(57)【要約】【課題】  寸法精度がよく、基板内部への水分の浸入が抑制された多層配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、異なる温度で焼成収縮を開始した２種類のガラスセラミック絶縁層を含み、低温側で焼成収縮を開始した第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ〜１１ｅと第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ〜１１ｅよりも高温側で焼成収縮を開始した第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ〜１２ｄとが接するように積層されてなる絶縁基体１と、表層を構成する第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｅを貫通して形成された貫通導体４と、絶縁基体１の表面に形成され貫通導体４に接続されたランド導体２とを備えた多層配線基板であって、ランド導体２が、ランド本体２１と、貫通導体４を囲むようにランド本体２１から絶縁基体１の内部に向けて突出した環状の突条部２２とからなることを特徴とするものである。【選択図】  図１
2009231414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる温度で焼成収縮を開始した２種類のガラスセラミック絶縁層を含み、低温側で焼成収縮を開始した第１のガラスセラミック絶縁層と該第１のガラスセラミック絶縁層よりも高温側で焼成収縮を開始した第２のガラスセラミック絶縁層とが接するように積層されてなり、少なくとも前記第１のガラスセラミック絶縁層または前記第２のガラスセラミック絶縁層が表層を構成してなる絶縁基体と、該絶縁基体のうち少なくとも表層を構成する前記第１のガラスセラミック絶縁層または前記第２のガラスセラミック絶縁層を貫通して形成された貫通導体と、前記絶縁基体の表面に形成され前記貫通導体に接続されたランド導体とを備えた多層配線基板であって、前記ランド導体が、ランド本体と、前記貫通導体を囲むように前記ランド本体から前記絶縁基体の内部に向けて突出した環状の突条部とからなることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
低温側で焼成収縮を開始する第１のガラス粉末を含む第１のガラスセラミックグリーンシートおよび高温側で焼成収縮を開始する第２のガラス粉末を含む第２のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートを含む積層体を作製した際に該積層体の少なくとも表層に配置される、第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成して該貫通孔に導体ペーストを充填するとともに、前記積層体の少なくとも表層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に、前記貫通孔を取り囲む環状の溝を形成して該環状の溝に導体ペーストを充填した後、前記貫通孔の上側から少なくとも前記環状の溝の上側までの領域にかけて導体ペーストを塗布する工程と、
第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとが接するように積層して、前記表層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの前記一方の主面を表面とする積層体を作製する工程と、
前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする多層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、異なる温度で焼成収縮を開始する２種類のガラスセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより、平面方向の焼成収縮を抑制した多層配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体通信分野などで使用される多層配線基板において、配線層の材料として導電率の高い金、銀、銅、アルミニウムあるいはそれらの混合物を用い、絶縁層の材料として配線層の材料の融点よりも低い温度で焼成が可能なガラスセラミックスを用いたものが知られている。
【０００３】
この多層配線基板は、配線層と配線層とが絶縁層の内部を貫通する貫通導体により電気的に接続されている。製造方法としては、ガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成してこの貫通孔に貫通導体となる導体ペーストを充填するとともに、ガラスセラミックグリーンシートの一方主面にランド導体および配線層となる導体ペーストをスクリーン印刷法等によって印刷し、このようにして作製されたガラスセラミックグリーンシートを複数積層して焼成する方法が挙げられる。ここで、ランド導体とは、貫通導体と貫通導体との接続性向上、貫通導体と配線層との接続性向上および貫通導体と表面実装部品との接続性向上のために、絶縁層の一方主面に貫通導体に接続して形成される導体層のことであり、例えば円板状に形成されている。
【０００４】
