(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持フィルムの上に導体粉末およびホットメルト組成物を含む導体ペーストによる配線パターンを形成する工程と、
該配線パターンおよび露出した前記支持フィルムの上面を覆うように第１のセラミック粉末および前記ホットメルト組成物の溶融温度よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂を含む第１のセラミックスラリーによる被膜を形成して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、
前記第１のセラミック粉末と同一組成であり前記第１のセラミック粉末よりも平均粒径の大きい第２のセラミック粉末および有機バインダを含む第２のセラミックスラリーを、前記第１のセラミックスラリーによる被膜の上面を覆い、かつ部分的に厚みを異ならせて平坦な上面が形成されるように塗布して、前記配線パターンがセラミックグリーンシートに埋設された配線パターン付きセラミックグリーンシートを前記支持フィルムの上に作製する工程と、
該配線パターン付きセラミックグリーンシートから前記支持フィルムを剥離する工程と、前記配線パターン付きセラミックグリーンシートを複数積層して積層体を作製する工程と、
該積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とする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、配線パターンの埋設されたセラミックグリーンシートを積層して焼成する、半導体素子収納用パッケージや高周波モジュールに適用される配線基板の製造方法および配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動体通信分野などで使用される電子機器の小型化に伴い、この電子機器に用いられる配線基板においても小型化および高性能化が望まれている。
【０００３】
このような配線基板は、セラミック粉末に有機バインダ、可塑剤および溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード法等によってセラミックグリーンシートを成形した後、金属粉末を含有する導体ペーストを印刷するなどしてセラミックグリーンシート上に配線パターンを形成し、次に複数枚の配線パターンが形成されたセラミックグリーンシートを積層して加圧することによってセラミックグリーンシート積層体を得た後、このセラミックグリーンシート積層体を焼成することによって得られる。
【０００４】
ところが、配線基板に対する前述の要求に対応するために、セラミックグリーンシートの厚みを薄くするとともにセラミックグリーンシートの積層数を多くすると、異なるセラミックグリーンシートの層間に形成された配線パターンが積層方向において重なる領域と重ならない領域とではその厚み差が大きくなる。このため、セラミックグリーンシート積層体を作製するために加圧する際に、異なるセラミックグリーンシートの層間に形成された配線パターンが積層方向において重なる領域においては加圧力が十分に加わるものの、重ならない領域において加圧力が十分に加わりにくくなるので、不十分な圧着となりやすい。そして、そのように不十分な圧着により形成されたセラミックグリーンシート積層体を焼成すると、圧着が不十分な部分でデラミネーション（層間剥離）が発生する可能性があった。
【０００５】
一方、上記のセラミックグリーンシート積層体において、重要な電気特性である直流抵抗値の低減のためには、配線パターンの厚みを厚くする必要がある。しかしながら、配線パターンの厚みを厚くしようとすると、デラミネーションは一層生じ易くなるという問題があった。
【０００６】
これらの問題に対して、支持フィルム上にスクリーン印刷法等によって導体ペーストによる配線パターンを印刷し、その上にセラミックスラリーを塗布してから加熱して乾燥させた後、貼着している支持フィルムを剥がすことによって、セラミックグリーンシートに配線パターンを転写することを特徴とする配線パターン付きセラミックグリーンシートの製造方法が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００７】
この製造方法によれば、導体ペーストによる配線パターンをセラミックグリーンシートに埋設させ、配線パターンの形成されたセラミックグリーンシートの表面を平坦にすることができることから、セラミックグリーンシートを積層したときに異なるセラミックグリーンシートの層間に形成された配線パターンが積層方向において重なる領域と重ならない領域とで厚み差がなくなり、不均一な加圧力によりデラミネーションが発生するのを抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された製造方法によれば、離型剤層が導体ペーストに含まれる溶剤を吸収せずにはじき易いという特徴があるため、導体ペーストによる配線パターンを支持フィルム上にスクリーン印刷法等により形成する際に、印刷にじみが発生する問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２８３３６０号公報
