(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した気密性の高い多層配線基板を提供する。【解決手段】  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高い焼成収縮の開始温度である第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該ビアホール導体を覆うようにランドが形成されてなる多層配線基板であって、ランド５が内側拘束部５１と内側拘束部５１を包み込むように形成された外側導体部５２とで構成されており、内側拘束部５１および外側導体部５２のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことを特徴とするものである。【選択図】図２
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【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高い焼成収縮の開始温度である第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該ビアホール導体を覆うようにランドが形成されてなる多層配線基板であって、
該ランドが内側拘束部と該内側拘束部を包み込むように形成された外側導体部とで構成されており、前記内側拘束部および前記外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記内側拘束部が前記ビアホール導体を覆う大きさに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記外側導体部の焼成収縮の開始温度が前記内側拘束部の焼成収縮の終了温度よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記内側拘束部の焼成収縮の開始温度が前記第２の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層配線基板。
【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。ここで、配線層とビアホール導体との接続部またはビアホール導体同士の接続部において、配線層となる導体材料の塗布位置がずれたり、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、ランドと呼ばれる接続補助導体層が設けられる。
【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されるため、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ていない。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。
【００１１】
このような問題を解決するため、焼成収縮開始温度の異なる異種材料からなる絶縁層毎に異なるビアホール導体を用いる方法が提案されている（例えば特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開平１０−３０８５８４号公報
【特許文献２】特開２００１−１８９５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２に記載の方法では、積層ずれを起こした場合、ビアホール導体同士のＺ方向に重ならない部分であって焼成収縮の開始温度を同一にする絶縁層に面する端部はＸ−Ｙ方向に収縮が抑制されないため、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生じてしまうという問題があった。さらに、最外層にビアホール導体が形成される場合にも、ビアホール導体の外側はＸ−Ｙ方向に収縮抑制されないため、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生じてしまうという問題があった。
【００１３】
本発明は、このような事情を鑑みた結果提案するものであり、その目的は、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した気密性の高い多層配線基板を提供することである。
【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高い焼成収縮の開始温度である第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該ビアホール導体を覆うようにランドが形成されてなる多層配線基板であって、該ランドが内側拘束部と該内側拘束部を包み込むように形成された外側導体部とで構成されており、前記内側拘束部および前記外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことを特徴とするものである。
【００１５】
内側拘束部および外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことにより、先に内側拘束部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外側導体部により拘束され、外側導体部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）している内側拘束部により拘束されるため、結果として内側拘束部、外側導体部の焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。一方、先に外側導体部が焼成収縮を開始し、遅れて内側拘束部が焼成収縮する際も同様の理由により内側拘束部、外側導体部の焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。ランドを形成する内側拘束部と外側導体部のＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されるために、ランドの収縮が抑制され、ランドの直下または直上のビアホール導体の焼成収縮も抑制される。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の存在しない多層配線基板を得ることができる。
【００１６】
ここで、上記の多層配線基板において、前記内側拘束部が前記ビアホール導体を覆う大きさに形成されているのが好ましい。これにより、ビアホール導体の端面全域に亘ってＸ−Ｙ方向の収縮抑制の効果を与えることができる。
【００１７】
また、上記の多層配線基板において、前記外側導体部の焼成収縮の開始温度が前記内側拘束部の焼成収縮の終了温度よりも高いのが好ましい。外側導体部の主成分であるＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属粉末は比較的高温まで焼結を続けることが多いために、焼成収縮時間が長く、また第１の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも高い焼成収縮の開始温度である第２の絶縁層の焼成温度と外側導体部やビアホール導体の焼成温度とが近いので、製造が容易だからである。
