(57)【要約】【課題】  歩留まりの低下を抑制するとともに、ボイドを効果的に排出することのできる寸法精度の高い複合配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の複合配線基板の製造方法は、セラミック焼結体からなる絶縁基体６１の内部に貫通導体６２および配線層６３が形成された配線基板６を作製する工程と、第１のガラスセラミックグリーンシート１１〜１５と、これよりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシート２１〜２４とを作製し、これらを積層してガラスセラミックグリーンシート積層体５を作製し、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の上に配線基板６を積層し、配線基板６が積層されたガラスセラミックグリーンシート積層体５を、第２のガラスセラミックグリーンシート２１〜２４が焼成収縮する温度であって配線基板６が溶融しない温度で焼成する。【選択図】  図１
2010153422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック焼結体からなる絶縁基体の表面および内部に配線層が設けられるとともに内部に貫通導体が設けられ、表面の配線層と内部の配線層とが電気的に接続された配線基板を作製する工程と、
第１のガラスセラミックグリーンシートと、該第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとを作製する工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して該貫通孔の内部に貫通導体用ペーストを充填する工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとを複数積層して、表面および内部に配線層用導体ペーストが設けられるとともに内部に貫通導体用ペーストが設けられ、表面の配線層用導体ペーストと内部の配線層用導体ペーストとが電気的に接続されたガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
該ガラスセラミックグリーンシート積層体の表面の前記配線層用導体ペーストと前記配線基板の表面の前記配線層とが電気的に接続されるように、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上に前記配線基板を積層する工程と、
前記配線基板が積層された前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、前記第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度であって前記配線基板が溶融しない温度で焼成することを特徴とする複合配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記配線基板における前記セラミック焼結体の主成分として、アルミナ、窒化珪素および窒化アルミニウムの群から選ばれる一種を用いるとともに、前記配線基板における前記貫通導体および前記配線層の主成分として、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体とＭｏおよびＷのうちの少なくとも一方の高融点導体とからなる複合導体を用い、かつ前記貫通導体の直径を７５μｍ〜２００μｍとするとともに前記配線層の線幅を７５μｍ〜２００μｍとし、
前記ガラスセラミックグリーンシート積層体における前記貫通導体用ペーストおよび前記配線層用導体ペーストの主成分として、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を用い、かつ前記貫通孔の直径を２０μｍ〜６０μｍとするとともに前記配線層用導体ペーストにより形成されるパターンの線幅を２０μｍ〜６０μｍとしたことを特徴とする請求項１に記載の複合配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既焼結の配線基板と未焼結のガラスセラミックグリーンシート積層体とを接合して得られる複合配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多層配線基板の寸法精度（主面に形成された端子の間隔の精度）を向上させるため、ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成時の平面方向の収縮を抑制して多層配線基板を得る製造方法が知られている。
【０００３】
具体的には、第１のガラスセラミックグリーンシートと、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとを用意し、それぞれのガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填するとともにそれぞれのガラスセラミックグリーンシートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布し、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとを組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、ガラスセラミックグリーンシート積層体を第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度で焼成するという方法である（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００４】
