(57)【要約】【課題】  寸法精度が高く、絶縁層のスルーホール壁面とビアホール導体との間に隙間が生じるのを抑制することにより気密性が高く、高周波帯での導電率が高い多層配線基板を提供する。【解決手段】  第１の絶縁層と、第１の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも焼成収縮の開始温度が高い第２の絶縁層とが交互に積層され、一組の前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層からなる積層体を貫通するようにビアホール導体４が形成され、積層体の第１の絶縁層側の表面に前記ビアホール導体に接続された配線層５が形成されてなり、配線層５が、ビアホール導体４との接続部５１をビアホール導体４の主金属成分からなる金属箔で形成し、その他の領域５２を導体ペーストで形成したことを特徴とするものである。【選択図】図２
2008159726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも焼成収縮の開始温度が高い第２の絶縁層とが交互に積層され、一組の前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層からなる積層体を貫通するようにビアホール導体が形成され、前記積層体の前記第１の絶縁層側の表面に、前記ビアホール導体に接続された配線層が形成されてなる多層配線基板であって、
前記配線層が、前記ビアホール導体との接続部を前記ビアホール導体の主金属成分からなる金属箔で形成し、その他の領域を導体ペーストで形成したものであることを特徴とする多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子収納用パッケージ、混成集積回路装置等に好適に使用できる多層配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高集積化が進むＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板としては、アルミナ焼結体を絶縁基体としたものが多く用いられてきた。そして、近年においては、配線層の低抵抗化が要求されており、１０５０℃程度で溶融するＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等の低抵抗導体を主成分とした配線層を絶縁基体と同時焼成できるように、１０５０℃以下の低温で焼結が可能であるガラスセラミック焼結体が絶縁基体として用いられるようになってきている。
【０００３】
ガラスセラミック焼結体は一般的にガラスとセラミックフィラーとを組み合わせることにより得られるものであるが、そのなかでもガラスとして結晶化ガラスを用いることにより、所望の特性をもつ結晶を析出させ、種々の特性を有するガラスセラミック焼結体を得られることから、近年では重点的に研究が行われている。
【０００４】
ところで、ガラスセラミック焼結体を絶縁基体とした配線基板は、絶縁基体の表面または内部に配線層が設けられるとともに、配線層同士が絶縁基体に形成された貫通孔（スルーホール）に充填されたビアホール導体を介して接続された構造になっている。また、ビアホール導体同士の接続部において、積層位置がずれたりすることによる接続不良が起こるのを防ぐため、ビアホール導体との接続部のみにいわゆるランドと呼ばれる配線層も設けられている。
【０００５】
ビアホール導体および配線層を形成する具体的方法としては、ガラスセラミック原料粉末、有機バインダーに溶剤を添加して調製したスラリーをドクターブレード法などによってシート状に成形し、得られたグリーンシートにスルーホールを打ち抜き加工し、該スルーホールにＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を主成分とする導体ペーストを充填してビアホール導体を形成する。同時にグリーンシート上にＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を主成分とする導体ペーストを配線パターン状にスクリーン印刷法などで印刷形成し、または電解銅箔もしくは圧延銅箔を所望のパターンに成形後、グリーンシートに圧着し、配線層を形成する。このビアホール導体や配線層が形成されたグリーンシートを複数枚加圧積層し、８００〜１０００℃で焼成することにより、多層配線基板が作製される。
【０００６】
一方、近年においては、多層配線基板の高密度化が進むのに伴い、寸法の高精度化に対する要求も強くなっている。これに対応するための基板寸法精度向上もまた重要な技術の一つである。多層配線基板は、焼成により体積が４０〜５０％程度収縮する。このときの多層配線基板の主面と平行な方向（Ｘ−Ｙ方向）における収縮率（１方向において平均１５〜２０％程度）のばらつきが配線層の位置ばらつきとなり、基板寸法精度が悪くなっていた。なお、ここでいう収縮率は、焼成前の寸法から焼成後の寸法を減じた値を焼成前の寸法で除した値で定義されるものである。
