(57)【要約】【課題】電気素子並びにプリントボードとの接続信頼性に優れた複合配線基板を提供する。【解決手段】セラミック配線基板１２の片側に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層３を具備することを特徴とする。【選択図】図１
2005072329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック配線基板の片側に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層を具備することを特徴とする複合配線基板。
【請求項２】
セラミック配線基板の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下であることを特徴とする請求項１記載の複合配線基板。
【請求項３】
有機絶縁層の厚みが１５μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合配線基板。
【請求項４】
有機絶縁層が熱硬化性樹脂と無機粉末を含有することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の複合配線基板。
【請求項５】
有機絶縁層の吸水率が０．３質量％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の複合配線基板。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載の複合配線基板の少なくとも片面に電子部品を搭載し、電子部品と複合配線基板とを電気的に接続したことを特徴とする電気素子モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至５のうちいずれかに記載の複合配線基板の製造方法であって、セラミック配線基板の主面に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層を形成する工程と、前記有機絶縁層を貫通するビアを形成する工程と、を具備することを特徴とする複合配線基板の製造方法。
【請求項８】
セラミック配線基板の主面にカップリング剤を塗布し、該カップリング剤を塗布した前記セラミック配線基板の主面に有機絶縁層を形成する工程を具備することを特徴とする請求項７に記載の複合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、電子機器に使用される複合配線基板及び電気素子モジュール並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、コンピュータのＣＰＵの高速化にともない、半導体素子の誘電率を低くする技術方向となっている。この際、半導体素子が非常に脆いものとなることから、半導体素子を乗せる配線基板の半導体素子搭載側の熱膨張係数が半導体素子の熱膨張係数に近い材料が求められている。
【０００３】
例えば、熱膨張係数が半導体素子に近い材料を用いて配線基板を作製すると、配線基板と、配線基板に搭載された半導体素子との接合信頼性は向上するものの、配線基板を搭載するプリントボードと配線基板との接合信頼性が低下するという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、例えば、配線基板の半導体素子搭載側を膨張係数の小さい絶縁層で形成し、配線基板のプリントボード側を熱膨張係数の大きい絶縁層で形成し、その間の熱膨張係数を順次変化させる方法等が考えられるが、一個の配線基板の中で熱膨張係数を表裏に順次変化させると、熱膨張係数差により、配線基板に反りが発生するという問題がある。
【０００５】
この問題解決のため、例えば、低熱膨張係数の絶縁層と高熱膨張係数の絶縁層の間に応力緩和機構を用いる手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開１９９５−２９７５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この手法では、絶縁層の積層数が多くなると緩衝層が多くなり、配線基板が非常に厚くなるという問題がある。また、緩衝層が柔らかいため、緩衝層を貫いて形成されるスルホール内壁でクラックが多発することが予想され、十分に電気的な信頼性を確保することが困難である。