特許文献１に記載された製造方法によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際は、焼成収縮を開始していない状態の第２のガラスセラミックグリーンシートによって平面方向の収縮が抑制される。一方、第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際は、すでに焼成収縮を終了した状態の第１のガラスセラミックグリーンシートによって平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなって、全体の収縮量は平面方向の収縮を抑制しない製造方法によるものとほぼ等しくなっている。以上のようなメカニズムにより、多層配線基板（ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の状態）の寸法精度が高くなる。
【特許文献１】特開２００１−１５８７５号公報
【特許文献２】特許第３３６３２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の多層配線基板の製造方法によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を終了した後に第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するため、例えば第２のガラスセラミックグリーンシートにホウ素等の高温にてガス化する無機組成物が多く含まれ、ボイドが発生しやすい状態のときに、第２のガラスセラミックグリーンシートで発生したボイドが第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態）によってその行き場を塞がれて外部に排出されず、第１の絶縁層との境界付近に溜まってしまい、絶縁信頼性が低下したり、層間剥離が生じたりするという問題があった。
【０００６】
この点に関し、圧力印加機構を用いてガラスセラミックグリーンシート積層体を上下から加圧しながら焼成することで、ボイドを効果的に排出しつつ、寸法精度のよい多層基板を製造する方法が提案されているが（特許文献２を参照）、特許文献２に記載された方法によれば、加圧焼成用の特別な設備を必要とするため、設備コストの点で問題がある。
【０００７】
また、上述の多層配線基板の製造方法によれば、単一のガラスセラミックグリーンシートを積層して焼成する製造方法に比べて、それぞれのガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通導体の位置ずれ（いわゆる積層ずれ）の発生頻度が少なくなり、歩留まりがよくなるのであるが、この製造方法であっても、ガラスセラミックグリーンシート積層体の層数が増えると、歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、歩留まりの低下を抑制するとともに、ボイドを効果的に排出することのできる寸法精度の高い複合配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、セラミック焼結体からなる絶縁基体の表面および内部に配線層が設けられるとともに内部に貫通導体が設けられ、表面の配線層と内部の配線層とが電気的に接続された配線基板を作製する工程と、第１のガラスセラミックグリーンシートと、該第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとを作製する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成して該貫通孔の内部に貫通導体用ペーストを充填する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとを複数積層して、表面および内部に配線層用導体ペーストが設けられるとともに内部に貫通導体用ペーストが設けられ、表面の配線層用導体ペーストと内部の配線層用導体ペーストとが電気的に接続されたガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、該ガラスセラミックグリーンシート積層体の表面の前記配線層用導体ペーストと前記配線基板の表面の前記配線層とが電気的に接続されるように、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の上に前記配線基板を積層する工程と、前記配線基板が積層された前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を、前記第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する温度であって前記配線基板が溶融しない温度で焼成することを特徴とする複合配線基板の製造方法である。
【００１０】
ここで、前記配線基板における前記セラミック焼結体の主成分として、アルミナ、窒化珪素および窒化アルミニウムの群から選ばれる一種を用いるとともに、前記配線基板における前記貫通導体および前記配線層の主成分として、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体とＭｏおよびＷのうちの少なくとも一方の高融点導体とからなる複合導体を用い、かつ前記貫通導体の直径を７５μｍ〜２００μｍとするとともに前記配線層の線幅を７５μｍ〜２００μｍとし、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体における前記貫通導体用ペーストおよび前記配線層用導体ペーストの主成分として、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を用い、かつ前記貫通孔の直径を２０μｍ〜６０μｍとするとともに前記配線層用導体ペーストにより形成されるパターンの線幅を２０μｍ〜６０μｍとしているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートとこの第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシートとを組み合わせてガラスセラミックグリーンシート積層体を作製して焼成するので、平面方向の収縮が抑制され、複合配線基板を構成する多層配線基板の寸法精度を高くすることができる。
【００１２】
