(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１主面と第２主面とを有し、第１主面と第２主面の間を貫通するビア用貫通孔が形成された搭載面用セラミックグリーンシートを、押圧により押圧部が凹むゴム弾性平面上に上記第１主面が接した状態に載置するグリーンシート載置工程と、
上記搭載面用セラミックグリーンシートの第２主面側から上記ビア用貫通孔内にビア用メタライズインクを圧入して、上記ビア用メタライズインクを上記ビア用貫通孔内に充填し、かつ、上記第１主面よりも上記ゴム弾性平面側にドーム状に突出させるインク充填突出工程と、
を有する貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項２】
前記インク充填突出工程において、ビア用メタライズインクの前記第１主面からの突出高さを１〜１０μｍとした
ことを特徴とする請求項１に記載の貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項３】
前記ビア用メタライズインクの焼成収縮率が、前記搭載面用セラミックグリーンシートの焼成収縮率よりも小さい
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項４】
前記ビア用メタライズインクの焼成収縮率を、前記インク充填突出工程において突出させたビア用メタライズインクの突出高さと、前記貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートを焼成して形成したパッドの突出高さとの差が、５μｍ以下となる範囲で選択した
ことを特徴とする請求項３に記載の貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項５】
前記ゴム弾性平面は、硬質基体のグリーンシート載置側平面を被覆するゴム弾性層の表面である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項６】
貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートをゴムシート上に載置し、
上記セラミックグリーンシート上に貫通孔を有するマスクを載置し、
上記マスクの貫通孔を通じて、上記セラミックグリーンシートに形成された貫通孔内にメタライズインクを圧入する
貫通孔内にメタライズインクを充填したセラミックグリーンシートの製造方法。
【請求項７】
貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートをゴムシート上に載置し、
上記セラミックグリーンシート上に貫通孔を有するマスクを載置し、
上記マスクの貫通孔を通じて、上記セラミックグリーンシートに形成された貫通孔内にメタライズインクを圧入する
セラミックグリーンシートに形成した貫通孔内へのメタライズインクの充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品のバンプと接続するためのパッドを有し、このパッドまたはその一部がドーム状に突出した形状とされた積層セラミック基板の製造などに用いるセラミックグリーンシートの製造方法、及びセラミックグリーンシートに形成した貫通孔へのへのメタライズインクの充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミックグリーンシート（以下、単にシートともいう）の所定位置にあけたビア用貫通孔にビア用メタライズインクを充填し、および／または、シートの表面に所定パターンの配線用メタライズインクを印刷しておき、このシートを所定の順序で複数枚積層した後、同時焼成によって焼成し、積層セラミック基板を形成する技術が知られている。近年の小型化、高密度化の要請に従い、このような積層セラミック基板（以下、単に基板ともいう）に集積回路チップ（以下、単にＩＣチップともいう）等の電子部品を搭載・接続する手法に、電子部品の接続端子としてバンプを形成しておき、基板にはこれに対応した位置にパッドを形成して、このバンプとパッドを接続するフリップチップ法がある。
【０００３】
さらにこのフリップチップ法には、基板のうち電子部品を搭載する搭載面にパッドを形成しておき、このパッドと電子部品に形成された略球状あるいは半球状のハンダバンプとを当接させて加熱し、ハンダバンプのハンダを溶融させて、パッドをハンダバンプと接続させるものがある。この手法によって接続するものは、金属球等をハンダで固定した金属球バンプとパッドとを別途ハンダによって接続するような手法に比較して、金属球を扱う必要が無く、安価で容易に形成できる利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにして電子部品と基板とを接続した場合には、ハンダバンプの接続強度が低下する場合のあることが判った。そこで、ハンダバンプを介して接続された電子部品を基板から引き剥がすことにより、接続強度を評価する試験（以下、引張破壊試験ともいう）を行うと、良好な接続がなされている場合には、柔らかいハンダ（ハンダバンプ）が引っ張られることにより、中央部がくびれるようにして伸びて、電子部品側及び基板側の両側に略円錐形状のハンダを残して破断する。ところが、上記接続方法で接続したものの中には、この試験を行うと、基板側のパッド近傍で、破面が細かな凹凸となった破断が生じる場合のあることが判った。このような破断の生じる接続では、実使用中においても破断しやすく接続信頼性が低い。これは、接続後のハンダバンプ中に細かなボイド（空孔）が含まれていたためである。このボイドは、パッドにハンダバンプを溶着させる際に、空気やフラックスがパッドとハンダバンプの間に閉じこめられ、この空気や加熱により分解して生じたフラックス分解ガスが、溶融したハンダバンプ（ハンダ）中に巻き込まれて移行したものと推測される。
【０００５】
