、その他に要求される特性によって、配線電極と同じ材料で点在化パターンを形成してもよいし、配線電極と異なる材料で点在化パターンを形成してもよい。

また、セラミック層にビアホールが形成される場合、点在化パターンの個々の面積がビアホールの面積より小さいことが好ましい。
点在化パターンを小さくすることにより、配線電極やビアホールの隙間に点在化パターンを形成することができ、点在化パターンを形成するために、特別な設計をする必要がない。

さらに、セラミック層にビアホールが形成される場合、点在化パターンをビアホールに接続してもよい。
また、積層されたセラミック層の側面に側面電極を形成し、側面電極に点在化パターンを接続してもよい。
点在化パターンを熱伝導用として用いる場合、点在化パターンをビアホールや側面電極に接続することにより、ビアホールや側面電極を介して、基板内部の熱を放熱することができる。

また、接地用として用いられるグランド電極を形成し、グランド電極に点在化パターンを接続してもよい。
グランド電極に点在化パターンを接続することにより、点在化パターンを電磁遮蔽用として用いることができる。それにより、隣接する素子や配線電極の間の電磁結合を防止することができる。

さらに、点在化パターンの平面形状を略円形にすることが好ましい。
熱収縮率の差による応力は、熱収縮率の異なる材料の角部分に集中するため、点在化パターンの平面形状を円形や楕円形などの角のない形状にすることにより、さらに基板に加わる応力を小さくすることができる。

また、点在化パターンの熱収縮率は、セラミック層の熱収縮率と配線電極の熱収縮率の間の値であることが好ましい。
点在化パターンの熱収縮率をセラミック層の熱収縮率と配線電極の熱収縮率の間の値とすることにより、配線電極とセラミック層との間の熱収縮率の差による応力を小さくすることができ、焼成時におけるクラックなどの発生を抑えることができる。

さらに、点在化パターンは、スクリーン印刷法によって形成されてもよい。
また、点在化パターンは、インクジェット印刷法により形成されてもよい。
また、点在化パターンは、電子写真印刷法によって形成されてもよい。
点在化パターンは、各種の方法で形成することができ、配線電極と同じ方法で形成してもよいし、配線電極とは異なる方法で形成してもよい。

この発明によれば、セラミックグリーンシートの積層体を焼成して多層配線基板を作製する際に、点在化パターンによって配線電極とセラミック層との間の熱収縮率の差による応力を緩和することができ、セラミック層にクラックが発生したり、基板に反りが発生することを防止することができる。さらに、点在化パターンを放熱用や電磁遮蔽用としても用いることができる。また、点在化パターンを小さくすることができるため、配線電極やビアホールの間の隙間に点在化パターンを形成することができる。そのため、配線電極やビアホールの形成位置が制限されず、多層配線基板の設計の自由度を確保することができる。さらに、点在化パターンを形成するために、セラミックグリーンシートに凹部などを形成する必要がなく、多層配線基板の製造が容易である。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

この発明の多層配線基板の一例を示す断面図解図である。 図１に示す多層配線基板の１つのセラミック層の一例を示す平面図である。 図１に示す多層配線基板の１つのセラミック層の他の例を示す平面図である。 インクジェット印刷に使用されるインクや電子写真印刷に使用されるトナーに用いられる１次粒子を示す図解図である。 インクジェット印刷に使用されるインクや電子写真印刷に使用されるトナーに用いられる２次粒子を示す図解図である。 この発明の多層配線基板の他の例を示す断面図解図である。 図６に示す多層配線基板の１つのセラミック層を示す平面図である。 この発明の多層配線基板のさらに他の例を示す断面図解図である。 この発明の多層配線基板の別の例を示す断面図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの配置の一例を示す図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの配置の他の例を示す図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの形状の一例を示す平面図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの形状の他の例を示す平面図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの形状のさらに他の例を示す平面図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの形状の別の例を示す平面図解図である。 セラミック層上に形成される点在化パターンの配置のさらに他の例を示す図解図である。 従来の多層配線基板の一例を示す断面図解図である。

符号の説明

１０ 多層配線基板
１２ セラミック層
１４ 配線電極
１６ 点在化パターン
１８ ビアホール
２０ 側面電極
２２ 電子部品
２４ プリント基板
２６ 半田
２８ サーマルビア

