(57)【要約】【課題】所望の電気特性を実現して層間剥離の発生を抑えられた、寸法精度の高い多層回路基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】組成の異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の無機組成物を泥奬状になし、これらを固化しながら支持体上に順次積み重ねて、焼成開始温度の異なるＮ個の無機組成物層から成る複合層を形成する工程Ａと、前記複合層の主面に導体ペーストを印刷して回路導体パターンを形成する工程Ｂと、前記複合層を支持体より剥離させて、これを厚み方向にＭ層（但し、Ｍは２以上の整数）積層することにより積層体を形成する工程Ｃと、前記積層体を、複合層を構成するＮ個の無機組成物層及び導体ペーストのうち焼成開始温度の低いものから順番に段階的に焼成することにより多層回路基板を得る工程Ｄと、により製作する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成の異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の無機組成物層を厚み方向に貼り合わせてなる複合層を一単位として、該複合層を、間に回路導体を介しＭ層（但し、Ｍは２以上の整数）積層してなる多層回路基板。
【請求項２】
前記複合層を構成するＮ個の無機組成物層は、各無機組成物層の焼成開始温度と他の無機組成物層の焼成開始温度との差が２０度以上であることを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板。
【請求項３】
組成の異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の無機組成物を泥奬状になし、これらを固化しながら支持体上に順次積み重ねて、焼成開始温度の異なるＮ個の無機組成物層から成る複合層を形成する工程Ａと、
前記複合層の主面に導体ペーストを印刷して回路導体パターンを形成する工程Ｂと、
前記複合層を支持体より剥離させて、これを厚み方向にＭ層（但し、Ｍは２以上の整数）積層することにより積層体を形成する工程Ｃと、
前記積層体を、複合層を構成するＮ個の無機組成物層及び導体ペーストのうち焼成開始温度の低いものから順番に段階的に焼成することにより多層回路基板を得る工程Ｄと、を含む多層回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記工程Ａにおいて支持体上に積み重ねられるＮ個の無機組成物層は、最上層の無機組成物層が最も厚く形成され、且つ、工程Ｂにおいて前記導体ペーストが前記最上層の無機組成物層上に印刷されることを特徴とする請求項３に記載の多層回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や複合電子部品等に用いられる多層回路基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体装置や複合電子部品等に多層回路基板が用いられている。
かかる従来の多層回路基板としては、例えば、無機組成物から成る複数の絶縁層を積層した積層体の内部に回路導体やビアホール導体を設けてこれらを相互に接続した構造のものが知られており、その一主面には電子部品素子を搭載するための搭載部が設けられる。
【０００３】
また近年、多層回路基板の寸法精度を上げるために、異なる無機組成物から成る２種類の絶縁層を組み合わせることによって多層回路基板を構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図３はそのような従来の多層回路基板の断面構造を示す図であり、同図に示す多層回路基板３０は、２種類の無機組成物から成る絶縁層３１ａ、３１ｃ、３１ｅと絶縁層３１ｂ、３１ｄとを交互に積層してなり、それぞれの絶縁層に回路導体３２やビアホール導体３３が設けられている。
【０００５】
このような従来の多層回路基板３０においては、絶縁層３１ａ、３１ｃ、３１ｅを形成する無機組成物と絶縁層３１ｂ、３１ｄを形成する無機組成物とで焼結時の収縮開始温度が異なっており、収縮開始温度の低い絶縁層が収縮を開始した際は、未焼結状態にある収縮開始温度の高い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絶縁層が収縮を開始した際は、収縮開始温度の低い絶縁層により面方向における収縮が抑制されるようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５８７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の多層回路基板は、組成の異なる無機組成物層を組み合わせた積層体から成っており、上下方向に隣接する回路導体パターン間には組成の異なる無機組成物層が存在していることから、総合的な静電容量を把握することが難しく、その場合、設計通りの電気特性を得るのが困難であった。
