多層配線基板の製造方法および多層配線基板
【課題】 グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有している積層体を適用しても、配線層の端部のクラックの発生を防止できるとともに、寸法精度の高い多層配線基板とその製造方法を提供する。
【解決手段】 該ビアホール導体を有する、前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートのうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンを形成するとともに、焼成収縮終了温度が前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに隣接させて形成する工程と、前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンが形成された前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートを積層し、同時焼成する工程と、を具備する。
【解決手段】 該ビアホール導体を有する、前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートのうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンを形成するとともに、焼成収縮終了温度が前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに隣接させて形成する工程と、前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンが形成された前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートを積層し、同時焼成する工程と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセラミックスからなる絶縁基板を有する多層配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化時代を迎え、情報通信技術が急速に発達し、それに伴い、半導体素子等の高速化、大型化が図られ、配線層においても、信号の伝送損失を低減する上で配線層の低抵抗化と絶縁基板の低誘電率化が求められている。そこで、１０００℃以下での焼成によって緻密化でき、銅、銀または金等の低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能で、かつ誘電率の低いガラスセラミックスを絶縁層とする多層配線基板が提案されている。また、多層配線基板に実装される半導体素子は、ゲート数の増加に伴い、フリップチップ実装が主流となっており、接続端子の増加と挟ピッチ化が進められている。このため、これを実装する多層配線基板の半導体素子の搭載面には、半導体素子の表面に形成された接続端子のピッチに適合する寸法精度（主面に形成された接続端子の間隔の精度）が要求されており、この寸法精度を高めるために焼成時の平面方向の収縮を抑制する多層配線基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
例えば、ガラス粉末とセラミック粉末との混合物に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等により成形された第１のグリーンシートと、第１のグリーンシートと同様の方法で成形され、第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のグリーンシートとを用意し、それぞれのグリーンシートに貫通孔を形成してビアホール導体用の導体ペーストを充填するとともに、少なくとも一方のグリーンシートの一方主面に配線パターン用の導体ペーストを塗布する。次いで、ビアホール導体および配線パターンを形成した第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートを交互に積層して積層体を作製し、この積層体を第２のグリーンシートが焼成収縮する温度まで加熱して焼成するという方法である。なお、ここでは、第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートを総称してグリーンシートということもある。
【０００４】
即ち、特許文献１、２に開示された多層配線基板の製造方法によれば、第１のグリーンシートが焼成収縮する際、焼成収縮を開始していない状態の第２のグリーンシートによって、第１の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のグリーンシートが焼成収縮する際、第１の絶縁層（すでに焼成収縮を終了した状態の第１のグリーンシート）によって、第２のグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。以上のようなメカニズムにより、多層配線基板（ガラスセラミックグリーンシートを積層した積層体の焼成後の状態）の面内（Ｘ−Ｙ方向）の寸法精度（主面に形成された接続端子の間隔の精度）を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６１４４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１７８１５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記の製造方法を適用する積層体が、例えば、内部に接地用のグランド層のように、グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有するような積層体である場合、グリーンシートの焼成収縮挙動と配線パターンの焼成収縮挙動との違いに
より、焼成後の絶縁層（グリーンシートの焼成体）と配線層（配線パターンの焼成体）との界面の応力が増加し、場合によっては、グランド層の端部にクラックが発生し、多層配線基板が絶縁不良になるという問題があった。
【０００７】
従って本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有している積層体を適用しても、配線層の端部のクラックの発生を抑制できるとともに、寸法精度の高い多層配線基板と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】
【０００８】
本発明の多層配線基板の製造方法は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する第１のグリーンシートを準備する工程と、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有し、前記第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度の低い第２のグリーンシートを準備する工程と、前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートのうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンを形成するとともに、焼成収縮終了温度が前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに隣接させて形成する工程と、前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンが形成された前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートを積層し、同時焼成する工程と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、上記多層配線基板の製造方法では、前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに重なるように形成することが望ましい。
【００１０】
本発明の多層配線基板は、複数のガラスセラミック絶縁層を積層してなり、少なくとも最外層に位置する２層のガラスセラミック絶縁層が、他のガラスセラミック絶縁層と異なる異種材料絶縁層であり、前記ガラスセラミック絶縁層の層間に導体層が設けられている多層配線基板において、前記導体層が、Ａｇからなる第１の導体層と該第１の導体の周囲に隣接して設けられたＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体層を含んで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記多層配線基板では、前記第２の導体層が前記第１の導体層に重ねられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有している積層体を適用しても、配線層の端部のクラックの発生を抑制できるとともに、寸法精度の高い多層配線基板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）はグリーンシート上に形成した第１の導体パターンが矩形状である場合に、その四隅に第２の導体パターンを形成する場合、（ｂ）は同形状の第１の導体パターンの周囲を囲むように第２の導体パターンを形成する場合の平面図である。
