(57)【要約】  【課題】  ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近にボイドが発生するのを抑制するとともに、配線層間の静電容量の増加を抑制しつつ、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせた寸法精度の高い多層配線基板の製造方法を提供する。  【解決手段】  第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みが前記第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの１／１０〜１／３となるように設定し、前記第１のガラスセラミックグリーンシートにのみＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子を含有させるとともに、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて前記第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記高誘電率粒子の含有量を多くなるようにしたガラスセラミックグリーンシート積層体をマイクロ波加熱により焼成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガラスセラミックグリーンシートと、前記第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を積層して複合シートを作製する工程と、前記複合シートの内部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前記複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記貫通導体用ペーストの充填および前記配線層用導体ペーストの塗布がなされた前記複合シートを複数積層して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、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する工程とを有する多層配線基板の製造方法であって、前記第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みが前記第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの１／１０〜１／３となるように、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厚みを設定し、前記第１のガラスセラミックグリーンシートにのみＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子を含有させるとともに、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて前記第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記高誘電率粒子の含有量が多くなるようにした前記セラミックグリーンシート積層体をマイクロ波加熱によって焼成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の中央付近にある前記第２のガラスセラミックグリーンシートを、同じ厚みの前記第１のガラスセラミックグリーンシートで挟むようにすることを特徴とする請求項１に記載の多層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、ガラスセラミックスからなる絶縁基体を有する多層配線基板をマイクロ波加熱により焼成する多層配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化時代を迎え、情報通信技術が急速に発達し、それに伴い、半導体素子等の高速化、大型化が図られ、配線層においても、信号の伝送損失を低減する上で配線層の低抵抗化と絶縁基板の低誘電率化が求められている。そこで、１０００℃以下での焼成によって緻密化でき、銅、銀または金等の低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能で、かつ誘電率の低いガラスセラミックスを絶縁層とする多層配線基板が提案されている。
【０００３】
特に、シリコンを主体とする半導体素子に関して、近年、微細配線化、高速化が急速に進行している。素子内部のトランジスタ間を接続する配線の微細化に伴い、配線の低抵抗化及び絶縁膜の低誘電率化が進められている。
【０００４】
半導体素子の絶縁膜として、従来はＳｉＯ２が用いられてきたが、この絶縁膜をさらに低誘電率化すると、その機械的特性が低下することが知られている。特に、非常に低い誘電率が得られる多孔質の絶縁膜において、機械的特性の低下が著しいものとなる。
【０００５】
そこで、このような低誘電率の絶縁膜を使用した半導体素子を多層配線基板上に実装（以下一次実装と称す）する際に、アンダーフィル剤を硬化させる（キュア工程）際に必要な熱処理や、半導体素子のＯＮ／ＯＦＦに伴う半導体素子の発熱／冷却に伴って、半導体素子と多層配線基板間の熱膨張係数のミスマッチにより熱応力が発生し、半導体素子が破壊してしまうといった問題が懸念されている。さらに、半導体素子が大型化すると熱応力がそれに伴い大きくなるため、半導体素子が破壊する危険性が更に増大する。
【０００６】
そのため、一次実装に関わる熱応力を低減するために、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数（２〜４×１０−６／℃：温度範囲：４０−４００℃）に合わせることが求められている。
【０００７】
低熱膨張の特性を有する多層配線基板として、例えば、ムライト、石英ガラス、ほう珪酸ガラスからなるガラスセラミック焼結体を絶縁材料とすることで、低熱膨張係数の多層配線基板が得られることが知られている（特許文献１を参照）。
【０００８】