【０００７】
基板寸法精度を向上させる方法として、焼成収縮開始温度あるいは焼成収縮終了温度が異なる２種のグリーンシートを積層し、焼成することにより、Ｘ−Ｙ方向の収縮を抑制し、主に積層方向（Ｚ方向）に収縮させる方法がある（例えば特許文献１を参照。）。
【０００８】
この方法によれば、一方のグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、焼成収縮を開始していない他方のグリーンシートにより拘束され、他方のグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了（焼結）している一方のグリーンシートにより拘束されるため、結果として焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されるというものである。
【０００９】
ところが、異なる２種の絶縁層（グリーンシート）を貫通する同軸上に形成されたビアホール導体は、通常、焼成収縮開始温度が遅いほうの絶縁層と同時に焼成収縮するため、この絶縁層に面するような位置にビアホール導体の端部が形成されていると、この端部は絶縁層によってＸ−Ｙ方向の収縮を抑制されない。また、ビアホール導体が異なる２種の絶縁層を複数層、例えば４層貫通するような場合は、少なくとも内側の２層を貫通するビアホール導体はＸ−Ｙ方向の収縮を抑制されない。したがって、Ｘ−Ｙ方向の収縮を抑制されている絶縁層と比べて、ビアホール導体のＸ−Ｙ方向の収縮が大きくなる。
【００１０】
このため、絶縁層に形成されたスルーホールの壁面からビアホール導体が剥離してしまい、絶縁層のスルーホール壁面とビアホール導体との間に隙間が生じてしまう。この隙間により、多層配線基板の気密性が悪くなり、水分等が浸入することによって多層配線基板の絶縁性が劣化するという問題があった。
【特許文献１】特開平１０−３０８５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、ビアホール導体に導体ペーストで形成された配線層が接続され、この配線層によりビアホール導体の端部が覆われている場合には、この配線層もビアホール導体と同時に焼成収縮するため、配線層がビアホール導体のＸ−Ｙ方向への収縮を抑制することはなく、絶縁層のスルーホール壁面とビアホール導体との間に隙間が生じてしまうという問題は解消できない。
【００１２】
一方、ビアホール導体に金属箔で形成された配線層が接続され、この配線層によりビアホール導体の端部が覆われている場合には、金属箔は焼成収縮しないので、配線層がビアホール導体のＸ−Ｙ方向への収縮を抑制することができる。しかしながら、配線層を金属箔で形成する場合には、絶縁層との接着強度をもたせるために表面をあらす必要があり、これにより配線層における絶縁層との界面近傍の導電率（界面導電率）が低下し、高周波帯での導電率が低い多層配線基板となってしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、配線層の界面導電率を低下させることなく、絶縁層のスルーホール壁面とビアホール導体との間に隙間が生じるのを抑制した気密性の高い多層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】
【００１４】
本発明は、第１の絶縁層と、該第１の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも焼成収縮の開始温度が高い第２の絶縁層とが交互に積層され、一組の前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層からなる積層体を貫通するようにビアホール導体が形成され、前記積層体の前記第１の絶縁層側の表面に、前記ビアホール導体に接続された配線層が形成されてなる多層配線基板であって、前記配線層が、前記ビアホール導体との接続部を前記ビアホール導体の主金属成分からなる金属箔で形成し、その他の領域を導体ペーストで形成したものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、配線層におけるビアホール導体との接続部をビアホール導体の主金属成分からなる金属箔で形成したことで、配線層がビアホール導体のＸ−Ｙ方向への収縮を抑制することができる。これにより、絶縁層のスルーホール壁面とビアホール導体との間に隙間が生じることなく、寸法精度が高く気密性のある多層配線基板を得ることができる。