また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の平面方向の収縮が抑制されることから、セラミック焼結体からなる配線基板をガラスセラミックグリーンシート積層体に積層した状態で焼成しても、互いの接続端子（配線層と配線層用導体ペースト）の電気的接続を保つことができる。したがって、ガラスセラミックグリーンシート積層体にセラミック焼結体からなる配線基板を積層して、セラミック焼結体からなる配線基板による荷重をかけながら焼成することができ、このようにして焼成することにより、第２のガラスセラミックグリーンシートで発生し、第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態）との境界付近に溜まってしまったボイドを、中央から周縁に向かって押し出すようにして効果的に排出することができる。
【００１３】
さらに、ガラスセラミックグリーンシート積層体の貫通導体用ペーストおよび配線層用導体ペーストと配線基板の貫通導体および配線層とが電気的に接続されるように、ガラスセラミックグリーンシート積層体の上側に配線基板を積層して複合積層体を作製して焼成してなる複合構造とすることで、配線基板とガラスセラミックグリーンシート積層体のそれぞれの層数（一度に焼成するときの層数）を減らすことができるため、結果として積層ずれ等の積層不良が減少して歩留まりが向上し、低コストで複合配線基板を製造することが可能となる。
【００１４】
ここで、配線基板におけるセラミック焼結体の主成分として、アルミナ、窒化珪素および窒化アルミニウムの群から選ばれる一種を用いるとともに、配線基板における貫通導体および配線層の主成分としてＣｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体とＭｏおよびＷのうちの少なくとも一方の高融点導体とからなる複合導体を用い、かつ貫通導体の直径を７５μｍ〜２００μｍとするとともに配線層の線幅を７５μｍ〜２００μｍとし、ガラスセラミックグリーンシート積層体における貫通導体用ペーストおよび配線層用導体ペーストの主成分として、Ｃｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を用い、かつ貫通孔の直径を２０μｍ〜６０μｍとするとともに配線層用導体ペーストにより形成されるパターンの線幅を２０μｍ〜６０μｍとすることで、配線基板による高強度または高放熱性の効果を有するとともに、微細な回路はガラスセラミックグリーンシート積層体側に形成し、微細でない回路は配線基板側に形成した複合配線基板を得ることができる。また、配線基板が焼成されたときの焼成温度とガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成温度とが異なっていることで、配線基板の配線層とガラスセラミックグリーンシート積層体の配線層用導体ペーストとの主成分を異ならせる必要があっても、抵抗値をあわせるように調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の複合配線基板の製造方法の一実施形態の説明図である。
【００１７】
まず、セラミック焼結体からなる絶縁基体６１の表面および内部に配線層６３（表面の配線層６３１および内部の配線層６３２）が設けられるとともに内部に貫通導体６２が設けられ、表面の配線層６３１と内部の配線層６３２とが電気的に接続された配線基板６を作製する。なお、表面とは上面および下面のことを意味し、配線基板６の下面に設けられた表面の配線層６３１は、接続端子を含むものである。
【００１８】
絶縁基体６１の形成材料であるセラミック焼結体は、配線基板６（複合配線基板）に求められる特性により選択可能である。例えば、電気特性を向上させるために低抵抗導体を用いる場合はガラスセラミックスを選択し、強度を向上させたい場合はアルミナや窒化珪素を主成分とするセラミックスを選択し、放熱性を向上させたい場合は窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスを選択することができる。なお、窒化珪素中にはＡｌやＯが固溶して、サイアロン（ＳＩＡＬＯＮ）が形成されていてもよい。
【００１９】
ここで、セラミック焼結体がガラスセラミックスの場合の原料としては、例えばガラス粉末を３０〜１００質量％、セラミック粉末を０〜７０質量％の割合で調合したものを用いることができる。
【００２０】
ガラス粉末としては、ＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも一種以上を含有したものであって、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＭＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。これらのガラスとしては、例えば、焼成後にリチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも一種類析出する結晶性ガラスが挙げられ、セラミック粉末の配合量との関係で、焼成後に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いてもよい。また、セラミック粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ２や、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が用いられる。これらのうち、高強度化、低コスト化等の点でアルミナが、また高熱膨張化の点でクォーツを用いることが好ましい。
【００２１】
また、セラミック焼結体がアルミナを主成分とするセラミックスの場合の原料としては、例えばアルミナ粉末を９０〜９５質量％、上記のガラス粉末あるいはＭｎＯ２粉末、ＳｉＯ２粉末などの焼結助剤成分を５〜１０質量％の割合で調合したものを用いることができる。
【００２２】