【０００８】
また、上述した従来の多層回路基板においては、組成の異なる無機組成物層が複数積層されているため、従来から行われているグリーンシート積層法により積層体を得る方法では無機組成物層間の密着力が弱くなってしまい、焼成後に無機組成物層間に剥離が発生しやすくなる。このような層間の剥離が発生すると、積層体の絶縁性や強度の劣化を招く欠点が誘発される。
【０００９】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、所望する電気特性を容易に実現して層間剥離の発生を抑えることができる高信頼性の多層回路基板及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層回路基板は、組成の異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の無機組成物層を厚み方向に貼り合わせてなる複合層を一単位として、該複合層を、間に回路導体を介しＭ層（但し、Ｍは２以上の整数）積層してなるものである。
【００１１】
また、本発明の多層回路基板は、前記複合層を構成するＮ個の無機組成物層は、各無機組成物層の焼成開始温度と他の無機組成物層の焼成開始温度との差が２０度以上であることを特徴とするものである。
【００１２】
更に、本発明の多層回路基板の製造方法は、組成の異なるＮ個（但し、Ｎは２以上の整数）の無機組成物を泥奬状になし、これらを固化しながら支持体上に順次積み重ねて、焼成開始温度の異なるＮ個の無機組成物層から成る複合層を形成する工程Ａと、前記複合層の主面に導体ペーストを印刷して回路導体パターンを形成する工程Ｂと、前記複合層を支持体より剥離させて、これを厚み方向にＭ層（但し、Ｍは２以上の整数）積層することにより積層体を形成する工程Ｃと、前記積層体を、複合層を構成するＮ個の無機組成物層及び導体ペーストのうち焼成開始温度の低いものから順番に段階的に焼成することにより多層回路基板を得る工程Ｄと、を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
また更に、本発明の多層回路基板の製造方法は、上記工程Ａにおいて支持体上に積み重ねられるＮ個の絶縁層は、最上層の絶縁層が最も厚く形成され、且つ、工程Ｂにおいて前記導体ペーストが前記最上層の絶縁層上に印刷されることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の多層回路基板は、組成の異なるＮ個の無機組成物層を厚み方向に貼り合わせてなる複合層を一単位として、該複合層を、間に回路導体を介しＭ層積層することによって構成される。このため、複合層を焼成した後の誘電率等を予め把握しておくことにより、総合的な静電容量などの予測を正確かつ簡単に行うことができ、所望する電気特性を容易に実現することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の多層回路基板によれば、複合層を構成するＮ個の無機組成物層は、各無機組成物層の焼成開始温度と他の無機組成物層の焼成開始温度との差を２０度以上となしておくことにより、収縮開始温度の低い無機組成物層が収縮を開始した際は、未焼結状態にある収縮開始温度の高い無機組成物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無機組成物層が収縮を開始した際は、収縮開始温度の低い無機組成物層により面方向における収縮が抑制されることとなる。従って、積層体の面方向への収縮を抑制し、厚み方向に大きく収縮させることで、多層回路基板の寸法精度を高くなすことができる。
【００１６】
更に本発明の多層回路基板の製造方法によれば、焼成開始温度の異なるＮ個の無機組成物層から成る複合層を形成する工程において、組成の異なるＮ個の無機組成物を泥奬状になし、これらを固化させながら支持体上に順次積み重ねる。即ち、下層となる無機組成物の上に上層となる無機組成物を予め形成して両者を一体化しておくことにより、層間の空孔率を大幅に低減させて層間の密着力を高めることができる。従って、焼成後の無機組成物層間剥離が有効に防止されるようになり、絶縁性ならびに強度に優れ、高い信頼性をもった多層回路基板を得ることができるようになる。
【００１７】
そして本発明の多層回路基板の製造方法によれば、支持体上に積み重ねられるＮ個の無機組成物層は最上層の無機組成物層が最も厚く形成される。しかも、導体ペーストは厚みの最も厚い最上層の無機組成物層上に印刷されるようになっているため、これを上からプレスした際に、導体ペーストは最上層の無機組成物層にのみ埋め込まれる形となり、厚みの薄い他の無機組成物層を精度良く形成することができる。したがって、多層回路基板内の静電容量を設計通りの値として実現することができるようになり、所望する電気特性を備えた多層回路基板が得られるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る多層回路基板の断面図であり、図中の１は積層体、２は回路導体、３はビアホール導体である。