図１はこの発明の多層配線基板の一例を示す断面図解図であり、図２および図３は図１に示す多層配線基板の１つのセラミック層を示す平面図である。多層配線基板１０は、複数のセラミック層１２を含む。セラミック層１２の主面上には、配線電極１４が形成される。図２に示すように、配線電極１４の周囲には、複数の点在化パターン１６が形成される。点在化パターン１６は、たとえば配線電極１４と同じ材料で、細かい点状に形成される。

点在化パターン１６は、図３に示すように、配線電極１４の近傍において、その密度が高く、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、その密度が低くなるように形成されることが好ましい。点在化パターン１６の密度分布を変化させるために、たとえば図１に示すように、セラミック層１２の厚み方向における点在化パターン１６の数を変化させることができる。つまり、配線電極１４の近傍において、複数の点在化パターン１６を積み重ね、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、点在化パターン１６の積み重ね数を少なくすることにより、点在化パターン１６の密度分布を変化させることができる。

また、図３に示すように、セラミック層１２の平面内における点在化パターン１６の数を変化させることにより、点在化パターン１６の密度分布を変化させることができる。つまり、セラミック層１２の平面内において、配線電極１４の近傍における点在化パターン１６の存在率を多くし、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、点在化パターン１６の存在率を少なくすることにより、点在化パターン１６の密度分布を変化させることができる。

さらに、点在化パターン１６の存在率を一定にしておき、点在化パターン１６の大きさを変えることにより、点在化パターン１６の密度分布を変化させてもよい。つまり、配線電極１４の近傍における点在化パターン１６を大きくし、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、点在化パターン１６を小さくすることにより、点在化パターン１６の密度分布を変化させることができる。

なお、点在化パターン１６の存在率の変化と、点在化パターン１６の大きさの変化の両方が混在していてもよいが、少なくとも一方によって、点在化パターン１６の密度分布を変化させることができる。つまり、全ての点在化パターン１６の大きさを等しくして、位置的に点在化パターン１６の存在率を変化させることにより、その密度分布を変化させることができる。また、点在化パターン１６の存在率が位置的に変化せず、点在化パターン１６の大きさのみを変化させることにより、点在化パターン１６の密度分布を変化させることができる。

多層配線基板１０は、セラミックグリーンシート上に、導電材料などによって、配線電極１４および点在化パターン１６を形成し、これらのセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより形成される。セラミックグリーンシート上へのパターンの形成は、たとえばスクリーン印刷法、インクジェット印刷法、電子写真印刷法などによって、導電材料を付与することにより行われる。このとき、配線電極１４および点在化パターン１６は、同じ方法で形成されてもよいし、異なる方法で形成されてもよい。異なる方法で形成する場合としては、たとえばセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷によって配線電極１４を形成し、インクジェット印刷により点在化パターン１６を形成する方法などが考えられる。なお、インクジェット印刷では使用するインクの分散度が大きい場合、また、電子写真印刷では使用するトナーの流動性が大きい場合は、図４に示すような粒子単体である１次粒子による配線電極１４および点在化パターン１６の形成が行える。このため、１次粒子の粒径が小さいほど微細な配線電極１４や点在化パターン１６の形成をすることができる。また、インクの分散度が小さいときやトナーの流動性が小さいときは、図５に示すような１次粒子の集合体である２次粒子が形成され、１次粒子と２次粒子による印刷が行われる。

これらのパターンが形成されたセラミックグリーンシートが積層され、焼成されることにより、多層配線基板１０が作製される。このとき、配線電極１４や点在化パターン１６の熱収縮率とセラミック層１２の熱収縮率とが異なり、これらの間に応力が働く。しかしながら、細かい点在化パターン１６がセラミック層１２上に散在しているため、配線電極１４とセラミック層１２との間に働く応力が分散される。つまり、配線電極１４の近傍においては、点在化パターン１６の密度が高いため、熱収縮率は配線電極１４に近い値となる。また、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、点在化パターン１６の密度が低くなるため、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、熱収縮率はセラミック層１２に近くなっていく。そのため、セラミックグリーンシートの積層体を焼成するとき、配線電極１４とセラミック層１２との間に働く応力が、点在化パターン１６によって分散され、セラミック層１２にクラックが発生したり、基板に反りや変形が発生することを抑えることができる。また、配線電極１４の周囲に点在化パターン１６を形成することにより、クラックの発生の起点となる全ての位置において、応力の分散化を図ることができる。