また、セラミック焼結体が窒化珪素を主成分とするセラミックスの場合の原料としては、窒化珪素粉末を８０〜９９質量％、希土類元素（Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）の酸化物（ＲＥ２Ｏ３）からなる粉末やＡｌ２Ｏ３粉末などを１〜２０質量％の割合で調合したものを用いることができる。
【００２３】
また、セラミック焼結体が窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスの場合の原料としては、窒化アルミニウム粉末を８０〜９９質量％、Ｙ２Ｏ３粉末またはＣａＯ粉末を１〜２０質量％の割合で調合したものを用いることができる。
【００２４】
上述した原料粉末を所定量秤量し、有機バインダ、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して、厚さ５０〜１５０μｍのグリーンシートを作製し、複数積層して焼成したものが、絶縁基体６１である。
【００２５】
貫通導体６２は、グリーンシートに形成された貫通孔に、セラミック焼結体がガラスセラミックスの場合はＡｇ粉末、Ｃｕ粉末およびＡｕ粉末の群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体を主成分とし、セラミック焼結体がアルミナ、窒化珪素および窒化アルミニウムの群から選ばれる一種の場合はＡｇ粉末、Ｃｕ粉末およびＡｕ粉末の群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体とＷ粉末およびＭｏ粉末のうちの少なくとも一方の高融点導体とからなる複合導体を主成分とし、これに有機バインダおよび有機溶剤を混練して焼成されたものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含んでいる。
【００２６】
また、配線層６３（表面の配線層６３１および内部の配線層６３２）も貫通導体６２と同様の主成分に有機バインダおよび有機溶剤を混練して焼成されたものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含んでいる。
【００２７】
焼成は、絶縁基体６１がガラスセラミックスの場合は最高温度を８００〜１０００℃とし、絶縁基体６１がアルミナを主成分とするセラミックスの場合は最高温度を１１００〜１６００℃とし、絶縁基体６１が窒化珪素および窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスの場合は１４００〜１７００℃とすればよい。また、焼成雰囲気としては、貫通導体６２および配線層６３に用いる導体によって異なるが、導体がＡｇの場合は酸化雰囲気、導体がＣｕ、Ｗ、Ｍｏの場合は非酸化性雰囲気とするのがよく、特に導体がＷ、Ｍｏの場合は還元性雰囲気で焼成するのが望ましい。
【００２８】
次に、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とを作製する。
【００２９】
ここで、それぞれのグリーンシートがガラスセラミックグリーンシートであるのは、焼成温度を低くすることができ、後述の貫通導体用ペースト３および配線層用導体ペースト４（表面の配線層用導体ペースト４１および内部の配線層用導体ペースト４２）としてＡｇ、ＣｕまたはＡｕ等の低融点で低抵抗の金属を主成分として用いることができ、信号の高速化、高周波化に十分に対応できるからである。
【００３０】
第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とは、焼成時の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なっており、具体的には、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の焼成収縮開始温度が、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了温度よりも高くなっている。例えば、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に含まれるガラスの軟化点が、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５に含まれるガラスの結晶化点よりも高くなるように調整することで、このように第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の焼成収縮開始温度を第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮終了温度よりも高くすることができる。なお、ここでいう焼成収縮開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、０．５％体積収縮したときの温度をいう。また、焼成収縮終了温度とは、焼成前の状態から焼成終了後の状態までの収縮量に対し９０％以上体積収縮したときの温度をいう。体積収縮はＴＭＡ（熱機械分析）の線収縮から体積収縮に換算して決定される。
【００３１】
第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４を作製するための原料としては、１０００℃未満の低温で焼成収縮させることができるように、ガラス粉末３０〜１００質量％、セラミック粉末０〜７０質量％の割合で調合したものを用いるのが好ましい。
【００３２】
ガラス粉末としては、ＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも一種以上を含有したものであって、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＭＯ系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。これらのガラスとしては、例えば、焼成後にリチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも一種類析出する結晶性ガラスが挙げられ、セラミック粉末の配合量との関係で、焼成後に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いてもよい。
