(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックグリーンシートの表面に、該セラミックグリーンシートと同時焼成可能な感光性導体ペーストを用いてフォトリソグラフィ法で配線パターンを形成するセラミック回路基板の製造方法であって、
前記セラミックグリーンシートの表面に、前記感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルのしみ込みを防止する緻密層を形成した後、該緻密層の表面に前記感光性導体ペーストを印刷して乾燥させ、その後、該感光性導体ペーストの印刷層を露光現像処理して配線パターンを形成することを特徴とするセラミック回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記緻密層を形成する際に、バインダ成分を含む有機ビヒクルを前記セラミックグリーンシートの表面に塗って、該セラミックグリーンシートの表面層の空隙にバインダ成分をしみ込ませることで、該セラミックグリーンシートの表面層に前記緻密層を形成することを特徴とする請求項１に記載のセラミック回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記緻密層の形成に用いる前記有機ビヒクルは、前記セラミックグリーンシート中のバインダ成分と同じバインダ成分を含むことを特徴とする請求項１に記載のセラミック回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記配線パターンの形成後に、該配線パターンと前記セラミックグリーンシートとを同時焼成してセラミック回路基板を製造することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセラミック回路基板の製造方法。
【請求項５】
複数枚のセラミックグリーンシートの表面にそれぞれ前記配線パターンを形成した後、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、これらを同時焼成して多層のセラミック回路基板を製造することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセラミック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、フォトリソグラフィ法で配線パターンを形成するセラミック回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、セラミック回路基板の配線パターンは、スクリーン印刷技術を用いた厚膜法によって形成することが多いが、近年の益々の高密度配線化の要求を満たすためには、厚膜法では限界があり、それよりも微細な配線形成が可能なフォトリソグラフィ法を用いて微細な配線パターン（ファインパターン）を形成することが提案されている。このフォトリソグラフィ法では、後述する理由により、焼成後のセラミック回路基板の表面に、後付けで配線パターンを形成するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
フォトリソグラフィ法では、基板表面に感光性導体ペーストを印刷して乾燥させた後、該感光性導体ペーストの印刷層を露光現像処理して配線パターンを形成する。仮に、焼成前のセラミック生基板（セラミックグリーンシート）にフォトリソグラフィ法で配線パターンを形成しようとすると、セラミックグリーンシートが多孔性であるため、セラミックグリーンシート上に印刷した感光性導体ペースト中の液状成分である感光性ビヒクルがセラミックグリーンシートの内部にしみ込んで、感光性導体ペーストの印刷層中の感光性ビヒクルが少なくなってしまう。その結果、感光性導体ペーストの印刷層の感光性が低下して、露光時に、硬化すべき部分が十分に硬化しなくなり、現像時に、配線パターンの形成に必要な部分までも一部が流れ落ちてしまい、配線パターンの断線や導通不良が発生してしまう。
【０００４】
このため、従来のフォトリソグラフィ法では、セラミックグリーンシートに配線パターンを形成することができず、焼成後のセラミック回路基板の表面に後付けで配線パターンを形成しなければならなかった。このため、従来のフォトリソグラフィ法では、多層セラミック回路基板の内層配線パターンを形成できないばかりか、セラミック回路基板と配線パターンとを同時焼成することができず、焼成回数が増加するという生産性の問題もあった。
【０００５】