ところで、ガラスセラミックスを用いた多層配線基板を形成するためのガラスセラミックグリーンシート積層体の体積は、焼成収縮（焼結）により４０〜５０％程度収縮する。このとき、ガラスセラミックグリーンシート積層体の積層方向に垂直な方向（平面方向）における収縮率は、１方向において平均１５〜２０％程度ばらついており、このばらつきにより多層配線基板の寸法精度は悪いものとなっていた。
【０００５】
そこで、多層配線基板の寸法精度を向上させる方法として、焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なる２種以上のセラミックグリーンシート（２種の場合は、焼成後に第１のガラスセラミック絶縁層と第２のガラスセラミック絶縁層となる）を積層して焼成することにより、平面方向の収縮を抑制し、主に積層方向に収縮させる方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００３−６９２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この特許文献１に記載の方法では、焼成後に第１のガラスセラミック絶縁層となる第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度と焼成後に第２のガラスセラミック絶縁層となる第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度とが異なることから、互いに平面方向の収縮を拘束して抑制しあう。例えば、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮（焼結）終了後に第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮（焼結）を開始するようになっている場合、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮する際には、第２のガラスセラミックグリーンシートは焼成収縮を開始していないため、第１のガラスセラミックグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。一方、第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮（焼結）時には、第１のガラスセラミックグリーンシートがすでに焼成収縮を終了してなる第１のガラスセラミック絶縁層によって第２のガラスセラミックグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。このようにガラスセラミックグリーンシート同士が互いに拘束しあうことで平面方向の収縮が小さくなり、平面方向における収縮ばらつきを小さくすることができる。
【０００７】
ところが、それぞれのガラスセラミックグリーンシートに形成され直接当接する導体ペースト（貫通導体）同士は同じ材料であることから互いに拘束されず、平面方向に収縮してしまう。したがって、ガラスセラミックグリーンシートと導体ペースト（貫通導体）との収縮率に大きな差が生じることになる。
【０００８】
従来、この収縮率の差によって、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されてしまうという問題が発生していた。さらに、この貫通導体となる導体ペーストの収縮にともなって、ランド導体となる導体ペーストが貫通導体となる導体ペーストに引っ張られるように収縮し、焼成後のランド導体とガラスセラミック絶縁層との界面においてもせん断応力が働き、間隙が形成されてしまうという問題が発生していた。このような間隙が形成されていることにより、結果としてめっき液などの水分が多層配線基板の表面から内部に浸入して、多層配線基板の信頼性が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、寸法精度がよく、基板内部への水分の浸入が抑制された多層配線基板および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】
本発明者は、鋭意検討した結果、貫通導体とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されたとしても表面から内部まで貫通して水分が浸入してしまうことのないように、その浸入経路を遮断するランド導体の形状を見出し、本発明に到達した。
【００１１】
すなわち本発明は、異なる温度で焼成収縮を開始した２種類のガラスセラミック絶縁層を含み、低温側で焼成収縮を開始した第１のガラスセラミック絶縁層と該第１のガラスセラミック絶縁層よりも高温側で焼成収縮を開始した第２のガラスセラミック絶縁層とが接するように積層されてなり、少なくとも前記第１のガラスセラミック絶縁層または前記第２のガラスセラミック絶縁層が表層を構成してなる絶縁基体と、該絶縁基体のうち少なくとも表層を構成する前記第１のガラスセラミック絶縁層または前記第２のガラスセラミック絶縁層を貫通して形成された貫通導体と、前記絶縁基体の表面に形成され前記貫通導体に接続されたランド導体とを備えた多層配線基板であって、前記ランド導体が、ランド本体と、前記貫通導体を囲むように前記ランド本体から前記絶縁基体の内部に向けて突出した環状の突条部とからなることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、低温側で焼成収縮を開始する第１のガラス粉末を含む第１のガラスセラミックグリーンシートおよび高温側で焼成収縮を開始する第２のガラス粉末を含む第２のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記第２のガラスセラミックグリーンシートを含む積層体を作製した際に該積層体の少なくとも表層に配置される、第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成して該貫通孔に導体ペーストを充填するとともに、前記積層体の少なくとも表層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に、前記貫通孔を取り囲む環状の溝を形成して該環状の溝に導体ペーストを充填した後、前記貫通孔の上側から少なくとも前記環状の溝の上側までの領域にかけて導体ペーストを塗布する工程と、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとが接するように積層して、前記表層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの前記一方の主面を表面とする積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多層配線基板によれば、絶縁基体の表面に形成されたランド導体が、ランド本体と、該ランド本体に接続される貫通導体を囲むように前記ランド本体から絶縁基体の内部に向けて突出した環状の突条部とからなる構造になっているので、環状の突条部の貫通導体側（内径側）の側壁とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されることがなく、内部への水分浸入が抑制された信頼性の高い多層配線基板を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、ガラスセラミックグリーンシートに形成された環状の溝に充填された導体ペーストが貫通導体となる導体ペースト側（内径側）のグリーンシート側壁に引き寄せられるように焼成収縮することから、ランド導体に設けられた環状の突条部の貫通導体側（内径側）の側壁とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されることなく、内部への水分浸入が抑制された信頼性の高い多層配線基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１は本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図であって、図１に示す多層配線基板は、異なるガラスセラミックスからなる第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ〜１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ〜１２ｄが交互に積層されてなる絶縁基体１と、絶縁基体１の表面に形成された表面配線層３ａおよび絶縁基体１の内部に形成された内部配線層３ｂと、絶縁基体１のうち少なくとも表層を構成する第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｅを貫通して形成された貫通導体４と、貫通導体４に接続されたランド導体２とを備えた構成となっている。
【００１７】
絶縁基体１を構成する第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の異なるガラスセラミックグリーンシートがそれぞれ焼結されたものである。第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを形成するための第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度は、第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを形成するための第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度よりも高くなるように設定されている。望ましくは、第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度が第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高くなるように、換言すれば、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を終了した後に第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するように設定されている。
【００１８】
具体的には、ガラスセラミック材料の選定において、第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれるガラスの結晶化温度が、第２のガラスセラミックグリーンシートに含まれるガラスの軟化点より低くなるように選定されている。これを達成するための方法としては、それぞれのガラス組成を異ならせることによりガラスの軟化点を異ならせる方法がもっとも簡便な方法である。その他にも、ガラスとフィラーの量比を異ならせることや第３の添加物としてＴｉＯ２、ＣｅＯ２、ＳｎＯなどの核形成剤を添加することなどでも達成できる。これにより、第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するときには、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮は終了しており、互いの平面方向の収縮を抑制しあうことが可能となる。