また、配線層におけるビアホール導体との接続部近傍領域以外の領域を導体ペーストで形成したことにより、配線層の界面導電率を低下させ、高周波帯での導電率を低下させることのない多層配線基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の多層配線基板の構造を示す部分断面図、図２は図１に示す配線層の拡大説明図であって、図１および図２に示すように、本発明の多層配線基板は、第１の絶縁層と、第１の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも焼成収縮の開始温度が高い第２の絶縁層とが交互に積層され、一組の前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層からなる積層体を貫通するようにビアホール導体４が形成され、積層体の第１の絶縁層側の表面に、前記ビアホール導体に接続された配線層５が形成されてなり、配線層５が、ビアホール導体４との接続部５１をビアホール導体４の主金属成分からなる金属箔で形成し、その他の領域５２を導体ペーストで形成したものであることを特徴とする。
【００１８】
図１に示す第１の絶縁層は７層（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ）形成され、第２の絶縁層は６層（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ）形成されていて、これらは交互に積層されている。
【００１９】
第１の絶縁層および第２の絶縁層としては、セラミック焼結体が用いられている。セラミック焼結体としては、ガラスセラミックス、アルミナ、ムライト等が挙げられるが、金、銀、銅等の低抵抗導体を使用できる点でガラスセラミックスが好ましい。以下、第１の絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇおよび第２の絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆがガラスセラミック焼結体で構成された場合について説明する。
【００２０】
第１の絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇを構成するガラスセラミック焼結体と第２の絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを構成するガラスセラミック焼結体とは焼成時の焼成収縮開始温度が異なっている。具体的には、第２の絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを形成するためのグリーンシートの焼成収縮終了温度は、第１の絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇを形成するためのグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも低いことから、第２の絶縁層を形成するためのグリーンシートの焼成収縮終了後に第１の絶縁層を形成するためのグリーンシートが焼成収縮を開始するようになっている。
【００２１】
なお、ここでいう焼成収縮の開始温度とは、対象とする材料を単独で焼成した時に、０．３％体積収縮するときの温度で定義されるものである。また、ここでいう焼成収縮の終了温度とは、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％以上収縮したときの温度をいう。体積収縮は、内側拘束部、外側導体部をそれぞれ単独でプレス成形し、ＴＭＡ（熱機械分析）により決定されるものである。このとき、それぞれは等方的に収縮するものとし、ＴＭＡの線収縮から体積収縮に換算する。
【００２２】
これにより、第１の絶縁層を形成するためのグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、まだ焼成収縮を開始していない第２の絶縁層を形成するためのグリーンシートにより拘束され、第２の絶縁層を形成するためのグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了している第１の絶縁層により拘束されるため、結果として焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。
【００２３】
一組の第１の絶縁層および第２の絶縁層、具体的には、第１の絶縁層１ａと第２の絶縁層２ａ、第１の絶縁層１ｂと第２の絶縁層２ｂ、第１の絶縁層１ｄと第２の絶縁層２ｄ、第１の絶縁層１ｅと第２の絶縁層２ｅからなる積層体を貫通するようにビアホール導体が形成されている。これは、通常、焼成後に第１の絶縁層となるグリーンシート１枚と焼成後に第２の絶縁層となるグリーンシート１枚とを積層した焼成後に積層体となる複合グリーンシートに貫通孔をあけてビアホール導体を形成することによる。
【００２４】