【００３３】
具体的には、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５に用いられるガラス粉末としては、低温で焼成収縮を開始させるとともに結晶を多く析出させるために、例えばＳｉをＳｉＯ２換算で１〜３０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５〜２５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で２５〜６０質量％、ＣａをＣａＯ換算で０〜１０質量％、ＢａをＢａＯ換算で０〜２０質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で５〜２５質量％、ＰをＰ２Ｏ５換算で０〜１０質量％、ＳｎをＳｎＯ２換算で０〜１０質量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０〜３質量％を含むものが挙げられる。
【００３４】
また、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に用いられるガラス粉末としては、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５の焼成収縮の終了後に第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮を開始するように、例えばＳｉをＳｉＯ２換算で２５〜４５質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０〜２５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で１０〜２４質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で５〜２０質量％、ＺｎをＺｎＯ換算で５〜２０質量％、およびＣａをＣａＯ換算で０．５〜４質量％を含むものが挙げられる。
【００３５】
また、セラミック粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が用いられる。これらのうち、高強度化、低コスト化等の点でアルミナが、また高熱膨張化の点でクォーツを用いることが好ましい。
【００３６】
上述した原料粉末を所定量秤量し、有機バインダ、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して、厚さ１０〜５００μｍの第１ガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４をそれぞれ作製する。
【００３７】
次に、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に貫通孔を形成してこの貫通孔の内部に貫通導体用ペースト３を充填する。
【００３８】
また、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の少なくとも一方の一方主面に配線層用導体ペースト４を塗布する。なお、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の上面となる第１のガラスセラミックグリーンシート１１の主面に形成された配線層用導体ペースト４は、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の表面の配線層用導体ペースト４１となり、焼成後に接続端子となる。
【００３９】
第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の少なくとも一方への貫通孔の形成は、パンチング、レーザー、エッチング等の方法などによって行われる。貫通孔に充填する貫通導体用ペースト３は、主成分としてのＣｕ、ＡｇおよびＡｕの群から選ばれる少なくとも一種の低抵抗導体に有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含んでいてもよい。充填には、貫通孔に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して貫通導体用ペースト３を押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状（あるいは剣状）のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、貫通導体用ペースト３を加圧注入する方法でもよい。
【００４０】
また、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の少なくとも一方への配線層用導体ペースト４（表面の配線層用導体ペースト４１および内部の配線層用導体ペースト４２）の塗布は、スクリーン印刷法などによって行われる。配線層用導体ペースト４として、貫通導体用ペースト３と同様の主成分に有機バインダおよび有機溶剤を混練したものであり、さらに必要に応じて、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、ガラス、酸化物、炭化物および窒化物等の無機分を含んでいてもよい。なお、ここで用いられる配線層用導体ペースト４は、貫通孔内に充填した貫通導体用ペースト３とは、例えば有機溶剤の量を異ならせるなどの手段によって粘度を異ならせてもよい。貫通導体用ペースト３よりも粘度を低くすることで、厚みを薄くすることができ、精度のよいパターンを形成することができる。これに対し、貫通導体用ペースト３は、粘度を高くすることで、充填後に垂れないようにすることができる。さらに、配線層用導体ペースト４と貫通導体用ペースト３とは、主成分およびガラス、無機フィラー等の副成分が異なっていてもよい。
【００４１】
なお、貫通導体用ペースト３の充填および配線層用導体ペースト４の塗布がなされた後、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３は６０〜１００℃で０．５〜３時間程度かけて乾燥される。