【特許文献２】特開２００７−１６０６４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、印刷にじみ無く印刷を行なうことを可能とするために、特許文献２に記載のように、印刷転写時に熱を加えることで溶融させ、配線パターン転写後に常温で硬化させることができるホットメルト組成物を含む導体ペーストを用いることが考えられる。なお、ホットメルト組成物とは、常温では一定の形状を保つ固形状となっているが、一定の熱を与えることにより溶融し、流動性を有する（溶融する）ようになるもののことをいう。
【００１１】
しかしながら、このホットメルト組成物を含む導体ペーストを用いる方法では、セラミックスラリーを塗布してから加熱して乾燥させる工程の際の熱によってホットメルト組成物が溶融してしまい、配線パターンの形状を保持することが困難であった。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、デラミネーションが発生するのを抑制するとともに、ホットメルト組成物を含む配線パターンが溶融によって変形するのを抑制する配線基板の製造方法および配線基板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】
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法は、支持フィルムの上に導体粉末およびホットメルト組成物を含む導体ペーストによる配線パターンを形成する工程と、該配線パターンおよび露出した前記支持フィルムの上面を覆うように第１のセラミック粉末および前記ホットメルト組成物の溶融温度よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂を含む第１のセラミックスラリーによる被膜を形成して、前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、前記第１のセラミック粉末と同一組成であり前記第１のセラミック粉末よりも平均粒径の大きい第２のセラミック粉末および有機バインダを含む第２のセラミックスラリーを、前記第１のセラミックスラリーによる被膜の上面を覆い、かつ部分的に厚みを異ならせて平坦な上面が形成されるように塗布して、前記配線パターンがセラミックグリーンシートに埋設された配線パターン付きセラミックグリーンシートを前記支持フィルムの上に作製する工程と、該配線パターン付きセラミックグリーンシートから前記支持フィルムを剥離する工程と、前記配線パターン付きセラミックグリーンシートを複数積層して積層体を作製する工程と、該積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線パターンおよび露出した支持フィルムを覆うようにホットメルト組成物の溶融温度よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂を含む第１のセラミックスラリーによる被膜を形成して、熱硬化性樹脂を硬化させる工程を有することで、ホットメルト組成物を含む配線パターンが乾燥時の熱によって溶融して変形するのを抑制するとともに、デラミネーションが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の配線基板の製造方法の説明図であり、（ａ）は支持フィルムの上に導体ペーストによる配線パターンが形成された状態を表し、（ｂ）は支持フィルムの上に配線パターンおよび露出した支持フィルムを覆うように第１のセラミックスラリーによる被膜を形成した状態を表し、（ｃ）は支持フィルムの上に配線パターン付きセラミックグリーンシートを作製した状態を表し、（ｄ）は配線パターン付きセラミックグリーンシートから支持フィルムを剥離した状態を表し、（ｅ）は配線パターン付きセラミックグリーンシートを複数積層して積層体を作製した状態を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態の例について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
本発明の配線基板の製造方法は、まず、図１（ａ）に示すように、支持フィルム１の上に導体粉末およびホットメルト組成物を含む導体ペーストによる配線パターン２を形成する。
【００２０】
支持フィルム１は、支持フィルム本体１１とこの上面に形成された離型剤層１２とで構成されている。
【００２１】