積層体の第１の絶縁層側の表面には、ビアホール導体４に接続された配線層５が形成されている。配線層５は、多層配線基板の表面に設けられた場合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、多層配線基板の内部に設けられた場合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ものである。
【００２５】
この配線層５は、ビアホール導体４との接続部５１がビアホール導体４の主金属成分からなる金属箔で形成され、その他の領域５２が導体ペーストで形成されていることが重要である。なお、配線層５としては、積層ズレによるビアホール導体３同士の接続不良の発生を抑制するために、ビアホール導体４との接続部５１のみに形成されるいわゆるランド５３も含まれ、この場合はランド５３がビアホール導体４の主金属成分からなる金属箔で形成されていることが重要である。
【００２６】
ここで、接続部としては、積層位置のずれによるビアホール導体同士の接続不良を防止するために設けられるランドとしても機能しうる程度の領域まで形成されるのが好ましいことから、配線層５が接続されるビアホール導体４の直径の２倍の直径までの領域のことをいう。
【００２７】
配線層５がビアホール導体の主金属成分からなる導体ペーストで形成されている場合は、その焼成温度は第２の絶縁層の焼成温度と近く、配線層５が第２の絶縁層とともに焼成収縮する。そこで、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１またはランド５３には、ビアホール導体４に接続されていない側の面と第２の絶縁層との間あるいはビアホール導体４に接続された側の面と反対側の面にもビアホール導体が接続されている場合にはその面とビアホール導体との間で、Ｘ−Ｙ方向の収縮の抑制力が働かない。したがって、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１またはランド５３付近のビアホール導体が径方向に収縮し、スルーホール壁面との間に隙間が発生してしまう。
【００２８】
一方、配線層５がビアホール導体の主金属成分からなる金属箔で形成されている場合は、金属箔を粗化する手法が用いられている。金属箔はそのままでは絶縁層との間で十分な接着強度を保持できないためで、粗化することで金属箔と絶縁層とがアンカー接合し、接着強度を保持することができる。しかし、金属箔と絶縁層との界面の凹凸は大きくなるため、界面導電率が大きく低下し、配線基板の高周波帯での導電率が低下してしまう。
【００２９】
そのため、ビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）がビアホール導体４の主金属成分からなる金属箔で形成され、その他の領域５２が導体ペーストで形成されていることが重要である。
【００３０】
配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）がビアホール導体の主金属成分からなる金属箔で形成されていることから、焼成時にビアホール導体中の金属分子と、金属箔中の金属分子がネッキングする。金属箔は焼成収縮しないため、金属箔の金属分子とネッキングしたビアホール導体中の金属分子は、Ｘ−Ｙ方向へ動くことができず、その結果ビアホール導体はＸ−Ｙ方向への収縮を抑制される。また、ビアホール導体４との接続部においては、粗化することでビアホール導体中の金属分子との接触面積が大きくなり、より効果的にビアホール導体のＸ−Ｙ方向への収縮を抑制することができる。
【００３１】
配線層５におけるその他の領域５２が導体ペーストで形成されていることから、その他の領域５２と絶縁層との界面の凹凸は、ペースト中の金属粒子の大きさと絶縁層の結晶相とによって決まるため、粗化された金属箔を用いた場合の凹凸と比較すると充分に小さく、界面導電率が大きく低下することはない。
【００３２】
ここで、ビアホール導体４、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）を形成する金属箔、配線層におけるその他の領域５２を形成する導体ペーストの主金属成分としては、低抵抗という点でＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等が好ましい。また、ビアホール導体の主金属成分がＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等を主成分とした合金の場合には、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）を形成する金属箔としては、合金中のより構成比の大きい金属を用いた箔を用いるのが好ましい。
【００３３】