また、例えば、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｋ２Ｏ、Ａｌ２Ｏ３からなる硼珪酸ガラスとアルミナ、コージェライト、石英ガラスとを組み合わせることにより、低抵抗配線が可能な低熱膨張係数の多層配線基板が得られることが知られている（特許文献２を参照）。
【０００９】
また、多層配線基板に実装される半導体素子の微細配線化が進められていることから、多層配線基板には寸法精度（主面に形成された接続端子の間隔の精度）が要求されており、この寸法精度を高めるために焼成時の平面方向の収縮を抑制する多層配線基板の製造方法が提案されている。
【００１０】
例えば、ガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等により成形された第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と同様の方法で成形され、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少なくとも一方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積層し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（特許文献３を参照）。
【００１１】
特許文献３に開示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、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、第１のガラスセラミックグリーンシートの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、第１の絶縁層（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、第２のガラスセラミックグリーンシートの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（主面に形成された接続端子の間隔の精度）を向上できる。
【００１２】
ところが、特許文献３に開示された多層配線基板の製造方法を用いた場合には、ガラスセラミックグリーンシート積層体を脱脂、焼成した際に、ガラスセラミックグリーンシートに含まれる有機バインダが焼失した後にボイドが形成されやすく、このような現象は、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近に配置された第２の絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態）に顕著に現れやすいという問題があった。
【００１３】
一方、セラミック焼結体を製造する際にマイクロ波加熱を利用することが知られている。マイクロ波加熱は、マイクロ波と物質との相互作用によって物質の内部から熱を生じさせるもので、マイクロ波の吸収性に優れた高誘電率の物質が存在することが重要である。
【００１４】
例えば、セラミックスなどの粉粒体に炭化珪素などのマイクロ波吸収性に優れた粉末を混合してマイクロ波焼成することで、焼きむらなく短時間で焼成できることが提案されている（特許文献４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特公平４−５８１９８公報
【特許文献２】特開平５−２５４９２３公報
【特許文献３】特開２００２−２６１４４３号公報
【特許文献４】特開平８−２７７４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、マイクロ波吸収性に優れた粉末は誘電率が高いことから、多層配線基板の絶縁基体の全体に均一にマイクロ波吸収性の優れた粉末を含有させると、配線層間の静電容量が増加して高周波信号の伝播特性が悪化してしまうという問題がある。
【００１７】
また、マイクロ波吸収性に優れた粉末の中には熱膨張係数が高いものもあり、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせることが難しくなるという問題もある。
【００１８】
従って本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近にボイドが発生するのを抑制するとともに、配線層間の静電容量の増加を抑制しつつ、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせた寸法精度の高い多層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】
【００１９】
本発明の多層配線基板の製造方法は、第１のガラスセラミックグリーンシートと、前記第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を積層して複合シートを作製する工程と、前記複合シートの内部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前記複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記貫通導体用ペーストの充填および前記配線層用導体ペーストの塗布がなされた前記複合シートを複数積層して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、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する工程とを有する多層配線基板の製造方法であって、前記第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みが前記第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの１／１０〜１／３となるように、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厚みを設定し、前記第１のガラスセラミックグリーンシートにのみＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子を含有させるとともに、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて前記第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる前記高誘電率粒子の含有量が多くなるようにした前記セラミックグリーンシート積層体をマイクロ波加熱によって焼成することを特徴とする。