【００１９】
積層体１は、４つの複合層１ａ〜１ｄを厚み方向に積層した構造を有している。積層体１の内部及び表層には、回路導体２が形成されており、表層の回路導体は、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、内部の回路導体及びビアホール導体は、主に各回路素子を電気的に接続する配線や、インダクタやキャパシタ等の回路素子として機能する。
【００２０】
複合層１ａ〜１ｄは、それぞれ組成の異なる２個の無機組成物層を厚み方向に貼り合わせて成るものであり、それぞれ、複合層１ａは無機組成物層１ａａ、１ａｂを有し、複合層１ｂは無機組成物層１ｂａ、１ｂｂを有し、複合層１ｃは無機組成物層１ｃａ、１ｃｂを有し、複合層１ｄは無機組成物層１ｄａ、１ｄｂを有した構造となっている。これら無機組成物の材料としては、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る。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、ガラス粉末は３０〜１００重量部含まれており、ガラス粉末を除く材料がセラミック粉末となる。
【００２１】
本実施形態においては、例えば、無機組成物層１ａａ、１ｂａ、１ｃａ、１ｄａをガラス粉末が８５重量部、無機組成物層１ａｂ、１ｂｂ、１ｃｂ、１ｄｂはガラス粉末を５５重量部の組成から成る材料により製作した。
【００２２】
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２０〜７０重量部、Ａｌ２Ｏ３を０．５〜３０重量部、ＭｇＯを３〜６０重量部、また任意成分として、ＣａＯを０〜３５重量部、ＢａＯを０〜３５重量部、ＳｒＯを０〜３５重量部、Ｂ２Ｏ３を０〜２０重量部、ＺｎＯを０〜３０重量部、ＴｉＯ２を０〜１０重量部、Ｎａ２Ｏを０〜３重量部、Ｌｉ２Ｏを０〜５重量部含むものが挙げられる。
【００２３】
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種以上が挙げられる。
【００２４】
上記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、１０００℃以下での低温焼結が可能となるとともに、導体層として、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、低損失な回路を作成できる。また、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。
【００２５】
尚、回路導体２やビアホール導体３は銀、銅、金のいずれか一種を含む導体材料からから成り、その厚みは例えば５〜２５μｍに設定される。
【００２６】
また、ビアホール導体３の直径は任意に設定することができ、ビアホール導体３が埋設される無機組成物層の厚みが１０〜３００μｍの場合、ビアホール導体３の直径は例えば５０〜３００μｍに設定される。
【００２７】
このように、本実施形態においては、組成の異なる２個の無機組成物層を厚み方向に貼り合わせてなる複合層を一単位とし、これを、間に回路導体を介し４層積層することによって積層体１を形成するようにしている。そのため、複合層１ａ〜１ｄを焼成した後の誘電率等を予め把握しておくことで、総合的な静電容量などの予測を正確かつ簡単に行うことができ、所望する電気特性を容易に実現することが可能となる。
【００２８】
次に上述した多層回路基板の製造方法について図２を用いて説明する。
（工程Ａ）
図２（ｄ）に示す２１は、組成の異なる無機組成物層ａ、ｂを厚み方向に貼り合わせてなる複合層である。これらの無機組成物層は、例えば上述したガラス粉末とセラミック粉末とを組み合わせた粉末に、有機バインダーと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合して泥奬状のスラリーとし、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って得られるセラミックグリーンシートである。このとき、無機組成物層ａは、無機組成物層ｂに比して厚みが薄く形成されており、無機組成物層ａの各々の厚みは、例えば２μｍ〜１５０μｍに設定され、無機組成物層ｂの各々の厚みは、例えば１０μｍ〜３００μｍに設定される。
【００２９】
また、無機組成物層ｂは、無機組成物層ａの上面でテープ成形が行われるものである。即ち、図２（ａ）に示す如く無機組成物層ａを支持体２５上にドクターブレード法などによりテープ成形を行い、しかる後、図２（ｂ）に示す如く無機組成物層ａの上面に無機組成物層ａとなる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っている。支持体２５は、テープ状の搬送フィルムであり、材料としては、ポリエステル等が用いられる。