なお、絶縁層とビアホール導体の焼成収縮量を比較した場合に大きな乖離があり、その中でもビアホール導体の焼成収縮量が小さい場合には、ビアホール導体が配線層におけるビアホール導体との接続部（ランド）を突き上げ、ビアホール導体の焼成収縮量が大きい場合には、ビアホール導体部が陥没する。この際、ランドに金属箔を用いると、金属箔に可塑性がないために、金属箔とビアホール導体の接合部付近でデラミネーションやボイドの集中が発生することがある。そこで、ランドとなる金属箔とビアホール導体との間に導体ペースト層を設けることにより、可塑性のある導体ペーストがビアホール導体の変形分を吸収するため、金属箔とビアホール導体の接合部付近でデラミネーションやボイドの集中が発生することがない。よって、金属箔とビアホール導体の間に導体ペースト層を設けてもよい。
【００３４】
次に、本発明の多層配線基板の製造方法として、図１の多層配線基板を作製する方法について説明する。まず、第１の絶縁層、第２の絶縁層を形成するためのガラスセラミック材料をそれぞれ含有する２種のグリーンシートを用意する。
【００３５】
具体的には、まず、グリーンシートを作製するために、原料粉末としてガラス粉末とセラミックフィラー粉末を準備する。
【００３６】
ガラス粉末としては、少なくとも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１種以上を含有したものであって、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３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、焼成処理することによっても非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によって、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種類を析出するもののどちらも使用可能である。
【００３７】
第１の絶縁層用のガラスとしては、焼成処理によって結晶が析出するガラスが好ましい。ガラスセラミックスにおいて、ガラスから結晶が析出し始めると、ガラスセラミックスの焼結の駆動力となる液相量が減少するため、焼成収縮量が極端に少なくなる。第２の絶縁層が焼成収縮を開始する温度において、第１の絶縁層において結晶の析出が始まっていると、第２の絶縁層のＸ−Ｙ方向への焼成収縮を抑制する効果が高くなるため、第１の絶縁層に用いるガラスは結晶が析出するガラスが好ましい。その中でも、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。上記ガラスを用いることにより、第１の絶縁層の焼成収縮開始温度を低温化することができ、さらに第２の絶縁層が焼成収縮を開始する前にガラスから結晶が析出することによって絶縁基体１のＸ−Ｙ方向に焼成収縮を効果的に抑制することが可能となる。
【００３８】
また、第２の絶縁層用のガラスとしては、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％から成る結晶性ガラスが望ましい。上記ガラスを用いることにより、焼成後にガーナイト（ＺｎＯ・Ａｌ２Ｏ３）、エンスタタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ２）等の高熱膨張係数の結晶相が析出し、セラミック配線基板を高熱膨張化することが可能になる。
【００３９】
また、セラミックフィラー粉末としては、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、マグネシア等が好適に用いられる。これらのうち、高強度化、低コスト化等の点でアルミナが、高熱膨張化の点でクォーツが好ましい。
【００４０】
このとき、第１の絶縁層、および第２の絶縁層用のガラスセラミック材料として、共にガラス粉末３０〜１００質量％とセラミックフィラー粉末０〜７０質量％からなることが望ましい。
【００４１】
上記の原料粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダー、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のセラミック配線基板をなすグリーンシートを作製する。なお、場合によっては、第１の絶縁層および第２の絶縁層を形成するグリーンシートを圧着して、あるいは第１の絶縁層となるグリーンシートを成形した後その表面に直接第２の絶縁層となるグリーンシートを成形して（順序は入れ替わっても良い）グリーンシート複合体とし、この複合体を層単位として以後の工程に投入することも可能である。
【００４２】
そして、このグリーンシート複合体にレーザーやマイクロドリル、パンチングなどにより、ビアペーストを充填するための直径６０〜２００μｍのスルーホールを形成する。
【００４３】