支持フィルム本体１１は、この上面に離型剤層１２が形成されたうえで、さらにこの上面に配線パターン付きセラミックグリーンシートを形成する支持体としての役割を有するものであるから、その材質としては機械的強度、耐熱性等に優れているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド等が挙げられるが、コストを考慮するとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が望ましい。また、支持フィルム本体１１の厚みは、機械的強度維持、変形防止およびコストの点から、５０〜１００μｍ程度であるのが望ましく、特に５０〜６０μｍが望ましい。
【００２２】
離型剤層１２は、支持フィルム本体１１とこの離型剤層１２とを一体にして後述する配線パターン付きセラミックグリーンシートから剥離するためのもので、その材質としてはフッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられるが、シリコーン系樹脂を用いるのが望ましく、その厚みは、必要とされる十分な剥離性が維持できる為には、１０〜５０ｎｍであるのが望ましい。
【００２３】
配線パターン２を形成する導体ペーストは、導体粉末およびホットメルト組成物を含んでいる。例えば、製造しようとする配線基板を構成するセラミック絶縁層がアルミナからなる場合はＷ、Ｍｏ等の導体粉末を主成分とし、製造しようとする配線基板を構成するセラミック絶縁層がガラスセラミックスからなる場合は、Ｃｕ、Ａｇなどの導体粉末を主成分とし、これにホットメルト組成物が混合され、さらに可塑剤、ガラス、フィラー等の添加物が添加されたものが用いられる。
【００２４】
ここで、ホットメルト組成物とは、常温では一定の形状を保つ固形状となっているが、一定の熱を与えることにより溶融し、流動性を有する（溶融する）ようになるもののことをいう。このようなホットメルト組成物として、配線パターン２を形成する際の温度との関係から、４０℃〜１００℃程度の熱で流動性を有する（溶融する）ように分子量及び結晶化度等を調整した熱可塑性樹脂が用いられ、基材への熱影響等を考慮して、４０〜６０℃の熱で流動性を有する（溶融する）ように調整したものが好ましい。
【００２５】
上記の熱可塑性樹脂としては、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンなどのポリエチレン樹脂；エチレン−エチレン以外のα−オレフィン共重合体；エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−ｎ−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体などのエチレン−アルキル（メタ）アクリレート共重合体；エチレン−酢酸ビニル共重合体；ポリプロピレン樹脂；プロピレン−プロピレン以外のα−オレフィン共重合体；スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）やスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、これらのジエン部分に水素添加して得られるスチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）やスチレン−エチレン−プロピレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＰＳ）などのブロック共重合体が挙げられ、共重合体は、ランダム共重合体であっても良く、ブロック共重合体であっても良い。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いられても良く２種類以上が併用されても良い。
【００２６】
可塑剤は、酸とアルコールから合成されるエステル化合物であり、酸としては、フタル酸、トリメリット酸、アジピン酸などが挙げられ、アルコールとしては、オクタノール、ノナノール、高級混合アルコールなど挙げられる。具体的には、フタル酸ジメチル（ＤＭＰ）、フタル酸ジエチル（ＤＥＰ）、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤＮＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジノニル（ＤＮＰ）等のフタル酸エステルや、アジピン酸ジオクチル（ＤＯＡ）、アジピン酸ジイソノニル（ＤＩＮＡ）などが挙げられる。
【００２７】
配線パターン２の形成には、スクリーン印刷、インクジェット印刷、オフセット印刷等が採用できるが、パターン形成タクト面、設備コスト面よりスクリーン印刷法を用いるのが望ましい。スクリーン印刷法の場合、発熱線の埋め込まれたスキージおよびマスクを用い、印刷する際に４０〜１２０℃程度に加熱しておくことでホットメルト樹脂を含む導体ペーストを塗布することができ、この後、マスクなどを取り去ってホットメルト樹脂の温度低下とともに導体ペーストが固化することで、支持フィルム１の上に配線パターン２を形成することができる。なお、配線パターン２は、通常１０〜５００μｍの幅で２〜５０μｍの厚みに形成される。