【００１９】
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％以上体積収縮したときの温度をいう。なお、体積収縮はＴＭＡ（熱機械分析）の線収縮から体積収縮に換算して決定される。
【００２０】
絶縁基体１（第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、結晶化ガラスを３０質量％以上、さらには４０〜９０質量％、特に５０〜８０質量％含むことが焼結性の観点から好ましい。そして、絶縁基体１（第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）に含まれる結晶化ガラスのうち、残留ガラス量（結晶化していない非晶質部）はいずれも１０質量％以下、さらには５質量％以下、特に２質量％以下であることが、平面方向の収縮抑制効果や基板の曲げ強度、誘電損失の観点から望ましい。なお、残留ガラス量は、ＸＲＤ回折パターンからリートベルト解析により決定することができる。また、ガラスの定量については、試料とＺｎＯ（標準試料）を所定の比率で混合し、試料に形成される全ての結晶相とＺｎＯ標準試料を考慮したプログラム解析より求めることができる。
【００２１】
具体的には、絶縁基体１（第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は結晶化ガラスと無機フィラーとから構成され、結晶化ガラスとしては、ディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、コージェライト、アノーサイト、ガーナイト、ウィレマイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、スーアナイトのうち少なくとも１種の結晶を形成されたものが好ましい。これらの結晶のうち、誘電特性の点ではディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、ウィレマイト、フォルステライトが望ましく、強度の点ではディオプサイド、セルシアン、コージェライト、アノーサイトが望ましく、誘電特性および強度の点ではディオプサイド、セルシアンが望ましい。また、無機フィラーとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９、ＺｒＴｉＯ４、ＳｒＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＴｉＯ１２ａｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４などを例示できる。これらのうち、誘電特性の点ではＡｌ２Ｏ３、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＢａＴｉ４Ｏ９が望ましく、強度の点ではＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４が望ましく、誘電特性および強度の点ではＡｌ２Ｏ３が望ましい。
【００２２】
このような結晶化ガラスおよび無機フィラーで構成された絶縁基体１（第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は、１０００℃以下の温度での焼成により製造することが可能である。
【００２３】
第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとは、その製造過程における焼成収縮（焼結）の挙動が異なっているが、この相違のみならず、目的に応じて、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、嵩密度、温度係数などの他の特性が異なっていてもよい。
【００２４】
また、第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとの０〜１００℃での熱膨張係数差が２×１０−６／℃以下、特に１×１０−６／℃以下であるのが好ましい。この範囲であれば、最高焼成温度からの降温過程において、第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとの界面にクラックやデラミネーションの生じるおそれが少なくなるからである。
【００２５】
さらに、本実施形態では、第１のガラスセラミック絶縁層と第２のガラスセラミック絶縁層とが交互に積層された構成になっているが、これらは必ずしも交互である必要はなく、少なくとも上側または下側に異なる温度で焼成収縮を開始したガラスセラミック絶縁層が配置されていればよい。具体的には、第１のガラスセラミック絶縁層の直下の層が第１のガラスセラミック絶縁層の場合であっても、第１のガラスセラミック絶縁層の直上の層が第２のガラスセラミック絶縁層であればよい。なお、表層（最上層および最下層）の内側に配置され当該表層に接する層は、表層とは異なる温度で焼成収縮を開始したガラスセラミック絶縁層となる。
【００２６】
