(57)【要約】      （修正有）【課題】収縮バラツキが小さく、分割溝の周囲の盛り上がりを抑制することのできる分割溝付き配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】焼成後に第１の絶縁層となる第１のグリーンシート１および該第１グリーンシート１と収縮開始温度が異なり、焼成後に第２の絶縁層となる第２のグリーンシート３の少なくとも一方の表面に焼成後に配線となる配線パターンを形成する工程と、前記第１のグリーンシート１を最外層に配置し、最外層の内側に接する層に前記第２のグリーンシート３ａを配置して積層体１１を作製する工程と、該積層体１１の表面の所定の部分を積層方向に圧縮して窪み１５を形成する工程と、該窪み１５に前記最外層の内側に接して配置された前記第２のグリーンシート３ａに達するように分割溝１９を形成する工程と、前記分割溝１９を設けた前記積層体１１を焼成する工程とを具備することを特徴とする分割溝付き配線基板の製造方法。【選択図】図４
2008186906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成後に第１の絶縁層となる第１のグリーンシートおよび該第１グリーンシートと収縮開始温度が異なり、焼成後に第２の絶縁層となる第２のグリーンシートの少なくとも一方の表面に焼成後に配線となる配線パターンを形成する工程と、前記第１のグリーンシートを最外層に配置し、最外層の内側に接する層に前記第２のグリーンシートを配置して積層体を作製する工程と、該積層体の表面の所定の部分を積層方向に圧縮して窪みを形成する工程と、該窪みに前記最外層の内側に接して配置された前記第２のグリーンシートに達するように分割溝を形成する工程と、前記分割溝を設けた前記積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とする分割溝付き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、半導体装置や複合電子部品等に用いられる表面に分割溝を設けた分割溝付き配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体装置や複合電子部品等に分割溝付き配線基板が幅広く用いられている。一般に絶縁基体にセラミック配線基板の製造方法では、効率よく製造するために、予め、複数の配線基板を集合してなる分割溝付き配線基板の片面もしくは両面に分割溝を形成して、この溝を起点に分割し、複数の配線基板を得る方法が採用されている。
【０００３】
このような分割溝付き配線基板の分割溝の深さは、溝を片面に形成する場合には分割溝付き配線基板１の厚みの２０％〜６０％程度が必要であるとされており、溝を両面に形成する場合にはその半分の１０％〜３０％程度が必要であるとされている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
ところで配線基板の寸法精度を改善するために、異なる無機組成物からなり、収縮開始温度が異なる第１の絶縁層と第２の絶縁層とを積層して配線基板を構成したものが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
特許文献２によれば、第１の絶縁層成形体と第１の絶縁層成形体よりも高温で収縮を開始する第２の絶縁層成形体とで生積層体を形成することにより、収縮開始温度の低い第１の絶縁層成形体が収縮を開始した際は、未焼結状態にある第２の絶縁層により面方向における収縮が抑制され、収縮開始温度の高い第２の絶縁層成形体が収縮を開始した際は、すでに焼結した第１の絶縁層成形体により面方向における収縮が抑制されて、焼成工程における面方向への収縮を抑制することで配線基板の寸法精度を向上させることができる。
【０００６】
このような配線基板においても、表面に分割溝を設けて生産性を向上させることは試みられている。（例えば、特許文献３を参照）。
【特許文献１】特開平１０−２５９０６３号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６７２１号公報
【特許文献３】特願２００２−５４５０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、分割溝を形成する場合には前述したようにセラミック配線基板の厚みに対して２０％〜６０％の深さで形成することが必要なため、図６（ａ）に示すように、分割溝１０１が分割溝付き配線基板１０３の最外層に配置された第１の絶縁層１０５を貫通することになる。
【０００８】