続いて、ビアペーストを作製する。原料粉末として、金属粉末およびガラス粉末を準備する。金属粉末としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕが低抵抗という点で好ましい。また、金属粉末の焼結開始温度を調節する目的で、金属粉末をアルミナ、シリカ等の無機酸化物でコーティングされた粉末を使用してもよい。ガラス粉末は、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、およびホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できる。
【００４４】
特に、８００〜１１００℃での金属粉末との同時焼成性に優れ、ガラスセラミックスとの接着強度を向上させることができるという点で、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスが好ましい。ただし、ガラス粉末はビアホール導体の焼結挙動の調整や、ガラスセラミックスとの接着強度の向上や、ビアホール導体とガラスセラミックスとの熱膨張差の低減の目的で添加される。
【００４５】
また、金属粉末、ガラス粉末以外にも、アルミナ、シリカ等のフィラー成分や、樹脂ビーズ等の有機成分を添加することにより、焼結挙動を調整することも可能である。上記の金属粉末と、ガラス粉末と、有機バインダーと、有機溶剤と、所望により分散剤とを加えてビアペーストを調整する。ビアペーストの粘度としては、スルーホールへの充填性を考慮して、１００〜３５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。
【００４６】
そして、上記ビアペーストをスルーホールに充填する。充填法としては、スクリーン印刷等が用いられる。
【００４７】
続いて、パターン印刷（配線層５におけるその他の領域５２の形成）に用いる導体ペーストを作製する。作製法は、上記ビアペーストと同様である。金属粉末のみで作製しても、収縮挙動の調整や、ガラスセラミックとの接着強度向上のために、ガラス粉末やフィラー成分等を添加してもよい。ここで、パターン用の導体ペーストに用いる金属粉末の粒径は、小さいことが好ましい。金属粉末の粒径が大きいと、ペースト中の金属粒子間の空間が大きくなり、この空間は、焼成後の導体起因の凹凸に大きく影響する。そのため、導体ペーストに用いる金属粉末の粒径は小さいことが望ましく、平均粒径が５μｍ以下であることが好ましい。なお、導体ペーストの粘度としては、ぺ−ストの印刷性、ペーストのレベリング性、ペーストを薄く塗布するという観点から、１０〜１２０Ｐａ・ｓ、特に２０〜８０Ｐａ・ｓ、であることが好ましい。
【００４８】
そして、上記導体ペーストをグリーンシートの表面に、スクリーン印刷等の塗布法を用いて塗布し、配線パターンを形成する。
【００４９】
続いて、配線層のビアホール導体との接続部を金属箔で形成する。金属箔からなる配線層は、グリーンシートの表面に金属箔を接着した後に周知のフォトエッチング法等の手法によって所望の回路を形成する方法が知られているが、かかる方法ではエッチング液によってグリーンシートを変質させてしまうため、転写法にて形成することが好ましい。転写法による形成方法としては、まず、高分子材料からなる転写フィルム上に金属箔を接着した後、この金属箔の表面に鏡像のレジストを回路パターン状に塗布し、エッチング処理およびレジスト除去を行って配線層を形成する。次に、鏡像の配線パターンを形成した転写フィルムをビアホール導体が形成されたグリーンシートの表面に位置合わせして積層圧着した後、転写フィルムを剥がすことにより金属箔からなる配線層を形成する。
【００５０】
このようにして得られた各グリーンシートまたはグリーンシート複合体を所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。グリーンシートの積層には、積み重ねられたグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダー、可塑剤、溶剤等からなる接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【００５１】
なお、焼成に先立って、所望によりグリーンシート又はその積層体を１００〜８００℃、特に４００〜７５０℃で加熱処理して積層体中の有機成分を分解除去することができる。また、焼成は８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃で同時焼成するのが、十分に焼結させる、また過焼結を防止するという点で好ましい。このとき、導体中の金属としてＣｕを用いる場合は、Ｃｕの酸化を防止するという観点から、窒素雰囲気中で焼成を行うのが好ましい。
【００５２】