また、図６および図７に示すように、セラミック層１２にビアホール１８が形成されている場合においても、点在化パターン１６を形成することができる。ここで、ビアホール１８は、異なるセラミック層１２に形成された配線電極１４どうしを接続したり、多層配線基板１０上に実装された電子部品と内部の配線電極１４とを接続するために、セラミック層１２に形成された貫通孔に導電材料が充填されたものである。ビアホール１８を形成するためには、たとえばセラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、導電ペーストなどが貫通孔に充填される。そして、セラミックグリーンシートを積層して焼成することにより、セラミック層１２中にビアホール１８が形成される。なお、図６および図７に示す多層配線基板１０では、内部のセラミック層１２に形成された配線電極１４が基板の側面に引き出され、基板の側面に形成された側面電極２０に接続されている。複数の側面電極２０のうち、１つまたはいくつかの側面電極２０は、たとえばグランド電極として使用される。また、多層配線基板１０の上面には、別の電子部品２２が搭載され、ビアホール１８を介して、内部のセラミック層１２に形成された配線電極１４に接続されている。

ビアホール１８が形成された多層配線基板１０においては、点在化パターン１６は、ビアホール１８の平面形状より小さく形成される。それにより、配線電極１４やビアホール１８の間の隙間に、点在化パターン１６を形成することができる。したがって、点在化パターン１６の形成位置を考慮することなく、自由に配線電極１４やビアホール１８の位置を設計することができる。

また、セラミック層１２の主面に点在化パターン１６を形成することにより、点在化パターン１６を介して、セラミック層１２の主面に沿って熱を伝達させることができる。したがって、各セラミック層１２の主面に沿って、多層配線基板１０の内部における熱を外部に伝達させることが可能である。このように、多層基板１０の内部の熱を選択的な経路で外部に伝達して放熱することができるため、多層配線基板１０の内部に素子が形成された場合であっても、これらの素子に熱が伝わることが防止される。また、多層配線基板１０の内部に形成された素子に熱が発生しても、セラミック層１２の主面に沿って熱を伝達して放熱できるため、他のセラミック層１２に形成された素子に熱の影響を与えることが防止される。

さらに、図６に示す多層配線基板１０の１層目と２層目との間の点在化パターン１６のように、点在化パターン１６をビアホール１８に接触させてもよい。このような多層配線基板１０では、たとえば電子部品２２で発生した熱がビアホール１８を伝達してきたとき、点在化パターン１６を介して、セラミック層１２の主面に沿って外部に放熱することができる。

また、図６に示すように、グランド電極として使用される側面電極２０に接続された配線電極１４に、点在化パターン１６が接触するようにしてもよい。点在化パターン１６がグランド電極に接触することにより、点在化パターン１６の両側において、電磁遮蔽効果を得ることができる。したがって、異なるセラミック層１２に形成された素子の間や、同一のセラミック層１２において点在化パターン１６の両側に形成された素子の間、あるいは点在化パターン１６の両側にある配線電極間で、電磁結合を防止することができる。

また、図８に示すように、多層配線基板１０をプリント基板２４に半田２６で接続して用いるときに、電子部品２２に発生した熱をプリント基板２４に放熱するために用いられるビアホールとして、サーマルビア２８が形成される場合がある。このような場合、サーマルビア２８に点在化パターン１６を接触させることにより、サーマルビア２８を介して、多層配線基板１０内の熱をプリント基板２４に放熱することができる。したがって、点在化パターン１６をサーマルビア２８に接触させることにより、放熱効果を高めることができる。

さらに、図８に示すように、点在化パターン１６を多層配線基板１０の側面に露出させてもよい。たとえば、多層配線基板１０を作製する際に、配線電極１４やビアホール１８を有する大きいマザー基板を作製し、このマザー基板を切断して個々の多層配線基板１０としたときに、多層基板１０の側面に点在化パターン１６が露出する。このように、多層配線基板１０の側面に点在化パターン１６が露出することにより、基板内部の熱が点在化パターン１６を伝わって、露出した点在化パターン１６から放熱される。したがって、多層配線基板１０の側面に点在化パターン１６を露出させることにより、放熱効果を高めることができる。

また、図９に示すように、多層配線基板１０の側面に側面電極２０が形成され、この側面電極２０が半田２６でプリント基板２４に接続される構成である場合、側面電極２０に点在化パターン１６を接触させてもよい。このように、側面電極２０に点在化パターン１６を接触させることにより、基板内部の熱を点在化パターン１６から側面電極２０に伝達し、側面電極２０から外部に放熱することができる。したがって、側面電極２０に点在化パターン１６を接触させることにより、多層配線基板１０の放熱効果を高めることができる。