さらに調査すると、平板状のパッドの表面は、実際には微細な凹凸を有しているので、ハンダバンプとの接触部分が実質上一点にならず、多点あるいは面状に接触していること、および、ハンダバンプを加熱すると、ハンダバンプとパッドの接触部分で優先的に溶け始め、この接触部分から溶融部分が拡がることが判った。
【０００６】
これに対し、パッド全体あるいは一部の形状をドーム状にすることで、パッドとハンダバンプとを実質的に一点で接触させると、ハンダバンプのハンダを溶融させる際に、パッドとの接触点から溶け始めてパッド上に濡れ拡がる。このため、空気やフラックスをパッドとの界面から追い出しつつハンダが拡がる状態となるので、空気やフラックス分解ガスが内部に閉じこめられることが無くなり、ハンダ内にボイドを生じさせることがない。従って、引張破壊試験でも良好な結果が得られる。また、電子部品と基板との接続が強固になされ、高い接続信頼性を得ることが出来る。
【０００７】
一方、特開平３−１１２１９１号公報には、スルーホールの径が小さくなり、かつ多数になりつつある現状に鑑み、強度良好な接合用パッドを提供することを目的として、スルーホール（貫通孔）の開口部から導体層（ビア）の一端が突出した凸部からなる接合用パッドを有するセラミックス配線基板を開示している。さらに、そのような接合用パッドを形成することができる製法として、以下が開示されている、すなわち、焼成収縮率の異なる２種の導体ペーストを用意し、最上層となるグリーンシートのスルーホールには、グリーンシートととの焼成収縮率の差が大きい導体ペースト、つまり焼成収縮率の小さな導体ペーストを加圧充填によりスルーホール内に充填する。一方、他のグリーンシートのスルーホールには焼成収縮率の差が小さい導体ペーストを充填する。その後、これらのグリーンシートを積層、同時焼成し、最上層においてスルーホールから導体層（ビア）を突出させて接合用パッドを形成するセラミックス配線基板の製造方法を開示している。
【０００８】
しかしながら、この技術では、ビアを突出させるのにビア用メタライズインクとシートの焼成収縮率の差だけを利用しているため、突出量を大きくするために焼成収縮率の差を大きくすると、ビアの周囲のセラミック層に放射状のクラックが発生し、メッキ液等が浸透し残留するために絶縁抵抗が低下する等の不具合が生じる。
【０００９】
また、通常の加圧充填の手法は、具体的には以下のようである。即ち、図１３（ａ）に示すように、金属板等の硬い平板状治具ＵＨ上に貫通孔Ｈを形成したセラミックグリーンシートＧを載置し、さらにこの貫通孔Ｈと対応する位置に透孔ＭＨを設けたメタルマスクＭを載せる。次いで、図１３（ｂ）に示すように、スキージ等でメタルマスクＭの透孔ＭＨを通じて貫通孔Ｈ内にビア用メタライズインクＩＮを加圧しながら充填する。
【００１０】
しかし、この手法では、充填したインクＩＮのうち平板状治具ＵＨと接する端面形状ＩＮａが必ずしも平坦にならないで、例えば、端面の一部（例えば中央部）がその周囲より低位、すなわち陥没した状態となったり、端面に皺状の凹凸が生じたりすることがしばしば発生する。このような状態となる原因は明確ではないが、高粘度で充填性の悪いビア用メタライズインクＩＮを加圧によって貫通孔Ｈ内に充填すること、貫通孔Ｈの一端（図中下端）が硬い平板状治具ＵＨで塞がれていることなどにより、充填されたインクＩＮが貫通孔Ｈの一端で平板状治具ＵＨに倣った平面を形成しにくいものと考えられる。このような端面形状ＩＮａを持つインクＩＮが充填されたシートＧを積層・焼成して、焼成収縮率の差によって搭載面ＣＳａからビアＭＴを突出させた基板ＣＳを形成したとしても、図１３（ｃ）に示すように、焼成後までインクＩＮの端面形状ＩＮａに影響されて、上記したようにハンダバンプと一点で接触するドーム状とならないため、このような形状のものでは、上記したように、接続後のハンダバンプ内にボイドが含まれるものができ、接続強度が低下し接続信頼性が低くなることがある。
【００１１】
なお、ビア用メタライズインクを充填後、この端面を覆うようにシートにカバー層を印刷した上で焼成して、パッドとして用いる手法もあるが、この手法では、カバー層の印刷工程が増える上、印刷精度の向上に限界があるため、ファインピッチの接続用パッドとしては使用困難である。
【００１２】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、焼成したとき確実にパッドをドーム状に突出した形状とすることができるセラミックグリーンシートの製造方法を提供すること、あるいは、焼成したときパッドを確実にドーム状に突出した形状とするための、セラミックグリーンシートに形成した貫通孔内へのメタライズインクの充填方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
そして、その解決手段は、第１主面と第２主面とを有し、第１主面と第２主面の間を貫通するビア用貫通孔が形成された搭載面用セラミックグリーンシートを、押圧により押圧部が凹むゴム弾性平面上に上記第１主面が接した状態に載置するグリーンシート載置工程と、上記搭載面用セラミックグリーンシートの第２主面側から上記ビア用貫通孔内にビア用メタライズインクを圧入して、上記ビア用メタライズインクを上記ビア用貫通孔内に充填し、かつ、上記第１主面よりも上記ゴム弾性平面側にドーム状に突出させるインク充填突出工程と、を有する貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法である。
【００１４】