【０００７】
絶縁層間に緩衝層を用いず、熱膨張係数の異なる絶縁層を積層した特許文献１以外の構造としては、従来、セラミック基板に有機層を設けた例があり、セラミック基板にソルダーレジスト膜を設けたものや、セラミック基板に超微細配線有機層を設けたものが知られている。ソルダーレジスト膜はセラミック表面を保護する目的と半田バンプのリフロー時の半田流れ防止の目的で設けられているもので、セラミック基板の表面に熱膨張係数が４０〜１００×１０−６／℃の範囲の有機絶縁層が設けられてはいるものの、半導体素子あるいはプリントボードとの電気的接続はソルダーレジスト膜ではなく、セラミック基板とに形成された電極を介して行われるため、熱膨張差を解消するという機能はない。
【０００８】
セラミック基板に超微細配線有機層を設けた配線基板では、有機層の材料は耐熱性、接着性の観点からポリイミド材料にて構成されている。ポリイミド樹脂は、配線の厚みの凹凸をカバーして平坦化する必要があるため柔らかい材質のものが選択され、その結果、膨張係数が４０×１０−６／℃以上の大きい材料を選択している。そのため、有機絶縁層の厚みを１５μｍ以上にすると厚みの影響により、高温、高湿の環境下では膨れ、剥がれ、ショート等が発生することが知られており、有機絶縁層の厚みは１５μｍ未満に制限されている。しかしながら、セラミック基板に有機絶縁層を設けたとしても、その厚みが１５μｍ未満と薄いために、有機絶縁層はセラミック配線基板に拘束され、有機絶縁層側にプリントボードを設けたとしても、有機絶縁層とプリントボードとの接続信頼性を改善させるには到らない。
【０００９】
本発明は、プリントボード及び電気素子との接合信頼性に優れる複合配線基板及び電気素子モジュール並びにそ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】
【００１０】
本発明の複合配線基板はセラミック配線基板の片側に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層を具備することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の複合配線基板はセラミック配線基板の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下であることが望ましい。  また、本発明の複合配線基板は有機絶縁層の厚みが１５μｍ以上であることが望ましい。
【００１２】
また、本発明の複合配線基板は有機絶縁層が熱硬化性樹脂と無機粉末を含有することが望ましい。
【００１３】
また、本発明の複合配線基板は有機絶縁層の吸水率が０．３質量％以下であることが望ましい。
【００１４】
このような複合配線基板では、電気素子並びにプリントボードと複合配線基板の接続信頼性を格段に向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の電気素子モジュールは、以上説明した複合配線基板の少なくとも片面に電子部品を搭載し、電子部品と複合配線基板とを電気的に接続したことを特徴とする。
【００１６】
このような電気素子モジュールでは、電気素子と複合配線基板とプリントボードとの接合信頼性を格段に向上させることができ、本発明の電気素子モジュールを用いることで信頼性に優れた電子機器を容易に作製することができる。
【００１７】
本発明の複合配線基板の製造方法は、セラミック配線基板の主面に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層を形成する工程と、前記有機絶縁層を貫通するビアを形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の複合配線基板の製造方法は、セラミック配線基板の主面にカップリング剤を塗布し、該カップリング剤を塗布した前記セラミック配線基板の主面に有機絶縁層を形成する工程を具備することが望ましい。
【００１９】
このような工程により、信頼性に優れた複合配線基板を容易に作製することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の複合配線基板はセラミック配線基板の片側に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層を具備することを特徴とする。