【００１８】
また、上記の多層配線基板において、前記内側拘束部の焼成収縮の開始温度が前記第２の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも高いのが好ましい。第２の絶縁層の焼成収縮の終了温度付近の温度で焼成して多層配線基板の製造が完成する場合、内側拘束部は焼成収縮しなくなることで、外側導体部の焼成収縮は抑制される。その結果、ランドの焼成収縮が抑制され、ランドの直下または直上のビアホール導体の焼成収縮も抑制され、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の存在しない配線基板を実現できる。ただし、この際には内側拘束部は充分に緻密化しないため、絶縁基板との充分な接着強度を要求される最表層のランド以外で使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ランドが内側拘束部とこの内側拘束部を包み込むように形成された外側導体部とで構成されており、内側拘束部および外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことから、内側拘束部と外側導体部とが互いにＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制しあい、結果としてランドのＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制されている。ランドのＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制されると、ランドの直下または直上のビアホール導体のＸ−Ｙ方向の焼成収縮も抑制される。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、かつ気密性のある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】
【００２０】
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。
【００２１】
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に示すランド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高い焼成収縮の開始温度である第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ビアホール導体４に接続されビアホール導体４を覆うようにランドが形成された多層配線基板であって、ランド５は内側拘束部５１と内側拘束部５１を包み込むように形成された外側導体部５２とで構成されており、内側拘束部５１および外側導体部５２のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことを特徴とするものである。
【００２２】
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。
【００２３】
第１の絶縁層および第２の絶縁層は、それぞれすでに焼結したセラミックスからなり、セラミックスとして特にガラスセラミックスが用いられている。セラミックスとしては、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スで構成された場合について説明する。
【００２４】
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スと第２の絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆを構成するガラスセラミックスとは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を構成するガラスセラミックスは第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スの焼成収縮の終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始するようになっている。これにより、第１の絶縁層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第２の絶縁層により拘束され、第２の絶縁層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。
【００２５】
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。
【００２６】
積層体の表面にはビアホール導体４に接続され該ビアホール導体を覆うようにランド５が形成されている。このランド５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ことができる。
【００２７】
そして、積層体の第１の絶縁層側の表面に形成されたランド５は、図２に示すように、内側拘束部５１と内側拘束部５１を包み込むように形成された外側導体部５２とで構成されており、内側拘束部５１および外側導体部５２のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことが重要である。
【００２８】
従来のランドはビアホール導体と同じ材料からなり、その焼成温度は第２の絶縁層の焼成温度と近く、第２の絶縁層とともに焼成されるので、ビアホール導体に接続され積層体の第１の絶縁層側の表面に形成されたランドは、ビアホール導体に接続されていない側に面する第２の絶縁層あるいはその側にさらに接続された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ので、ランド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することがあった。しかし、本発明によれば、ランドが内側拘束部５１と外側導体部５２とで構成され、これらがお互いに収縮を抑制するので、ランド全体の収縮が抑制される。その結果、ビアホール導体のＸ−Ｙ方向の収縮も抑制することができる。
【００２９】
内側拘束部５１および外側導体部５２のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことにより、先に内側拘束部５１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外側導体部５２により拘束され、外側導体部５２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）している内側拘束部５１により拘束されるため、結果として内側拘束部５１、外側導体部５２の焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。一方、先に外側導体部５２が焼成収縮を開始し、遅れて内側拘束部５１が焼成収縮する際も同様の理由により内側拘束部５１、外側導体部５２の焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。ランド５を形成する内側拘束部５１と外側導体部５２のＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されるために、ランド５の収縮が抑制され、ランド５の直下または直上のビアホール導体３の焼成収縮も抑制される。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の存在しない多層配線基板を得ることができる。