【００２８】
次に、図１（ｂ）に示すように、配線パターン２および露出した支持フィルム１の上面を覆うように第１のセラミック粉末およびホットメルト組成物の溶融温度よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂を含む第１のセラミックスラリーによる被膜３を形成して、熱硬化性樹脂を硬化させる。
【００２９】
第１のセラミックスラリーによる被膜３は、後述する第２のセラミックスラリーを乾燥させる際の熱によってホットメルト組成物を含む配線パターン２が溶融して変形するのを防ぐ役割を有するものである。第１のセラミックスラリーによる被膜３は、ホットメルト組成物の溶融温度よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂を含んでいる。すなわち、この熱硬化性樹脂は、後述する第２のセラミックスラリーを乾燥する際の熱によって配線パターン２が溶融したときにすでに硬化していることから、配線パターン２および露出した支持フィルム１を覆うように第１のセラミックスラリーによる被膜３を形成することで、第２のセラミックスラリーを乾燥する際の熱によって配線パターン２が溶融しても、第１のセラミックスラリーによる被膜３がその形状を崩さずに、配線パターン２の変形を抑制することができる。
【００３０】
ここで、ホットメルト組成物の溶融温度よりも低い温度で硬化する熱硬化性樹脂としては、ホットメルト組成物として４０℃〜１００℃程度の熱で流動性を有する（溶融する）ように分子量及び結晶化度等を調整した熱可塑性樹脂が用いられることから、常温（２５℃程度）〜４０℃未満の温度下で硬化する熱硬化性樹脂が挙げられ、具体的にはエポキシ樹脂またはアルキド樹脂が挙げられる。これらは、単独で用いられても併用されてもよく、ポリアミンやヒドラジド化合物等の硬化剤(架橋剤)が添加されてもよい。
【００３１】
第１のセラミック粉末としては、後述する第２のセラミックスラリーに含まれる第２のセラミック粉末と同一組成である。例えば、第２のセラミック粉末がアルミナ粉末の場合は第１のセラミック粉末もアルミナ粉末とする。この構成により、磁器特性の変化や収縮のミスマッチを抑制できる。
【００３２】
また、第１のセラミック粉末の平均粒径は、第1のセラミックスラリーによる被膜３を薄く塗布する関係で、後述する第２のセラミックスラリーに含まれる第２のセラミック粉末の平均粒径よりも小さく、具体的には０．１〜１μｍのものとなっている。この構成により、配線パターン２に含まれる導体成分が焼成時に拡散するのを抑制することができ、絶縁性を良好なものとすることができる。
【００３３】
第１のセラミックスラリーによる被膜３の形成には、例えばスプレー等による吹付けやグラビアコーター、リバースグラビアコーター、メイヤーバーコーター、ダイコーター、リバースロールコーター、ファンテンリバースロールコーター、キスロールコーター等各種コーターによる塗工方法が用いられ、第１のセラミックスラリーによる被膜３は通常１〜３０μｍの厚みに形成される。
【００３４】
そして、熱硬化性樹脂を硬化させる方法としては、常温で数時間放置して硬化させてもよいが、短時間で製造することを考慮して、常温（２５℃程度）〜４０℃未満の範囲で加熱して硬化させるのが好ましく、第１のセラミックスラリー中に硬化剤を添加して硬化させてもよい。
【００３５】
次に、図１（ｃ）に示すように、第１のセラミック粉末と同一組成であり第１のセラミック粉末よりも平均粒径の大きい第２のセラミック粉末および有機バインダを含む第２のセラミックスラリーを、第１のセラミックスラリーによる被膜３の上面を覆い、かつ部分的に厚みを異ならせて平坦な上面が形成されるように塗布して、配線パターン２がセラミックグリーンシート４に埋設された配線パターン付きセラミックグリーンシート５を支持フィルム１の上に作製する。
【００３６】
第２のセラミックスラリーは、第１のセラミック粉末と同一組成であり第１のセラミック粉末よりも平均粒径の大きい第２のセラミック粉末および有機バインダを含んでいる。
【００３７】
第２のセラミック粉末は、例えばアルミナ粉末、シリカ粉末、ガラス粉末等からなり、前述したように、第２のセラミック粉末がアルミナ粉末の場合は第１のセラミック粉末もアルミナ粉末とする。そして、第２のセラミック粉末の平均粒径は、前述した第１のセラミック粉末の平均粒径よりも大きく、例えば１〜１０μｍの範囲内で適宜決定される。
【００３８】
有機バインダとしては、例えばアクリル系の単独重合体または共重合体（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）や、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。
【００３９】