本発明よれば、インク充填突出工程で、予めビア用メタライズインクをシートの第１主面から突出させておいたので、このシートを焼成すれば、第１主面（搭載面）から突出したパッドが確実に形成できる。また、このインク充填突出工程では、グリーンシートをゴム弾性平面上に載置してビア用メタライズインクを充填したので、その充填時のインクの押圧力でゴム弾性平面が凹み、自然に貫通孔の中心軸近傍、つまり中心付近の突出高さが最も高い良好なドーム形状にインクを突出させることができる。これは押圧力で凹むゴム弾性平面を用いたので、ビア用メタライズインクの加圧充填時の変形でインクがゴム弾性平面の形状に倣いやすくなり、凹凸を生じること無く、なめらかなドーム状に突出したものと考えられる。従って、このシートの焼成後には、電子部品を搭載する搭載面から突出した、しかも中心付近の高さが最も高い良好なドーム形状のビア突出部が確実に形成された基板を製造することができる。このため、このビア突出部をパッドとし、あるいはビア突出部にさらにニッケルメッキ等のメッキを施してパッドとし、パッドとＩＣチップ等のハンダバンプと接続すれば、バンプ内にボイドが形成されることもなく、高い信頼性をもって接続することができる。また、これらのパッドは、ビアの径とほぼ同寸法であるため、パッドを印刷によって搭載面に形成した場合と異なり、微細な寸法や間隔のパッドとすることができる。
【００１５】
なお、積層セラミック基板は、ビアのみならず、セラミック層間に配線層が形成されたものであっても良い。また、このセラミックグリーンシートをなすセラミックとしては、公知の材料を用いれば良く、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライト、ガラスセラミック等が挙げられる。さらに、ビア用メタライズインク、すなわちビアの材質は、使用するセラミックの材質に応じて選択すればよいが、タングステン、モリブデン、モリブデン−マンガン、銅、銀、銀−白金、銀−パラジウム等が挙げられる。また、焼成工程で形成されたビア突出部のハンダ付け性を改善するために、ビア突出部にニッケルメッキを施し、さらに金メッキ施すなど、１種または複数種のメッキを施しても良い。
【００１６】
ここで、前記インク充填突出工程において、ビア用メタライズインクの前記第１主面からの突出高さを１〜１０μｍとしたことを特徴とする貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法とすると良い。
【００１７】
本発明によれば、インク充填突出工程でビア用メタライズインクを予め突出させる突出高さは、１〜１０μｍとされる。１μｍ未満の突出高さに突出させる程度では、インクの充填性が改善できないため、このシートの焼成後には、ビア突出部の表面に上記した従来場合と同様の凹凸が生じる。一方、突出高さが１０μｍを越えると、同時に形成するビア突出部同士の高さが揃いにくくなり、コプラナリティが低下するため、ＩＣチップ等のハンダバンプとビア突出部を用いたパッドとの接続性が低下するためである。
なお、突出高さを調整する手法としては、ビア用メタライズインク充填時の押圧力を調整したり、ゴム弾性平面の柔らかさを変える等の手法が挙げられる。
【００１８】
さらに、前記ビア用メタライズインクの焼成収縮率が、前記搭載面用セラミックグリーンシートの焼成収縮率よりも小さいことを特徴とする貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法とすると良い。
【００１９】
本発明によれば、ビア用メタライズインクの焼成収縮率を搭載面用シートのそれより小さくしたので、この搭載面用シートを焼成する際に、焼成収縮率の差によって搭載面用シート（セラミック層）の方がメタライズインクよりも大きく収縮し、ビア用メタライズインク（ビア）が第１主面（搭載面）側に突出するため、予め形成しておいたインクのドーム状突出部の突出高さと重畳され、さらにビア突出部の突出高さを高くすることができる。なお、これとは逆に、ビア用メタライズインクの焼成収縮率が搭載面用シートのそれより大きくした場合には、せっかくインクを第１主面から突出するように充填したのに、その突出高さを小さくする方向に変形するので、少なくとも、ビア用メタライズインクの焼成収縮率を搭載面用シートのそれと同等以下とすると良い。
【００２０】
さらに、前記ビア用メタライズインクの焼成収縮率を、前記インク充填突出工程において突出させたビア用メタライズインクの突出高さと、前記貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートを焼成して形成したパッドの突出高さとの差が、５μｍ以下となる範囲で選択したことを特徴とする請求項３に記載の貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法とすると良い。
【００２１】
ビア用メタライズインクの焼成収縮率を搭載面用シートのそれより小さくするほど焼成収縮率の差に起因するビア突出部の突出高さの増加量が大きくできる。しかし、あまり焼成収縮率の違いを大きくすると、この差によってビアとそれを囲むセラミックとの間に生じる応力が大きくなりすぎて、ビア周縁のセラミックに放射状のクラックが生じ、甚だしい場合には、隣り合うビア間でクラックが繋がることがある。このため、メッキ液がクラック内に残留して絶縁抵抗が低下するなどの不具合が発生する。従って、極端に焼成収縮率の差を大きくするのは好ましくない。本発明では、ビア用メタライズインクの焼成収縮率を、インク充填突出工程において突出させたビア用メタライズインクの突出高さとこの搭載面用シートを焼成して形成したパッドの突出高さとの差が５μｍ以下となる範囲、つまり、シートの焼成収縮率の差に起因するビアの突出高さの増加量が５μｍ以下となる範囲で選択する。これにより、焼成収縮率の差が大きくなり過ぎないようにして不具合の発生を防止しつつ、焼成収縮率の差による突出高さの増加の効果を得ることができる。
【００２２】
上述した搭載面用セラミックグリーンシートに用いるビア用メタライズインクは、搭載面用セラミックグリーンシートの焼成収縮率よりも適度に小さな焼成収縮率を有しているので焼成収縮率の差に起因する不具合を生じることがない。従って、搭載面用シートと積層する他のシートに、同材質の、つまり同じ焼成収縮率のシートを用いる場合には、このシートに形成するビア用貫通孔にも搭載面用シートに使用したビア用メタライズインクを使用しても良い。そこで、グリーンシート、ビア用メタライズインク共に、共通の（つまり１種類の）材質を用いて基板を形成すれば、インク等を複数種用意する必要が無く、製造工程も共通にできるので基板をより安価に製造できる。