【００２１】
このような複合配線基板では、複合配線基板のセラミック配線基板と複合配線基板に搭載される電気素子との接合信頼性が確保できるとともに、複合配線基板の有機絶縁層の熱膨張係数が複合配線基板を搭載するプリントボードの膨張係数１６×１０−６／℃に近い値となるため、複合配線基板とプリントボードを複合配線基板の有機絶縁層側で接続した場合、複合配線基板とプリントボードとの熱膨張差が緩和され、複合配線基板とプリントボードとの接続信頼性を確保できる。また、有機絶縁層の熱膨張係数を上記の範囲とすることで、セラミック配線基板と有機絶縁層との熱膨張係数差を小さくすることができるため、セラミック配線基板と有機絶縁層との熱応力による剥離を防止することができる。
【００２２】
また、本発明の複合配線基板はセラミック配線基板の熱膨張係数が１０×１０−６／℃以下であることが望ましい。セラミック配線基板の熱膨張係数を１０×１０−６／℃以下にすることにより、セラミック配線基板と電気素子との熱膨張係数差を小さくすることができ、両者の接合信頼性を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明の複合配線基板は有機絶縁層の厚みが１５μｍ以上であることが望ましい。
【００２４】
セラミック配線基板よりも変形しやすい有機絶縁層の厚みを１５μｍ以上にすることで、有機絶縁層の応力緩和能力を向上させることができ、有機絶縁層とプリントボードとの接続信頼性をさらに向上させることができる。
【００２５】
また、本発明の複合配線基板は有機絶縁層が熱硬化性樹脂と無機粉末を含有することが望ましい。熱硬化性樹脂を用いることにより耐熱性が高くでき安定な基板とすることができる。また、有機樹脂と比べ、吸水率が低く、低熱膨張係数を有する無機粉末を高充填することにより、有機絶縁層の吸水率を低下させることができるとともに、有機絶縁層の熱膨張係数を小さくすることが可能となる。
【００２６】
また、本発明の複合配線基板は有機絶縁層の吸水率が０．３質量％以下であることが望ましい。有機絶縁層の吸水率を０．３質量％以下とすることで、有機絶縁層の絶縁性を十分に確保することができる。
【００２７】
また、本発明の電気素子モジュールは、以上説明した複合配線基板の少なくとも片面に電子部品を搭載し、電子部品と複合配線基板とを電気的に接続したことを特徴とする。
【００２８】
このような電気素子モジュールでは、電気素子と複合配線基板とプリントボードとの接合信頼性を格段に向上させることができ、本発明の電気素子モジュールを用いることで信頼性に優れた電子機器を容易に作製することができる。
【００２９】
本発明の複合配線基板の製造方法は、セラミック配線基板の主面に熱膨張係数が１０〜２５×１０−６／℃の有機絶縁層を形成する工程と、前記有機絶縁層を貫通するビアを形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【００３０】
このような工程により、信頼性に優れた複合配線基板を容易に作製することができる。
【００３１】
また、本発明の複合配線基板の製造方法は、セラミック配線基板の主面にカップリング剤を塗布し、該カップリング剤を塗布した前記セラミック配線基板の主面に有機絶縁層を形成する工程を具備することが望ましい。セラミック配線基板と有機絶縁層の界面に予め、無機材料、有機材料と化学的に結合するカップリング剤を塗布しておくことで、セラミック配線基板と有機絶縁層との結合力を格段に高めることができ、セラミック配線基板と有機絶縁層との剥離を防止できる。このように用いられるカップリング剤はＳｉ系、Ｔｉ系等がありいずれも好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の複合配線基板１３は、図１に示すようにセラミック絶縁層１、有機絶縁層３、セラミック絶縁層側配線層５、有機絶縁層側配線層６、ビアホール７、８、ビア９、１１から主に構成されている。
【００３３】
また、主にセラミック絶縁層１、セラミック絶縁層側配線層５、ビア９とからセラミック配線基板１２が構成されている。
【００３４】