これらの多層配線基板１０において、各セラミック層１２上の配線電極１４の周囲に点在化パターン１６が形成されるが、図１０に示すように、屈曲した配線電極１４の角部の外側部分および内側部分の点在化パターン１６の密度が高くなるように設計される。屈曲した配線電極１４の角部近傍は、焼成時の収縮により、応力が集中しやすい部分である。そこで、この部分の点在化パターン１６の密度を高くすることにより、応力が集中しやすい場所におけるクラックの発生を抑えることができる。

また、図１１に示すように、隣接する２つの配線電極１４が形成されている場合、これらの配線電極１４間の点在化パターン１６の密度が高くなるように設計される。２つの配線電極１４が隣接する場合、これらの配線電極１４間に応力が集中しやすい。そのため、隣接する配線電極１４間において、点在化パターン１６の密度を高くすることにより、応力が集中しやすい場所におけるクラックの発生を抑えることができる。

なお、点在化パターン１６の形状としては、図１２に示すような円形や、図１３に示すような楕円形にすることが好ましい。点在化パターン１６においても、角部があれば、その近傍に応力が集中するため、円形や楕円形などのような略円形の平面形状とすることにより、応力の集中を防止することができる。ただし、この多層配線基板１０は、大きい配線電極１４やビアホール１８の周囲に細かい点在化パターン１６を散在させることにより、セラミック層１２に加わる応力を緩和しようとするものである。そのため、図１４に示すような四角形の点在化パターン１６や、図１５に示すような三角形の点在化パターン１６であっても、細かい点在化パターン１６を形成することによって、セラミック層１２にクラックが発生することを抑えることができる。

また、図１６に示すように、配線電極１４の直近部分には点在化パターン１６を形成しないで、配線電極１４と点在化パターン１６との間に若干の隙間を形成することが好ましい。このような隙間を形成しておけば、配線電極１４のパターンを形成する際に、ライン幅がばらついても、配線電極１４と点在化パターン１６との接触を防止することができる。なお、点在化パターン１６の材料としては、必ずしも配線電極１４と同じ材料とする必要はなく、異なる材料で形成してもよい。たとえば、点在化パターン１６の材料として、フェライトやマグネタイトなどの磁性材料を用いると、電磁遮蔽効果を得ることができる。ここで、点在化パターン１６によって、配線電極１４とセラミック層１２との間の応力を緩和するためには、点在化パターン１６の熱収縮率が、配線電極１４の熱収縮率とセラミック層１２の熱収縮率の間の値であることが好ましい。

このような多層配線基板１０を製造するために、たとえばスクリーン印刷法が用いられる。そのために、セラミック層１２の材料となるセラミックスラリーが準備される。このセラミックスラリーを用いて、ドクターブレード法により、キャリアフィルム上にセラミックグリーンシートが成形される。そして、セラミックグリーンシートは、キャリアフィルムとともに、所定の大きさに切断される。

次に、キャリアフィルム側から出力制御されたレーザー光（ＣＯ₂レーザー）を照射し、キャリアフィルムとセラミックグリーンシートを貫通させて、キャリアフィルムおよびセラミックグリーンシートにスルーホールが形成される。そして、キャリアフィルム側からスルーホール内に導体ペーストを充填し、余分な導体ペーストが掻き取られる。

導体ペーストが充填されたセラミックグリーンシートのシート面に、スクリーン印刷法によって、配線電極１４が形成される。なお、導体ペースト中に含まれる導電性物質としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ等の遷移金属群より選ばれる少なくとも１種類の金属とすることが好ましい。また、これらの金属を単独で用いてもよいが、合金として用いてもよい。さらに、これらの金属の酸化物を用いてもよい。

セラミックグリーンシートの配線電極１４が形成された面に、スクリーン印刷によって、点在化パターン１６が形成される。点在化パターン１６の密度は、ＣＡＤパターンで任意に変更することができる。ここで、点在化パターン１６の密度とは、セラミックグリーンシートの配線電極１４がない部分の任意の面積に占める点在化パターン１６の総投影面積の割合のことである。点在化パターン１６の形状は、上述のように、円形、楕円形、四角形、三角形等、あらゆる形状とすることができる。また、点在化パターン１６の材料としては、上述のように、配線電極１４と同じ材料を用いることもできるし、異なる材料を用いることもできる。配線電極１４と点在化パターン１６を同じ材料で形成すれば、配線電極１４と点在化パターン１６とを同一工程で形成できるため、加工費を削減する効果を得ることができる。