【００２３】
さらに、前記ゴム弾性平面は、硬質基体のグリーンシート載置側平面を被覆するゴム弾性層の表面であることを特徴とする貫通孔にメタライズインクが充填されたセラミックグリーンシートの製造方法とすると良い。
【００２４】
ゴム弾性平面は、ビア用メタライズインクを貫通孔に充填した際に、インクに押されて凹み、ビア用メタライズインクが第１主面を越えて突出して充填されるのであるが、ゴム弾性平面の柔らかく極端に凹む場合には、インクが貫通孔の軸に対して直交する方向（第１主面に沿う方向）にも拡がる。このため、隣接する貫通孔間でインク同士の間隔が狭くなり、焼成後の基板においてビア同士間の絶縁抵抗が低下し、極端な場合にはショートする原因となる場合がある。また、スキージ等を用いてインク貫通孔に充填する際に、スキージの押圧力がシート全体にかかり、この押圧力によってゴム弾性平面が大きく歪み、グリーンシート自身が大きく変形すると、シートに皺が生じるなどして好ましくない。
【００２５】
しかるに、本発明によれば、ゴム弾性平面は、硬質基体のグリーンシート搭載側平面を被覆するゴム弾性層の表面である。このため、スキージ等の押圧力などシート全体にかかる押圧力は硬質基体が受けるから、シート自身の変形は抑えられる。一方、ビア貫通孔にインクを充填すると、ゴム弾性層の表面であるゴム弾性平面は、充填されたインクに押されて適度に凹むため、インクを適度な突出高さで第１主面からドーム状に突出させることができ、第１主面に沿う方向にインクが拡がることもない。また、インク充填突出工程において、シート自身に皺が発生するなどの不具合を生させることなく、確実にシートの第１主面からインクを突出させることができる。
【００２６】
さらに他の解決手段は、貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートをゴムシート上に載置し、上記セラミックグリーンシート上に貫通孔を有するマスクを載置し、上記マスクの貫通孔を通じて、上記セラミックグリーンシートに形成された貫通孔内にメタライズインクを圧入する貫通孔内にメタライズインクを充填したセラミックグリーンシートの製造方法である。
【００２７】
本発明では、ゴムシート上にセラミックグリーンシートを載置してメタライズインクを圧入するので、圧入されたメタライズインクは、セラミックグリーンシートに形成した貫通孔からゴムシーとを押し下げるように突出し、ドーム状の突出部となる。このため、このシートを焼成すれば、第１主面から突出したパッドが確実に形成できる。
【００２８】
さらに他の解決手段は、貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートをゴムシート上に載置し、上記セラミックグリーンシート上に貫通孔を有するマスクを載置し、上記マスクの貫通孔を通じて、上記セラミックグリーンシートに形成された貫通孔内にメタライズインクを圧入するセラミックグリーンシートに形成した貫通孔内へのメタライズインクの充填方法である。
【００２９】
本発明では、ゴムシート上にセラミックグリーンシートを載置してメタライズインクを圧入するので、圧入されたメタライズインクは、セラミックグリーンシートに形成した貫通孔からゴムシーとを押し下げるように突出し、ドーム状の突出部となる。かくして、焼成すれば第１主面から突出したパッドが確実に形成できるシートを得ることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
次いで、本発明にかかるセラミックグリーンシートの製造方法と、これを用いた積層セラミック基板の製造方法のうち、第１の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本実施形態にかかる基板１０（図５参照）は、焼成され後にメッキが施される基板（以下、メッキ前基板ともいう）１に、ニッケルメッキ及び金メッキを施したものである。このメッキ前基板１（図３（ｂ）参照）は、本実施形態にかかり、セラミック成分のうち９２％がアルミナであるアルミナセラミックのグリーンシートＧを製造し、さらに、以下のように、タングステンやモリブデンを主成分とするビア用メタライズペーストを用いて、ビアおよびパッド（ビアの突出部）となる部分を形成した上で、内部配線やビア等を形成した他のグリーンシートＧ２，Ｇ３と積層し、同時焼成して形成する。
即ち、図１（ａ）に示すように、直径１２０μｍの貫通孔Ｈが形成されたグリーンシートＧを柔らかいゴムシートＵのゴム弾性平面Ｕａ上に載置する。なお、この際、焼成後に上面（ＩＣチップを搭載する搭載面）１ａとなる一方の面（第１主面）ＧａをゴムシートＵのゴム弾性平面Ｕａとの当接面（図中下側）とする。ついで、各貫通孔Ｈに対応した位置に貫通孔ＭＨを有するメタルマスクＭを、他方の面（第２主面）Ｇｂ上に載せる。
【００３１】
さらに、図１（ｂ）に示すように、ビア用メタライズインク１３を、メタルマスクＭの貫通孔ＭＨを通じて、グリーンシートＧの貫通孔Ｈ内に圧入する。圧入されたインク１３は、貫通孔Ｈから第１主面Ｇａを越えてゴムシートＵを押し下げるように突出し、図２（ａ）（ｂ）に示すように、貫通孔Ｈの中心軸近傍が最も高い（深い）なめらかな表面のドーム状の突出部１３ａとなる。このときの突出部１３ａの高さＨＧＡは２μｍである。突出部１３ａの高さＨＧＡを、１０μｍ以下の値（本実施形態では２μｍ）としたので、インク突出部１３ａの高さのバラツキや焼成収縮率による突出量のバラツキ、さらにはメッキ層の厚さのバラツキを加味しても、後述するようにして形成したビア３の突出部３ａの高さＨＧＢ（図３（ｃ）参照）やパッド２の高さＨＧＣ（図４参照）のバラツキは１〜２μｍ以内のわずかな範囲内に収まる。このため、突出部３ａの、さらには、各パッド２のコプラナリティを十分小さくできるので、ＩＣチップのバンプとの接続性を高くできる。
【００３２】