一方、表面配線層３ａ、内部配線層３ｂ、貫通導体４およびランド導体２（ランド本体２１、環状の突条部２２）は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌなどを主成分とする低抵抗導体で形成されている。絶縁基体１（第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅおよび第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）が１０００℃以下の温度での焼成により製造することができることから、表面配線層３ａ、内部配線層３ｂ、貫通導体４およびランド導体２を形成する導体材料としてＣｕ、Ａｇなどを主成分とする低抵抗導体を用いることが可能となり、高速伝送を実現できる。なお、導体材料としては、これらの主成分に対して、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、酸化物、ガラス、セラミックス等の無機分を含んでいてもよい。また、表面配線層３ａ、内部配線層３ｂおよびランド本体２１と貫通導体４および環状の突条部２２とは、その製造方法が塗布と充填とで異なることから、例えば、ガラス、無機フィラー等の副成分が異なっていてもよい。
【００２７】
ランド導体２は、積層ずれなどにより貫通導体４同士の接続不良または貫通導体４と配線層（表面配線層３ａ、内部配線層３ｂ）との接続不良が生じたり、表面実装部品と貫通導体４との接続不良が生じるのを防止するために、貫通導体４に接続して形成されたものである。
【００２８】
そして、絶縁基体１のうち少なくとも表層を構成する第１のガラスセラミック絶縁層または第２のガラスセラミック絶縁層（本実施形態では第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｅ）を貫通して形成された貫通導体４に接続され、絶縁基体１の表面に形成されたランド導体２が、ランド本体２１と、貫通導体４を囲むようにランド本体２１から絶縁基体１の内部に向けて突出した環状の突条部２２とからなることが重要である。
【００２９】
絶縁基体１の表面に形成されたランド導体２が、表層である第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｅに形成された貫通導体４を囲むようにランド本体２１から絶縁基体１の内部に向けて突出する環状の突条部２２を有していることで、めっき液などの水分が多層配線基板の表面から内部に浸入するのを抑制し、信頼性の良好な多層配線基板が得られる。
【００３０】
なぜなら、従来は、焼成後に貫通導体となる導体ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの間で収縮率に大きな差が生じてしまい、焼成後のガラスセラミック絶縁層と貫通導体との間に間隙が形成され、これにともなってランド導体となる導体ペーストが貫通導体となる導体ペーストに引っ張られるように収縮し、焼成後のランド導体とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されてしまい、結果としてめっき液などの水分が多層配線基板の表面から内部に浸入して、多層配線基板の信頼性が低下するという問題があった。これに対し、製造段階において貫通孔を取り囲むように環状の溝が形成され、この環状の溝に環状の突条部２２となる導体ペーストが充填されていることで、焼成によりこの環状の突条部２２となる導体ペーストはその内径および外径がともに小さくなるような挙動で収縮することから、貫通導体４となる導体ペーストと突条部２２となる導体ペーストとの間に存在するガラスセラミックグリーンシートを締め付けるような応力が生じることになり、焼成後の環状の突条部２２の内径側壁面２２１とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が生じることはなくなるからである。
【００３１】
さらに、この構成によれば、貫通導体４となる導体ペーストと環状の突条部２２となる導体ペーストとの間に存在するガラスセラミックグリーンシートが、環状の突条部２２となる導体ペーストおよびランド本体２１となる導体ペーストの貫通導体側に向かう収縮を妨げるように応力を生じさせるため、貫通導体となる導体ペーストに引っ張られるように収縮するのを抑制し、結果的に焼成後のランド導体２とガラスセラミック絶縁層（１１ａ〜１１ｅ、１２ａ〜１２ｄ）との間に間隙が形成されてしまうのを抑制することができる。
【００３２】
ランド本体２１は一般に円板状に形成されたものであるが、特に形状に限定はない。また、環状の突条部２２は、貫通導体４と接触しないようになっていれば、ランド本体２１のどの位置から突出するように設けられていてもよいが、製造上の観点およびビアホール周辺の応力緩和の観点から外周付近から突出するように設けられているのが好ましい。
【００３３】
環状の突条部２２の幅および高さは、間隙が形成されるのを抑制する点においては幅が太く高さが高い方が好ましいが、製造する際の環状の溝への導体ペーストの充填性や高周波信号の伝送性を考慮すると、幅は１５〜５０μｍ、高さは１５〜５０μｍであるのが好ましい。
【００３４】
さらに、焼成後のガラスセラミック絶縁層と貫通導体との間に間隙が形成されるのを抑制する効果を高めるためには、図２に示すように、すべてのランド導体２に環状の突条部２２が設けられるのが好ましい。
【００３５】
以上の構成により、環状の突条部２２の貫通導体側壁面（内径側壁面２２１）とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されることがなく、内部への水分浸入が抑制された信頼性の高い多層配線基板を実現することができる。