【００４２】
次に、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とを複数積層して、表面および内部に配線層用導体ペースト４（表面の配線層用導体ペースト４１および内部の配線層用導体ペースト４２）が設けられるとともに内部に貫通導体用ペースト３が設けられ、表面の配線層用導体ペースト４１と内部の配線層用導体ペースト４２とが電気的に接続されたガラスセラミックグリーンシート積層体５を作製する。なお、表面とは上面および下面のことを意味し、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の上面に設けられた配線層用導体ペースト４１は、焼成後に接続端子となるものを含むものである。
【００４３】
積層には、積み重ねられた第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４に熱と圧力とを加えて熱圧着する方法、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等からなる接着剤をシート間に塗布する方法等が採用できる。なお、互いのガラスセラミックグリーンシートによる焼成収縮抑制効果の点では、図１に示すように、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とが交互に積層された構成が望ましいが、この形態に限らず、例えば、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５または第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が２層または３層連続して重なるように積層してもよい。また、図１に示す第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４との配置を入れ替えて、表層に第２のガラスセラミックグリーンシートを配置するようにしてもよく、この場合にも同様のボイド排出効果が得られる。
【００４４】
第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４とを複数組み合わせて積層することで、焼成収縮開始温度の低い第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５が焼成収縮する際は、未焼成収縮状態にある第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４によって平面方向の収縮が抑制され、焼成収縮開始温度の高い第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮する際は、すでに焼成収縮を終了した状態にある第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４、１５によって平面方向の収縮が抑制される。これにより、複合配線基板を構成する多層配線基板５０（ガラスセラミックグリーンシート積層体５の焼成後の状態）の寸法精度が高くなる。ここで、寸法精度が高いとは主面に形成された端子の間隔が精度よく形成されていることをいう。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。
【００４５】
次に、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の表面（上面）の配線層用導体ペースト４１と配線基板６の表面（下面）の配線層６３１とが電気的に接続されるように、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の上に配線基板６を積層する。
【００４６】
具体的には、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の上面に形成された表面の配線層用導体ペースト４１と配線基板６の下面に形成された表面の配線層６３１とをカメラ等を用いて位置合わせしながら積層する。積層には、例えば、熱と圧力とを加えて熱圧着する方法、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等からなる接着剤をガラスセラミックグリーンシート積層体５の上面に塗布して、ガラスセラミックグリーンシート積層体５中の有機バインダ成分を軟化させることにより接着する方法が採用できる。この方法によれば、ガラスセラミックグリーンシート積層体５に含まれるガラスが焼成により溶融して配線基板６の表面になじむか（いわゆるアンカー効果）、または溶融したガラスと配線基板６に含まれる成分（アルミナ、ガラス等）と反応することで、固着される。
【００４７】
その他、軟化点が６００〜８００℃のガラス粉末とアルミナ・シリカ・フォルステライトなどのセラミックフィラーなどに有機バインダおよび有機溶剤を混練したペーストを用いてもよい。
【００４８】
最後に、配線基板６が積層されたガラスセラミックグリーンシート積層体５を、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４が焼成収縮する温度であって配線基板６が溶融しない温度で焼成する。
【００４９】
具体的には、ガラスセラミックグリーンシート積層体５を十分に焼結させるとともに過焼結を防止する点から、最高温度を８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃とする。また、焼成にあたっては、最高温度に到達するまで徐々に昇温するか、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３、２４の焼成収縮開始温度未満の温度で一旦炉内温度を保持するなどの温度管理がなされる。また、焼成雰囲気としては、導体の主成分がＡｇの場合は酸化雰囲気、Ｃｕ、ＷまたはＭｏの場合は非酸化性雰囲気とするのがよく、特にＷ、Ｍｏを用いる場合は還元性雰囲気で焼成するのが望ましい。焼成に先立って、ガラスセラミックグリーンシート積層体５を４００〜７５０℃で加熱処理して、ガラスセラミックグリーンシート積層体５中の有機成分を分解除去する。