必要な層についてスルーホールの形成と導体ペーストの充填、配線電極１４の形成、点在化パターン１６の形成を行い、全ての層が積層されて圧着される。得られた積層体について、最終的に多層配線基板１０となる子基板に分割するためのブレイク溝が形成される。さらに、積層体が焼成され、外部電極となる部分にめっきが施される。そして、得られたマザー基板上にＩＣや表面実装部品などが実装され、ブレイク溝部分で子基板に分割されて、複数の多層配線基板１０が作製される。

この多層配線基板１０では、上述のように、焼成時におけるセラミック層のクラック発生や基板の反りの発生などを防止することができる。また、点在化パターン１６を形成することによって、放熱効果や電磁遮蔽効果を得ることもできる。ここで、点在化パターン１６は、配線電極１４と同一層、つまり積層されたセラミック層１２の間に形成されるため、セラミック層１２の内部に金属粒子が含まれておらず、基板自体の誘電率、熱伝導性、電気伝導性、基板強度などの特性の変化を最小限に抑えることができる。

さらに、点在化パターン１６は、配線基板１４やビアホール１８の間の余白スペースに形成すればよく、大きい面積を占有する必要がない。そのため、配線電極１４などの高密度化に対して障害になることはなく、設計の自由度も確保することができる。しかも、点在化パターン１６の密度分布の設計も自由である。また、点在化パターン１６は、配線電極１４より厚くする必要はなく、多層配線基板１０の厚みが増加することもない。さらに、スクリーン印刷法を用いれば、配線電極１４と点在化パターン１６とは、同じ材料を用いて、同じ工程で作製することができ、原料費、加工費のコストアップを抑えることができる。

なお、公知の事実として、焼成時に配線電極を構成する金属がセラミック中に拡散する場合がある。この場合、点在化パターンが形成されなくても、配線電極と配線電極周囲のセラミックの収縮挙動の差が小さくなり、クラックを抑制する可能性も想定される。しかしながら、配線電極材料とセラミックの組み合わせによっては、セラミック中に配線電極材料が拡散しない場合もあり、また配線電極材料をセラミック中に拡散させるためには、焼成プロファイルもある程度制限される。それに対して、点在化パターン１６を形成する場合には、材料の組み合わせや焼成プロファイルに拘束されることなく、クラック抑制の効果を得ることができるため、材料の組み合わせなどにおいても、自由に設計することができる。

また、点在化パターン１６をインクジェット印刷法によって形成することができる。そのために、上述の方法と同様にして、スクリーン印刷による配線電極１４を形成したセラミックグリーンシートが準備される。また、インクジェット印刷に用いられるインクが準備される。このようなインクとして、たとえば１００重量部のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）の中に平均粒径１００ｎｍのＣｕ粒子を３重量部加えて分散剤を添加し、点在化パターン形成用のインクが作製される。

インク中に含まれる点在化パターン用物質としては、配線電極１４の材料と同一材料であってもよいし、異種材料であってもよい。配線電極１４の材料と点在化パターン用材料とが同一材料である場合、点在化パターン用物質として、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ等の遷移金属群が用いられる。今回の例では、Ｃｕが用いられているが、Ａｇが用いられる場合、さらに小さいナノ粒子を使用することができる。

なお、点在化パターン用物質の平均粒子径は、１０ｎｍ〜１μｍであることが好ましい。平均粒子径が１μｍを超えると、インクジェット用ノズルが詰まってしまうという問題が発生する。また、点在化パターン用物質のインク中の濃度としては、７０重量％以下、特に５０重量％以下であることが好ましい。点在化パターン用物質の濃度が７０重量％を超えると、粘度、表面張力などのインク特性を満たさなくなるため、インクジェット用インクとして使用することができなくなる。また、点在化パターン用インクの粘度としては、１〜１００ｍＰａ・ｓ、表面張力としては、２５〜８０ｍＮ／ｍの範囲にあることが好ましい。この範囲外では、インクジェット用インクとして用いるためのインク特性を満足させることができない。