そうすると、第１の絶縁層１０５が分割されてしまうため、最外層に配置された第１の絶縁層１０５の内側に接して配置された第２の絶縁層１０７に対する第１の絶縁層１０５による拘束力が低下してしまい、分割溝１０１の周囲１０９で局所的に分割溝付き配線基板１０３の面方向における収縮抑制効果が小さくなり、これにより、焼成の過程で図６（ｂ）において矢印で示した方向に応力が発生し、分割溝付き配線基板１０３の最外層に配置された第１の絶縁層１０５の仮想主面１１１から分割溝１０１の周囲１０９が極端に盛り上がって突起が形成されるという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、収縮バラツキが小さく、分割溝にて分割でき、分割溝の周囲の盛り上がりを抑制することのできる分割溝付き配線基板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の分割溝付き配線基板の製造方法は、焼成後に第１の絶縁層となる第１のグリーンシートおよび該第１グリーンシートと収縮開始温度が異なり、焼成後に第２の絶縁層となる第２のグリーンシートの少なくとも一方の表面に焼成後に配線となる配線パターンを形成する工程と、前記第１のグリーンシートを最外層に配置し、最外層の内側に接する層に前記第２のグリーンシートを配置して積層体を作製する工程と、該積層体の表面の所定の部分を積層方向に圧縮して窪みを形成する工程と、該窪みに前記最外層の内側に接して配置された前記第２のグリーンシートに達するように分割溝を形成する工程と、前記分割溝を設けた前記積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の分割溝付き配線基板の製造方法によれば、予め、積層体の積層方向に圧縮して窪みを作製した積層体の窪みに分割溝を形成することで、焼成開始温度の異なるグリーンシートを積層して作製された分割溝付き配線基板であっても、収縮バラツキが小さく、分割溝の周囲の盛り上がりを抑制することができ、突起の生成が抑制された分割溝付き配線基板を容易に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
先ず、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、焼成後に第１の絶縁層となる第１のグリーンシート１と、この第１のグリーンシート１と収縮開始温度が異なり、焼成後に第２の絶縁層となる第２のグリーンシート３を準備する。
【００１３】
これらの第１および第２のグリーンシート１、３は、例えば、ガラス粉末とセラミック粉末とを組み合わせた無機組成物の粉末に、有機バインダと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合してスラリー化し、このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定寸法に切断することによって作製することができる。
【００１４】
次に、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、得られた第１および第２のグリーンシート１、３に金型による打ち抜き等の方法を用いて貫通孔５を形成し、その貫通孔５内に導体ペーストを充填してビアホール導体７を形成し、図２（ｅ）、（ｆ）に示すように、グリーンシートの主面には導体ペーストをスクリーン印刷法などによって被着させて配線パターン９を形成する。
【００１５】
ビアホール導体７や配線パターン９の材料は、例えば、銀粉末に、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ることができる。
【００１６】
次に、図３（ｇ）に示すように、ビアホール導体７と配線パターン９とを形成した第１のグリーンシート１と第２のグリーンシート３とを、第１のグリーンシート１を最外層に配置し、この最外層に配置した第１のグリーンシート１ａの内側に接するように第２のグリーンシート３ａを配置するとともに、所定の積層順序に応じて積層して、積層体１１を形成する。なお、図３（ｇ）以降の図では、ビアホール導体７と配線パターン９を省略する。
【００１７】
次に、図３（ｈ）に示すように、得られた積層体１１の片面もしくは両面に、金型１３を押し当てることにより、この積層体１１の一部を積層方向に圧縮して窪み１５を形成する。
【００１８】
このとき窪ませるべき範囲や深さは、作製する分割溝付き配線基板の形態によって、種々異なるが、分割溝のみを形成し、分割溝の周囲を窪ませずに分割溝付き配線基板を作製し、その断面を観察することで容易に決定することができる。
【００１９】