【００５０】
ここで、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の平面方向の収縮が抑制されることから、配線基板６をガラスセラミックグリーンシート積層体５に積層した状態で焼成しても、互いの接続端子（配線層と配線層用導体ペースト）の電気的接続を保つことができる。したがって、このようにして焼成することにより、第２のガラスセラミックグリーンシートで発生し、第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後の状態）によってその行き場を塞がれてしまったボイドを効果的に排出することができる。なお、ボイドが効果的に排出されるのは、配線基板６による荷重がガラスセラミックグリーンシート積層体５の中央から周縁に向かってボイドを押し出すように作用するからである。
【００５１】
さらに、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の上側に配線基板６を積層して焼成するという複合配線基板とすることで、複合配線基板（ガラスセラミックグリーンシート積層体５と配線基板６）の層数を減らすことができるため、結果として積層ずれ等の積層不良が減少して歩留まりが向上し、低コストで複合配線基板を製造することが可能となる。
【００５２】
なお、ガラスセラミックグリーンシート積層体５には、貫通孔（貫通導体用ペースト３）の直径を２０μｍ〜６０μｍとするとともに配線層用導体ペースト４により形成されるパターンの線幅を２０μｍ〜６０μｍとして微細な配線を形成し、配線基板６には、貫通導体６２の直径を７５μｍ〜２００μｍとするとともに配線層６３の線幅を７５μｍ〜２００μｍとして太い配線を形成することで、配線基板６による高強度または高放熱性の効果を有するとともに、微細な回路はガラスセラミックグリーンシート積層体側に形成し、微細でない回路は配線基板側に形成した複合配線基板を得ることができる。また、配線基板６がガラスセラミックグリーンシート積層体５に比べて高温で焼成しなければならない材料（アルミナ、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス）で形成され、これに伴って貫通導体６２および配線層６３を主成分が低抵抗導体のみで形成することができない場合であっても、ガラスセラミックグリーンシート積層体の焼成後の貫通導体（貫通導体用ペースト３の焼成後）や配線層（配線層用導体ペースト４の焼成後）と抵抗値をあわせるように調整することができる。
【実施例】
【００５３】
［実施例１］
まず、配線基板の絶縁材料として、クォーツ粉末４５質量％とガラス粉末５５質量％とを用意した。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で５０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で２０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２４質量％、ＢａをＢａＯ換算で０．５質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で０．３質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．２質量％としたものを用いた。そして、それぞれの原料粉末に、有機バインダとしてアクリルバインダ（イソブチルメタクリレート）を原料粉末１００に対して固形分比率で１０質量部、有機溶剤としてトルエンを原料粉末１００に対して５０質量部添加してなるスラリーを調製し、ドクターブレード法により、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に８０℃乾燥後で厚さ１００μｍとなるようにガラスセラミックグリーンシートを作製した。
【００５４】
このガラスセラミックグリーンシートにパンチングで貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填するとともに、主面に導体ペーストをスクリーン印刷で塗布した。ここで、導体ペーストとして、Ｃｕ粉末にアクリルバインダおよびα−テルピネオールを添加してなるペーストを用いた。このときの貫通孔の径は６０μｍ、配線幅も６０μｍとした。
【００５５】
そして、ガラスセラミックグリーンシートを１５層積層し、焼成後の平面形状が５ｃｍ角となるように、平面形状が６ｃｍ角のガラスセラミックグリーンシート積層体を作製し、窒素雰囲気で、７００℃にて２時間保持して脱バインダ処理を行った後、最高温度９００℃にて１時間保持して焼成を行い、セラミック焼結体からなる配線基板を作製した。
【００５６】
続いて、第１のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、クォーツ粉末１５質量％とガラス粉末８５質量％とを用いた。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で２質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で４０質量％、ＣａをＣａＯ換算で１質量％、ＢａをＢａＯ換算で１５質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で２０質量％、ＺｎをＺｎＯ換算で１質量％、ＴｉをＴｉＯ２換算で０．５質量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で５質量％とした。
【００５７】