ところで、セラミックグリーンシートは、セラミック粉とバインダ成分と溶剤等の混合物をテープ成形したものであり、バインダ成分が多くなるほど、セラミックグリーンシートが緻密化されて空隙が少なくなる。従って、セラミックグリーンシートのバインダ成分の配合量を多くすると、セラミックグリーンシート上に感光性導体ペーストを印刷しても、感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルがセラミックグリーンシートの内部にしみ込む量が少なくなるが、セラミックグリーンシートのバインダ成分の配合量を多くすると、焼成時にバインダ成分を飛散させるのに要する脱バインダ時間が長くなり、焼成時間が長くなって生産性が低下する。このため、通常のセラミックグリーンシートは、焼成時間（脱バインダ時間）を短くするために、バインダ成分の配合量は必要最小限になっており、その結果、セラミックグリーンシート中には多くの空隙ができてしまう。このため、セラミックグリーンシート上に感光性導体ペーストを印刷すると、感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルがセラミックグリーンシートの内部にしみ込んでしまい、感光性導体ペーストの印刷層の感光性が低下して、配線パターンの形成不良が発生する。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、焼成前のセラミックグリーンシート（セラミック生基板）の表面にフォトリソグラフィ法で配線パターンを形成することができるセラミック回路基板の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のセラミック回路基板の製造方法は、配線パターンをフォトリソグラフィ法で形成する際に、まず、セラミックグリーンシートの表面に、感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルのしみ込みを防止する緻密層を形成した後、該緻密層の表面に感光性導体ペーストを印刷して乾燥させ、その後、該感光性導体ペーストの印刷層を露光現像処理して配線パターンを形成するようにしたものである。この方法では、感光性導体ペーストを印刷する前に、セラミックグリーンシートの表面に緻密層を形成するため、感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルがセラミックグリーンシートの内部にしみ込むことが緻密層によって防止され、感光性導体ペーストの印刷層の感光性が低下することが防止される。これにより、フォトリソグラフィ法でセラミックグリーンシートの表面に微細な配線パターンを形成することが可能となる。
【０００８】
この場合、請求項２のように、緻密層を形成する際に、バインダ成分を含む有機ビヒクルをセラミックグリーンシートの表面に塗って、緻密層を形成するようにすると良い。このように、バインダ成分を含む有機ビヒクルをセラミックグリーンシートの表面に塗ると、その有機ビヒクルのバインダ成分がセラミックグリーンシートの表面層の空隙にしみ込んで該空隙がバインダ成分で塞がれ、該表面層の空隙が極めて少なくなる。これにより、セラミックグリーンシートの表面層に、感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルのしみ込みを防止する緻密層が形成される。
【０００９】
更に、請求項３のように、緻密層の形成に用いる有機ビヒクルのバインダ成分をセラミックグリーンシート中のバインダ成分と同じにすると良い。このようにすれば、セラミックグリーンシートの成形原料に混合する有機ビヒクル（バインダ成分と溶剤との混合液）を緻密層の形成にも用いることができ、緻密層専用の新たな材料を開発する必要がない。
【００１０】
本発明は、請求項４のように、配線パターンの形成後に、該配線パターンとセラミックグリーンシートとを同時焼成して単層のセラミック回路基板を製造するようにしても良いが、請求項５のように、複数枚のセラミックグリーンシートの表面にそれぞれ前記配線パターンを形成した後、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、これらを同時焼成して多層のセラミック回路基板を製造するようにしても良い。つまり、本発明は、フォトリソグラフィ法でセラミックグリーンシートの表面に配線パターンを形成できるため、多層セラミック回路基板の内層配線パターンもフォトリソグラフィ法で形成できると共に、セラミック回路基板と配線パターンとを同時焼成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における多層セラミック回路基板の製造方法を図１及び図２に基づいて説明する。本実施形態では、次の工程１〜工程８を実行して多層セラミック回路基板を製造する。
【００１２】
［工程１：セラミックグリーンシートの成形］
まず、低温焼成セラミックのグリーンシート１１を低温焼成セラミックのスラリーを用いてドクターブレード法等でテープ成形する。この成形に用いる低温焼成セラミックのスラリーは、低温焼成セラミック粉末とバインダ成分、溶剤、可塑剤等を混合したものであり、低温焼成セラミックとしては、ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラス５０〜６５重量％（好ましくは６０重量％）とアルミナ５０〜３５重量％（好ましくは４０重量％）との混合物を用いると良い。その他、例えば、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナとの混合物、ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナとの混合物、ＰｂＯ−ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ガラスとアルミナとの混合物、コージェライト系結晶化ガラス等の８００〜１０００℃で焼成できる低温焼成セラミックを用いても良い。