【００３６】
次に、上記多層配線基板の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、異なる温度で焼成収縮を開始し、低温側で焼成収縮を開始する第１のガラス粉末を含む第１のガラスセラミックグリーンシートおよび高温側で焼成収縮を開始する第２のガラス粉末を含む第２のガラスセラミックグリーンシートを作製する。
【００３８】
焼成後に第１のガラスセラミック絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅとなる低温側で焼成収縮を開始する第１のガラス粉末を含む第１のガラスセラミックグリーンシートとしては、例えば、ＳｉＯ２を１０〜３０質量％と、Ａｌ２Ｏ３を１〜９質量％と、ＭｇＯを５〜３０質量％と、ＢａＯを２１〜３５質量％と、Ｂ２Ｏ３を１０〜３０質量％と、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＺｒＯ２およびＬｉ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる４０〜９０質量％のガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉ４Ｏ９、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＡｌＮおよびＳｉ３Ｎ４から選ばれる少なくとも１種を含む１０〜６０質量％のセラミックフィラーとから構成される原料粉末が採用される。
【００３９】
一方、焼成後に第２のガラスセラミック絶縁層１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄとなる高温側で焼成収縮を開始する第２のガラス粉末を含む第２のガラスセラミックグリーンシートとしては、例えば、ＳｉＯ２を２０〜６０質量％と、Ａｌ２Ｏ３を１０〜２５質量％と、ＭｇＯを８〜３５質量％、ＢａＯを１０〜２０質量％と、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＳｒＯ、Ｎａ２Ｏ、ＳｎＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＺｒＯ２およびＬｉ２Ｏから選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる３０〜１００質量％のガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉ４Ｏ９、ＳｒＴｉＯ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４から選ばれる少なくとも１種を含む０〜７０質量％のセラミックフィラーとから構成される原料粉末が採用される。
【００４０】
そして、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートは、上記原料粉末に焼成途中で容易に揮発する揮発性有機バインダーおよび有機溶剤、さらに必要に応じて可塑剤を混合してスラリー化し、このスラリーを用いてリップコーター法やドクターブレード法などによってテープ成形を行い、所定寸法に切断することで作製される。
【００４１】
このとき、第１のガラスセラミックグリーンシート１枚と第２のガラスセラミックグリーンシート１枚を加熱圧着して、複合ガラスセラミックグリーンシートを作製しておいてもよく、この場合には後述する貫通孔の形成や環状の溝の形成は複合ガラスセラミックグリーンシートを作製した後になされる。なお、この場合、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートのうちのどちらか一方をペースト状（絶縁体ペースト）にしておいてもよい。
【００４２】
次に、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを含む積層体を作製した際に積層体の少なくとも表層に配置される、第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートに、貫通孔を形成してこの貫通孔に導体ペーストを充填する。また、積層体の少なくとも表層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの一方の主面に、貫通孔の上側から少なくとも環状の溝の上側までの領域にかけて導体ペーストを塗布する。
【００４３】
具体的には、後に形成される積層体の少なくとも表層（最上層および最下層）に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートへの貫通孔の形成は、パンチング、レーザー、エッチング等の方法などによって行われる。ここで、後に形成される積層体の少なくとも表層（最上層および最下層）に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの一方の主面には、貫通孔の形成と同時に貫通孔を取り囲む環状の溝が形成される。貫通孔をパンチングで形成する場合には、貫通孔を形成するためのピンと、ピンの根本に垂直に固着された円板状部と、円板状部から突出する環状の突条部とからなる断面略Ｔ字状の部分を有する金型を用意してパンチすることで、ガラスセラミックグリーンシートに貫通孔と環状の溝とを同時に形成することができる。また、貫通孔をレーザーで形成する場合には、貫通孔の形成に比して出力を抑えるかショット数を抑えることで、レーザーで環状の溝を形成することができる。