なお、ビア用メタライズインク１３は、モリブデン粉末を主成分とし、グリーンシートＧの焼成時の焼成収縮量に適合しつつこれよりも若干小さい焼成収縮量（具体的には、シートＧの焼成収縮率約１７．５％に対し、インク１３の焼成収縮率約１７％）となるように、モリブデン粉末の粒径やガラス成分等の添加物量を調整し、さらに、ビヒクルや溶剤を加えて混練したものである。
【００３３】
その後、図３（ａ）に示すように、焼成後に内部配線となる配線用メタライズインク１６，１７やビアとなるビア用メタライズインク１４，１５、接続パッドとなるパッド用インク１８が公知の手法で塗布、充填され、シートＧと同材質からなる他のグリーンシートＧ２、Ｇ３と、このシートＧとを積層し（本実施形態では３層積層）、還元雰囲気中で、約１５５０℃で焼成する。なお、ビア用メタライズインク１４，１５は、シートＧに充填したビア用メタライズインク１３と同材質のインクを用い、配線用メタライズインク１６，１７にも、モリブデンを主成分とするインクを用いた。また、積層の際、グリーンシートＧの第１主面Ｇａが外側となるように積層する。
【００３４】
これにより、図３（ｂ）に示すように、アルミナセラミックからなる３層のセラミック絶縁層Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３と、モリブデンを主成分とし、上面（搭載面）１ａを越えて突出する突出部３ａを有するビア３を備え、さらに、絶縁層間に内部配線６，７、絶縁層Ｌ２，Ｌ３を貫通してその層の上下を導通するビア４，５を備えたメッキ前基板１を形成する。また、裏面１ｂには接続パッド８が形成される。搭載面１ａは、後述するメッキを施した後、図中破線で示すようなハンダバンプＳＢを有するＩＣチップＣを搭載する側の面である。
【００３５】
上記したように、ビア用メタライズインク１３の突出部１３ａを予め設けておいた。さらに、インク１３の焼成収縮率をグリーンシートＧのそれより若干小さくしておいた。このため、ビア３は、図３（ｃ）に示すように、焼成前のビア用メタライズインク１３の形状とほぼ相似形状に焼成され、焼成前のメタライズインク１３の突出部１３ａがドーム状であったので、突出部３ａもその上面がドーム状となる。
なお、焼成収縮率の差がビア３の突出に寄与したため、突出部３ａの高さＨＧＢは、インク突出部１３ａの高さＨＧＡの２μｍより、３μｍだけ高い５μｍとなった。インク１３とシートＧの焼成収縮率の違いを、これによるビア３の突出量（ＨＧＢ−ＨＧＡ）が５μｍ以下（本実施形態では３μｍ）となる程度のわずかな違いにしたので、ビア３の周囲のセラミック絶縁層Ｌ１に、放射状のクラックが生じるなどの不具合も生じなかった。
【００３６】
さらに、インク１４，１５はインク１３と、シートＧ２，Ｇ３はシートＧと同材質であるので、同様に焼成収縮率が異なるが、その差はわずかであるので、セラミック絶縁層Ｌ２，Ｌ３においても、クラックその他の不具合を生じることもない。したがって、シートＧとシートＧ２，Ｇ３とで異なる焼成収縮率のインクを用いて貫通孔に充填する必要がなく、１種類のビア用メタライズインクで足りるので、製造工程が簡単になった。
【００３７】
その後、このメッキ前基板１に、公知の無電解メッキ法により、無電解Ｎｉメッキ（厚さ３．５μｍ）および無電解Ａｕメッキ（厚さ０．０５μｍ）を施して、２層からなるメッキ層４を形成して、図４に示すように、ビア３の突出部３ａとメッキ層４とからなる構造のパッド２を有する基板１０を完成する（図５参照）。このパッド２の表面２ｓは、略中央部の高さがその周囲よりも高くなめらかなドーム状をなし、パッド２の高さＨＧＣは８．５μｍ程度となった。また、ビア３は、メッキ前基板１内部に形成された内部配線６と接続し、内部配線６は、さらに他の内部配線７やビア４，５と接続している。
【００３８】
なお、本実施形態では、モリブデンを主成分とするメタライズインクを用いてビア３を形成したが、タングステンを用いても、さらには、タングステンとモリブデンの合金（あるいは混合物）を用いても良い。
また、メッキ層４として、２層のＮｉ／Ａｕメッキ層を用いたが、Ｎｉ層のみでもよく、Ｃｕ，Ａｇ等のメッキ層を用いても良い。また、電気的な導通を確保できるならば、電解メッキの手法によってメッキ層を形成しても良い。また、バレルメッキによって電解メッキを施しても良い。
【００３９】
図５は、ＩＣチップＣを基板１０に搭載する様子を示す説明図である。この集積回路チップＣの下面Ｃｂには、ＩＣ側パッドＰが縦横格子状に多数形成され、各ＩＣ側パッドＰには、略球状（略３／４球状）のハンダバンプＳＢがそれぞれ形成されている。このハンダバンプＳＢは、３Ｓｎ−９７Ｐｂ高温ハンダからなる。パッド２は、上記した集積回路チップＣに形成されたＩＣ側パッドＰにそれぞれ対応した位置で、縦横格子状に形成されている。
【００４０】
このような集積回路チップＣと基板１０とを以下のようにして接続（フリップチップ接続）する。即ち、基板１０の搭載面１ａおよびこれに形成したパッド２に、ハンダ付け用のフラックスＦを塗布し、図６（ａ）のように、チップＣと向かい合わせ、ハンダバンプＳＢがパッド２と対応（対向）するように位置決めし、ハンダバンプＳＢとパッド２が接触するようにして、基板１０上にチップＣを載置する。
このとき、チップＣは、図６（ｂ）に示すように、フラックスＦの粘着力により固定され、ハンダバンプＳＢの頂部ＳＢｔは、パッド２とごくわずかな面積で接触する、即ち、パッド２の表面２ｓがドーム状とされているので、この表面２ｓと略１点（接触点２ｐ）で接触する。
【００４１】
ついで、赤外線リフローによりハンダバンプＳＢを溶融させて、チップＣおよび基板１０を接続する。
このとき、フラックスＦは、加熱により粘性が低下して流動しやすくなり、さらに加熱すると、ハンダバンプＳＢ表面およびパッド２のメッキ層４の酸化膜を除去してハンダ濡れ性を向上させ、ガス化して飛散してゆく。
また、図７（ａ）に示すように、ハンダバンプＳＢは、パッド２の接触点２ｐと接触している頂部ＳＢｔから優先的に溶け始める。この理由は明確ではないが、ハンダバンプＳＢの表面のうち頂部ＳＢｔのみが圧力を受けていることや、この頂部ＳＢｔでは、パッド２が接触している影響で、表面状態が変化することにより、この頂部ＳＢｔ近傍のみ、融点が僅かに低下するためと推測される。