【図２】本実施形態の多層配線基板の製造方法により作製された多層配線基板の断面図である。
【図３】（ａ）は多層配線基板の評価試料を作製するための最表層における第１の導体パターンを示す模式図であり、（ｂ）は、２層目〜４層目における第１の導体パターンを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本実施形態の多層配線基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【００１５】
第１の工程では、まず、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する第１のグリーンシートを準備するとともに、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有し、第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度の低い第２のグリーンシートを準備する。
【００１６】
第１のグリーンシートに含まれるガラス粉末の具体的な組成の例としては、必須成分として、ＳｉＯ２を４０〜５０質量％、ＣａＯを２５〜３０質量％、ＭｇＯを１５〜２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１０質量％およびＣｕＯを０．０５〜０．３質量％含む組成が挙げられる。
【００１７】
第１のグリーンシートに含まれるセラミック粉末の具体例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２（クオーツ）、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。この場合、第１のグリーンシートでは、ガラス粉末５０〜７０質量％とセラミック粉末３０〜５０質量％とからなることが望ましい。
【００１８】
この場合、第１のグリーンシートに含まれる無機成分の成形体を熱機械分析（ＴＭＡ）から求められる焼成収縮開始温度は７００〜８００℃であり、焼成収縮終了温度は８５０〜９５０℃であることが望ましい。
【００１９】
第２のグリーンシートに含まれるガラス粉末の具体的な組成の例としては、必須成分として、ＳｉＯ２を５〜１５質量％、ＭｇＯを４０〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜２０質量％、ＣｕＯを０．１〜１．０質量％、Ｂ２Ｏ３を１５〜２０質量％、ＢａＯを５．０〜１０質量％、Ｐ２Ｏ３を１〜３質量％およびＳｎＯ２を１．０〜２．５質量％含む組成が挙げられる。
【００２０】
第２のグリーンシートに含まれるセラミック粉末は、第１のグリーンシートに含まれるセラミック粉末として挙げた上記のセラミック粉末から選ばれる少なくとも１種のセラミック粉末を用いるのが良い。この場合、第２のグリーンシートでは、ガラス粉末６０〜８０質量％とセラミック粉末２０〜４０質量％とからなることが望ましい。
【００２１】
また、第２のグリーンシートに含まれる無機成分の成形体を熱機械分析（ＴＭＡ）から求められる焼成収縮開始温度は６５０〜７３０℃であり、焼成収縮終了温度は７００〜８００℃であることが望ましい。
【００２２】
第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを上記組成とすることにより、第２のグリーンシートの焼成収縮開始温度を第１のグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも低いものとすることができる。
【００２３】
また、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になるとともに、配線層として、Ａｇを主成分とする低抵抗導体を用いることが可能となり、また、誘電率を幅広い範囲で制御することも可能であり、高速伝送化や、内蔵素子の機能向上に適している。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。
【００２４】
第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートは、上記したガラス粉末とセラミック粉末との混合物に、有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化する。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い、
所定寸法に切断して作製する。
【００２５】
第２の工程では、第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシート（第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートを総称してグリーンシートということもある）のそれぞれに、金型、パンチングおよびレーザー加工等のいずれかの加工法によって貫通孔を形成する。
【００２６】
第３の工程では、貫通孔３に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成する。
【００２７】
ビアホール導体用の導体ペーストは、平均粒径が１〜５μｍ程度のＡｇを主成分とする金属粉末に、必要に応じてセラミック粉末を添加した無機成分に対して、エチルセルロース、アクリル樹脂などの樹脂を加え、さらにジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、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などの適当な溶剤を混合し、３本ローラ又はボールミル等により均質に混練して調製されたものを用いる。
【００２８】
第４の工程では、ビアホール導体を覆うように、グリーンシートの表面に配線用の導体パターンを形成する。本実施形態の多層配線基板の製造方法において形成する導体パターンは、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンとＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２（酸化ルテニウム）またはＲｈＯ２（酸化ロジウム）を含む第２の導体パターンとからなる。この場合、第２の導体パターンの焼成収縮終了温度は第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間にある。また、これら第１の導体パターンおよび第２の導体パターンは隣接して形成される。
【００２９】
第１の導体パターンを形成するための導体ペーストは、ビアホール導体を形成するための導体ペーストと同じく平均粒径が１〜５μｍ程度のＡｇを主成分とする金属粉末に、必要に応じてセラミック材料を添加した無機成分に対して、エチルセルロース、アクリル樹脂などの樹脂を加え、さらにジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、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などの適当な溶剤を混合し、３本ローラ又はボールミル等により均質に混練して調製されたものを用いる。表面配線導体パターン用の導体ペーストは、焼成後の表面の導体層の導体抵抗を低くするという理由からビアホール導体用の導体ペーストよりもセラミック材料の添加量を少なくしたものを用いるのがよい。
【００３０】
第２の導体パターンを形成するための導体ペーストは、無機成分として、Ａｇ粉末とともにＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２粉末を含んでいる。この場合、第２の導体パターン７ｂは、Ａｇ粉末を９２〜９９質量％とＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２粉末を１〜８質量％とからなることが望ましい。この場合、導体抵抗を低くできるとともに、絶縁層への接着強度を高められるという点でＲｕＯ２粉末を用いることが望ましい。
【００３１】
Ａｇ主成分とする金属粉末により形成される導体パターンは、一般に、ガラス粉末とセラミック粉末とを含むグリーンシートより焼成収縮開始温度が低いものとなっており、このようにグリーンシートが焼結を終了する温度においても焼成収縮が続いているような焼成収縮挙動を示すものである。このため焼成収縮開始温度の異なるグリーンシートの表面にＡｇを主成分とする金属粉末により形成される導体パターン（例えば、第１の導体パターン９ａのみ）を形成した場合には、グリーンシートの焼成収縮挙動と第１の導体パターンの焼成収縮挙動との違いからグリーンシートが焼成されて得られる絶縁層（第１の絶縁層）と第１の導体パターンが焼成されて得られるＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含まない配線層（第１の配線層）との間に応力が発生しやくなり、場合によっては、応力により第１の絶縁層にクラックが発生するようになる。このようなクラックの発生は、絶縁層の面積に
対する配線層の面積割合が大きい場合に顕著となる。
【００３２】
そこで、本発明では、グリーンシートの表面に形成するＡｇを主成分とする導体パターン（ここでは第１の導体パターン）とともに、この第１の導体パターンに隣接させて第１の導体パターンの焼成収縮を拘束するための第２の導体パターンを形成する。