通常、分割溝の周囲の盛り上がりの高さは最外層の絶縁層の仮想主面から４０〜１００μｍ程度であり、分割溝の周囲の盛り上がりの幅は分割溝の中心から４００〜８００μｍ程度であるから、最外層のグリーンシートの仮想主面から４０〜１００μｍ、分割溝の中心から４００〜８００μｍ程度の範囲を窪ませれば、分割溝の周囲の盛り上がりが抑制された分割溝付き配線基板となる。
【００２０】
このとき、単に窪み１５を形成する際に最外層の第１のグリーンシート１ａを分断するように刃先の角度の大きい切刃を用いると、グリーンシート１ａを横方向に強い力で圧縮することになり、第１のグリーンシート１と第２のグリーンシート３との界面を押し広げることになるため、分割溝の周囲の盛り上がりが助長されるため好ましくない。
【００２１】
また、この場合には、第１のグリーンシート１と第２のグリーンシート３との界面が横方向に大きく押し広げられるため、盛り上がりの幅が大きくなりやすいという欠点もある。
【００２２】
そのため、積層体１１に窪み１５を形成するには、最外層の第１のグリーンシート１ａを分断することなく積層方向に圧縮することが重要である。
【００２３】
次に、図４（ｉ）に示すように、少なくとも最外層の第１のグリーンシート１ａの内側に接するように配置された第２のグリーンシート３ａまで達するように、切刃１７を用いて、積層体１１の窪み１５に分割溝１９を形成する。
【００２４】
このように窪み１５に分割溝１９を形成することにより、焼成後の分割溝１９の周囲の盛り上がりを抑制することができる。
【００２５】
そして、このような窪み１５に分割溝１９を形成した積層体１１を焼成することで、図５に示すように、平面方向の収縮が抑制され、分割溝１９の周囲の盛り上がりが抑制された分割溝付き配線基板２１を作製することができる。
【００２６】
すなわち、焼成前に作製した窪み１５が分割溝１９の周囲の盛り上がりを相殺することで最外層の絶縁層２３の仮想主面２５から分割溝１９の周囲が極端に盛り上がってしまうことを抑制することができる。
【００２７】
なお、この焼成にあたって、第１および第２のグリーンシート１、３のうち収縮開始温度の低い方のグリーンシートの収縮開始温度よりも高く、第１および第２のグリーンシート１、３のうち収縮開始温度の高い方のグリーンシートの収縮開始温度よりも低い温度で一旦加熱し、収縮開始温度の低い方のグリーンシートの無機組成物をその面方向に比べて厚み方向に大きく収縮させ、しかる後、積層体を、第１および第２のグリーンシート１、３のうち収縮開始温度の高い方のグリーンシートの収縮開始温度よりも高い温度でさらに加熱して収縮開始温度の高い方のグリーンシートの無機組成物をその面方向に比べて厚み方向に大きく収縮させることで平面方向の収縮および収縮バラツキが抑制された分割溝付き配線基板を作製することができる。
【００２８】
また、この焼成工程の後に、必要に応じ、めっきを施し、電気素子を搭載するなどした後、分割溝付き配線基板を分割溝１９に沿って基板領域ごとに、個片に分割することにより、平坦で寸法精度の高い配線基板が得られる。
【００２９】
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良等が可能である。
【００３０】
例えば、第２のグリーンシート３の表面に第１のグリーンシート１となるスラリーをドクターブレード法等により塗布して直接形成するようにしても良い。この場合には、貫通孔５は、第１のグリーンシート１と第２のグリーンシート３とを一体的に打ち抜いて形成すればよい。このような場合には、例えば第１のグリーンシート１の厚みを第２のグリーンシート３に比べて容易に薄く形成することができる。
【００３１】
また、厚みが５０μｍ以下の薄いグリーンシートを用いる場合には、ＰＥＴフィルム等の上にグリーンシートを形成し、ＰＥＴフィルムごと打ち抜いて貫通孔５を形成してもよい。
【００３２】
なお、第１および第２のグリーンシート１、３に形成したビアホール導体７と配線パターン９は、分割溝１９の無い領域に配置され、焼成後に配線回路を形成する。
【００３３】
本発明の分割溝付き配線基板の製造方法で用いる第１のグリーンシート１は、セラミック粉末とバインダーとを含有するもので、このセラミック粉末としては、例えば８００℃〜１２００℃の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられ、その厚みは、例えば２〜１５０μｍに設定に設定することが望ましい。このガラス−セラミック材料にはガラス粉末及びセラミック粉末が含まれる。
【００３４】