【００２０】
上記多層配線基板の製造方法では、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の中央付近にある前記第２のガラスセラミックグリーンシートを、同じ厚みの前記第１のガラスセラミックグリーンシートで挟むようにすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近にボイドが発生するのを抑制するとともに、配線層間の静電容量の増加を抑制しつつ、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせた寸法精度の高い多層配線基板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態の説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の多層配線基板の製造方法に使用されるマイクロ波焼成炉を上面側から透視した平面模式図であり、（ｂ）は、そのマイクロ波焼成炉の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の多層配線基板の製造方法により形成されるガラスセラミックグリーンシート積層体の断面模式図である。本実施形態では、まず、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４と、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４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とを作製する。
【００２５】
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、８００〜１０００℃前後の比較的低い温度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％、セラミックフィラー０〜７０質量％の割合で調合した原料粉末を主成分とするものである。
【００２６】
ガラス粉末としては、ＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＳｎＯ、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１種以上を含有したものであって、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。そして、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１種類析出する結晶性ガラスが好ましい。
【００２７】
ここで、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３に含まれるガラス粉末の軟化点を、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４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、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３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。
【００２８】
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。
【００２９】
また、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３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が焼成収縮を開始するように、例えばＳｉをＳｉＯ２換算で３０〜５５質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１５〜４０質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で３〜２５質量％、ＺｎをＺｎＯ換算で２〜１５質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で２〜１５質量％を含むものが挙げられる。
【００３０】
ガラス粉末としては、セラミックフィラーとの配合の関係で、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。
【００３１】
セラミックフィラーとしては、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はアルミナが好ましく、低熱膨張化の点ではコージェライト、ムライトが好ましい。
【００３２】
ここで、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４には、上記の
ガラス粉末およびセラミックフィラーに加えて比誘電率（εｒ）の高い高誘電率粒子を含有させることが重要である。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にのみＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子を含有させる。
【００３３】
高誘電率粒子の比誘電率（εｒ）は７以上であるのが好ましく、ＳｉＣ（εｒ＝９〜１２）、ＴｉＯ２（εｒ＝８０〜１８０）、ＭｇＯ（εｒ＝９〜１２）、ＺｎＯ（εｒ＝８〜１０）およびＳｉ３Ｎ４（εｒ＝７〜９）から選ばれる１種が選択される。
【００３４】