なお、第２のセラミックスラリーには、第２のセラミック粉末および有機バインダを分散させ、適切な粘度が得られるように、例えばエーテル類、エステル類、ケトン類、アルコール類等の有機溶剤、具体的にはテルピネオール、ジメチルフタレート、ブチルカルビトールアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、ジブチルフタレート等が添加される。また、分散をより良好なものとするために分散剤が添加されてもよい。
【００４０】
第２のセラミックスラリーの塗布方法としては、ドクターブレード、リップコーター、ダイコーターによる方法等が用いられる。
【００４１】
また、第２のセラミックスラリーを乾燥してセラミックグリーンシート４となるが、この乾燥工程では、乾燥速度や熱変形を防止する点を考慮しながら、４０℃〜７０℃の温度、特に５０℃〜６５℃の温度で加熱するのが好ましい。このとき、ホットメルト組成物は一旦溶融するが、乾燥終了後に冷却されると再び固化する。
【００４２】
なお、図に示してはいないが、後述する積層体６が作製されたとき、異なる配線パターン付きセラミックグリーンシート５に形成された配線パターン２同士を接続するように、支持フィルム１の上に形成された配線パターン付きセラミックグリーンシート５には、これを貫通する貫通孔がマイクロドリル、レーザ等により形成され、この貫通孔に貫通導体用導体ペーストが充填される。この貫通導体用導体ペーストには、配線パターン２を形成する導体ペーストに含まれる導体粉末と同様の導体粉末が用いられ、例えばこれに有機バインダ、有機溶剤などが添加されたものが用いられる。
【００４３】
次に、図１（ｄ）に示すように、配線パターン付きセラミックグリーンシート５から支持フィルム１を剥離する。
【００４４】
具体的には、配線パターン付きセラミックグリーンシート５を真空吸着等で固定し、支持フィルム１の４隅の任意の１ヶ所から、一定速度で剥離する。離型剤層１２の剥離性により、離型剤層１２と配線パターン付きセラミックグリーンシート５との間できれいに剥離することができる。
【００４５】
次に、図１（ｅ）に示すように、配線パターン付きセラミックグリーンシート５を複数積層して積層体６を作製する。
【００４６】
積層する方法は、積み重ねた配線パターン付きセラミックグリーンシート５に熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダ、可塑剤、溶剤等からなる密着剤を配線パターン付きセラミックグリーンシート５間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。なお、積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダ等の種類や量により異なり、例えば３０〜１００℃、２〜２０ＭＰａに設定される。
【００４７】
最後に、積層体６を焼成する。
【００４８】
具体的には、配線パターン２がＷ、Ｍｏ材料からなり、セラミックグリーンシート４がアルミナ材料からなる場合は、還元雰囲気で１３００〜１６００℃の焼成温度で焼成がなされる。また、配線パターン２がＣｕ材料からなり、セラミックグリーンシート４がガラスセラミック材料からなる場合は、窒素還元雰囲気で８００〜１０００℃の焼成温度で焼成がなされ、配線パターン２がＡｇ材料からなり、セラミックグリーンシート４がガラスセラミック材料からなる場合は、大気雰囲気で８００〜１０００℃の焼成温度で焼成がなされる。
【００４９】
なお、焼成によって前述のホットメルト組成物や熱硬化性樹脂は焼失する。
【００５０】
以上の製造方法により、一方主面側に配線が埋設されたセラミック絶縁層が複数積層されてなり、該セラミック絶縁層における前記配線の側面に当接する部位、底面に当接する部位および一方主面の近傍の部位に含まれる第１のセラミック結晶粒子が、前記セラミック絶縁層におけるその他の部位に含まれる第２のセラミック結晶粒子と同一組成であるとともに該第２のセラミック結晶粒子よりも平均粒径が小さいことを特徴とする配線基板を得ることができる。
【００５１】
すなわち、第１のセラミックスラリーによる被膜３を形成したことで、得られた配線基板は、セラミック絶縁層における配線の側面に当接する部位、底面に当接する部位および一方主面の近傍の部位に含まれる第１のセラミック結晶粒子が、セラミック絶縁層におけるその他の部位に含まれる第２のセラミック結晶粒子と同一組成であり第２のセラミック結晶粒子よりも平均粒径が小さいものとなる。
【００５２】
このような配線基板は、デラミネーションが発生するのを抑制され、精度良く形成された配線を備えた絶縁性の良好な配線基板となる。
【符号の説明】
【００５３】
１：支持フィルム
１１：支持フィルム本体
１２：離型剤層
２：配線パターン
３：第１のセラミックスラリーによる被膜
４：セラミックグリーンシート
５：配線パターン付きセラミックグリーンシート
６：積層体
【図１】
0005451365.tif 000002