セラミック絶縁層１と有機絶縁層３は、これらを挟んで形成された配線層、例えばセラミック絶縁層側配線層５ａと、セラミック絶縁層側配線層５ｂとを絶縁する機能を有している。また、ビアホール７、８には、導電性部材が充填され、ビア９、１１を形成しており、ビア９はセラミック絶縁層１ａで隔てられたセラミック絶縁層側配線層５ａとセラミック絶縁層側配線層５ｂとを電気的に接続している。また、ビア１１は有機絶縁層３ｂで隔てられた有機絶縁層側配線層６ａと有機絶縁層側配線層６ｂとを電気的に接続している。
【００３５】
セラミック絶縁層１は酸化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック結晶体等から成る。セラミック絶縁層側配線層５はタングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属からなる金属粉末をセラミック体と焼結一体化させて形成する。なお、セラミック絶縁層１が１２００℃以下の低温で焼結される場合には、銅、銀を含む低抵抗導体が用いられる。このセラミック絶縁層１は剛性が高く、熱応力が加わっても反り等が発生し難い。また、低熱膨張係数である半導体チップと熱膨張係数が近いので熱応力が生じ難い。
【００３６】
ビアホール７はパンチング等を用いて加工される。ビア９は、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属からなる金属粉末に有機溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペーストを生もしくは焼結セラミック体の外表面にスクリーン印刷法により回路配線として所定パターンに印刷塗布と同時にビアホール７に埋め込んで、次にこれを還元雰囲気中で焼結し高融点金属粉末とセラミック体と焼結一体化させて形成する。
【００３７】
また、セラミック絶縁層１が１０００℃程度の低温で焼結するような材質の場合には、銅や、銀などを含む金属ペーストが用いられる。
【００３８】
有機絶縁層３は樹脂やあるいは樹脂と無機粉末の複合体で形成することが可能であり、一層あるいは二層以上の多層構造であってもよい。
【００３９】
この有機絶縁層３は、例えば、酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化チタン・酸化バリウム・酸化ストロンチウム・酸化ジルコニウム・酸化カルシウム・ゼオライト・窒化珪素・窒化アルミニウム・炭化珪素・チタン酸カリウム・チタン酸バリウム・チタン酸ストロンチウム・チタン酸カルシウム・ホウ酸アルミニウム・スズ酸バリウム・ジルコン酸バリウム・ジルコン酸ストロンチウム等の無機粉末をエポキシ樹脂やフェノール樹脂・ポリイミド樹脂・熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂・ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る有機材料により結合して作製される。
【００４０】
これらの有機絶縁層３を用いて複合配線基板１３を作製すると有機絶縁材料の靭性が高いため、複合配線基板１３の有機絶縁層３側が脆性破壊し難くなり、欠けや割れを生じることの少ない強靭な複合配線基板１３とすることが可能となる。
【００４１】
なお、上記の無機粉末の形状は、略球状・針状・フレーク状等があり、充填性の観点からは、略球状が好ましい。
【００４２】
また、有機絶縁層３は、その弾性率を調整するためのゴム成分や熱安定性を改善するための酸化防止剤、耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を改善するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜鉛・メタホウ酸バリウム・酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸や高級脂肪酸エステルや高級脂肪酸金属塩・フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、充填材との親和性を高め、これらの接合性向上と機械的強度を高めるためのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤を含有してもよい。
【００４３】