【００４４】
そして、貫通孔および環状の溝に導体ペーストを充填する。導体ペーストとして、金粉末、銀粉末、銅粉末、アルミニウム粉末のいずれかに対して、有機バインダー、有機溶剤、必要に応じて、有機物や無機物の添加剤を加えて、３本ロールで混練したものを用いる。充填には、貫通導体形成位置に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して導体ペーストを押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状（あるいは剣状）のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、ペーストを加圧注入する方法でもよい。また、導体ペーストの粘度や印刷条件を調整して、充填した導体ペーストが貫通孔上および環状の溝上でセラミックグリーンシート表面から突出するように過充填する。その後、必要に応じて、突出した導体ペーストをプレスして、押し込む。
【００４５】
さらに、表面配線層３a、内部配線層３ｂおよびランド本体２１となる導体ペーストをスクリーン印刷法などによって塗布する。導体ペーストとして、金粉末、銀粉末、銅粉末、アルミニウム粉末のいずれかに対して、有機バインダー、有機溶剤、必要に応じて、有機物や無機物の添加剤を加えて、３本ロールで混練したものを用いる。なお、ここで用いられる導体ペーストは、貫通孔内および環状の溝に充填した導体ペーストとは、例えば有機溶剤の量を異ならせるなどの手段によって、粘度が異なっているものである。具体的には、貫通孔および環状の溝に充填した導体ペーストよりも粘度を低くすることで、厚みを薄くすることができ、精度のよいパターンを形成することができるようにしたものである。これに対し、貫通孔や環状の溝に充填される導体ペーストは、充填後に垂れないように粘度が高くなっている。
【００４６】
このようにして得られたそれぞれのガラスセラミックグリーンシートを所定の積層順序に応じて積層して積層体を形成する。具体的には、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとが接するように積層して、表層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートまたは第２のガラスセラミックグリーンシートの一方の主面を表面とする積層体を作製する。
【００４７】
最後に、積層体を焼成する。所望により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した後、十分に焼結させるとともに過焼結を防止する点から、８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃で焼成する。
【００４８】
このような製造方法により、ガラスセラミックグリーンシートに形成された環状の溝に充填された導体ペーストが貫通導体となる導体ペースト側（内径側）のグリーンシート側壁に引き寄せられるように焼成収縮することから、ランド導体に設けられた環状の突条部の貫通導体側（内径側）の側壁とガラスセラミック絶縁層との間に間隙が形成されることなく、内部への水分浸入が抑制された信頼性の高い多層配線基板が得られる。
【実施例】
【００４９】
まず、焼成後に第１のガラスセラミック絶縁層となる第１のガラスセラミックグリーンシートを形成する原料粉末として、２３．８質量％のＳｉＯ２、８．４質量％のＡｌ２Ｏ３、１５．４質量％のＭｇＯ、２６．５質量％のＢａＯ、１７．９質量％のＢ２Ｏ３、４．９質量％のＣａＯ、０．４質量％のＳｒＯ、１．０質量％のＳｎＯ２、１．７質量％のＺｒＯ２からなる６０質量％のガラス粉末と、４０質量％のＡｌ２Ｏ３フィラーとから構成されるものを用意した。
【００５０】
また、焼成後に第２のガラスセラミック絶縁層となる第２のガラスセラミックグリーンシートを形成する原料粉末として、４３．３質量％のＳｉＯ２、１２．９質量％のＡｌ２Ｏ３、１８．０質量％のＭｇＯ、１４．１質量％のＢａＯ、７．５質量％のＢ２Ｏ３、１．０質量％のＹ２Ｏ３、１．７質量％のＣａＯ、０．５質量％のＳｒＯ、１．０質量％のＺｒＯ２からなる６０質量％のガラス粉末と、４０質量％のＡｌ２Ｏ３フィラーとから構成されるものを用意した。
【００５１】
それぞれの原料粉末に、アクリル有機バインダー、可塑剤、有機溶剤を添加して、スラリーを作製し、ドクターブレード法により薄層化し、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを作製した。このとき、第１のガラスセラミックグリーンシートの厚みは、焼成後に３７μｍとなるように作製した。第２のガラスセラミックグリーンシートの厚みは７４μｍとなるように作製した。
【００５２】
また、第１のガラスセラミックグリーンシート１枚と第２のガラスセラミックグリーンシート１枚を加熱圧着して複合ガラスセラミックグリーンシートを作製した。
【００５３】
次に、銀粉末に、β石英、バリウムホウ珪酸ガラス及び有機ビヒクルを添加し、これらを攪拌した後、銀粉末及び有機バインダーの凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合し、ペースト化し、導体ペーストを作製した。有機ビヒクルは、有機バインダーとして、エチルセルロースを５質量％、有機溶剤としてα−テルピネオールを９５質量％とから構成し、この有機ビヒクルを、銀粉末１００質量部に対して１５質量部添加した。