【００１３】
また、バインダ成分としては、例えばアクリル樹脂（メタクリル酸イソブチル系共重合体）、ブチラール樹脂等の樹脂を用い、溶剤としては、例えばトルエン、エタノール、キシレン等を用いれば良い。この場合、セラミックグリーンシート１１の焼成時間（脱バインダ時間）を短くするために、バインダ成分の配合量はほぼ必要最小限になっており、セラミック粉１００重量部に対してバインダ成分は２〜３０重量部、より好ましくは５〜２０重量部としている。
【００１４】
［工程２：セラミックグリーンシート切断・打抜き加工］
この工程２では、テープ成形した帯状のセラミックグリーンシート１１を所定寸法の四角形に切断して、複数枚のセラミックグリーンシート１１を作製すると共に、各セラミックグリーンシート１１の所定位置に、層間を電気的に接続するためのビアホール（図示せず）を打抜き加工する。
【００１５】
［工程３：ビア導体の充填］
この工程３では、各層のセラミックグリーンシート１１のビアホールに、Ａｇ系、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属の導体ペーストをスクリーン印刷により充填し、ビア導体を形成する。
【００１６】
［工程４：緻密層の形成］
この工程４では、低温焼成セラミックのスラリーを作製する際に用いた有機ビヒクル（バインダ成分と溶剤との混合液）と同じ組成の有機ビヒクルを用いる。そして、この有機ビヒクルをロールコータ法、カーテンコータ法等の塗布法でセラミックグリーンシート１１の表面全体に塗布して乾燥させることで、セラミックグリーンシート１１の表面層に緻密層１２を形成する。
【００１７】
この際、セラミックグリーンシート１１の表面に塗布した有機ビヒクルのバインダ成分がセラミックグリーンシート１１の表面層の空隙にしみ込んで該空隙がバインダ成分で塞がれ、該表面層の空隙が極めて少なくなる。これにより、セラミックグリーンシート１１の表面層に、後述する感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルのしみ込みを防止する緻密層１２が形成される。
【００１８】
尚、緻密層１２の形成方法は、塗布法に代えて、ディップ法を採用しても良い。ディップ法では、セラミックグリーンシート１１を有機ビヒクルの溶液中に浸し、セラミックグリーンシート１１の表面全体に有機ビヒクルを付着させる。
【００１９】
［工程５：感光性導体ペーストの印刷・乾燥］
この工程５では、感光性導体ペーストをセラミックグリーンシート１１の緻密層１２の表面に印刷して乾燥させることで、セラミックグリーンシート１１の緻密層１２の表面に感光性導体ペーストの印刷層１３を形成する。この工程５で使用する感光性導体ペーストは、Ａｇ系、Ａｕ系、Ｃｕ系等の低融点金属の粉末と感光性ビヒクルとを混合して作製し、感光性ビヒクルは、アクリルオリゴマー等の感光性樹脂と溶剤とを混合して作製する。
【００２０】
［工程６：露光現像処理］
この工程６では、セラミックグリーンシート１１に形成する配線パターン１３ａのネガパターンが形成されたマスク（図示せず）を、感光性導体ペーストの印刷層１３上に設置し、水銀灯等の光をマスクに向けて照射する。これにより、感光性導体ペーストの印刷層１３のうちの配線パターン１３ａとなる部分のみに光を当てて硬化させる。露光後、現像処理して、感光性導体ペーストの印刷層１３のうちの光が当たらなかった未硬化部分（配線パターン１３ａ以外の部分）を現像液で溶解して取り除き、光が当たった硬化部分のみを残して配線パターン１３ａを形成する。
【００２１】
［工程７：セラミックグリーンシートの積層］
上記各工程により、複数枚のセラミックグリーンシート１１上に配線パターン１３ａをフォトリソグラフィ法で形成した後、複数枚のセラミックグリーンシート１１を重ね合わせて積層し、この積層体を加熱圧着して一体化する。
【００２２】
［工程８：焼成］
この工程８では、セラミックグリーンシート１１の積層体を８００〜１０００℃で焼成する。この焼成過程で、セラミックグリーンシート１１、緻密層１２及び配線パターン１３ａ中のバインダ成分が飛散し、セラミック基板と配線パターン１３ａが同時焼成されて、多層セラミック回路基板が製造される。
【００２３】
以上説明した本実施形態の多層セラミック回路基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシート１１と感光性導体ペーストの印刷層１３との間に緻密層１２が形成されているため、感光性導体ペーストの印刷層１３中の感光性ビヒクルがセラミックグリーンシート１１の内部にしみ込むことが緻密層１２によって防止され、感光性導体ペーストの印刷層１３の感光性が低下することが防止される。これにより、フォトリソグラフィ法でセラミックグリーンシート１１の表面に微細な配線パターン１３ａを形成することが可能となる。
【００２４】
本発明者の実験結果によれば、本実施形態の製造方法で多層セラミック回路基板を製造すると、配線パターン１３ａの断線や導通不良が発生せず、フォトリソグラフィ法で微細な配線パターン１３ａを歩留まり良く形成できることが確認された。