有機側配線層６は、その厚みが２〜３０μｍ程度で銅、金、アルミニウム等の良導電性金属から成る。
【００４４】
ビアホール８は、例えば、レーザ等を用いて形成される。ビア１１は、ビアホール８に導電性ペーストを充填するなどして形成される。この導電性ペーストは導電性の金属と熱硬化性樹脂等から構成される。金属成分としては、銅あるいは銀コート銅、はんだコート銅等の単独または低融点金属との混合物からなる。樹脂は有機絶縁層３に用いられる樹脂と同じ成分が好ましく、汎用のエポキシ樹脂を用いても良い。
【００４５】
本発明の複合配線基板１３の製造方法について図２〜５を用いて説明する。
【００４６】
図２（ａ）に示すように、セラミック絶縁層１ａとなるセラミック生シートを用意する。このセラミック絶縁層１ａとなるセラミック生シートは酸化アルミニウム粉、有機高分子バインダー、溶剤、可塑剤等を混合しスラリー化した後、このスラリーをドクターブレード法等を用いてテープ状に成形して作製する。
【００４７】
次に、図（ｂ）に示すようにこのセラミック絶縁層１ａとなるセラミック生シートにパンチング等を用いて穴あけ加工を行ない、ビアホール７ａを形成する。
【００４８】
次に、図２（ｃ）に示すように、タングステン、モリブデン、マンガン等の高融点金属、もしくは銅、銀等の低融点金属からなる金属粉末に有機溶剤を添加し、ペースト状となした金属ペーストをセラミック絶縁層１ａとなるセラミック生シートの外表面にスクリーン印刷法によりセラミック絶縁層側配線層５として所定パターンに印刷し、また、ビアホール７ａに充填して、ビア９を形成する。
【００４９】
次に、図２（ｄ）に示すように、印刷したセラミック絶縁層１ａ〜３ａとなるセラミック生シートを用意する。
【００５０】
次に、図２（ｅ）に示すようにセラミック絶縁層１ａ〜３ａとなるセラミック生シートを位置合わせし、積層し、これを還元雰囲気中で焼結し高融点金属粉末とセラミック体と焼結一体化して、セラミック配線基板１２を作製する。なお、銀を用いた場合は酸化雰囲気中でも焼結形成が可能である。
【００５１】
次に、有機絶縁層３の作製方法について説明する。
【００５２】
図３（ａ）に示すように、有機樹脂として熱硬化性樹脂を用いる場合、例えば粒径が０．１〜１５μｍ程度の酸化珪素等の無機粉末を用いて、乾燥後の無機粉末の含有量が２０〜７５体積％となるように調合された、無機粉末と熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂および溶剤・可塑剤・分散剤等を加えて作製した混合スラリーを、従来周知のドクターブレード法等を用いてシート状に成形して有機絶縁層３となるシートを作製する。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すようにセラミック配線基板１２の主面にシランカップリング剤１４を塗布する。有機絶縁層３の材料として熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いた場合反応基として二重結合が存在するので、対応するシランカップリング剤１４は二重結合を持つγーメタクリロキシプロピルトリメトキシシランが好ましく使われる。
【００５４】
一般にシランカップリング剤１４はアルコールと水の混合液に溶解させ数％程度の濃度とし、塗布後、セラミック配線基板１２を乾燥させて、セラミック配線基板１２とシランカップリング剤１４とを化学的に結合させる。
【００５５】
次に、図３（ｃ）に示すように有機絶縁層３ａとなるシートを、セラミック配線基板１２のシランカップリング剤１４を塗布した面に仮接着させたのち、１００〜１５０℃の温度で、圧力１〜５ＭＰａ、５〜１０分で仮硬化させるか、または１５０〜３５０℃、の温度で、圧力１〜５ＭＰａ、１０分〜６時間硬化させる。
【００５６】
次に、図３（ｄ）に示すように有機絶縁層３ａにレーザ光で穴あけ加工し、ビアホール８ａを形成する。
【００５７】
次に、図４（ｅ）に示すようにビアホール８ａに熱硬化性の樹脂と導電性の金属粉等からなる導電性ペーストを埋め込んで、ビア１１ａを形成する。
【００５８】
次に、図４（ｆ）に示すように無電解、電解メッキを行い有機側配線層６ａを形成する。
【００５９】