一方、第２のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末として、クォーツ粉末４５質量％とガラス粉末５５質量％とを用いた。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で５０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で２０質量％、ＣａをＣａＯ換算で２４質量％、ＢａをＢａＯ換算で０．５質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で０．３質量％、ＬｉをＬｉ２Ｏ換算で０．２質量％とした。
【００５８】
そして、それぞれの原料粉末に、有機バインダとしてアクリルバインダ、有機溶剤としてトルエンを添加してなるスラリーを調製し、ドクターブレード法により、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に厚さ１０μｍの第１のガラスセラミックグリーンシートを作製するとともに、ＰＥＴフィルム上に厚さ１００μｍの第２のガラスセラミックグリーンシートを作製した。
【００５９】
その後、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとを重ね合わせた後、ＰＥＴフィルムを剥いで、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとからなる複合ガラスセラミックグリーンシートを作製した。
【００６０】
第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートにパンチングで貫通孔を形成し、その貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填するとともに、主面に配線層用導体ペーストをスクリーン印刷で塗布した。ここで、貫通導体用ペーストおよび配線層用導体ペーストの形成材料として、Ｃｕ粉末に、有機バインダとしてグリーンシートにも用いたアクリルバインダ、有機溶剤としてα−テルピネオールを添加してなるペーストを用いた。
【００６１】
そして、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを組み合わせて、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとが交互に積層され、第１のガラスセラミックグリーンシートが最外層に配置されるようにして、第１のガラスセラミックグリーンシートが１６層、第２のガラスセラミックグリーンシートが１５層積層され、平面形状が５ｃｍ角のガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。
【００６２】
次に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の上面に、先に用意した配線基板を、ガラスセラミックグリーンシート積層体の表面の配線層用導体ペーストと配線基板の表面の配線層とが電気的に接続されるように、圧力５ＭＰａ、温度７０℃の条件で熱圧着し、複合積層体を作製した。
【００６３】
次に、得られた複合積層体を、窒素雰囲気で、７００℃にて２時間保持して脱バインダ処理を行った後、焼成最高温度９００℃にて１時間保持し焼成を行った。
［実施例２］
配線基板の絶縁材料をアルミナ（純度９５％）とし、貫通導体および配線層の導体材料はＷを用いた。有機バインダ、有機溶剤量等は実施例１と同じとした。また焼成雰囲気はＮ２とＨ２の混合ガス（混合比  Ｎ２：Ｈ２＝９：１）を用い、焼成温度は１５００℃の１時間保持で焼成した。
［比較例］
配線基板を積層していないガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。原料、工程は実施例１と同様で、第１のガラスセラミックグリーンシートを３１層、第２のガラスセラミックグリーンシートを３０層積層した。
［ボイド率評価］
得られたそれぞれのサンプルについて、断面を研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍のＳＥＭ写真を撮影し、画像解析装置を用いて、上から２番目の第２絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態）の上から２番目の第１絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の状態）との境界付近（第１絶縁層との界面から２０μｍの領域）におけるボイド率を測定した。
【００６４】
その結果、比較例ではボイド率が２０％であったのに対し、実施例１および実施例２の複合配線基板ではボイド率が１０％以下となり、本発明によれば効果的にボイドを排出できることを確認した。
［積層ずれ評価］
得られたそれぞれのサンプルについて、断面を研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１０００倍のＳＥＭ写真を撮影し、各層の貫通導体の「ずれ」を評価した。ＳＥＭ観察により、各層の貫通導体が完全にずれているものを不良とした。サンプル数１００に対して不良だったものの個数を不良率として算出した。
【００６５】
その結果、貫通導体の「ずれ」による不良率は、比較例では１０％であったのに対し、実施例１および実施例２の複合配線基板では３％以下となり、本発明によれば効果的に積層ずれによる不良率を低減できることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の複合配線基板の製造方法の一実施形態の説明図である。
【符号の説明】
【００６７】
１１、１２、１３、１４、１５・・・第１のガラスセラミックグリーンシート
２１、２２、２３、２４・・・第２のガラスセラミックグリーンシート
３・・・貫通導体用ペースト
４・・・配線層用導体ペースト
４１・・・表面の配線層用導体ペースト
４２・・・内部の配線層用導体ペースト
５・・・ガラスセラミックグリーンシート積層体
５０・・・多層配線基板
６・・・配線基板
６１・・・絶縁基体
６２・・・貫通導体
６３・・・配線層
６３１・・・表面の配線層
６３２・・・内部の配線層
【図１】
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