また、焼成にあたっては、寸法精度の向上のため、以下のような焼成を行うことも可能である。昇温して、第１の絶縁層の焼成収縮開始温度に到達後、徐々に昇温するか、または焼成収縮開始温度、あるいは焼成収縮開始温度以上かつ第２の絶縁層の焼成収縮開始温度よりも低い温度で、一次的に炉内温度を保持して第１の絶縁層が最終焼成体積収縮量の９０％以上焼成収縮が進行するまで保持する。この時、第１の絶縁層は、その温度で焼成収縮しない第２の絶縁層によってＸ−Ｙ方向への収縮が抑制されＺ方向に焼成収縮する。その後、第１の絶縁層が最終焼成体積収縮量の９０％以上収縮した後、第２の絶縁層の収縮開始温度以上に昇温して焼成する。この焼成によって、第２の絶縁層は、焼結がほぼ完了した第１の絶縁層によってＸ−Ｙ方向への焼成収縮が抑制されＺ方向に焼成収縮する。その結果、第１の絶縁層および第２の絶縁層ともにＸ−Ｙ方向への焼成収縮が抑制されＺ方向に焼成収縮した、寸法精度の高い基板を作製することができる。
【００５３】
このようにして作製したガラスセラミック配線基板は、焼成における収縮挙動が異なる絶縁層同士を一体して焼成することにより、互いのＸ−Ｙ方向への焼成収縮を抑制した寸法精度に優れたガラスセラミック配線基板であり、ビアホール導体についてもＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制されているため、絶縁層のスルーホール壁面とビアホール導体との間に隙間が発生することなく、また高周波帯での導電率の高い多層配線基板となる。
【実施例】
【００５４】
次のようにして、スルーホール壁面とビアホール導体との間の隙間の有無を評価するセパレーション評価基板と、界面導電率評価基板を作製した。セパレーション評価基板は、幅３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚み３３０μｍの絶縁層が積層され、基板中央部に直径９０μｍのビアホール導体を、５００μｍ間隔で５行×５列の計２５個配置し、各ビアホール導体上には直径１２５μｍのランドを形成したものである。界面導電率評価基板は、幅５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み２００μｍの絶縁基板を積層し、層間に直径４０ｍｍの配線層を具備したものである。以下に作製方法を示す。
【００５５】
まず、第１の絶縁層となるグリーンシートを作製した。ＳｉＯ２が９質量％、Ｂ２Ｏ３が１７質量％、Ｐ２Ｏ５が１．７質量％、Ａｌ２Ｏ３が１７質量％、ＭｇＯが４４質量％、ＢａＯが８質量％、ＳｎＯ２が１．７質量％、ＣａＯが０．５質量％、ＮａＯが０．１質量％を含むガラス粉末と、クォーツ粉末を準備し、これらをガラス８５．６質量％、クォーツ粉末を１４．４質量％秤量し、有機バインダーを添加して、ガラスセラミック組成物を作製した。上記原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、２００ｍｍＳＱ、厚さ１０μｍのグリーンシートを作製した。
【００５６】
続いて、第２の絶縁層となるグリーンシートを作製した。ＳｉＯ２が３５．９質量％、Ｂ２Ｏ３が１２質量％、Ａｌ２Ｏ３が６．６質量％、ＭｇＯが１７．５質量％、ＣａＯが２．５質量％、ＺｎＯが１４．４質量％を含むガラス粉末と、クォーツ粉末、およびＣａＺｒＯ３粉末を準備し、これらをガラス５８．７質量％、クォーツ粉末を３６．５質量％、ＣａＺｒＯ２粉末を４．８質量％秤量し、有機バインダーを添加して、ガラスセラミック組成物を作製した。上記原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、２００ｍｍＳＱ、厚さが１２５μｍと３００μｍのグリーンシートを作製した。
【００５７】
そして、上記第１の絶縁層用のグリーンシートと第２の絶縁層用のグリーンシートを一枚ずつ用意し、これらを加熱圧着して複合グリーンシートを作製した。また、最下層用に、第１の絶縁層用のグリーンシートを２枚と、第２の絶縁層用のグリーンシートを１枚用意し、第２の絶縁層用グリーンシートを挟むように第１の絶縁層用グリーンシートを加熱圧着した。
【００５８】
ここで、厚み１２５μｍの第２の絶縁層を用いた複合グリーンシートには、パンチングにより直径９０μｍのスルーホールを設けた。
【００５９】
次に、ビアペーストを作製した。銅粉末１００質量％に対して、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスを１８質量％添加し、また有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、ビアペーストを作製した。作製したビアペーストを先ほど設けたスルーホールに、スクリーン印刷法により充填した。
【００６０】
続いて、高分子フィルムに、純度９９．５％以上の銅箔を接着し、エッチングを行った後、配線パターンを形成し、転写シートを作製した。配線パターンとしては、２種類作製し、一つは直径１２５μｍのランドパターン、もう一つは直径４０ｍｍのベタパターンとした。
【００６１】