この有機側配線層６ａの厚みは、高速の信号を伝達させるという観点からは、３μｍ以上であることが好ましく、有機側配線層６ａを有機絶縁層３に被着形成させる際に有機側配線層６ａに大きな応力を残留させず、有機側配線層６ａが有機絶縁層３から剥離しにくいものとするためには、５０μｍ以下としておくことが好ましい。
【００６０】
次に、図４（ｇ）に示すように、有機絶縁層３ａに有機絶縁層３ｂとなるシートを仮接着させたのち、１００〜１５０℃の温度で、圧力１〜５ＭＰａ、５〜１０分で仮硬化させるか、または１５０〜３５０℃、の温度で、圧力１〜５ＭＰａ、１０分〜６時間硬化させ有機絶縁層３ｂを形成する。
【００６１】
次に、図５（ｈ）に示すように有機絶縁層３ｂにレーザ光で穴あけ加工し、ビアホール８ｂを形成する。
【００６２】
次に、図５（ｉ）に示すようにビアホール８ｂに導電性ペーストを埋め込んでビア１１ｂを形成する。
【００６３】
次に、図５（ｊ）に示すように無電解、電解メッキを行い有機側配線層６ｂを形成する。
【００６４】
ビア１１ｂは、有機絶縁層３ａを挟んで上下に位置する有機側配線導体層６ａと有機側配線導体層６ｂとを電気的に接続する機能を有する。ビア１１ｂは、以上説明したようにビアホール８ａに銅・銀・金・半田等から成る導電性ペーストを従来周知のスクリーン印刷法により埋め込むことに形成される。あるいは配線導体層６ａと同様にめっきを行うことにより形成される。
【００６５】
更に図３（ｃ）もしくは図４（ｇ）において、仮硬化を行なった場合は１５０〜３５０℃、の温度で、圧力１〜５ＭＰａ、１０分〜６時間で硬化して複合配線基板１３を作製する。
【００６６】
複合配線基板１３は搭載される電子部品（図示せず）を外部電器回路（図示せず）に電気的に接続する機能を有する。複合配線基板１３に半導体チップを搭載する場合は半導体チップの熱膨張係数が小さいので、熱膨張係数の小さいセラミック絶縁層１側の面に実装する方が好ましい。
【００６７】
なお、本発明の複合配線基板１３は上述の実施例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であれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の実施例では２層の有機絶縁層３を積層することによって配線基板を製作したが、３層や４層、あるいは５層以上の有機絶縁層３を積層して複合配線基板１３を製作してもよい。また、本発明の複合配線基板１３の上下表面に、ソルダーレジスト層を形成してもよい。
【実施例】
【００６８】
表１に示すセラミック絶縁層１となる組成の無機粉末と、バインダーとしてアクリル系の高分子を用い、可塑剤としてＤＯＰ（ジオクチルフタレート）、溶剤としてトルエンを添加してボールミルにて分散させスラリーを作製した。
【００６９】
次に、作製したスラリーをドクターブレード法にて成形し、５０μｍ厚みのシート状のセラミック絶縁層１となる成形体を作製した。
【００７０】
このセラミック絶縁層１となる成形体に対してパンチングを用いて穴あけ加工を行ない、直径１００μｍのビアホール７を形成した。
【００７１】
ビアホール７を形成したセラミック絶縁層１となる成形体の表面に塗布、あるいはビアホール７に充填する導電性ペーストは、タングステンと銅を体積比で６対４に配合し、さらにバインダーとしてアクリル系の高分子を、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）を、溶剤としてテルピネオールを加えて作製した。
【００７２】
この導電性ペーストを用いて、スクリーン印刷法にてセラミック絶縁層１となる成形体にビア９とセラミック絶縁層側配線層５を形成した。
【００７３】
セラミック絶縁層側配線層５とビア９を形成したセラミック絶縁層１となる成形体を表１に示す枚数用意し、位置合わせを行ない積層した。
【００７４】
次に、還元雰囲気にて、最高温度１３００℃×１５時間にて焼結一体化を行ない、セラミック配線基板１２を作製した。
【００７５】
次に有機絶縁層３の作製方法について説明する。
【００７６】
有機絶縁層３となる成形体は、平均粒径が０．５μｍの非晶質の酸化珪素粉末に、乾燥後の酸化珪素粉末の含有量が表１に示す量となるように熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂と、硬化剤としてトリアリルイソシアヌレート樹脂、および溶剤等を添加して得たペーストを支持体上に従来周知のドクターブレード法を用いて作製した。なお、有機絶縁層３となるシートの厚みは表１に示すように変化させた。