さらに、溶剤としては、ＩＰＡ以外にも、たとえば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン、トリメチルペンタンなどの長鎖アルカンや、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどの環状アルカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、トリメチルベンゼン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、デカノール、シクロヘキサノール、テルピネオールなどのアルコールを用いることができる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、混合溶媒の形で用いてもよい。

このような点在化パターン用インクを用いて、スクリーン印刷で配線電極１４が形成されたセラミックグリーンシート面に、配線電極１４の全周囲を取り囲むようにして、インクジェット印刷により、微小な点在化パターン１６が形成される。その後、セラミックグリーンシートの積層、焼成、電子部品の実装、マザー基板の分割などが行われるが、これらについては、スクリーン印刷による方法と同様である。

ここで、点在化パターン１６の密度分布を変化させるために、点在化パターン用インク中の点在化パターン用物質の含有量を調整する方法がある。点在化パターン用物質の含有量を多くすると、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。また、インクジェット用ノズルが噴射するインク粒子の大きさ（吐出量）で調整することもできる。インクの吐出量を多くすると、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。また、点在化パターン１６の重ね印刷を行ってもよい。重ね印刷回数を増やすと、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。

このように、インクジェット印刷法によって点在化パターン１６を形成しても、スクリーン印刷法による形成と同様に、クラック防止、放熱、電磁遮蔽などの効果を得ることができる。なお、必ずしも配線電極１４をスクリーン印刷によって形成する必要はなく、配線電極１４と点在化パターン１６の両方をインクジェット印刷によって形成してもよい。

また、電子写真印刷法を用いて、配線電極１４および点在化パターン１６を形成してもよい。そのために、配線電極１４および点在化パターン１６を形成するための荷電性粉末が作製される。荷電性粉末を作製するために、銅粉と樹脂とが混合され、表面処理機を用いて、銅粉表面が樹脂で被覆される。得られたサンプルを分級し、微粉と粗粉とが除去される。このようにして得られたカプセル銅粉と外添剤とを混合し、表面処理機を用いて、カプセル銅粉の表面に外添剤が均一に付着させられる。そして、外添剤が付着したカプセル銅粉とキャリアとを混合することにより、現像剤が得られる。

トナーを構成する導電性材料としては、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｉｒ等の遷移金属群から選ばれた少なくとも１種類の金属とすることが好ましい。また、これらの金属を単体で用いてもよいし、合金として用いてもよい。さらに、これらの金属の酸化物を用いてもよい。

トナーを構成する導電性材料の平均粒子径としては、０．０５μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましく、さらに好ましい範囲は、０．１μｍ〜５μｍの範囲である。導電性材料の平均粒子径が１０μｍを超えると、トナー粒子径が大きくなり、微細な配線電極１４の形成が困難になる。また、導電性材料の粒子径が０．０５μｍ未満になると、樹脂被覆時に凝集しやすくなるため、帯電性の良好なトナーを形成することができない。

また、トナーの平均粒子径としては、１〜３０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは、５〜１０μｍの範囲である。トナーの平均粒子径が３０μｍを超えると、微細な配線電極１４の形成が困難になる。また、トナーの平均粒子径が１μｍ未満になると、トナー１個当たりの帯電量が小さくなり、配線電極１４のエッジ再現性が悪化する。

導電性材料の含有率としては、１０〜９５重量％の範囲であることが好ましく、より好ましくは、８０〜９５重量％の範囲である。導電性材料の含有率が９５重量％を超えると、トナー中の樹脂が少なくなり、表面に導電性材料が露出して、帯電性が悪化する。また、導電性材料の含有率が１０重量％未満になると、焼成した後の配線電極１４の抵抗が高くなってしまう。

得られたトナーを用いて、電子写真印刷法によって、セラミックグリーンシート上に配線電極１４が形成される。そのために、電子写真印刷機の感光体が一様に帯電させられる。次に、帯電した感光体にＬＥＤで光を照射することにより、配線電極状の潜像が形成される。さらに、現像スリーブに担持した現像剤を感光体に接触させ、現像バイアスをかけることにより、感光体上の配線電極状の潜像にトナーが付与される。

トナーが付与された感光体は、セラミックグリーンシートに重ねられ、セラミックグリーンシート上にトナーが転写される。そして、配線電極状にトナーが転写されたセラミックグリーンシートをオーブンに入れてトナーを定着させることにより、配線電極１４が形成されたセラミックグリーンシートを得ることができる。