【００３０】
内側拘束部５１の形成材料については、例えばガラスセラミックスが用いられる。また、外側導体部５２の形成材料については、導体材料からなるのであれば限定されないが、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属を主成分とした導体が好ましく用いられる。
【００３１】
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。
【００３２】
ここで、上記の多層配線基板において、前記内側拘束部が前記ビアホール導体を覆う大きさに形成されているのが好ましい。これにより、ビアホール導体の端面全域に亘ってＸ−Ｙ方向の収縮抑制の効果を与えることができる。
【００３３】
また、外側導体部５２の焼成収縮の開始温度が内側拘束部５１の焼成収縮の終了温度よりも高いのが好ましい。外側導体部の主成分であるＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属粉末は比較的高温まで焼結を続けることが多いために、焼成収縮時間が長く、また第１の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも高い焼成収縮の開始温度である第２の絶縁層の焼成温度と外側導体部やビアホール導体の焼成温度とが近いので、製造が容易だからである。このとき、内側拘束部５１の焼成収縮開始温度が外側導体部５２の焼成収縮開始温度よりも５０℃以上低いのがランドのＸ−Ｙ方向の収縮抑制の点で好ましく、１００℃以上低いのが特に好ましい。
【００３４】
また、内側拘束部５１の焼成収縮の開始温度が第２の絶縁層の焼成収縮の終了温度よりも高くてもよい。第２の絶縁層の焼成収縮の終了温度付近の温度で焼成して多層配線基板の製造が完成する場合、内側拘束部は焼成収縮しなくなることで、外側導体部の焼成収縮は抑制される。その結果、ランドの焼成収縮が抑制され、ランドの直下または直上のビアホール導体の焼成収縮も抑制され、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の存在しない配線基板を実現できる。ただし、この際には内側拘束部は充分に緻密化しないため、絶縁基板との充分な接着強度を要求される最表層のランド以外で使用することが好ましい。
【００３５】
なお、詳しく言及しなかったが、多層配線基板の表面に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する配線層３が設けられ、多層配線基板の内部に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配線層３が設けられている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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８０〜２００μｍのスルーホールを形成する。
【００４５】
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。
【００４６】
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との熱膨張差の低減の目的で添加される。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
続いて、パターン印刷（配線層の形成）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。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。
【００５０】
また、この導体ペーストをランドの外側導体部に用いてもよい。ランドのＸ−Ｙ方向への収縮を効果的に抑制するには、内側拘束部の焼成収縮の開始温度を外側導体部よりも低い温度に設定する場合には、外側導体部用の導体ペーストにガラス等を添加して、外側導体部の焼成収縮の開始温度を高温側へシフトさせるのが好ましい。
【００５１】
また、内側拘束部の焼成収縮の開始温度を外側導体部よりも高い温度に設定する場合には、外側導体部用の導体ペースト中の金属粉末を小さくし、ガラス等を添加せずに外側導体部の焼成収縮開始温度を低温側へシフトさせるのが好ましい。この場合、金属粉末の平均粒径としては、５μｍ以下が好ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
続いて、ランドの内側拘束部となるガラスセラミックペーストを作製する。原料粉末として、主成分のガラス粉末と、セラミックフィラー粉末を準備する。ここで、内側拘束部および外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いことが重要である。
【００５４】
これにより、内側拘束部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外側導体部により拘束され、外側導体部が焼成収縮を開始する際には、すでに焼結を開始している内側拘束部により拘束されるため、結果として内側拘束部、外側導体部の焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。
【００５５】
また、先に外側導体部が焼成収縮を開始し、遅れて内側拘束部が焼成収縮する際も同様の理由により内側拘束部、外側導体部の焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。ランドを形成する内側拘束部と外側導体部のＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されるために、ランドの収縮が抑制され、ランド直下、または直上のビアホール導体の焼成収縮も抑制される。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の存在しない多層配線基板を実現できる。
【００５６】
ガラスとしては、グリーンシートと同様のものが使用可能であるが、第１の絶縁層に用いたガラス粉末を用いることにより、内側拘束部の焼成収縮開始温度を、外側導体部の焼成収縮開始温度よりも低くすることができ、またガラスから結晶を析出させることによって外側導体部のＸ−Ｙ方向への焼成収縮を効果的に抑制することが可能である。また、内側拘束部用のガラスセラミックペーストに第１の絶縁層と同種のガラス粉末を用いることは、原料管理の面からも好ましい。
【００５７】