【００７７】
次に、セラミック配線基板１２にシランカップリング剤を塗布する工程を説明する。有機絶縁層材料として熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いた場合反応基として二重結合が存在するので、対応するシランカップリング剤は有機絶縁層材料と同じ二重結合を持つγーメタクリロキシプロピルトリメトキシシランを用いた。エチルアルコールと水の比率が５０：５０質量％の溶剤を用意し、さらにγーメタクリロキシプロピルトリメトキシシランの濃度が５質量％になるように調整した。
【００７８】
この溶液をセラミック配線基板１２の有機絶縁層３ａを積層する側の面に塗布し、８０℃の乾燥機にて２０分間乾燥した。なお、表１にてカップリング処理無しと記載した試料については、カップリング処理は行っていない。
【００７９】
次に、有機絶縁層３ａをセラミック配線基板１２に仮接着させたのち、１３０℃の温度で、圧力３ＭＰａ、５分の条件で仮硬化させ、Ｂステージ状態とした。
【００８０】
次に、この有機絶縁層３ａに二酸化炭素レーザ装置を用い、レーザ光にて所定の位置に穴開け加工し、直径６０μｍのビアホール８を形成した。
【００８１】
次に、熱硬化性樹脂としてトリアリルイソシアヌレート樹脂を１０ｗｔ％、導電性フィラーとして半田４５ｗｔ％、銀コート銅４５ｗｔ％からなる導電性ペーストをビアホール８ａに充填し、ビア１１ａを形成した。
【００８２】
次に、ビア１１ａを形成した有機絶縁層３に厚みが２〜３０μｍ程度で銅・金等の良導電性金属から成る有機絶縁層側配線層６ａを形成する。
【００８３】
まず、有機絶縁層３ａの表面を過マンガン酸塩類水溶液の粗化液に浸漬して粗化した後、無電解めっきの触媒となるパラジウムの水溶液に浸漬して有機絶縁層３ａ表面にパラジウム触媒を被着させ、しかる後、硫酸銅・ロッセル塩・ホルマリン・ＥＤＴＡナトリウム塩・安定剤等からなる無電解めっき液に３０分間浸漬して３μｍの無電解銅めっき膜を析出させ、次に、有機絶縁層３ａの表面に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし露光と現像により有機絶縁層側配線層６ａの配線パターンを形成し、さらに、硫酸・硫酸銅５水和物・塩酸・光沢剤等からなる電解めっき液に２０Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら数時間浸漬し、その後、水酸化ナトリウムで感光性ドライフィルムレジストを剥離することにより有機絶縁層側配線層６ａを形成した。
【００８４】
さらに、このようにして作製した有機絶縁層３ａの上面に、上記と同じ工程を繰り返し行い、配線導体６ｂ、ビア１１ｂが形成された他の有機絶縁層３ｂを１枚積層して複合配線基板１３を作製した。
【００８５】
なお、実装試験は実施例の４０ｍｍ角の複合配線基板並びに比較例の配線基板に１０ｍｍ角、厚み１ｍｍ、熱膨張係数４×１０−６／℃のシリコンダミーチップを半田ボール接合法にて実装した後、シリコンダミーチップと複合配線基板及び配線基板との間にアンダーフィル剤を注入して作製した電気素子モジュールを熱膨張係数１９×１０−６／℃のプリント基板に実装して、リフロー最高温度２６０℃の条件でシリコンダミーチップが破壊されないか行なった。
【００８６】
なお、セラミック配線基板及び有機絶縁層の熱膨張係数はＴＭＡ法を用いて測定し、吸水率はＪＩＳ規格Ｃ６４８１に従った。
【００８７】
ＨＡＳＴについては１３０℃、８５ＲＨ％、５．５Ｖの条件で５個の試料を用意し、５０時間おきに、絶縁抵抗を測定し、一個でも絶縁抵抗が１０×−８Ωｃｍ以下になった時点で不良とした。表１には、各試料において、不良が確認された時間を記載した。また、３００時間を超えた試料を良品と判定した。
【００８８】
表１に評価結果を示す。
【表１】
2005072329.tif 000003
【００８９】
本発明の範囲外である有機絶縁層３だけで基板を構成した試料Ｎｏ．１は、有機絶縁層３の熱膨張係数が１７×１０−６／℃であり、有機絶縁層３に直接シリコンダミーチップを実装するとダミーチップと有機絶縁層３との熱膨張係数の差が大きくなり、実装直後にチップ内部で破損が発生した。また、信頼性試験であるＨＡＳＴについても目標の３００ｈ以上に対して有機絶縁層３の両面から水分の吸水が発生して絶縁性が悪くなり、２５０ｈで絶縁不良が発生した。