なお、ＺｒＯ２（εｒ＝２０〜３０）、ＭｇＯ（εｒ＝９〜１２）、Ｃｒ２Ｏ３（εｒ＝１０〜１４）といった高誘電率粒子は熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数（２〜４ｐｐｍ／℃：４０−４００℃）よりも比較的大きいことから、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数（２〜４ｐｐｍ／℃：４０−４００℃）に合わせるには不適である。つまり、高誘電率であり比較的低熱膨張な粒子であるＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子を含有させるのが有効である。
【００３５】
高誘電率粒子は、ガラス粉末３０〜９０質量％、セラミックフィラー５〜６０質量％に対して高誘電率粒子を３〜２０質量％の割合で添加するのが好ましく、この範囲とすることでガラスセラミックグリーンシート積層体を焼結させるのに十分な発熱量が得られるとともに、高周波信号の遅延を許容できる範囲内に比誘電率の上昇を抑えることができる。なお、この高誘電率粒子の添加量は、後述するように第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４のガラスセラミックグリーンシート積層体５における配置によって異ならせておいて、具体的には、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４に含まれる高誘電率粒子の含有量を多くする。例えば、図１に示す層構成では、第１のガラスセラミックグリーンシート１１は３質量％、第１のガラスセラミックグリーンシート１２は５質量％、第１のガラスセラミックグリーンシート１３は５質量％、第１のガラスセラミックグリーンシート１４は３質量％という含有量になっている。
【００３６】
本発明では、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４にのみＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子を含有させていることから、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４がマイクロ波加熱により優先的に加熱され、そこからの伝熱により第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３が加熱されることから、全体を均一に加熱して焼成することができ、寸法精度の高い多層配線基板を得ることができる。
【００３７】
また、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＺｎＯおよびＳｉ３Ｎ４の群から選ばれる１種の高誘電率粒子は、熱膨張係数がシリコンの熱膨張係数（２〜４ｐｐｍ／℃：４０−４００℃）に近いことから、含有させても多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数に合わせることができる。
【００３８】
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、第１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をそれぞれ作製する。
【００３９】
ここで、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の厚みが第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の厚みの３分の１以下となるように、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４およ
び第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の厚みが設定されている。この場合、第１ガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の厚さを１０〜７０μｍとし、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の厚さを３０〜２１０μｍとすることが望ましい。
【００４０】
第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の厚みが第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の厚みの１／１０〜１／３であると、配線層間には後述する複合シートを焼成して得られる第１の絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の状態）および第２の絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の状態）が設けられることとなることから、これらをあわせた厚みでは配線層間の静電容量の増加が抑制され、高周波信号の遅延を抑えることが可能になるとともに、多層配線基板の焼成後における収縮ばらつきを小さくすることができる。一方、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の厚みが第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の厚みの１／１０よりも小さい場合には、多層配線基板の焼成後における収縮ばらつきが±０．１％よりも大きくなり、また、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の厚みが第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の厚みの１／３よりも大きい場合には、配線層間の静電容量が増加するため、高周波信号の遅延が発生しやすい多層配線基板となってしまう。
【００４１】
次に、第１のガラスセラミックグリーンシート１１および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、第１のガラスセラミックグリーンシート１２および第２のガラスセラミックグリーンシート２２、第１のガラスセラミックグリーンシート１３、１４および第２のガラスセラミックグリーンシート２３を積層して複合シートを作製する。積層には、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を採用できる。
【００４２】