【００３３】
第２の導体パターンはＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２を含んでいることから第１の導体パターンよりも焼成収縮開始温度を高めることができる。この場合、第２の導体パターンの組成を、Ａｇ粉末９２〜９９質量％、ＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２１〜８質量％とすることにより、第２の導体パターンの焼成収縮終了温度を第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間にすることが可能になる。これにより第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートのうち少なくとも一方のグリーンシート上において第２の導体パターンに隣接して形成される第１の導体パターンを焼成時に面内方向（Ｘ−Ｙ方向）に拘束でき、これにより第１の導体パターンの焼成収縮に起因する応力を低減できる。その結果、第１の導体パターンが焼成されて形成される配線層（第１の配線層）の端部に発生するクラックを防止できる。この場合、本発明は、絶縁層（グリーンシート）の面積に対する配線層（第１の導体パターン）の面積割合が１％以上である場合に好適なものとなる。
【００３４】
また、本実施形態の多層配線基板の製造方法では、第１の導体パターンへの拘束力を高められるという理由から、焼成時に面内方向（Ｘ−Ｙ方向）に拘束第２の導体パターン７ｂを第１の導体パターンに重なるように形成することが望ましい。
【００３５】
図１の（ａ）はグリーンシート上に形成した第１の導体パターンが矩形状である場合に、その四隅に第２の導体パターンを形成する場合、（ｂ）は同形状の第１の導体パターンの周囲を囲むように第２の導体パターンを形成する場合の平面図である。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、第１の導体パターンが長方形または正方形などの矩形状である場合、第１の導体パターンの四隅、周囲または端部のうちいずれかの位置に第２の導体パターンを形成することによりグリーンシートに対して面積割合の高い第１の導体パターンへの拘束力を高めることができる。この場合、第１の導体パターンへの拘束力が高いという点で、第１の導体パターンの周囲の全周にわたって第２の導体パターンを形成するのがよい。
【００３７】
また、第１の導体パターンとしてシグナル線のような長尺状の導体パターンが多数配置された場合には、第２の導体パターンを第１の導体パターン両端に隣接するように形成すると、シグナル線のように長尺状の導体パターンが多数形成された場合にも第１の導体パターンを拘束することが可能になる。
【００３８】
なお、本実施形態の多層配線基板の製造方法では、焼成後に得られる多層配線基板において、電源からの電力の供給、電気信号の伝播および静電容量の発生に寄与する導体層となるように、導体抵抗の低い第１の導体パターンの面積が第２の導体パターンよりも大きいことが望ましい。
【００３９】
第６の工程では、第１、第２の導体パターン７ａ、７ｂが形成された第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２を交互に積層して積層体を形成した後、焼成を行って多層配線基板を作製する。
【００４０】
このようにして、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２のうちの少なくとも一方のグリーンシート１、２の表面にＡｇを主成分とする第１の導体パターン７ａとＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターン７ｂとが隣接し
て配置されている積層体を形成することができる。
【００４１】
なお、焼成にあたっては、有機バインダの揮散、消失工程で、積層に含まれている樹脂を消失させ、焼成工程にて、大気中で、用いたガラス粉末、セラミック粉末および導体材料が十分に焼結する温度で焼成して、相対密度が９５％以上になるように緻密化することが望ましい。
【００４２】
本実施形態の多層配線基板の製造方法は、ガラス粉末およびセラミック粉末の組成を変更することにより焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の異なる第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２を積層して、第２のグリーンシート２の焼成収縮がほぼ終了した温度よりも高い温度から第１のグリーンシート１の焼成収縮が開始するようにして、第２のグリーンシート２が焼成時に収縮するときには第２のグリーンシート２が第１のグリーンシート１を拘束し、一方、第１のグリーンシート１が収縮し始めたときには、第２のグリーンシート２の焼成収縮がほぼ完了している。このため、第２のグリーンシート２が焼成されて形成された絶縁層により第１のグリーンシート１が拘束されることにより第１のグリーンシート１の焼成収縮が抑えられる。その結果、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２が積層された積層体のＸ−Ｙ方向（長さの測定）の焼成収縮率を２％以下にすることができるとともに、同じＸ−Ｙ方向（長さの測定）の測定から求められる寸法精度を±０．２％以内にすることができるのである。
【００４３】
ここで、積層体についての焼成収縮開始温度とは、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２であるグリーンシートが０．１％体積収縮したときのことをいい、積層体についての焼成収縮終了温度とは、グリーンシートが最終焼成体積収縮量の９５％以上焼成収縮が進行している状態をいう。
【００４４】
また。本実施形態の多層配線基板の製造方法では、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２のうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターン７ａを形成するとともに、焼成収縮終了温度が第１のグリーンシート７ａと第２のグリーンシート７ｂとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターン７ｂを第１の導体パターン７ａに隣接させて形成することにより、グリーンシート１、２の表面に形成されている第１の導体パターンのＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制することができる。
【００４５】
図２は、本発明の多層配線基板の製造方法により作製された多層配線基板の断面図である。多層配線基板１１は、第１のグリーンシート１の焼成体である絶縁層１３と第２のグリーンシート２の焼成体である絶縁層（異種材料絶縁層）１５とが交互に積層された絶縁基板の内部に貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６を覆うように、絶縁層１３および絶縁層（異種材料絶縁層）１５の表面に、導体層７が、Ａｇからなる第１の導体層１６ａと該第１の導体１６ａの周囲に隣接して設けられたＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体層１６ｂを含んで構成されている。
【００４６】
本実施形態の多層配線基板１１によれば、絶縁層１３および異種材料絶縁層１５のうちの少なくとも一方の表面に、第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとが隣接して形成されていることから、多層配線基板１１がハンダ実装工程や高温高湿負荷試験などにおいて加熱されても第１の導体層１６ａの熱膨張による絶縁層１３、１５からの剥離を防止でき、ハンダ実装工程にも好適であるとともに、高温高湿負荷寿命に優れた多層配線基板を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態の多層配線基板では、第１の導体層１６ａの面積が第２の導体層１６ｂよりも大きいことが望ましく、これにより多層配線基板の電源からの電力の供給、電気
信号の伝播および静電容量の発生に寄与することが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態の多層配線基板では、第２の導体層１６ｂが第１の導体層１６ａに重ねられた構造または第１の導体層１６ａが第２の導体層１６ｂに重ねられた構造のいずれかであることがよく、これにより第１の導体層１６ａの熱膨張による絶縁層１３、１５からの剥離をさらに防止できる。この場合、導体抵抗が低く、電源からの電力の供給、電気信号の伝播および静電容量の発生に寄与する第１の導体層１６ａの特性を高められるという点で、第１の導体層１６ａの上面側に第２の導体層１６ｂが重ねられていることが望ましい。
【００４９】
また、本実施形態の多層配線基板では、第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとが隣接しており、第２の導体層１６ｂに含まれているＲｕＯ２またはＲｈＯ２が第１の導体層１６ａへ拡散している。このため第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとの界面にＲｕＯ２またはＲｈＯ２の濃度勾配が形成されていることから、第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとの間の熱膨張係数の違いを緩和でき、これにより第１の導体層１６ａおよび第２の導体層１６ｂの剥離をさらに防止できる。