上記の原料粉末と、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ガラスセラミックペーストを調整する。ガラスセラミック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。
【００５８】
そして、上記ガラスセラミックペーストをランドを構成する外側導体部の表面に、スクリーン印刷等の塗布法を用いて塗布し、内側拘束部を形成する。この際、内側拘束部の上下の外側導体部間で導通が確保されていれば、内側拘束部は一部外側導体部から出ていてもよく、特に内側拘束部の面積がビアホール導体の横断面の面積よりも大きく、外側導体部の面積よりも小さいことが好ましい。
【００５９】
続いて、ランド部の内側拘束部の表面に、先ほど作製した導体ペーストを、スクリーン印刷等の塗布法を用いて塗布し、外側導体部を形成する。
【００６０】
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。
【００６１】
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銅を用いる場合は、銅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。
【００６２】
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。
【００６３】
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しない気密性のある多層配線基板となる。
【実施例】
【００６４】
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評価基板を作製した。この評価基板は、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。以下に作製方法を示す。
【００６５】
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。
【００６６】
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１２５μｍのグリーンシートを作製した。
【００６７】
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。
【００６８】
ここで、作製し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。
【００６９】
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。
【００７０】
続いて、外側導体部となる配線導体ペーストを作製した。所定の配合比率の銅粉末とガラス粉末（表１中の導体ａは銅粉末：ガラス＝１００：０、導体ｂは銅粉末：ガラス＝１００：２、導体ｃは銅粉末：ガラス＝１００：４であり、ガラスにはＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスを使用）を用意し、銅粉末に対して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（重量比で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。
【００７１】
続いて、内側拘束部となるガラスセラミックペーストを作製した。表１に示すガラス粉末と、セラミック粉末を準備し、所定の配合比率（表１中のガラスセラミックスＡは第１の絶縁層用ガラス：クォーツ＝８５．４：１４．６、ガラスセラミックスＢはガラス（ＳｉＯ２１２．９質量％、Ｂ２Ｏ３２０．２質量％、Ａｌ２Ｏ３３１．０質量％、ＭｇＯ１４．０質量％、ＢａＯ１４．６質量％、ＺｒＯ２１．９質量％、ＣｅＯ２０．４質量％、ＳｎＯ２０．８質量％、ＴｉＯ２４．２質量％）：クォーツ＝８５．４：１４．６、ガラスセラミックスＣはガラス（ＳｉＯ２４２．９質量％、Ｂ２Ｏ３０．６質量％、Ａｌ２Ｏ３５．０質量％、ＭｇＯ１８．０質量％、ＣａＯ２６．０質量％、Ｃｕ２Ｏ０．９質量％）：クォーツ＝８５．４：１４．６、ガラスセラミックスＤは第１の絶縁層用ガラス：クォーツ＝５．７：９４．３）で混合し、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、ガラスセラミックペーストを作製した。得られたガラスセラミックペーストを、直径１１０μｍで、先ほど形成した外側導体部の表面に、スクリーン印刷法により、印刷した。
【００７２】
続いて、先ほど作製した、配線導体ペーストを、スクリーン印刷法により、内側拘束部の表面に直径１２５μｍのパターンとして印刷した。
【００７３】
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。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。
【００７４】
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、７００℃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。
【００７５】
得られた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。
【００７６】
また、外側導体部用の配線導体ペーストおよび内側拘束部用のガラスセラミックペーストについて、熱処理することによって有機溶剤分を除去し粉末を作製し、約９８MＰａでプレスすることにより直径１０ｍｍ、高さ８ｍｍの円柱状圧粉体を形成した。この圧粉体に対して室温〜１０００℃の温度範囲でＴＭＡ（熱機械分析）によりそれぞれの収縮開始温度を評価した。このとき、雰囲気を窒素中、昇温速度を１０℃／ｍｉｎとした。それらの結果を表１に示す。
【表１】
2008135579.tif 000003
【００７７】
試料Ｎｏ．４、６、７、１１、１２、１３は、内側拘束部および外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも高いので、互いの収縮を抑えることができたために、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。
【００７８】
これに対し、内側拘束部を設けなかった試料Ｎｏ．１、内側拘束部および外側導体部のいずれか一方の焼成収縮の開始温度が他方の焼成収縮の終了温度よりも低い試料Ｎｏ．２、３、５、８、９、１０は、内側拘束部が外側導体部の焼成収縮を抑制することができず、その結果セパレーションが発生した。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の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】
【００８０】
１ａ〜１ｇ・・・第１の絶縁層
２ａ〜２ｇ・・・第２の絶縁層
３・・・配線層
４・・・ビアホール導体
５・・・ランド
５１・・・内側拘束部
５２・・・外側導体部
【図１】
2008135579.tif 000004
【図２】
2008135579.tif 000005