また、第２のグリーンシート３は、セラミック粉末とバインダーとを含有するもので、このセラミック粉末としては、例えば８００℃〜１２００℃の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられ、その厚みは、例えば１０〜３０００μｍに設定することが望ましい。このガラス−セラミック材料にはガラス粉末及びセラミック粉末が含まれる。
【００３５】
また、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート３は、ガラス粉末３０〜１００重量％とセラミック粉末０〜７０％重量％からなることが望ましい。
【００３６】
用いるガラス粉末の具体的な組成としては、例えば、必須成分として、ＳｉＯ２を１０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３を０．５〜３０質量％、ＭｇＯを３〜６０質量％、また任意成分として、ＣａＯを０〜３５質量％、ＢａＯを０〜３５質量％、ＳｒＯを０〜３５質量％、Ｂ２Ｏ３を０〜２０質量％、ＺｎＯを０〜３０質量％、ＴｉＯ２を０〜１０質量％、Ｎａ２Ｏを０〜３質量％、Ｌｉ２Ｏを０〜５質量％含有し、セラミック粉末としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９、ＺｒＴｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＴｉＯ２から選ばれる１種以上であることが望ましい。
【００３７】
このような組成のガラス粉末とセラミック粉末との組み合わせによれば、誘電率の制御も可能であり、高誘電率化による回路の小型化、低損失化、あるいは、低誘電率化による高速伝送化に適している。しかも、上記の範囲で種々組成を制御することによって、焼成収縮挙動を容易に制御、変更することができる。また、１０００℃以下での低温焼結が可能となるとともに、配線パターン及びビアホール導体として、銀（融点９６０℃）、銅（融点１０８３℃）、金（融点１０６３℃）などの低抵抗導体を用いて形成することが可能となり、低損失な回路を作製できる。
【００３８】
このようにして作製された分割溝付き配線基板は、収縮開始温度の異なる、それぞれ焼結した第１の絶縁層と第２の絶縁層との積層体の表面に窪み１５が形成され、その中に分割溝１９が形成され、表面また内部の少なくとも一方に配線回路（図示せず）が配置されて構成されている。
【００３９】
この積層された第１の絶縁層と第２の絶縁層とは、焼成過程において、互いに分割溝付き配線基板の面方向における収縮を抑制し合うように機能して、面方向における収縮を非常に小さくすることができる。この収縮が小さいほど、収縮バラツキの量を小さくすることができるのである。
【００４０】
また、本発明の分割溝付き配線基板は、表面に形成された分割溝１９によって、分割溝付き配線基板を個片に分割することができる。すなわち、分割溝付き配線基板は、複数の配線基板が集合したものであり、分割溝１９に沿って容易に分割できるものである。
【００４１】
この分割溝１９は、分割溝付き配線基板の最外層に配置された第１の絶縁層を分断して、さらに少なくとも、分割溝付き配線基板の最外層に配置された第１の絶縁層の内側に接する第２の絶縁層に達するものである。
【００４２】
このような形態の分割溝１９を設けた場合には、従来、図５のように分割溝１０１の周囲１０９が盛り上がって突起が形成されるという課題があった。
【００４３】
これに対し、本発明の分割溝付き配線基板の製造方法によって作製された分割溝付き配線基板は、分割溝１９の周囲が積層方向に圧縮されており、最外層の絶縁層の仮想主面よりも分割溝付き配線基板の内側に窪んでいるため、分割溝付き配線基板ならびに配線基板の平滑性を向上したものとなる。
【００４４】
また、分割溝１９は、最深部が点となるような形状、あるいは深くなるにつれ幅が狭くなるように形成されていることが望ましい。これにより、応力が分割溝１９の最深部に集中しやすくなり、分割溝付き配線基板をより容易に分割することが可能となるのである。
【００４５】
第１のグリーンシート１を焼成して得られた第１の絶縁層及び第３のグリーンシート３を焼成して得られた第２の絶縁層からなる積層焼結体の表層及び内部には、配線やビアホール導体など（図示せず）が形成されている。表層の配線パターンは、主に電子部品素子の搭載部となる接続パッドとして機能し、絶縁層間に介在する内部の配線は、主に各回路素子を電気的に接続する配線や、インダクタ・キャパシタ等の回路素子として機能する。表層の配線と内部の配線、若しくは異なる絶縁層間に介在する内部の配線同士は、ビアホール導体により電気的に接続される。
【００４６】