次に、セラミックグリーンシート上に、点在化パターン１６が形成される。そのために、電子写真印刷機の感光体が一様に帯電させられる。次に、帯電した感光体にＬＥＤで光を照射することにより、点在化パターン状の潜像が形成される。このとき、点在化パターン１６の密度は、配線電極１４の近辺が最も高く、配線電極１４から遠ざかるにしたがって、徐々に低くなるように設計される。さらに、現像スリーブに担持した現像剤を感光体に接触させ、現像バイアスをかけることにより、感光体上の点在化パターン状の潜像にトナーが付与される。

点在化パターンが現像された感光体は、配線電極１４が形成されたセラミックグリーンシートに重ねられ、配線電極付きセラミックグリーンシート上にトナーが転写される。そして、点在化パターン状にトナーが転写された配線電極付きセラミックグリーンシートをオーブンに入れてトナーを定着させることにより、配線電極１４と点在化パターン１６とが形成されたセラミックグリーンシートを得ることができる。このとき、点在パターン１６は、互いに隔離・絶縁されているうえに、配線電極１４からも分離・絶縁化されている。

なお、配線電極１４および点在化パターン１６は、乾式２成分現像方式で作製したが、それ以外にも、乾式１成分現像方式や湿式現像方式などによって形成することもできる。また、上述の例では、配線電極１４の近くにおける点在化パターン１６の密度を高くしたが、配線電極１４の直近における点在化パターン１６の密度を０にしておけば、配線電極幅がばらついた場合でも、配線電極１４と点在化パターン１６とが接触することを防ぐことができる。

その後、セラミックグリーンシートの積層、焼成、電子部品の実装、マザー基板の分割などが行われるが、これらについては、スクリーン印刷による方法と同様である。このように、電子写真印刷法によって点在化パターン１６を形成しても、スクリーン印刷法による形成と同様に、クラック防止、放熱、電磁遮蔽などの効果を得ることができる。なお、配線電極１４をスクリーン印刷によって形成し、点在化パターン１６を電子写真印刷によって形成してもよい。

電子写真印刷法による点在化パターンの作製において、たとえば、ＣＡＤによる設計時に、点在化パターン１６の密度分布の調整を行なうことができる。また、感光体の潜像にトナーを付与するときに、現像バイアスを高くすることにより、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。これは、トナーを感光体に移動させる電界の力が大きくなるためである。さらに、トナー濃度を高くすると、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。これは、感光体に供給されるトナー量が増加するためである。また、現像スリーブと感光体の周速比を大きくすることにより、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。これは、感光体の周速度に対して現像スリーブの周速度を大きくすることであり、感光体に供給されるトナーの量が増加するためである。さらに、トナー中の点在化パターン用材料を多くすることにより、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。上述の例では、トナーを構成する導電性材料の割合を増やすことにより、点在化パターン１６の密度を高くすることができる。

なお、スクリーン印刷、インクジェット印刷および電子写真印刷によって配線電極１４や点在化パターン１６を形成する方法を示したが、その他の方法、たとえば熱転写印刷、グラビア印刷、直接描画印刷などの公知のパターン形成法を利用して、配線電極１４や点在化パターン１６を形成することができる。

クラック確認用サンプルとして、セラミックと配線電極材料の収縮挙動差が顕著に出やすく、欠陥を検出しやすい構成とした多層配線基板を作製した。具体的には、厚みが１０μｍの薄いセラミックグリーンシートを連続３０層積層するサンプルを作製した。各セラミックグリーンシートには、通常より厚めの配線電極を形成した。このようにして得られた積層体を焼成し、断面観察によってクラックを確認した。また、放熱性の確認は、クラック確認用サンプルを用いて行った。具体的には、配線電極に０．３Ａの電流を流した際のサンプル上面の温度上昇を測定した。

さらに、電磁結合確認用サンプルとして、セラミック層上に対向する配線電極を有し、サイドエッジ結合させるカプラを作製した。対向する配線電極の幅は１００μｍとし、配線電極間ギャップは電磁結合度が強くなるように３０μｍとした。また、サンプルにグランド電極を形成し、点在化パターンをグランド電極に接続した。電磁遮蔽の効果確認は、カプラの電磁結合度で行った。また、電磁結合確認用サンプルを用いて、絶縁抵抗（ＩＲ）の測定を行った。