【実施例】
【００５０】
まず、絶縁層を形成するためのグリーンシートを作製した。第１のグリーンシートとして、ＳｉＯ２が４８．５質量％、ＣａＯが２７．５質量％、ＭｇＯが１８．０質量％、Ａｌ２Ｏ３が５．０質量％およびＣｕＯが０．１質量％を含むガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末を準備した。これらをガラス粉末を６０質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を４０質量％と秤量し、有機バインダーを添加して、第１のグリーンシート用のガラスセラミック組成物を作製した。
【００５１】
また、ＳｉＯ２を９．５質量％、ＭｇＯを４４．５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１７．０質量％、ＣｕＯを０．４質量％、Ｂ２Ｏ３を１７．０質量％、ＢａＯを８．４質量％、Ｐ２Ｏ３を１．８質量％およびＳｎＯ２を２．１質量％含むガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末を準備した。これらをガラス粉末を７０質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を３０質量％と秤量し、有機バインダーを添加して、第２のグリーンシート用のガラスセラミック組成物を作製した。
【００５２】
次に、上記第１のグリーンシート用および第２のグリーンシート用のそれぞれのガラスセラミック組成物に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、面積が２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚みが８４μmの第１のグリーンシートを
作製した。
【００５３】
次に、得られたグリーンシートに、パンチングにより直径２００μｍの貫通孔を形成した。
【００５４】
次に、ビアホール導体用の導体ペーストを調製した。ビアホール導体用の導体ペーストは、平均粒径５μmのＡｇ粉末１００質量％に対して、ガラス粉末を１０質量％割合にな
るように添加した無機成分に、有機バインダーとしてエチルセルロース樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加し、混練して調製した。ガラス粉末としては、ＳｉＯ２を１８．５質量％、Ｂ２Ｏ３を３１．９質量％、ＢａＯを２３．４質量％、ＣａＯを２０．７質量％およびＬｉ２Ｏを５．５質量％を含むガラス粉末を用いた。
【００５５】
次に、調製したビアホール導体用の導体ペーストを第１、第２のグリーンシートに形成した貫通孔にスクリーン印刷法により充填した。
【００５６】
次に、表面の導体層となる第１の導体パターン用の導体ペーストを調製した。この場合、平均粒径２．５μmのＡｇ粉末を用意し、このＡｇ粉末に対して有機バインダーとして
エチルセルロース樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（重量比で８０：２０）を添加し混練して調製した。
【００５７】
次に、第２の導体パターン用の導体ペーストを調製した。この場合、平均粒径２．５μmのＡｇ粉末を用意し、このＡｇ粉末９６質量％に対して、ＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２
粉末を４質量％混合した無機粉末に有機バインダーとしてエチルセルロース樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（重量比で８０：２０）を添加し混練して調製した。
【００５８】
図３は、（ａ）は多層配線基板の評価試料を作製するための最表層における第１の導体パターンを示す模式図であり、（ｂ）は、２層目〜４層目における第１の導体パターンを示す模式図である。
【００５９】
第１の導体パターンは、焼成後にサイズの小さい導体パターンＡが０．１ｍｍ×０．１ｍｍ、サイズの大きい導体パターンＢが１．０ｍｍ×１．０ｍｍになるようにした。多層配線基板のは、焼成後に平面の面積が１０ｍｍ×１０ｍｍになるようにした。このときサイズの大きい導体パターンを有するグリーンシートを３層目に配置した。
【００６０】
また、１層目となる第１のグリーンシートの上面に周囲には、焼成後の多層配線基板の寸法を測定するためのパッドＣを形成した。
【００６１】
次に、図１（ａ）、（ｂ）に示す配置になるように、調製した第２の導体パターン用の導体ペーストを、ビアホール導体が形成された第１のグリーンシートの上面にスクリーン印刷し、第１の導体パターンを形成した。
【００６２】
次に、ビアホール導体および導体パターンを形成した第１、第２のグリーンシートを積層した。このとき第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間に接着剤を均一に塗布し、４５℃、１０ＭＰａの条件で加圧積層を行い、積層体を作製した。
【００６３】
続いて、積層体を１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズに切断し、これらの積層体の個片をＡｌ２Ｏ３の台板上に載せて有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、大気中、４００℃で加熱処理した後、９１０℃で１時間保持して焼成した。得られた多層配線基板を２０個抽出し、多層配線基板の四隅に形成したパッドの間隔を測定して、生の積層体に対するＸ−Ｙ方向の焼成収縮率を測定したところ、辺の長さとしての収縮率が平均値で１．０％であり、寸法ばらつきが辺の長さの測定において±０．１％以内に入っており、高寸法制度の多層配線基板が得られた。
【００６４】
次に、得られた多層配線基板を切断し、断観研磨して、導体層の端部におけるクラックの有無を実体顕微鏡を用いて倍率５０〜１００倍にて観察した。また、最高温度を２５０℃としたハンダリフロー炉を通過させた後に３層目のパターンＢで作製した第１の導体層における剥離の有無を同様の方法で調べた。
【００６５】
また、第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシート、ならびに第１の導体パターン用の導体ペーストおよび第２の導体パターン用の導体ペーストを熱処理して有機成分を除去した粉末を用いて、加圧成型により直径１０ｍｍ、高さ８ｍｍの円柱状の圧粉体を形成した。成型条件は１×１０４ｋｇｆ／ｃｍ２とした。次に、この圧粉体に対して室温〜１０００℃の温度範囲で熱機械分析（ＴＭＡ）によりそれぞれの収縮開始温度および収縮
終了温度を測定した。このとき、昇温速度を１０℃／ｍｉｎとした。第１のグリーンシートの焼成収縮開始温度は７５０℃、焼成収縮終了温度は９００℃、第２のグリーンシートの焼成収縮開始温度は７００℃、焼成収縮終了温度は７５０℃、第２の導体パターンの収縮開始温度は表１に示した。なお、第１の導体パターンは、焼成収縮開始温度が６４０℃、収縮終了温度は９２０℃であった。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１の結果から明らかなように、本発明の試料Ｎｏ．２〜１１では、作製した多層配線基板の破断面の観察から、第１の導体層の端部にクラックの発生した試料の割合は３０個中１個以下であり、また、耐熱衝撃試験後においても３０個中３個以下であった。また、作製した多層配線基板では、焼成後の試料において第１の導体層の剥離が見られなかった。
【００６８】
これに対して、第１の導体層に隣接して第２の導体層を形成しなかった試料Ｎｏ．１では、作製した多層配線基板の破断面の観察から、第１の導体層の端部にクラックの発生した試料の割合が３０個中５個であり、また、耐熱衝撃試験後においても３０個中１０個であった。
【符号の説明】
【００６９】
１ 第１のグリーンシート
２ 第２のグリーンシート
３ 貫通孔
５ ビアホール導体
７ａ 第１の導体パターン
７ｂ 第２の導体パターン
１１ 多層配線基板
１３ 絶縁層
１５ 異種材料絶縁層
１６ 貫通孔
１７ ビアホール導体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセラミックスからなる絶縁基板を有する多層配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化時代を迎え、情報通信技術が急速に発達し、それに伴い、半導体素子等の高速化、大型化が図られ、配線層においても、信号の伝送損失を低減する上で配線層の低抵抗化と絶縁基板の低誘電率化が求められている。そこで、１０００℃以下での焼成によって緻密化でき、銅、銀または金等の低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能で、かつ誘電率の低いガラスセラミックスを絶縁層とする多層配線基板が提案されている。また、多層配線基板に実装される半導体素子は、ゲート数の増加に伴い、フリップチップ実装が主流となっており、接続端子の増加と挟ピッチ化が進められている。このため、これを実装する多層配線基板の半導体素子の搭載面には、半導体素子の表面に形成された接続端子のピッチに適合する寸法精度（主面に形成された接続端子の間隔の精度）が要求されており、この寸法精度を高めるために焼成時の平面方向の収縮を抑制する多層配線基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