【００５４】
次に、上記の第１のガラスセラミックグリーンシート、第２のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートに貫通導体を形成すべく、パンチングによって貫通孔を形成した。なお、貫通孔を形成するためのピンの周囲に環状の溝を形成するような環状の突条部を有する構造の金型を用い、貫通孔と同時に環状の溝を形成した。
【００５５】
次に、上記の導体ペーストを貫通孔および環状の溝に充填した。導体ペーストの充填には、ペースト押出式のヘッドを備えたオンコンタクト印刷機を用いた。
【００５６】
また、複合ガラスセラミックグリーンシート（第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシート）と第１のガラスセラミックグリーンシートの表面に、表面配線層、内部配線層およびランド本体となる導体ペーストをスクリーン印刷により被着形成した。なお、上記貫通孔および環状の溝に充填した導体ペーストよりも粘度が低くなっている。
【００５７】
次に、導体ペーストを充填した第１のガラスセラミックグリーンシート、第２のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを平板金型でプレスし、第１のガラスセラミックグリーンシート、第２のガラスセラミックグリーンシートおよび複合ガラスセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製するとともに、導体ペーストの積層体表面から突出した部分を貫通孔に押し込んだ。
【００５８】
このとき、表層（最上層および最下層）として第１のガラスセラミックグリーンシートを配置し、表層の内側に接するように第２のガラスセラミックグリーンシートを配置し、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとが交互に配置されるように、複合ガラスセラミックグリーンシート（第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシート）と第１のガラスセラミックグリーンシートを組み合わせた。具体的には、５枚の第１のガラスセラミックグリーンシートと４枚の第２のガラスセラミックグリーンシートを用いて、計９層のガラスセラミックグリーンシートからなる積層体とした。
【００５９】
その後、この積層体を大気中４００℃で３時間脱バインダー処理し、さらに、大気中９００℃で１時間焼成して、表１に示す高さの環状の突条部を有するランド導体を表面に備えた多層配線基板を作製した。
【００６０】
そして、得られた多層配線基板において、表層を構成する第１のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体の周囲への水分浸入の有無を調査するため、蛍光探傷液に浸漬させた状態で２時間真空加圧し、表面の蛍光探傷液を拭き取った後、上面を研磨してランド本体を取り除き、ブラックライト照射下での発光を光学顕微鏡で観察した。なお、上記の多層配線基板は最上層に２８９個の貫通導体を有するもので、測定は上記の多層配線基板１２個について、貫通導体が合計で３４６８個について行ったものである。その結果を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2009231414.tif 000003
【００６２】
試料Ｎｏ．１〜６は、ランド導体を構成する環状の突条部の高さを変化させて、蛍光探傷液の浸入の有無を確認したものである。
【００６３】
ランド導体に環状の突条部を形成していない試料Ｎｏ．１では３４６８個の貫通導体に対して２１０個（６．１％）で蛍光探傷液の発光が見られ、水分浸入が起きていることが確認された。
【００６４】
これに対し、ランド導体に高さ５〜１０μmの環状の突条部を形成した試料Ｎｏ．２および３においては、蛍光探傷液の発光が極めて少ないことが確認された。
【００６５】
特に、ランド導体に高さ１５〜２５μmの環状の突条部を形成した試料Ｎｏ．４〜６においては、蛍光探傷液の発光は確認されず、貫通導体の周囲への水分浸入が起きていないことが確認された。
【００６６】
以上の結果より環状の突条部の高さが高くなるほど蛍光探傷液の発光率が低下する傾向にあることがわかる。環状の突条部の高さが高くなることにより、ランド導体に形成された環状の突条部の貫通導体側壁面（内径側壁面）とガラスセラミック絶縁層との接着面積の増加によるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【図２】本発明の多層配線基板の他の実施形態の概略断面図であり、すべてのランド導体に環状の突条部が設けられた構成を示している。
【符号の説明】
【００６８】
１    絶縁基体
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ    第１のガラスセラミック絶縁層
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ    第２のガラスセラミック絶縁層
２    ランド導体
２１    ランド本体
２２    環状の突条部
２２１    内径側壁面
３ａ    表面配線層
３ｂ    内部配線層
４    貫通導体
【図１】
2009231414.tif 000004
【図２】
2009231414.tif 000005