【００４２】
従って、ハンダバンプ頂部ＳＢｔから優先的に溶け始めたハンダＳは、接触点２ｐを中心として、パッド２の表面２ｓ上に濡れ拡がる。このとき、はんだＳは、パッド２表面から空気やフラックスＦを排除しつつ濡れ拡がるので、ハンダＳ内に、空気やフラックスＦのガスを巻き込むことがない。
このようにして、図７（ｂ）に示すように、チップ側パッドＰとパッド２とをハンダＳで接続することにより、チップＣと基板１０とが接続される。
このハンダＳは、上記したようにその内部に空気やフラックスＦを巻き込まないでパッド表面２ｓに濡れ拡がったので、このような空気やフラックスＦのガスによるボイドが、ハンダＳの内部に形成されることがない。
【００４３】
ついで、後述する引張破壊試験に、上記実施形態１のシートＧを用いた基板１０と共に供試するための比較形態の基板について説明する。
（比較形態１）
第１の比較形態の基板２０は、図８（ａ）に示すように、パッド２２の上面部が平坦な点で実施形態１の基板１０と異なり、その他は、ほぼ同じである。また、基板２０は、実施形態１の基板１０とほぼ同じ材質から形成されている。即ち、アルミナを主成分とするセラミック製のメッキ前基板２１にはモリブデンを主成分とするビア２３が形成され、その上面２３ａは、基板上面（搭載面）２１ａと面一にされている。また、その表面には、Ｎｉ／Ａｕメッキによるメッキ層２４が形成されて、上面２３ａとメッキ層２４とでパッド２２を構成している。
【００４４】
このメッキ前基板２１は、上記実施形態１のメッキ前基板１と同様に形成するが、メタライズインクの圧入の際に、複数枚のグリーンシートを重ね、ビア用メタライズインクを圧入した後、各グリーンシートを分離して貫通孔内にインクを充填したシートを用いたため、インクに突出部が形成されない点で異なる。
このために、ビア２３では突出部が形成されず、基板上面２１ａとその端面が略面一となる。ビア２３がこのような形状であるので、略一定厚さのメッキ層２４を被着したパッド２２の上面も平坦となる。
【００４５】
（比較形態２）
第２の比較形態の基板３０は、図８（ｂ）に示すように、パッド３２の上面の略中央部が窪んだものである。また、ビア３３の上面３３ａがメッキ前基板３１の上面（搭載面）３１ａよりも低位となっており、この上面３３ａとこの上に形成されたメッキ層３４とでパッド３２を構成している。
このメッキ前基板３１は、上記実施形態１のメッキ前基板１と同様に形成するが、ビア用メタライズインクの溶剤量が若干多めにされ、このインクの焼成収縮量も大きくされている点で異なる。このために、貫通孔Ｈにビア用メタライズインクを充填した後、しばらくすると、溶剤が揮発し、乾燥と共に比較的大きく収縮し、上部が凹んだ形状となる。さらに、焼成すると、他（アルミナセラミック）より大きく収縮し、ビア３３は、上面３３ａが貫通孔内に引きさがり、略中央部に凹部が形成されたものとなる。ビア３３がこのような形状であるので、その上面３３ａに略一定厚さのメッキ層３４を被着して構成されるパッド３２も中央部に凹部を有するものとなる。
【００４６】
（比較形態３）
第３の比較形態の基板は、上記実施形態１と同様にして形成したものであるが、グリーンシートＧへのビア用メタライズインクの充填の際に、硬い平面ＵＨａを有する金属板ＵＨ上にシートＧを載置しインクを充填した点で異なっており、図１３（ａ）（ｂ）に示す従来の製造方法によってインクを充填したものである。本比較形態３では、前記したようにインクＩＮの端面形状ＩＮａが必ずしも平坦にならず、一部に図１３（ｃ）に示すような凹凸の生じたビアＭＴを持つメッキ前基板ＣＳに、さらにメッキを施した基板４０を用いた。
【００４７】
（試験例）
ついで、チップＣをそれぞれ接続した上記実施形態１，比較形態１，２、３の基板の接続状態を下記のようにして比較した。
比較に用いた引張破壊試験は、図９（ａ）に例示したように、基板１０（２０，３０，４０）を固定し、搭載面１ａ（２１ａ，３１，ＣＳａ）にハンダＳを介して搭載、接続した集積回路チップＣを上方に引き上げるものである。具体的には、チップＣに接着剤（図示しない）で引張り治具Ｔを固着し、引張り治具Ｔを図中上方に引き上げる。
【００４８】
このようにすると、ハンダＳ内にボイドがない良好な接続の場合には、柔らかい金属であるハンダＳは、図中上下方向に引っ張られて、中央が細く引き延ばされるようになり、ついには破断する。その形状を見ると、正常に破断したハンダは、図９（ｂ）に示すような略円錐形状となる。このようになるのは、ハンダ内部にボイドがないために、途中で破断せずに十分細く引き延ばされるからである。
一方、接続が不良である場合には、図９（ａ）の右端に例示したように、パッド２（破線で表示する）の上面近傍で破断し、チップＣ側に大半のハンダＳｎ２が残り、基板１０側には、僅かなハンダＳｎ１が残る。また、図９（ｃ）に示すように、その破断面には、微少な凹凸が観察される。この凹凸は、ボイドの痕跡と考えられる。このことから、ハンダＳのパッド２付近にボイドが多数偏在したため、このボイドの偏在部分では、実質的なハンダＳの断面積が小さくなり、ハンダＳが細く引き延ばされる前に、破断したものと考えられる。
【００４９】
そこで、この引張破壊試験を、上記実施形態１，比較形態１，２，３の基板１０，２０，３０，４０とチップＣとを接続したもので行った。ここで使用した、基板とチップとの接続点の数は、６８０点／ケであり、５組の基板とチップとの組合せ（=３４００点）について、計２回、即ち、１０組分について行い、図９（ｃ）のような状態になった接続部の数（不良率）を百分率で表す。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
0003786682.tif 000002
【００５１】