次に、複合シートの内部に貫通孔を形成して貫通導体用ペーストを充填して生の貫通導体３１を形成するとともに複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布して配線用胴体パターン４１を形成する。
【００４３】
複合シート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は、主成分としての銀粉末、銅粉末、金粉末など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成分を含ませてもよい。貫通導体用ペースト３を貫通孔に充填する場合には、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を加圧注入する方法でもよい。
【００４４】
また、複合シートの一方主面への配線層用導体ペーストの塗布は、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として、貫通導体用ペーストと同様に、主成分としての銀粉末、銅粉末、金粉末など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、電気抵抗および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ませてもよい。なお、ここで用いられる配線層用導体ペーストと貫通孔内に充填した貫通導体用ペーストとは、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は、粘度を高くすることで、重点密度を高めることができるとともに、充填後に貫通導体用ペーストが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と貫通導体用ペーストとは、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。
【００４５】
なお、貫通導体用ペーストの充填および配線層用導体ペーストの塗布を行った後、複合シートを６０〜１００℃の温度で０．５〜３時間程度乾燥させる。
【００４６】
本発明では、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を積層して構成されている複合シートの一方主面に配線層用導体ペーストを塗布することから、異なる層の配線層用導体ペーストと配線層用導体ペーストとの間には第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が介在することになる。さらに、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の厚みが第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の厚みの３分の１以下となるように、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４および第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の厚みを設定する。これにより、配線層間の静電容量の増加を抑制することができる。なお、焼成における第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３に対する第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の拘束の効果を高めるという点で、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みは第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みの１／１０〜１／３であることが重要である。第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の焼成後の厚みに対する第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の焼成後の厚みが１／１０より小さいか、または、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４を用いない場合には、焼成収縮率とそのばらつきが大きくなり、寸法精度の低い多層配線基板となってしまう。
【００４７】
本発明ではこのように、複合シートを作製したうえで配線層用導体ペーストを複合シートの一方主面に塗布するものであることから、焼成後の配線層間には必ず第２の絶縁層が配置されることとなり、配線層間の静電容量の増加を抑制することが可能になる。
【００４８】
次に、複合シートの貫通孔に貫通導体用ペーストを充填して生の貫通導体３１と複合シートの表面に配線層用導体ペーストを塗布して配線層用導体パターン４１とを形成した複合シートを複数積層してガラスセラミックグリーンシート積層体５を作製する。
【００４９】
積層には、積み重ねられた複合シート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。
【００５０】
なお、平面方向の収縮を抑制する効果の点では、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と第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３とが交互に積層された構成が望ましいが、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が２層連続して重なるように積層してもよい。
【００５１】
ここで、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４に含まれる高誘電率粒子の含有量が多くなるようにしている。これにより、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の内側（中央付近）の温度を表面よりも意図的に高くすることができる。
【００５２】
脱バインダが終了していない状態で、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の表面