例えば、ガラス粉末とセラミック粉末との混合物に有機バインダ、可塑剤、溶剤等を加えてスラリーとし、ドクターブレード等により成形された第１のグリーンシートと、第１のグリーンシートと同様の方法で成形され、第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高い温度で焼成収縮を開始する第２のグリーンシートとを用意し、それぞれのグリーンシートに貫通孔を形成してビアホール導体用の導体ペーストを充填するとともに、少なくとも一方のグリーンシートの一方主面に配線パターン用の導体ペーストを塗布する。次いで、ビアホール導体および配線パターンを形成した第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートを交互に積層して積層体を作製し、この積層体を第２のグリーンシートが焼成収縮する温度まで加熱して焼成するという方法である。なお、ここでは、第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートを総称してグリーンシートということもある。
【０００４】
即ち、特許文献１、２に開示された多層配線基板の製造方法によれば、第１のグリーンシートが焼成収縮する際、焼成収縮を開始していない状態の第２のグリーンシートによって、第１の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のグリーンシートが焼成収縮する際、第１の絶縁層（すでに焼成収縮を終了した状態の第１のグリーンシート）によって、第２のグリーンシートの平面方向の収縮が抑制される。なお、平面方向の収縮が抑制される分、積層方向の収縮は大きくなる。以上のようなメカニズムにより、多層配線基板（ガラスセラミックグリーンシートを積層した積層体の焼成後の状態）の面内（Ｘ−Ｙ方向）の寸法精度（主面に形成された接続端子の間隔の精度）を向上できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６１４４３号公報
【特許文献２】特開２００８−１１７８１５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記の製造方法を適用する積層体が、例えば、内部に接地用のグランド層のように、グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有するような積層体である場合、グリーンシートの焼成収縮挙動と配線パターンの焼成収縮挙動との違いに
より、焼成後の絶縁層（グリーンシートの焼成体）と配線層（配線パターンの焼成体）との界面の応力が増加し、場合によっては、グランド層の端部にクラックが発生し、多層配線基板が絶縁不良になるという問題があった。
【０００７】
従って本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有している積層体を適用しても、配線層の端部のクラックの発生を抑制できるとともに、寸法精度の高い多層配線基板と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】
【０００８】
本発明の多層配線基板の製造方法は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する第１のグリーンシートを準備する工程と、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有し、前記第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度の低い第２のグリーンシートを準備する工程と、前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートのうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンを形成するとともに、焼成収縮終了温度が前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに隣接させて形成する工程と、前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンが形成された前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートを積層し、同時焼成する工程と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
また、上記多層配線基板の製造方法では、前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに重なるように形成することが望ましい。
【００１０】
本発明の多層配線基板は、複数のガラスセラミック絶縁層を積層してなり、少なくとも最外層に位置する２層のガラスセラミック絶縁層が、他のガラスセラミック絶縁層と異なる異種材料絶縁層であり、前記ガラスセラミック絶縁層の層間に導体層が設けられている多層配線基板において、前記導体層が、Ａｇからなる第１の導体層と該第１の導体の周囲に隣接して設けられたＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体層を含んで構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記多層配線基板では、前記第２の導体層が前記第１の導体層に重ねられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、グリーンシートの面積に対して面積割合の高い配線パターンを有している積層体を適用しても、配線層の端部のクラックの発生を抑制できるとともに、寸法精度の高い多層配線基板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）はグリーンシート上に形成した第１の導体パターンが矩形状である場合に、その四隅に第２の導体パターンを形成する場合、（ｂ）は同形状の第１の導体パターンの周囲を囲むように第２の導体パターンを形成する場合の平面図である。
【図２】本実施形態の多層配線基板の製造方法により作製された多層配線基板の断面図である。
【図３】（ａ）は多層配線基板の評価試料を作製するための最表層における第１の導体パターンを示す模式図であり、（ｂ）は、２層目〜４層目における第１の導体パターンを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本実施形態の多層配線基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【００１５】
第１の工程では、まず、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する第１のグリーンシートを準備するとともに、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有し、第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度の低い第２のグリーンシートを準備する。
【００１６】
第１のグリーンシートに含まれるガラス粉末の具体的な組成の例としては、必須成分として、ＳｉＯ２を４０〜５０質量％、ＣａＯを２５〜３０質量％、ＭｇＯを１５〜２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を３〜１０質量％およびＣｕＯを０．０５〜０．３質量％含む組成が挙げられる。
【００１７】
第１のグリーンシートに含まれるセラミック粉末の具体例としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２（クオーツ）、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。この場合、第１のグリーンシートでは、ガラス粉末５０〜７０質量％とセラミック粉末３０〜５０質量％とからなることが望ましい。
【００１８】
この場合、第１のグリーンシートに含まれる無機成分の成形体を熱機械分析（ＴＭＡ）から求められる焼成収縮開始温度は７００〜８００℃であり、焼成収縮終了温度は８５０〜９５０℃であることが望ましい。
【００１９】
第２のグリーンシートに含まれるガラス粉末の具体的な組成の例としては、必須成分として、ＳｉＯ２を５〜１５質量％、ＭｇＯを４０〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０〜２０質量％、ＣｕＯを０．１〜１．０質量％、Ｂ２Ｏ３を１５〜２０質量％、ＢａＯを５．０〜１０質量％、Ｐ２Ｏ３を１〜３質量％およびＳｎＯ２を１．０〜２．５質量％含む組成が挙げられる。
【００２０】
第２のグリーンシートに含まれるセラミック粉末は、第１のグリーンシートに含まれるセラミック粉末として挙げた上記のセラミック粉末から選ばれる少なくとも１種のセラミック粉末を用いるのが良い。この場合、第２のグリーンシートでは、ガラス粉末６０〜８０質量％とセラミック粉末２０〜４０質量％とからなることが望ましい。
【００２１】