【００２５】
本発明者は、比較例として、工程４（緻密層１２の形成）を省いて、それ以外の工程１〜３、５〜８によって多層セラミック回路基板を製造してみたが、配線パターンの断線や導通不良が発生し、正常な配線パターンを形成することができなかった。
【００２６】
ところで、セラミックグリーンシート１１は、バインダ成分が多くなるほど、セラミックグリーンシート１１が緻密化されて空隙が少なくなる。従って、セラミックグリーンシート１１のバインダ成分の配合量を多くすると、セラミックグリーンシート１１上に感光性導体ペーストを印刷しても、感光性導体ペースト中の感光性ビヒクルがセラミックグリーンシート１１の内部にしみ込む量が少なくなるが、セラミックグリーンシート１１のバインダ成分の配合量を多くすると、焼成時にバインダ成分を飛散させるのに要する脱バインダ時間が長くなり、焼成時間が長くなって生産性が低下する。
【００２７】
これに対し、本実施形態では、セラミックグリーンシート１１の表面に有機ビヒクルを塗布することで、有機ビヒクルのバインダ成分をセラミックグリーンシート１１の表面層の空隙にしみ込ませて、該表面層のみをバインダ成分を多くして緻密化するようにしたので、セラミックグリーンシート１１全体のバインダ成分の配合量を多くする場合とは異なり、焼成時にバインダ成分を飛散させるのに要する脱バインダ時間があまり長くならずに済み、比較的短い時間で焼成することができる。しかも、従来のフォトリソグラフィ法（基板焼成後に後付けで配線パターンを形成）とは異なり、セラミック回路基板と配線パターン１３ａとを同時焼成することができるので、焼成回数も少なくすることができ、生産性を向上することができる。
【００２８】
尚、本発明は、多層セラミック回路基板に限定されず、単層のセラミック回路基板を製造する場合に適用しても良い。
また、上記実施形態では、低温焼成セラミックのスラリーを作製する際に用いた有機ビヒクルと同じ組成の有機ビヒクルを用いて緻密層１２を形成するようにしたので、緻密層１２専用の新たな材料を開発する必要がなく、その分、材料コストを低減できる。
【００２９】
但し、緻密層１２の形成に用いる有機ビヒクルのバインダ成分の配合比は、低温焼成セラミックのスラリーに用いる有機ビヒクルのバインダ成分の配合比よりも多くしても良く、また、緻密層１２の形成に用いる有機ビヒクルのバインダ成分は、セラミックグリーンシート１１のバインダ成分と異なる樹脂を用いても良い。
【００３０】
また、本発明は、低温焼成セラミック回路基板に限定されず、アルミナ回路基板、ＡｌＮ回路基板等、１６００℃前後で焼成するセラミック回路基板に適用しても良い。この場合は、感光性導体ペーストは、Ｗ、Ｍｏ等の高融点金属と感光性ビヒクルとを混合して作製すれば良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１では、セラミックグリーンシートの表面に緻密層を形成した後、この緻密層の表面に感光性導体ペーストを印刷して乾燥させ、その後、該感光性導体ペーストの印刷層を露光現像処理して配線パターンを形成するようにしたので、フォトリソグラフィ法でセラミックグリーンシートの表面に微細な配線パターンを形成できると共に、セラミックと配線パターンとを同時焼成することができ、焼成回数を少なくすることができる。
【００３２】
更に、請求項２では、バインダ成分を含む有機ビヒクルをセラミックグリーンシートの表面に塗って、該表面層のみをバインダ成分を多くして緻密化するようにしたので、セラミックグリーンシート全体のバインダ成分の配合量を多くする場合とは異なり、脱バインダ時間があまり長くならずに済み、比較的短い時間で能率良く焼成することができる。
【００３３】
しかも、請求項３では、緻密層の形成に用いる有機ビヒクルのバインダ成分をセラミックグリーンシート中のバインダ成分と同じにしたので、セラミックグリーンシートの成形原料に混合する有機ビヒクルを緻密層の形成にも用いることができ、材料コストを低減することができる。
【００３４】
また、請求項４では、配線パターンの形成後に、該配線パターンとセラミックグリーンシートとを同時焼成して単層のセラミック回路基板を製造するようにしたので、フォトリソグラフィ法で微細な配線パターンを形成した単層のセラミック回路基板を能率良く製造することができる。
【００３５】
また、請求項５では、フォトリソグラフィ法で配線パターンを形成した複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、これらを同時焼成して多層のセラミック回路基板を製造するようにしたので、フォトリソグラフィ法で微細な配線パターンを形成した多層のセラミック回路基板を能率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における多層セラミック回路基板の製造工程の流れを示す工程フローチャート
【図２】多層セラミック回路基板を製造する各工程の作業内容を説明するための主要部の断面図
【符号の説明】
１１…セラミックグリーンシート、１２…緻密層、１３…感光性導体ペーストの印刷層、１３ａ…配線パターン。
【図１】
0004407781.tif 000002
【図２】
0004407781.tif 000003