付近が焼結を開始してしまうと、発生した不飽和炭化水素がガス化して外へ放出するための経路が確保されなくなり、焼結後にボイドとなってあらわれる。多層配線基板内にボイドが増加すると、絶縁性や強度が低下してしまう。これに対し、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４に含まれる高誘電率粒子の含有量を多くさせることで、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の表面付近が先に焼結を開始することはなくなり、ボイドの発生を抑制することができる。
【００５３】
また、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の中央部にある第２のガラスセラミックグリーンシートを上下に同じ厚みの第１のガラスセラミックグリーンシートに挟むことで、焼成時のガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近の温度バラツキを均一にすることができ、ボイドが発生しやすいガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近に配置された第２の絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態）のボイド発生をさらに抑制することができる。
【００５４】
最後に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる高誘電率粒子の含有量が多くなるようにしたセラミックグリーンシート積層体５をマイクロ波加熱によって焼成する。焼成に際して、ガラスセラミックグリーンシート積層体５にマイクロ波を照射することにより、ガラスセラミックグリーンシート積層体５の有機バインダの熱分解、熱分解によって生成した不飽和炭化水素の水蒸気との反応による二酸化炭素ガス化および焼結を行なわれる。この際、有機バインダの熱分解および熱分解によって生成した不飽和炭化水素の水蒸気との反応による二酸化炭素のガス化は約１００〜８００℃の温度範囲で起こり、焼結は約８００〜１０００℃の温度範囲で起こる。
【００５５】
用いられるマイクロ波の周波数は１〜２０ＧＨｚが好ましく、特に２．４５ＧＨｚが好ましい。この周波数が１ＧＨｚ未満では、波長が長くなりすぎるとともにガラスセラミックグリーンシート積層体５のマイクロ波による発熱性が低下するため好ましくない。逆に、２０ＧＨｚを超える場合には、マイクロ波発振器のコストが高く、工業的利用には不適である。特に、マイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとした場合には、マイクロ波発振器が工業的に安定して利用できるうえ、コスト的にも比較的安価である。
【００５６】
焼成時には、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４が焼成収縮する際、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２１、２２、２３によって、第１のガラスセラミックグリーンシート１１、１２、１３、１４の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２１、２２、２３が焼成収縮する際、第１の絶縁層（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１１、１２、１３、１４）によって、第２のガラスセラミックグリーンシート２１、２２、２３の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５の焼成後の状態）の寸法精度（主面に形成された接続端子の間隔の精度）を高めることが可能になる。
【００５７】
なお、多層配線基板の製造方法として、従来より通常行われている抵抗体加熱炉を窒素雰囲気として焼成する場合において、抵抗体が発した熱が伝熱により窒素雰囲気を加熱するが、抵抗体は供給された窒素ガス全体を均一に加熱しきれず、抵抗体付近の窒素雰囲気の温度が高くなりやすい。また、輻射熱による加熱は抵抗体からの距離に反比例するので、ガラスセラミックグリーンシート積層体５は抵抗体からの距離で焼成温度がばらついてしまう。具体的には、複数個のガラスセラミックグリーンシート積層体５を同時に焼成する場合、抵抗体付近に置かれたガラスセラミックグリーンシート積層体５の温度は高く、
抵抗体から離れた位置に置かれたガラスセラミックグリーンシート積層体５の温度は低くなり、製品毎に脱バインダの状態や焼結状態にばらつきが発生してしまう。例えば、抵抗体に近いガラスセラミックグリーンシート積層体５が焼成収縮を終了しようとしている際に、抵抗体から遠いガラスセラミックグリーンシート積層体５はまだ焼成収縮して変形が発生するなどである。
【００５８】
さらに、ガラスセラミックグリーンシート積層体５が例えばプローブカード用配線基板のように大型の場合には、温度ばらつきがガラスセラミックスグリーンシート積層体５の内部で顕著になるので、これに起因して反りなどの変形が発生してしまうという問題がある。
【００５９】
これに対し、本発明のマイクロ波を用いた焼成では、量産時において、多層配線基板の変形による寸法精度の低下を抑制することができ、抵抗体加熱炉による焼成よりもさらに寸法精度を向上させることができる。
【００６０】
また、前述のように、配線層間の静電容量の増加を抑制し、多層配線基板の熱膨張係数をシリコンの熱膨張係数（２〜４ｐｐｍ／℃：４０−４００℃）に合わせることができるとともにガラスセラミックグリーンシート積層体５の中央付近に配置された第２の絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態）のボイド発生を抑制することができる。
【００６１】