【００３０】
（工程Ｂ）
次に、図２（ｃ）に示す如く複合層２１にパンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填してビアホール導体２３を形成し、複合層２１の主面となる無機組成物層ｂの上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回路導体パターン２２を形成する。
【００３１】
本実施形態においては、例えば、無機組成物ａはガラス粉末が、ＳＯ２を４０重量部、Ａｌ２Ｏ３を２重量部、ＭｇＯを１５重量部、ＣａＯを１重量部、ＢａＯを１５重量部、ＢＯ３を２０重量部、ＺｎＯを１重量部、ＴｉＯ２を０．５重量部、Ｎａ２Ｏを０．５重量部、Ｌｉ２Ｏを５重量部と、セラミック粉末が、ＭｇＴｉＯ３を１５重量部の組成から成り、また無機組成物ｂはガラス粉末が、ＳＯ２を４０重量部、Ａｌ２Ｏ３を２重量部、ＭｇＯを１５重量部、ＣａＯを１重量部、ＢａＯを１５重量部、ＢＯ３を２０重量部、ＺｎＯを１重量部、ＴｉＯ２を０．５重量部、Ｎａ２Ｏを０．５重量部、Ｌｉ２Ｏを５重量部、セラミック粉末が、Ａｌ２Ｏ３を４５重量部含む材料から成っている。これらの無機組成物に、有機バインダー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整し、それぞれ無機組成物層ａ、ｂとなるセラミックグリーンシートを形成した。そして、導体ペーストの材料は、例えば、銀粉末に、有機バインダー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。
【００３２】
（工程Ｃ）
このようにして得られた複合層２１を、図２（ｄ）に示す如く支持体２５より剥離させて、これを厚み方向に４層積層することにより、図１に示す積層体１を形成する。
【００３３】
（工程Ｄ）
次に、得られた積層体１を、連続焼成炉を用いて、常温付近より焼成ピーク温度まで段階的に昇温させながら焼成し、多層回路基板１０を得る。このとき、積層体１は、組成の異なる無機組成物から成っており、２つの無機組成物の焼成開始温度の差は２０度以上に設定されている。また、導体ペーストについても、上述の無機組成物とは焼成開始温度が異なっている。
【００３４】
このように、複合層を構成する２個の無機組成物層は、各無機組成物層の焼成開始温度と他の無機組成物層の焼成開始温度との差が２０度以上となるように設定されていることから、収縮開始温度の低い無機組成物層が収縮を開始した際は、未焼結状態にある収縮開始温度の高い無機組成物層の剛性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無機組成物層が収縮を開始した際は、収縮開始温度の低い無機組成物層の剛性により面方向における収縮が抑制されることとなる。従って、積層体の面方向への収縮を抑制し、厚み方向に大きく収縮させることで、多層回路基板の寸法精度を高くなすことができる。
【００３５】
本実施形態においては、無機組成物層ａの収縮開始温度は６９０℃、無機組成物層ｂの収縮開始温度は７８３℃に設定されており、この結果、積層体１の焼成収縮が終了した時の面方向の先収縮率は３％と小さく、反りや変形の少ない多層回路基板１０を得ることができた。
【００３６】
また、焼成における体積収縮については、工程Ｄにおいて無機組成物層ｂが収縮を開始するまでの間に、無機組成物層ａは、その全収縮量に対し９０％に相当する体積収縮が完了していることが望ましく、更に望ましくは９５％以上完了させるようにする。
【００３７】
ここで収縮の開始とは、無機組成物の焼結に伴う収縮が開始されることを意味している。無機組成物層に含まれる有機バインダーは加熱により分解、除去され、この際、０〜１％程度の収縮が発生することがあるが、これはバインダの除去に伴うものであり、無機組成物の焼結による実質的な収縮とは別のものである。
脱バインダ温度は使用するバインダにより異なるが、アクリルあるいはメタクリルバインダでは５００℃、ブチラールバインダでは６００℃程度までに終了する。焼成における収縮開始温度については、その温度の差が１０℃以上であることが望ましく、更に望ましくは２０℃以上である。このような工程Ｄを経て積層体は焼成収縮が終了するが、本発明において、この焼成収縮の終了とは、全体積収縮が９９％以上進行した時点を意味する。
【００３８】
更に本実施形態では、焼成開始温度の異なる２個の無機組成物層から成る複合層を形成する工程において、組成の異なる２個の無機組成物を泥奬状になし、これらを固化しながら支持体上に順次積み重ねるようにしている。即ち、下層となる無機組成物の上に上層となる無機組成物を予め形成して両者を一体化しておくことにより、層間の空孔率を大幅に低減させて層間の密着力を高めることができる。従って、焼成後の無機組成物層間剥離が有効に防止されるようになり、絶縁性ならびに強度に優れ、高い信頼性をもった多層回路基板を得ることができるようになる。
【００３９】