表１から明らかなように、パッド表面が平坦あるいは凹状となっている比較形態１，２においては、図９（ｃ）のような破断状態となる接続が存在したが、実施形態１においては、不良が発生しなくなった。また、表面に凹凸の生じたパッドがある比較形態３でも、図９（ｃ）のような破断状態となる接続が存在した。
これは、平坦状（比較形態１）の場合には、パッド２２上面の細かな凹凸やハンダバンプＳＢの変形のために、両者間の接触面積が比較的大きくなり、実際には、パッド２２とハンダバンプＳＢとの接触点が多数存在したと考えられる。このため、この多数点でほぼ同時に溶融したハンダが、その近傍の空気やフラックスを閉じこめ、この空気やフラックスの分解ガスがボイドとなってハンダＳ中に巻き込まれたものと推測される。
このことは、さらにハンダバンプＳＢとパッド３２との接触面積が大きくなる凹状（比較形態２）において、不具合の数が増えていることから、より確からしいと思われる。
また、比較形態３でも不具合が生じたのは、表面の凹凸によってパッドとハンダバンプＳＢとの接触点が多数存在したためであると考えられる。
【００５２】
これに対し、実施形態１においては、パッド２がドーム状となっているので、ハンダバンプＳＢとの接触面積がより小さく、実質的に１点で接触し、空気やフラックスをハンダＳとパッド２の界面から追い出すようにして濡れ拡がるので、空気やフラックスのガスの巻き込みが無いか非常に少なくなる。
【００５３】
しかも、パッド２がドーム状であるので、チップＣが多少ずれたとしても、ハンダバンプＳＢとパッド２とは、常に１点で接触するため、ハンダＳ中にボイドを生じない。このため、常に安定してボイドによる不具合を防止することができる。
このことは、チップＣとパッド３２との位置関係によって接触面積が変動しやすい比較形態２において、第１回と第２回の試験では、大きく不良率が変動しているのに対して、本実施形態においては、どちらの試験においても不良が発生しない点からも裏付けられる。
このように、本実施形態によれば、確実にドーム状の突出部３ａを持つビア３、さらにパッド２を形成することができ、ＩＣチップＣとの高い接続信頼性を得ることができる。しかも、ゴムシートＵを用いてインク１３を充填すれば足りるので、従来と比較して何ら工程を増加させることもなく、メッキ前基板１さらには基板１０を安価に製造することができる。
【００５４】
（実施形態２）
次いで、第２の実施の形態について説明する。上記実施形態１では、ゴムシートＵの表面Ｕａ上にグリーンシートＧを載置し、マスクＭを重ねてインクを充填した。しかし、硬度が低く（柔らかく）かつ厚さが厚いゴムシートＵ２を用いた場合には、押圧力がかかると大きく凹むため、例えば図１０（ａ）に示すように、スキージＳＱの押圧力でゴムシートＵ２上のシートＧ及びマスクＭが大きく歪み、シートＧに皺が生じる場合、あるいはマスクＭが変形してしまう場合がある。また、図１０（ｂ）に示すように、圧入したインク１３Ｎの突出部１３Ｎａが第１主面Ｇａに沿う方向に拡がって、その径が大きくなることがあり、これにより、隣接するビア同士の絶縁抵抗が低下し、甚だしい場合にはショートすることがある。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、図１１（ａ）に示すように、ステンレスからなる硬い平面を持つ基体ＵＳＨのシート搭載面ＵＳＨａ側（図中上側）に、ゴムラテックスを塗布し乾燥させて形成した、厚さ２０μｍの柔らかいゴムからなるゴム層ＵＳＳを有するシート載置治具ＵＳを用いる。なお、この治具ＵＳを用いた場合には、そのゴム弾性平面ＵＳａは、ゴム層ＵＳＳの弾性によりゴム弾性を示すが、ゴム層ＵＳＳの厚さが薄いうえ、基体ＵＳＨが変形しないので、押圧力によるゴム層ＵＳＳの変形（凹み）の量に限度がある。本実施形態は、上記実施形態１とこのシート載置治具ＵＳを用いた点で異なるのみであるので、同様な部分は省略あるいは簡略化して説明する。
【００５６】
このシート載置治具ＵＳの上面のゴム弾性平面ＵＳａにグリーンシートＧ及びメタルマスクＭを載置し（図１１（ｂ）参照）、実施形態１におけるインク１３と同材質のビア用メタライズインク１１３を貫通孔Ｈ内に充填すると、充填時のスキージ等による押圧力でのシートＧの変形は抑制され、シートＧに皺等が発生することはない。一方、図１１（ｃ）に示すように、貫通孔Ｈ内に圧入されたインク１１３は、ゴム層ＵＳＳの弾性によりその第１主面Ｇａを越えてゴム層ＵＳＳ側に突出する。
従って、図１２（ａ）に示すように、シートＧに形成した貫通孔Ｈの中心軸近傍が最も高いなめらかな表面のドーム状の突出部１１３ａとなる。このときの突出部１１３ａの高さＨＧＤは４μｍである。
【００５７】
その後は、図１２（ｂ）に示すように、上記実施形態１と同じく、焼成後に内部配線やビア、パッドになるインク１４，１５，１６，１７，１８を塗布・充填したグリーンシートＧ２，Ｇ３と積層し、同時焼成してメッキ前基板１０１を形成する。これにより、図１２（ｃ）に示すように、アルミナセラミックからなる３層のセラミック絶縁層Ｌ１０１，Ｌ２，Ｌ３と、内部にモリブデンを主成分とし、上面（搭載面）１０１ａを越えて突出する突出部１０３ａを有するビア１０３を備え、さらに、絶縁層間に内部配線６，７、絶縁層Ｌ２，Ｌ３を貫通してその層の上下を導通するビア４，５を備えたメッキ前基板１０１を形成する。また、裏面１０１ｂには接続パッド８が形成される。搭載面１０１ａは、後述するメッキを施した後、図中破線で示すようなハンダバンプＳＢを有するＩＣチップＣを搭載する側の面である。その後、実施形態１と同様に、メッキ前基板１０１にさらにニッケルメッキ及び金メッキを施すことで、積層セラミック基板を完成させることができる。
【００５８】
本実施形態では、ゴム層ＵＳＳを有するシート搭載治具ＵＳを用いてインク１１３を貫通孔Ｈに充填して突出部１１３ａを形成したので、シートＧに皺等を発生させることなく、インク１１３を充填できる。従って、さらに高い歩留りで、高い接続信頼性を有する基板を製造することができる。
【００５９】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、上記実施形態では、略平板状の基板１０等を形成したが、基板の凹所内にＩＣチップを収納するように、ＩＣチップの搭載領域の周囲を搭載領域よりも高位となるようにシートを積層しても良い。