また、第２のグリーンシートに含まれる無機成分の成形体を熱機械分析（ＴＭＡ）から求められる焼成収縮開始温度は６５０〜７３０℃であり、焼成収縮終了温度は７００〜８００℃であることが望ましい。
【００２２】
第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとを上記組成とすることにより、第２のグリーンシートの焼成収縮開始温度を第１のグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも低いものとすることができる。
【００２３】
また、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になるとともに、配線層として、Ａｇを主成分とする低抵抗導体を用いることが可能となり、また、誘電率を幅広い範囲で制御することも可能であり、高速伝送化や、内蔵素子の機能向上に適している。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。
【００２４】
第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートは、上記したガラス粉末とセラミック粉末との混合物に、有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化する。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い、
所定寸法に切断して作製する。
【００２５】
第２の工程では、第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシート（第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートを総称してグリーンシートということもある）のそれぞれに、金型、パンチングおよびレーザー加工等のいずれかの加工法によって貫通孔を形成する。
【００２６】
第３の工程では、貫通孔３に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成する。
【００２７】
ビアホール導体用の導体ペーストは、平均粒径が１〜５μｍ程度のＡｇを主成分とする金属粉末に、必要に応じてセラミック粉末を添加した無機成分に対して、エチルセルロース、アクリル樹脂などの樹脂を加え、さらにジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、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などの適当な溶剤を混合し、３本ローラ又はボールミル等により均質に混練して調製されたものを用いる。
【００２８】
第４の工程では、ビアホール導体を覆うように、グリーンシートの表面に配線用の導体パターンを形成する。本実施形態の多層配線基板の製造方法において形成する導体パターンは、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンとＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２（酸化ルテニウム）またはＲｈＯ２（酸化ロジウム）を含む第２の導体パターンとからなる。この場合、第２の導体パターンの焼成収縮終了温度は第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間にある。また、これら第１の導体パターンおよび第２の導体パターンは隣接して形成される。
【００２９】
第１の導体パターンを形成するための導体ペーストは、ビアホール導体を形成するための導体ペーストと同じく平均粒径が１〜５μｍ程度のＡｇを主成分とする金属粉末に、必要に応じてセラミック材料を添加した無機成分に対して、エチルセルロース、アクリル樹脂などの樹脂を加え、さらにジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、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などの適当な溶剤を混合し、３本ローラ又はボールミル等により均質に混練して調製されたものを用いる。表面配線導体パターン用の導体ペーストは、焼成後の表面の導体層の導体抵抗を低くするという理由からビアホール導体用の導体ペーストよりもセラミック材料の添加量を少なくしたものを用いるのがよい。
【００３０】
第２の導体パターンを形成するための導体ペーストは、無機成分として、Ａｇ粉末とともにＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２粉末を含んでいる。この場合、第２の導体パターン７ｂは、Ａｇ粉末を９２〜９９質量％とＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２粉末を１〜８質量％とからなることが望ましい。この場合、導体抵抗を低くできるとともに、絶縁層への接着強度を高められるという点でＲｕＯ２粉末を用いることが望ましい。
【００３１】
Ａｇ主成分とする金属粉末により形成される導体パターンは、一般に、ガラス粉末とセラミック粉末とを含むグリーンシートより焼成収縮開始温度が低いものとなっており、このようにグリーンシートが焼結を終了する温度においても焼成収縮が続いているような焼成収縮挙動を示すものである。このため焼成収縮開始温度の異なるグリーンシートの表面にＡｇを主成分とする金属粉末により形成される導体パターン（例えば、第１の導体パターン９ａのみ）を形成した場合には、グリーンシートの焼成収縮挙動と第１の導体パターンの焼成収縮挙動との違いからグリーンシートが焼成されて得られる絶縁層（第１の絶縁層）と第１の導体パターンが焼成されて得られるＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含まない配線層（第１の配線層）との間に応力が発生しやくなり、場合によっては、応力により第１の絶縁層にクラックが発生するようになる。このようなクラックの発生は、絶縁層の面積に
対する配線層の面積割合が大きい場合に顕著となる。
【００３２】
そこで、本発明では、グリーンシートの表面に形成するＡｇを主成分とする導体パターン（ここでは第１の導体パターン）とともに、この第１の導体パターンに隣接させて第１の導体パターンの焼成収縮を拘束するための第２の導体パターンを形成する。
【００３３】
第２の導体パターンはＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２を含んでいることから第１の導体パターンよりも焼成収縮開始温度を高めることができる。この場合、第２の導体パターンの組成を、Ａｇ粉末９２〜９９質量％、ＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２１〜８質量％とすることにより、第２の導体パターンの焼成収縮終了温度を第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間にすることが可能になる。これにより第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシートのうち少なくとも一方のグリーンシート上において第２の導体パターンに隣接して形成される第１の導体パターンを焼成時に面内方向（Ｘ−Ｙ方向）に拘束でき、これにより第１の導体パターンの焼成収縮に起因する応力を低減できる。その結果、第１の導体パターンが焼成されて形成される配線層（第１の配線層）の端部に発生するクラックを防止できる。この場合、本発明は、絶縁層（グリーンシート）の面積に対する配線層（第１の導体パターン）の面積割合が１％以上である場合に好適なものとなる。
【００３４】
また、本実施形態の多層配線基板の製造方法では、第１の導体パターンへの拘束力を高められるという理由から、焼成時に面内方向（Ｘ−Ｙ方向）に拘束第２の導体パターン７ｂを第１の導体パターンに重なるように形成することが望ましい。
【００３５】
図１の（ａ）はグリーンシート上に形成した第１の導体パターンが矩形状である場合に、その四隅に第２の導体パターンを形成する場合、（ｂ）は同形状の第１の導体パターンの周囲を囲むように第２の導体パターンを形成する場合の平面図である。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、第１の導体パターンが長方形または正方形などの矩形状である場合、第１の導体パターンの四隅、周囲または端部のうちいずれかの位置に第２の導体パターンを形成することによりグリーンシートに対して面積割合の高い第１の導体パターンへの拘束力を高めることができる。この場合、第１の導体パターンへの拘束力が高いという点で、第１の導体パターンの周囲の全周にわたって第２の導体パターンを形成するのがよい。
【００３７】
また、第１の導体パターンとしてシグナル線のような長尺状の導体パターンが多数配置された場合には、第２の導体パターンを第１の導体パターン両端に隣接するように形成すると、シグナル線のように長尺状の導体パターンが多数形成された場合にも第１の導体パターンを拘束することが可能になる。
【００３８】
なお、本実施形態の多層配線基板の製造方法では、焼成後に得られる多層配線基板において、電源からの電力の供給、電気信号の伝播および静電容量の発生に寄与する導体層となるように、導体抵抗の低い第１の導体パターンの面積が第２の導体パターンよりも大きいことが望ましい。