そして、支持体上に積み重ねられる２個の無機組成物層は最上層の無機組成物層が最も厚く形成される。しかも、導体ペーストは厚みの最も厚い最上層の無機組成物層上に印刷されるようになっているため、これを上からプレスした際に、導体ペーストは最上層の無機組成物層にのみ埋め込まれる形となり、厚みの薄い他の無機組成物層を精度良く形成することができる。したがって、多層回路基板内の静電容量を設計通りの値として実現することができるようになり、所望する電気特性を備えた多層回路基板が得られるようになる。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば上述の実施形態では、無機組成物層ａの形成にセラミックグリーンシートを用いるようにしたが、これに代えて、無機組成物層ａの形成に、無機組成物層ａとなるペーストを用いて、支持体２５上に印刷等で塗布して直接形成するようにしても良い。この場合、厚みの薄い無機組成物層ａをテープ化したものに比して無機組成物層の形成面積を限定することができるので、無機組成物層の材料を最適に調整できる利点もある。
【００４２】
また、上述の実施形態においては、２個の無機組成物層から成る複合層を４層積層して積層体を形成するようにしたが、複合層を構成する無機組成物層の層数Ｎは３以上であっても良いし、複合層の積層数Ｍは２，３、或いは５以上であっても良く、例えば、複合層を構成する無機組成物層の層数Ｎを３以上とする場合、Ｎが２の場合に比し設計の自由度が高くなり、所望する電気特性が得られやすくなる利点がある。
【００４３】
更に、上述の実施形態の製造方法においては、ビアホール導体の形成を、支持体と一体的に行っているが、支持体を複合層から剥離した後にビアホールを形成しても良く、これにより支持体を再利用することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の多層回路基板は、組成の異なるＮ個の無機組成物層を厚み方向に貼り合わせてなる複合層を一単位として、該複合層を、間に回路導体を介しＭ層積層することによって構成される。このため、複合層を焼成した後の誘電率等を予め把握しておくことにより、総合的な静電容量などの予測を正確かつ簡単に行うことができ、所望する電気特性を容易に実現することが可能となる。
【００４５】
また、本発明の多層回路基板によれば、複合層を構成するＮ個の無機組成物層は、各無機組成物層の焼成開始温度と他の無機組成物層の焼成開始温度との差を２０度以上となしておくことにより、収縮開始温度の低い無機組成物層が収縮を開始した際は、未焼結状態にある収縮開始温度の高い無機組成物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無機組成物層が収縮を開始した際は、収縮開始温度の低い無機組成物層により面方向における収縮が抑制されることとなる。従って、積層体の面方向への収縮を抑制し、厚み方向に大きく収縮させることで、多層回路基板の寸法精度を高くなすことができる。
【００４６】
更に本発明の多層回路基板の製造方法によれば、焼成開始温度の異なるＮ個の無機組成物層から成る複合層を形成する工程において、組成の異なるＮ個の無機組成物を泥奬状になし、これらを固化させながら支持体上に順次積み重ねる。即ち、下層となる無機組成物の上に上層となる無機組成物を予め形成して両者を一体化しておくことにより、層間の空孔率を大幅に低減させて層間の密着力を高めることができる。従って、焼成後の無機組成物層間剥離が有効に防止されるようになり、絶縁性ならびに強度に優れ、高い信頼性をもった多層回路基板を得ることができるようになる。
【００４７】
そして本発明の多層回路基板の製造方法によれば、支持体上に積み重ねられるＮ個の無機組成物層は最上層の無機組成物層が最も厚く形成される。しかも、導体ペーストは厚みの最も厚い最上層の無機組成物層上に印刷されるようになっているため、これを上からプレスした際に、導体ペーストは最上層の無機組成物層にのみ埋め込まれる形となり、厚みの薄い他の無機組成物層を精度良く形成することができる。したがって、多層回路基板内の静電容量を設計通りの値として実現することができるようになり、所望する電気特性を備えた多層回路基板が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る多層回路基板の断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る多層回路基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】従来の多層回路基板の断面図である。
【符号の説明】
１・・・積層体
ａ、ｂ、１ａａ、１ａｂ、１ｂａ、１ｂｂ、１ｃａ、１ｃｂ、１ｄａ、１ｄｂ・・・無機組成物層
１ａ〜１ｄ、２１・・・複合層
２、２２・・・回路導体
３、２３・・・ビアホール導体
２５・・・支持体
【図１】
2004235207.tif 000003
【図２】
2004235207.tif 000004
【図３】
2004235207.tif 000005