これらのサンプルを確認したところ、点在化パターンの密度分布の変化に伴い、クラック防止効果、放熱効果、ライン間の電磁遮蔽効果が向上した。これらの効果が現われるのは、点在化パターンの密度が３％以上となったときである。また、配線電極間の絶縁抵抗（ＩＲ）は、点在化パターンの密度の増加とともに低下する。点在化パターンの密度が６０％を超えると、配線電極間がショートして、電子部品として機能しなくなる。以上より、多層配線基板を電子部品として好適に使用できる点在化パターンの密度は、３〜６０％の範囲である。

また、点在化パターンの形状が円状や楕円状のほうが、三角形や四角形のような多角形に比べて、クラック防止効果が大きいことが認められた。これは、点在化パターンに角部がある場合、その部分にセラミックとの収縮差による応力が集中するためであると考えられる。したがって、点在化パターンの形状としては、円状や楕円状であることが好ましい。

また、点在化パターンのサイズが２０μｍ以上になると、クラック防止効果が小さくなることが認められた。これは、点在化パターンのサイズが大きくなると、セラミックとの収縮差の絶対量が大きくなり、それに伴って、点在化パターン周辺にかかる応力も大きくなるためと考えられる。また、点在化パターンのサイズが０．０５μｍ以下になっても、クラック防止効果が小さくなる。これは、セラミックの収縮挙動が支配的になりすぎて、収縮差を緩和させることができないためであると考えられる。したがって、点在化パターンのサイズとしては、平均粒子径が０．０５〜２０μｍの範囲であることが好ましい。

また、配線電極の全周囲に点在化パターンを形成した場合、クラック防止効果、放熱効果、配線電極間の電磁遮蔽効果が向上した。さらに、配線電極の近傍の点在化パターンの密度を高くし、配線電極から遠ざかるにしたがって点在化パターンの密度が低くなるように、点在化パターンの密度分布に勾配をつけた場合、クラック防止効果が向上した。これは、セラミックと配線電極材料の収縮挙動の差が顕著になることがないためであると考えられる。

Claims (17)

1. 積層された複数のセラミック層、
   前記セラミック層の主面に形成される配線電極、および
   前記セラミック層の主面における前記配線電極の近傍に散在する複数の点からなる点在化パターンを含む、多層配線基板。
2. 前記点在化パターンの密度分布を変化させた、請求項１に記載の多層配線基板。
3. 前記配線電極近傍における前記点在化パターンの存在率が大きく、かつ前記配線電極から遠ざかるほど前記点在化パターンの存在率が小さくなるようにすることにより、前記点在化パターンの密度分布を変化させた、請求項２に記載の多層配線基板。
4. 前記配線電極近傍から遠ざかるにつれて前記点在化パターンを小さくすることにより、前記点在化パターンの密度分布を変化させた、請求項３に記載の多層配線基板。
5. 前記配線電極近傍から遠ざかるにつれて前記点在化パターンの個数を少なくすることにより、前記点在化パターンの密度分布を変化させた、請求項３に記載の多層配線基板。
6. 前記点在化パターンは、前記配線電極と同一層上に形成された、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の多層配線基板。
7. 前記点在化パターンは、前記配線電極と同じ材料で形成された、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の多層配線基板。
8. 前記点在化パターンは、前記配線電極と異なる材料で形成された、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の多層配線基板。
9. 前記セラミック層に形成されるビアホールを含み、前記点在化パターンの個々の面積が前記ビアホールの面積より小さい、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の多層配線基板。
10. 前記セラミック層に形成されるビアホールを含み、前記点在化パターンが前記ビアホールに接続された、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の多層配線基板。
11. 積層された前記セラミック層の側面に形成された側面電極を含み、前記側面電極に前記点在化パターンが接続された、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の多層配線基板。
12. 接地用として用いられるグランド電極を含み、前記グランド電極に前記点在化パターンが接続された、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の多層配線基板。
13. 前記点在化パターンの平面形状が略円形である、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の多層配線基板。
14. 前記点在化パターンの熱収縮率は、前記セラミック層の熱収縮率と前記配線電極の熱収縮率の間の値である、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の多層配線基板。
15. 前記点在化パターンは、スクリーン印刷法によって形成された、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の多層配線基板。
16. 前記点在化パターンは、インクジェット印刷法により形成された、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の多層配線基板。
17. 前記点在化パターンは、電子写真印刷法によって形成された、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の多層配線基板。

Images