【００３９】
第６の工程では、第１、第２の導体パターン７ａ、７ｂが形成された第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２を交互に積層して積層体を形成した後、焼成を行って多層配線基板を作製する。
【００４０】
このようにして、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２のうちの少なくとも一方のグリーンシート１、２の表面にＡｇを主成分とする第１の導体パターン７ａとＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターン７ｂとが隣接し
て配置されている積層体を形成することができる。
【００４１】
なお、焼成にあたっては、有機バインダの揮散、消失工程で、積層に含まれている樹脂を消失させ、焼成工程にて、大気中で、用いたガラス粉末、セラミック粉末および導体材料が十分に焼結する温度で焼成して、相対密度が９５％以上になるように緻密化することが望ましい。
【００４２】
本実施形態の多層配線基板の製造方法は、ガラス粉末およびセラミック粉末の組成を変更することにより焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度の異なる第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２を積層して、第２のグリーンシート２の焼成収縮がほぼ終了した温度よりも高い温度から第１のグリーンシート１の焼成収縮が開始するようにして、第２のグリーンシート２が焼成時に収縮するときには第２のグリーンシート２が第１のグリーンシート１を拘束し、一方、第１のグリーンシート１が収縮し始めたときには、第２のグリーンシート２の焼成収縮がほぼ完了している。このため、第２のグリーンシート２が焼成されて形成された絶縁層により第１のグリーンシート１が拘束されることにより第１のグリーンシート１の焼成収縮が抑えられる。その結果、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２が積層された積層体のＸ−Ｙ方向（長さの測定）の焼成収縮率を２％以下にすることができるとともに、同じＸ−Ｙ方向（長さの測定）の測定から求められる寸法精度を±０．２％以内にすることができるのである。
【００４３】
ここで、積層体についての焼成収縮開始温度とは、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２であるグリーンシートが０．１％体積収縮したときのことをいい、積層体についての焼成収縮終了温度とは、グリーンシートが最終焼成体積収縮量の９５％以上焼成収縮が進行している状態をいう。
【００４４】
また。本実施形態の多層配線基板の製造方法では、第１のグリーンシート１および第２のグリーンシート２のうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターン７ａを形成するとともに、焼成収縮終了温度が第１のグリーンシート７ａと第２のグリーンシート７ｂとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターン７ｂを第１の導体パターン７ａに隣接させて形成することにより、グリーンシート１、２の表面に形成されている第１の導体パターンのＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制することができる。
【００４５】
図２は、本発明の多層配線基板の製造方法により作製された多層配線基板の断面図である。多層配線基板１１は、第１のグリーンシート１の焼成体である絶縁層１３と第２のグリーンシート２の焼成体である絶縁層（異種材料絶縁層）１５とが交互に積層された絶縁基板の内部に貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６を覆うように、絶縁層１３および絶縁層（異種材料絶縁層）１５の表面に、導体層７が、Ａｇからなる第１の導体層１６ａと該第１の導体１６ａの周囲に隣接して設けられたＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体層１６ｂを含んで構成されている。
【００４６】
本実施形態の多層配線基板１１によれば、絶縁層１３および異種材料絶縁層１５のうちの少なくとも一方の表面に、第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとが隣接して形成されていることから、多層配線基板１１がハンダ実装工程や高温高湿負荷試験などにおいて加熱されても第１の導体層１６ａの熱膨張による絶縁層１３、１５からの剥離を防止でき、ハンダ実装工程にも好適であるとともに、高温高湿負荷寿命に優れた多層配線基板を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施形態の多層配線基板では、第１の導体層１６ａの面積が第２の導体層１６ｂよりも大きいことが望ましく、これにより多層配線基板の電源からの電力の供給、電気
信号の伝播および静電容量の発生に寄与することが可能になる。
【００４８】
また、本実施形態の多層配線基板では、第２の導体層１６ｂが第１の導体層１６ａに重ねられた構造または第１の導体層１６ａが第２の導体層１６ｂに重ねられた構造のいずれかであることがよく、これにより第１の導体層１６ａの熱膨張による絶縁層１３、１５からの剥離をさらに防止できる。この場合、導体抵抗が低く、電源からの電力の供給、電気信号の伝播および静電容量の発生に寄与する第１の導体層１６ａの特性を高められるという点で、第１の導体層１６ａの上面側に第２の導体層１６ｂが重ねられていることが望ましい。
【００４９】
また、本実施形態の多層配線基板では、第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとが隣接しており、第２の導体層１６ｂに含まれているＲｕＯ２またはＲｈＯ２が第１の導体層１６ａへ拡散している。このため第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとの界面にＲｕＯ２またはＲｈＯ２の濃度勾配が形成されていることから、第１の導体層１６ａと第２の導体層１６ｂとの間の熱膨張係数の違いを緩和でき、これにより第１の導体層１６ａおよび第２の導体層１６ｂの剥離をさらに防止できる。
【実施例】
【００５０】
まず、絶縁層を形成するためのグリーンシートを作製した。第１のグリーンシートとして、ＳｉＯ２が４８．５質量％、ＣａＯが２７．５質量％、ＭｇＯが１８．０質量％、Ａｌ２Ｏ３が５．０質量％およびＣｕＯが０．１質量％を含むガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末を準備した。これらをガラス粉末を６０質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を４０質量％と秤量し、有機バインダーを添加して、第１のグリーンシート用のガラスセラミック組成物を作製した。
【００５１】
また、ＳｉＯ２を９．５質量％、ＭｇＯを４４．５質量％、Ａｌ２Ｏ３を１７．０質量％、ＣｕＯを０．４質量％、Ｂ２Ｏ３を１７．０質量％、ＢａＯを８．４質量％、Ｐ２Ｏ３を１．８質量％およびＳｎＯ２を２．１質量％含むガラス粉末と、Ａｌ２Ｏ３粉末を準備した。これらをガラス粉末を７０質量％、Ａｌ２Ｏ３粉末を３０質量％と秤量し、有機バインダーを添加して、第２のグリーンシート用のガラスセラミック組成物を作製した。
【００５２】
次に、上記第１のグリーンシート用および第２のグリーンシート用のそれぞれのガラスセラミック組成物に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、面積が２００ｍｍ×２００ｍｍ、厚みが８４μmの第１のグリーンシートを
作製した。
【００５３】
次に、得られたグリーンシートに、パンチングにより直径２００μｍの貫通孔を形成した。
【００５４】
次に、ビアホール導体用の導体ペーストを調製した。ビアホール導体用の導体ペーストは、平均粒径５μmのＡｇ粉末１００質量％に対して、ガラス粉末を１０質量％割合にな
るように添加した無機成分に、有機バインダーとしてエチルセルロース樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加し、混練して調製した。ガラス粉末としては、ＳｉＯ２を１８．５質量％、Ｂ２Ｏ３を３１．９質量％、ＢａＯを２３．４質量％、ＣａＯを２０．７質量％およびＬｉ２Ｏを５．５質量％を含むガラス粉末を用いた。
【００５５】
次に、調製したビアホール導体用の導体ペーストを第１、第２のグリーンシートに形成した貫通孔にスクリーン印刷法により充填した。
【００５６】
次に、表面の導体層となる第１の導体パターン用の導体ペーストを調製した。この場合、平均粒径２．５μmのＡｇ粉末を用意し、このＡｇ粉末に対して有機バインダーとして
エチルセルロース樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（重量比で８０：２０）を添加し混練して調製した。
【００５７】
次に、第２の導体パターン用の導体ペーストを調製した。この場合、平均粒径２．５μmのＡｇ粉末を用意し、このＡｇ粉末９６質量％に対して、ＲｕＯ２粉末またはＲｈＯ２