以下、本発明の多層配線基板の製造方法に使用されるマイクロ波焼成炉について述べる。図２（ａ）は、本発明の多層配線基板の製造方法に使用されるマイクロ波焼成炉を上面側から透視した平面模式図であり、図２（ｂ）は、そのマイクロ波焼成炉の断面模式図である。マイクロ波焼成炉１０は、炉壁６１の内部空間に、断熱材６２で覆われた筐体６３が配置されたものである。筐体６３の内部空間には、ガラスセラミックグリーンシート積層体５を載置するための複数の棚板６４が、支柱６５によって鉛直方向に所定の間隔をあけて設けられている。そして、雰囲気ガスが雰囲気ガス供給用ノズル６６を通って筐体６３の内部空間に供給され、排気ガスは筐体６３の内部空間から排気用ノズル６７を通って外部に放出される。マイクロ波照射によりガラスセラミックグリーンシート積層体５を構成する有機バインダが熱分解して発生した分解ガスは、筐体６３内において滞留することなく連続的に対向する側面の排気用ノズル６７から排気ガスとして排出される。
【００６２】
なお、マイクロ波焼成炉１０としては、マイクロ波発振器および導波管を備えたバッチ炉であっても、あるいは大型の連続炉であっても何ら差し支えない。
【００６３】
また、マイクロ波焼成炉１０内の炉壁６１はマイクロ波を透過しない金属でできており、導波管を通してマイクロ波焼成炉１０内に導入されたマイクロ波は炉壁６１によって反射を繰り返すようになっている。また、断熱材６２はマイクロ波の透過性のあるアルミナファイバーや発泡アルミナ材料等で形成される。また、筐体６３や棚板６４は、炭化珪素やアルミナなどのセラミックス等で形成され、ガラスセラミックグリーンシート積層体５のマイクロ波吸収率と同じ程度かそれ以上のマイクロ波吸収率を有するものを用いるのが、マイクロ波照射の際にガラスセラミックグリーンシート積層体５の表面と内部との温度勾配が極めて小さくなる点で好ましい。また、雰囲気ガスとしては、不活性ガスである窒素雰囲気を用いるのが好ましく、有機バインダの熱分解生成物である不飽和炭化水素を二酸化炭素ガスに変化させる目的で露点が４０℃以上の雰囲気ガスを用いるのが好ましい。
【実施例】
【００６４】
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、ガラス粉末とクォーツ粉末（セラミックフィラー）とを質量比８２：１３となるように混合するとともに、これに表
１に示す高誘電率粒子を加えて全体で１００質量％となるものを用いた。例えば、ガラス粉末８２質量％、クォーツ粉末１３質量％およびＴｉＯ２粉末５質量％という割合である。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で１５質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で１０質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で３０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％、ＰをＰ２Ｏ５換算で５質量％、ＳｎをＳｎＯ２換算で３．５質量％、ＮａをＮａ２Ｏ換算で０．５質量％としたものである。
【００６５】
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、ガラス粉末７０質量％と、コーディエライト粉末５質量％と、アルミナ粉末２０質量％と、少なくともＣａＯを含有するフィラー粉末を５質量％を用いた。ガラス粉末の組成は、ＳｉをＳｉＯ２換算で４０質量％、ＡｌをＡｌ２Ｏ３換算で２０質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で２０質量％、ＺｎをＺｎＯ換算で８質量％、ＢをＢ２Ｏ３換算で１２質量％としたものである。
【００６６】
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、ＰＥＴフィルム上にそれぞれ第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを作製した。第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートの厚みは表１に示した厚みとした。なお、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成後の厚みいずれも焼成前の生のときの厚みの１／２となるものであった。
【００６７】
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シートを作製した。また、さらに第1のガラスセラミックグリーンシートを重ね合わせた後、ＰＥＴフィルムを剥い
で、外側に第1のガラスセラミックグリーンシートを配置し、内側に第２のガラスセラミ
ックグリーンシートを配置した３層構造の複合シートを作製した。
【００６８】
次に、複合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、一方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、銅粉末に、有機バインダとしてエチルセルロース、有機溶剤として２−２−４−トリメチル−３−３−ペンタジオールモノイソブチレートを添加してなるペーストを用いた。
【００６９】
次に、複合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４層、第２のガラスセラミックグリーンシートが３層のガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。なお、このガラスセラミックグリーンシート積層体の表面には、多層配線基板の寸法精度の評価用に、予め配線用導体ペーストを用いてスクリーン印刷によりドットマークを形成しておいた。
【００７０】
このとき、中央に配置された第１のガラスセラミックグリーンシートの高誘電率粒子の含有量を表１に示す量とし、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下面側から中央側に向けて高誘電率粒子の含有量が表１に示す割合で増加していくように（増加量がマイナスである試料（試料Ｎｏ．１５）はガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下面側から中央側に向けて高誘電率粒子の含有量を減少させたもの）した。例えば、上下面に配置した第１のガラスセラミックグリーンシートの高誘電率粒子の含有量を４．８質量％としたときに、中央に配置された第１のガラスセラミックグリーンシートの高誘電率粒子の含有量を５質量％とすると、その増加量は０．２質量％になるとい