【００９０】
試料Ｎｏ．２、３、４ではセラミック絶縁層１の材料と層数を変えて試験を行なった。各セラミック絶縁層１の熱膨張係数は１０×１０−６／℃以下であり、ダミーチップ内部の破壊は発生しなかった。また、ＨＡＳＴの試験においても４００ｈ以上の絶縁性を保持していた。特に、セラミック絶縁層１の熱膨張係数が４．５×１０−６／℃の試料Ｎｏ．２では５００ｈで絶縁不良が発生しており、高い信頼性を有することがわかる。試料Ｎｏ．５は、有機絶縁層に非晶質のシリカ粉末を６５体積％配合して、低熱膨張係数の無機粉末シリカ成分量を増加させることにより、有機絶縁層の熱膨張係数を１０×１０−６／℃とした。プリントボードの熱膨張係数は１７×１０−６／℃であり、有機絶縁層３とプリントボードとの熱膨張係数差が７×１０−６／℃あるが、実装時のダミーチップの破損は発生しなかった。また、ＨＡＳＴの試験では絶縁性が６００ｈで不良となり、最も良い信頼性をしえｍした。また、試料Ｎｏ．６では無機粉末シリカを３５体積％配合した。低熱膨張係数の無機粉末シリカ成分量を減少させることにより有機絶縁層３の熱膨張係数を２５×１０−６／℃とした。有機絶縁層３とプリントボードとの熱膨張係数差が８×１０−６／℃あるが、実装時のダミーチップの破損は発生しなかった。ＨＡＳＴの試験では絶縁性が４００ｈで不良となり、目標の信頼性を得ることが出来た。
【００９１】
本発明の範囲外のセラミック絶縁層１と有機絶縁層３との熱膨張差が２５×１０−６／℃を越える試料Ｎｏ．７では、無機粉末シリカ量を試料Ｎｏ．６より減らして３０体積％配合して低熱膨張係数の無機粉末シリカ成分量を減少させることにより、有機絶縁層３の熱膨張係数を３２×１０−６／℃とした。有機絶縁層３とプリントボードとの熱膨張係数差が１５×１０−６／℃と大きくなり、実装時のダミーチッ内の破損が発生した。ＨＡＳＴの試験では水分の吸水量が多くなり、絶縁性が２５０ｈで不良となり、目標の信頼性を得ることが出来なかった。
【００９２】
試料Ｎｏ．８では有機絶縁層３の厚みを１５μｍとした。有機絶縁層の厚みが薄くなると、電極間の距離が短くなり、絶縁性は一般に悪くなるが、有機絶縁層の樹脂成分として熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂を用いているため、水分の吸水率が低くなり、ＨＡＳＴの試験において３５０ｈでも絶縁性の不良が発生せず、４００ｈで不良の発生が認められた。
【００９３】
試料Ｎｏ．９にシランカップリング剤を塗布しなかった場合の結果を示す。シランカップリング剤を塗布しないとセラミック絶縁層１と有機絶縁層３との密着性が悪くなり、水分の吸水も起こるものの、ＨＡＳＴの試験において絶縁性が３５０ｈで不良となり、実用上問題なく使用できる範囲の信頼性を得ることが出来た。また、ダミーチップ実装に関しては熱膨張係数が小さいため不良は発生しなかった。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の複合配線基板を示す概略断面図である。
【図２】本発明の複合配線基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】本発明の複合配線基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】本発明の複合配線基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】本発明の複合配線基板の製造方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００９５】
１・・・・・セラミック絶縁層
３・・・・・有機絶縁層
５・・・・・セラミック絶縁層側配線層
６・・・・・有機絶縁層側配線層
７、８・・・ビアホール
９、１１・・ビア
１２・・・・セラミック配線基板
１３・・・・複合配線基板
１４・・・シランカップリング剤
【図１】
2005072329.tif 000004
【図２】
2005072329.tif 000005
【図３】
2005072329.tif 000006
【図４】
2005072329.tif 000007
【図５】
2005072329.tif 000008