次に、複合グリーンシートに対して位置合わせを行いながら、転写シートを積層し、６０℃、３ＭＰａで熱圧着した。続いて転写シートを剥がした。
【００６２】
続いて、配線層５におけるその他の領域５２となる配線導体ペーストを作製した。銅粉末１００質量％に対して、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスを４質量％添加し、また有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、配線導体ペーストを作製した。得られた配線導体ペーストを、スクリーン印刷法により、印刷した。ビアホール導体の直上にランドパターンとして直径１２５μｍのパターンを印刷した。また、厚み３００μｍの第２の絶縁層を用いた複合グリーンシートには、直径４０ｍｍのベタパターンを印刷した。
【００６３】
このようにして得られた複合グリーンシートを用い、積層体を作製した。セパレーション評価基板では、複合グリーンシートを３枚と、最下層用に用意した複合グリーンシート１枚を準備し、グリーンシート間に接着剤を均一に塗布し、４５℃、４ＭＰａの条件で加圧積層を行った。また、界面導電率評価基板は、直径４０ｍｍのベタパターンを配した複合グリーンシートと、パターンのない複合グリーンシートを用意し、グリーンシートでパターンを挟み込むように積層した。積層条件はセパレーション評価基板と同様とした。
【００６４】
続いて、これらの積層体をＡｌ２Ｏ３の台板上に載置して有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中、７５０℃で加熱処理し、次に窒素雰囲気中、９００℃で１時間焼成を行った。
【００６５】
得られたセパレーション評価基板を蛍光浸透探傷液に浸し、デシケーター内で１×１０−２Ｐａの圧力になるまで真空引きした状態で２時間保持した後、水道水で洗浄した。ビアホール導体部を、基板表面から基板の積層方向に５０μｍ程度研磨して、スルーホール内部への蛍光浸透探傷液の侵入の有無（発光の有無）を評価した。評価は研磨後の基板を蛍光顕微鏡で観察し、２５個のビアホールにおいて１箇所以上蛍光部の認められるスルーホールがある試料（表中有）は不良品、０箇所の試料（表中無）は良品とした。
【００６６】
また、界面導電率の測定は、特開２０００−４６７５６号公報に開示されている方法を用いて、測定周波数１０ＧＨｚの条件で行った。具体的には、ネットワークアナライザーを用い、円柱共振器法で行った。ここで、界面導電率が５０％以上のものを良品とした。なお、界面導電率は、銅の導電率５．８×１０７／Ω・ｍで規格化してある。
【表１】
2008159726.tif 000003
【００６７】
試料Ｎｏ．３は、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）に銅箔を用いたために、ビアホール導体のＸ−Ｙ方向への収縮を抑えることができ、蛍光探傷液の発光は見られず、スルーホール壁面とビアホール導体の間にセパレーションが発生していないことが確認できた。また、配線層５におけるその他の領域５２に導体ペーストを用いたために、界面導電率が８４％と高い値を示した。
【００６８】
これに対し、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）、配線層におけるその他の領域５２共に導体ペーストで形成した試料Ｎｏ．１は、界面導電率は８３％と高かったが、蛍光探傷液の発光が見られた。ビアホール導体に収縮抑制効果が及ばないために、スルーホール壁面とビアホール導体の間にセパレーションが発生した。
【００６９】
また、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）を導体ペースト、配線層におけるその他の領域５２を銅箔で形成した試料Ｎｏ．２は、蛍光探傷液の発光が見られ、セパレーションが発生していた。さらに、銅箔を粗化した効果によって界面導電率は４２％と低かった。
【００７０】
また、配線層５におけるビアホール導体４との接続部５１（ランド５３）、配線層におけるその他の領域５２共に銅箔で形成した試料Ｎｏ．４は、蛍光探傷液の発光は見られず、セパレーションの発生はなかったが、界面導電率は４１％と低かった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の多層配線基板の構造を示す部分断面図である。
【図２】図１に示す配線層の拡大説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ〜１ｇ・・・第１の絶縁層
２ａ〜２ｇ・・・第２の絶縁層
４・・・ビアホール導体
５・・・配線層
５１・・・接続部
５２・・・その他の領域
５３・・・ランド
【図１】
2008159726.tif 000004
【図２】
2008159726.tif 000005