粉末を４質量％混合した無機粉末に有機バインダーとしてエチルセルロース樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（重量比で８０：２０）を添加し混練して調製した。
【００５８】
図３は、（ａ）は多層配線基板の評価試料を作製するための最表層における第１の導体パターンを示す模式図であり、（ｂ）は、２層目〜４層目における第１の導体パターンを示す模式図である。
【００５９】
第１の導体パターンは、焼成後にサイズの小さい導体パターンＡが０．１ｍｍ×０．１ｍｍ、サイズの大きい導体パターンＢが１．０ｍｍ×１．０ｍｍになるようにした。多層配線基板のは、焼成後に平面の面積が１０ｍｍ×１０ｍｍになるようにした。このときサイズの大きい導体パターンを有するグリーンシートを３層目に配置した。
【００６０】
また、１層目となる第１のグリーンシートの上面に周囲には、焼成後の多層配線基板の寸法を測定するためのパッドＣを形成した。
【００６１】
次に、図１（ａ）、（ｂ）に示す配置になるように、調製した第２の導体パターン用の導体ペーストを、ビアホール導体が形成された第１のグリーンシートの上面にスクリーン印刷し、第１の導体パターンを形成した。
【００６２】
次に、ビアホール導体および導体パターンを形成した第１、第２のグリーンシートを積層した。このとき第１のグリーンシートと第２のグリーンシートとの間に接着剤を均一に塗布し、４５℃、１０ＭＰａの条件で加圧積層を行い、積層体を作製した。
【００６３】
続いて、積層体を１０ｍｍ×１０ｍｍのサイズに切断し、これらの積層体の個片をＡｌ２Ｏ３の台板上に載せて有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、大気中、４００℃で加熱処理した後、９１０℃で１時間保持して焼成した。得られた多層配線基板を２０個抽出し、多層配線基板の四隅に形成したパッドの間隔を測定して、生の積層体に対するＸ−Ｙ方向の焼成収縮率を測定したところ、辺の長さとしての収縮率が平均値で１．０％であり、寸法ばらつきが辺の長さの測定において±０．１％以内に入っており、高寸法制度の多層配線基板が得られた。
【００６４】
次に、得られた多層配線基板を切断し、断観研磨して、導体層の端部におけるクラックの有無を実体顕微鏡を用いて倍率５０〜１００倍にて観察した。また、最高温度を２５０℃としたハンダリフロー炉を通過させた後に３層目のパターンＢで作製した第１の導体層における剥離の有無を同様の方法で調べた。
【００６５】
また、第１のグリーンシートおよび第２のグリーンシート、ならびに第１の導体パターン用の導体ペーストおよび第２の導体パターン用の導体ペーストを熱処理して有機成分を除去した粉末を用いて、加圧成型により直径１０ｍｍ、高さ８ｍｍの円柱状の圧粉体を形成した。成型条件は１×１０４ｋｇｆ／ｃｍ２とした。次に、この圧粉体に対して室温〜１０００℃の温度範囲で熱機械分析（ＴＭＡ）によりそれぞれの収縮開始温度および収縮
終了温度を測定した。このとき、昇温速度を１０℃／ｍｉｎとした。第１のグリーンシートの焼成収縮開始温度は７５０℃、焼成収縮終了温度は９００℃、第２のグリーンシートの焼成収縮開始温度は７００℃、焼成収縮終了温度は７５０℃、第２の導体パターンの収縮開始温度は表１に示した。なお、第１の導体パターンは、焼成収縮開始温度が６４０℃、収縮終了温度は９２０℃であった。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１の結果から明らかなように、本発明の試料Ｎｏ．２〜１１では、作製した多層配線基板の破断面の観察から、第１の導体層の端部にクラックの発生した試料の割合は３０個中１個以下であり、また、耐熱衝撃試験後においても３０個中３個以下であった。また、作製した多層配線基板では、焼成後の試料において第１の導体層の剥離が見られなかった。
【００６８】
これに対して、第１の導体層に隣接して第２の導体層を形成しなかった試料Ｎｏ．１では、作製した多層配線基板の破断面の観察から、第１の導体層の端部にクラックの発生した試料の割合が３０個中５個であり、また、耐熱衝撃試験後においても３０個中１０個であった。
【符号の説明】
【００６９】
１ 第１のグリーンシート
２ 第２のグリーンシート
３ 貫通孔
５ ビアホール導体
７ａ 第１の導体パターン
７ｂ 第２の導体パターン
１１ 多層配線基板
１３ 絶縁層
１５ 異種材料絶縁層
１６ 貫通孔
１７ ビアホール導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する第１のグリーンシートを準備する工程と、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有し、前記第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度の低い第２のグリーンシートを準備する工程と、
前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートのうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンを形成するとともに、焼成収縮終了温度が前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに隣接させて形成する工程と、
前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンが形成された前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートを積層し、同時焼成する工程と、を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに重なるように形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
複数のガラスセラミック絶縁層を積層してなり、少なくとも最外層に位置する２層のガラスセラミック絶縁層が、他のガラスセラミック絶縁層と異なる異種材料絶縁層であり、前記ガラスセラミック絶縁層の層間に導体層が設けられている多層配線基板において、前記導体層が、Ａｇからなる第１の導体層と該第１の導体の周囲に隣接して設けられたＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体層を含んで構成されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項４】
前記第２の導体層が前記第１の導体層に重ねられていることを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板。
【請求項１】
ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する第１のグリーンシートを準備する工程と、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有し、前記第１のグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度の低い第２のグリーンシートを準備する工程と、
前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートのうち少なくとも一方に、Ａｇを主成分とする第１の導体パターンを形成するとともに、焼成収縮終了温度が前記第１のグリーンシートと前記第２のグリーンシートとの間にあり、Ａｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに隣接させて形成する工程と、
前記第１の導体パターンおよび前記第２の導体パターンが形成された前記第１のグリーンシートおよび前記第２のグリーンシートを積層し、同時焼成する工程と、を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の導体パターンを前記第１の導体パターンに重なるように形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
複数のガラスセラミック絶縁層を積層してなり、少なくとも最外層に位置する２層のガラスセラミック絶縁層が、他のガラスセラミック絶縁層と異なる異種材料絶縁層であり、前記ガラスセラミック絶縁層の層間に導体層が設けられている多層配線基板において、前記導体層が、Ａｇからなる第１の導体層と該第１の導体の周囲に隣接して設けられたＡｇを主成分とし、ＲｕＯ２またはＲｈＯ２を含む第２の導体層を含んで構成されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項４】
前記第２の導体層が前記第１の導体層に重ねられていることを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２３３６８６（Ｐ２０１１−２３３６８６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０２１２４（Ｐ２０１０−１０２１２４）
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２７日（２０１０．４．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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