配線及びビアホール導体の材質としては、銀、銅、金等の上記低抵抗導体材料のいずれか一種を含む導電材料からからなる。配線パターンは、厚みが例えば５〜２５μｍに設定される。ビアホール導体は、直径を任意に設定可能であり、ビアホール導体が埋設される絶縁層の厚みが１０〜３００μｍの場合、ビアホール導体の直径は例えば５０〜３００μｍに設定される。
【実施例】
【００４７】
表１に示す収縮開始温度の異なる組成物Ａ、Ｂに、それぞれ有機バインダーとしてエチルセルロースと、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スラリーを調製し、これをドクターブレード法により薄層化し、分割溝付き配線基板用の表１に示す厚みのグリーンシートを作製した。
【００４８】
そして、グリーンシートの所定の位置にパンチング等により貫通孔を形成し、この貫通孔にＡｇ粉末を含む導電性ペーストを充填し、またこの導電性ペーストをスクリーン印刷して所定の内層導体層を印刷形成し、乾燥させた。
【００４９】
一方、最外層であって最上層、最下層となるグリーンシートに、表面導体層のパターンで導電性ペーストをスクリーン印刷し、乾燥させた。
【００５０】
導電性ペーストが充填され、所定形状の導体が形成されたグリーンシートを表２に示す組合せで積層するとともに、最上層及び最下層に、表層導体となる導体パターンを形成したグリーンシートを積層し、積層体を作製した。そして、この積層体の両面に刃身を押し当てる深さを調整し、表２に示すように積層体の表面あるいは表裏面に分割溝の深さが異なる試料を各１０個ずつ作製した。
【００５１】
なお、試料Ｎｏ．１については、１１枚のグリーンシートを全て組成物Ｂを含有するグリーンシートとした。
【００５２】
この後、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに、９１０℃で焼成し、全てのグリーンシートが焼結された絶縁層となり、種々の深さの分割溝が形成された縦１０ｍｍ、横１０ｍｍで厚みが１．２ｍｍの分割溝付き配線基板を作製した。
【００５３】
尚、焼成の前後においてグリーンシートの積層体と焼成後の分割溝付き配線基板に対して、所定のポイント間の長さを測定して、分割溝付き配線基板の面方向の収縮率を測定した。なお、各試料についてそれぞれ収縮率を測定し、１０個の試料の収縮率の最大値と最小値の差を収縮バラツキとして評価した。また分割溝付き配線基板の断面を目視型顕微鏡にて観察し、分割溝の周囲に盛り上がった突起があるか確認し、突起が認められた試料については突起の幅と高さを測定した。なお、突起の幅および高さは最外層の絶縁層の仮想主面から上側にある部分を突起として測定した。
【表１】
2008186906.tif 000003
【００５４】
【表２】
2008186906.tif 000004
【００５５】
表２に示すように、本発明の分割溝付き配線基板の製造方法によって作製された試料Ｎｏ．４〜７および試料Ｎｏ．９の分割溝付き配線基板は収縮バラツキが小さく、窪みを設けなかった本発明の範囲外の試料である試料Ｎｏ．２、３および試料Ｎｏ．８に比べ、格段に突起の高さが小さくなり、まったく突起のない分割溝付き配線基板も容易に作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の分割溝付き配線基板の製造方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の分割溝付き配線基板の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の分割溝付き配線基板の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の分割溝付き配線基板の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の分割溝付き配線基板の製造方法を説明する断面図である。
【図６】（ａ）は従来の分割溝付き配線基板の断面図であり、（ｂ）は要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１・・・第１のグリーンシート
１ａ・・・最外層に配置された第１のグリーンシート
３・・・第２のグリーンシート
３ａ・・・最外層に配置された第１のグリーンシートの内側に接して配置された第２のグリーンシート
９・・・配線パターン
１１・・・積層体
１５・・・窪み
１９・・・分割溝
【図１】
2008186906.tif 000005
【図２】
2008186906.tif 000006
【図３】
2008186906.tif 000007
【図４】
2008186906.tif 000008
【図５】
2008186906.tif 000009
【図６】
2008186906.tif 000010