また、上記実施形態では、モリブデンからなるビア３等にニッケル及び金メッキを施したが、ビアの材質によってはメッキを施さないで、直接ＩＣチップのハンダバンプと接続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１にかかる基板の製造方法のうち、（ａ）は搭載面用セラミックグリーンシートのグリーンシート載置工程、（ｂ）はインク充填工程を示す説明図である。
【図２】実施形態１にかかる基板の製造方法のうち、（ａ）は図１（ｂ）で示したインク充填工程でインクを充填されたグリーンシートの断面図、（ｂ）はそのうち突出部近傍のＡ部部分拡大断面図である。
【図３】実施形態１にかかる基板の製造方法のうち、（ａ）は積層する各シートを、（ｂ）は焼成後の積層セラミック基板を示す断面図、（ｃ）はそのうちパッド近傍のＢ部部分拡大断面図である。
【図４】実施形態１にかかる基板の製造方法のうち、図３（ｃ）に示すパッドにメッキを施した状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】集積回路チップを実施形態１にかかる基板に搭載する様子を示す斜視説明図である。
【図６】集積回路チップと基板とを接続する工程において、ハンダバンプをパッドに接触させるまでの工程を示す説明図である。
【図７】集積回路チップと基板とを接続する工程において、ハンダバンプをパッドに接続するまでの工程を示す説明図である。
【図８】比較形態１，２にかかる基板の部分拡大断面図である。
【図９】引張破壊試験を説明する模式図および試験後のパッド上に残ったハンダの状態を示す説明図である。
【図１０】インク充填突出工程において、ゴムシートＵ２が柔らかすぎる場合の不具合を説明する説明図であり、（ａ）は加圧充填の際のゴムシート、グリーンシート、メタルマスクの変形の様子を、（ｂ）は充填されたインクの突出部の形状を示す。
【図１１】実施形態２にかかる基板の製造方法のうち、（ａ）は図１０のゴムシートＵ２に代えて用いるシート搭載治具、（ｂ）は搭載面用セラミックグリーンシートのグリーンシート載置工程、（ｃ）はインク充填工程を示す説明図である。
【図１２】実施形態２にかかる基板の製造方法のうち、（ａ）は図１１（ｃ）で示したインク充填工程でインクを充填されたグリーンシートのうち突出部近傍の部分拡大断面図、（ｂ）は積層する各シートを、（ｃ）は焼成後の積層セラミック基板を示す断面図である。
【図１３】従来にかかる基板の製造方法のうち、（ａ）は搭載面用セラミックグリーンシートのグリーンシート載置工程、（ｂ）はインク充填工程の説明図、（ｃ）は焼成後の基板のパッド近傍を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｇ，Ｇ２，Ｇ３                    セラミックグリーンシート
Ｇａ                              第１主面
Ｇｂ                              第２主面
Ｈ                                ビア用貫通孔
Ｍ                                メタルマスク
Ｕ                                ゴムシート
ＵＳ                              シート搭載治具
Ｕａ，ＵＳａ                      ゴム弾性平面
ＵＳ                              シート搭載治具
ＵＳＨ                            基体
ＵＳＳ                            ゴム層
１３，１４，１５，１０３          ビア用メタライズインク
１３ａ，１０３ａ                （ビア用メタライズインク）の突出部
１６，１７                        配線用メタライズインク
１０                              積層セラミック基板（基板）
１，１０１                        積層セラミック基板（メッキ前基板）
１ａ，１０１ａ                    搭載面
２                                パッド
２ｐ                              接触点
４                                メッキ層
３，４，５，１０３                ビア
３ａ，１０３ａ                  （ビアの）突出部
６，７                            内部配線
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ１０１        セラミック絶縁層
Ｃ                                集積回路チップ
ＳＢ                              ハンダバンプ
【図１】
0003786682.tif 000003
【図２】
0003786682.tif 000004
【図３】
0003786682.tif 000005
【図４】
0003786682.tif 000006
【図５】
0003786682.tif 000007
【図６】
0003786682.tif 000008
【図７】
0003786682.tif 000009
【図８】
0003786682.tif 000010
【図９】
0003786682.tif 000011
【図１０】
0003786682.tif 000012
【図１１】
0003786682.tif 000013
【図１２】
0003786682.tif 000014
【図１３】
0003786682.tif 000015