う具合である。なお、増加量０質量％の場合は、すべての層が同じ含有量であることを示している。
【００７１】
次に、作製したガラスセラミックグリーンシート積層体をマイクロ波によって自己発熱する炭化珪素からなる筐体内の炭化珪素からなる棚板に載置し、この筐体内に窒素を供給する供給するともに２．４５ＧＨｚのマイクロ波を連続照射し有機成分を除去しつつ、９００℃まで焼成し、多層配線基板を得た（試料Ｎｏ．１〜９）。
【００７２】
なお、比較例として、高誘電率粒子を含まずに抵抗体による焼成方法を用いた多層配線基板（試料Ｎｏ．１０）を作製するとともに、高誘電率粒子を増加させずに高誘電率粒子の含有量をそれぞれ異なるものとした多層配線基板（試料Ｎｏ．１１〜１４）、高誘電率粒子を増加させずに高誘電率粒子の含有量を変更し、第１のガラスセラミックグリーンシートの厚みと第２のガラスセラミックグリーンシートの厚みを同じくした多層配線基板（試料Ｎｏ．１４）、および高誘電率粒子の含有量を０．５％づつ減少させた多層配線基板（試料Ｎｏ．１５）を作製した。また、第２のガラスセラミックグリーンシートのみを用いて、それを３層積層したガラスセラミックグリーンシート積層体を試料１と同様の条件で作製したが、第１のガラスセラミックグリーンシートを用いないで作製した多層配線基板は、平面方向の一辺の長さ方向の焼成収縮率が２０％にもなり、また収縮ばらつきも±０．３％であった。
【００７３】
次に、得られた多層配線基板について、予め表面の４角に形成しておいたドットマークから多層配線基板の寸法精度を３次元測定機で測定した。試料数は１５個とし、測定点は各試料４箇所（４辺のドットマーク間）とし、計６０箇所を測定して、これらの平均値から求めた。この場合、寸法精度（収縮ばらつき）が０．１％以下のものを良品と判定した。寸法ばらつきは、まず、６０個の値から平均値を求め、平均値から最も大きな離れた値を±表示で示したものである。
【００７４】
また、得られた多層配線基板について、インピーダンスアナライザーにて内部配線層間の容量値も測定し、第１のガラスセラミックグリーンシートの原料粉末に高誘電率粒子を含まないサンプルと比較して実装する半導体素子を問題なく動作させることのできるレベルであるものを適正であると判断した。表１では、○は適正、×は不適正を意味する。
【００７５】
さらに、得られた多層配線基板を切断して断面を研磨し、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、積層方向の中央に配置されている第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）についてボイドの発生率の評価として気孔率を測定し、気孔率が５％以下であるものを適正であると判断した。表１では、○は気孔率が３〜５％、◎は２％以下、△は５％より大きい値を意味する。
【００７６】
また、得られた多層配線基板について、焼結体を２ｍｍ□、長さ１８ｍｍに加工し、１０℃／分の速度で焼温しながらレーザー測距計にて寸法変化を測定することにより、４０〜４００℃における熱膨張係数を測定し、熱膨張係数が２×１０−６〜４×１０−６／℃であるものを適正であると判断した。表１では、○は適正、×は不適正を意味する。これらの結果を表１に示した。
【００７７】
【表１】
2011176185.tif 000003
【００７８】
表１の結果から明らかなように、本発明の試料（試料Ｎｏ．１〜９）では、収縮ばらつきが０．１％以下であり、容量値も配線層間の静電容量の増加の支障をきたす値ではなく、多層配線基板の熱膨張係数もシリコンの熱膨張係数に近いものでありかつボイドの発生も抑制された多層配線基板が得られた。
【００７９】
特に、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央部にある第２のガラスセラミックグリーンシートを上下に同じ厚みの第１のガラスセラミックグリーンシートで挟んだガラスセラミックグリーンシート積層体を用いて形成した試料Ｎｏ．１〜６では、第２のガラスセラミックグリーンシートを上下に厚みの異なる第１のガラスセラミックグリーンシートを積層して形成した試料（試料Ｎｏ．７）に比較して、ガラスセラミックグリーンシート積層体の中央付近に配置された第２の絶縁層（第２のガラスセラミックグリーンシート
の焼結後の状態）のボイドの発生さらに抑制され、気孔率を２％以下にできた。
【００８０】
これに対して、抵抗体による焼成により得られた試料（試料Ｎｏ．１０）は、収縮ばらつきが大きく、ボイドの発生を十分に抑制できていないものとなった。
【００８１】
また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて、高誘電率粒子を増加させずに高誘電率粒子の含有量を変更した試料Ｎｏ．１１〜１４ボイドの発生を十分に抑制できないものとなり、気孔率が５％よりも高くなった。また、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向の上下層側から中央層側に向けて第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる高誘電率粒子の含有量を減少させた試料Ｎｏ．１５においても、気孔率が５％よりも高くなった。なお、高誘電率粒子の含有量が１１質量％の試料Ｎｏ．１３では、容量値が高く、熱膨張係数もシリコンに合わないものとなり、また、第１のガラスセラミックグリーンシートの厚みと第２のガラスセラミックグリーンシートの厚みを同じくした試料Ｎｏ．１４では容量値に支障をきたす値となった。
【符号の説明】
【００８２】
１１、１２、１３、１４・・・第１のガラスセラミックグリーンシート
２１、２２、２３・・・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
５・・・ガラスセラミックグリーンシート積層体
１０・・・マイクロ波焼成炉
６１・・・炉壁
６２・・・断熱材
６３・・・筐体
６４・・・棚板
６５・・・支柱
６６・・・雰囲気ガス供給用ノズル
６７・・・排気用ノズル
【図１】
2011176185.tif 000004
【図２】
2011176185.tif 000005