多層配線板及びその製造方法
【課題】電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明による多層配線板１００は、内層に第１の配線層１１２を有するセラミック配線板１１０と、セラミック配線板１１０上に積層した樹脂層１２０と、樹脂層１２０上に積層した第２の配線層１３０とを含み、第１及び第２の配線層１１２、１３０がビア１４０により直接接続されている。
【解決手段】上記課題を解決するために、本発明による多層配線板１００は、内層に第１の配線層１１２を有するセラミック配線板１１０と、セラミック配線板１１０上に積層した樹脂層１２０と、樹脂層１２０上に積層した第２の配線層１３０とを含み、第１及び第２の配線層１１２、１３０がビア１４０により直接接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の能動部品、フィルター、抵抗、キャパシタ等の受動部品といった電子デバイス、及び、それらのチップ部品等は、小型化及び軽量化がますます進んでおり、これらが実装される配線基板、モジュール、パッケージ部品等も、高密度実装による更なる小型化及び軽量化が切望されている。かかる要求を満足するために、高密度配線を実現できるだけでなく、一層の小型化及び軽量化も可能となる多層配線板が種々検討されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、コア基板上に樹脂絶縁層と導体層とを積層した配線基板において、前記コア基板がセラミックを主体として構成され、コア基板及び樹脂絶縁層の線膨張係数が所定の条件を満足する配線基板が提案されている。この特許文献１によると、コア基板及び樹脂絶縁層の線膨張係数が所定の条件を満足することで、コア基板と樹脂絶縁層との剥離が生じ難い、高信頼性を持つ配線基板を容易に製造できる、とされている。
【特許文献１】特開２００５−１９１２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の配線基板では、その図１及び対応する明細書中の記載に示されているように、セラミック誘電体層を絶縁層として有するコア基板１の内層に配設された導体層６１と、その外側の樹脂絶縁層７及び９間に配設された導体層８との層間接続は、コア基板２におけるビア導体４と樹脂絶縁層７内に設けられたビア３４とを導体層６３（パッド）を介して接続することにより確保されている。導体層６３は、ビア導体４やビア３４よりも面内方向での断面積が大きいため、その導体層６３と、導体層８の同層に設けられ導体層６３と接続しない他の配線層との間、すなわち電圧が印加されて互いに異なる電位を有する層間（以下、「異電位層間」ともいう。）の絶縁性を確保するためには、それらの間に存在する樹脂絶縁層７を厚くする必要がある。しかしながら、樹脂絶縁層７を厚くすると、樹脂絶縁層７の収縮等に起因して配線基板に反りや歪みが生じてしまう。特に近年では、配線基板の狭ピッチ化と共に薄層化が一層進んできており、上述の異電位層間の絶縁性の確保と反りや歪みの抑制とを両立することが困難になっている。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板及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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明者らはビア間を接続するパッドを省略することに着目し鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明による多層配線板は、内層に第１の配線層を有するセラミック配線板と、セラミック配線板上に積層した樹脂層と、樹脂層上に積層した第２の配線層とを含み、第１及び第２の配線層がビアにより直接接続されている配線板である。この多層配線板は、セラミック配線板と樹脂層との間に上記ビアに接続する配線層を有しないことが好ましい。
【０００７】
上記特許文献１に記載のものを始めとする従来の多層配線板では、セラミック配線板の内層に設けられた配線層と、そのセラミック配線板に積層した樹脂層の表面上に形成された配線層とは、セラミック配線板と樹脂層との間に設けられたパッドを介してそこから各配線層に延びるビアで互いに接続される。このように従来の多層配線板は、上記各配線層間をビアにより直接接続することなく、ビアよりも面内方向の断面積が大きなパッドを介する。パッドの断面積が大きな分、パッドと樹脂層に積層した他の配線層との距離はビアと他の配線層との距離よりも短くなり絶縁破壊が生じやすくなる。そこで、このような異電位層間の絶縁破壊を回避するためには、樹脂層を厚くせざるを得ない。そうなると、セラミック配線板に対する樹脂層の厚みの程度が大きくなり、多層配線板全体では樹脂層の収縮等に起因して反りや歪みが生じやすくなる。また、多層配線板の反りや歪みを抑制するために樹脂層を薄くすると、異電位層間の絶縁破壊が生じやすくなる。
【０００８】
一方、本発明の多層配線板は、セラミック配線板の内層にある第１の配線層と、樹脂層上に積層した第２の配線層とがビアにより直接接続されている。これにより、それらの配線層を接続するためのパッド等が必要なくなる。そうすると、面内方向の断面積の小さなビアのみが各配線層間に存在し、電圧印加時に互いに異なる電位を有するビアと他の配線層との距離を長くすることができるので、樹脂層を薄くしても異電位層間の絶縁破壊が十分に抑制される。樹脂層を薄くすることができれば、セラミック配線板が相対的に厚くなるため、樹脂層の収縮等によってもセラミック配線板の剛性により多層配線板の反りや歪みを十分に防止できる。
【０００９】
したがって、このような本発明による効果は、樹脂層上に積層し、第１の配線層とは異なる電位を有し得る第３の配線層を本発明の多層配線板が更に含む場合、一層有効に奏される。
【００１０】
本発明の多層配線板の製造方法は、セラミック基板の素地材料からなり互いに積層した複数枚のグリーンシートと、その複数枚のグリーンシートの内層に配設された導電ペーストからなる第１の層と、最表層の上記グリーンシートの表面から第１の層まで連通した孔内に充填された上述の素地材料の焼成温度で焼結しない材料からなる非焼結ペーストとを含む構造体を準備する工程と、その構造体を上記素地材料の焼成温度で焼成して、上述のグリーンシートの焼成体であるセラミック基板と第１の層の焼成体である配線層とを含むセラミック配線板を得る工程と、そのセラミック配線板から上記非焼結ペーストを除去する工程と、セラミック配線板の主面上に樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、上記孔内に上述の配線層と接続するビアを形成する工程と、上記樹脂層の表面上に上記ビアと接続する配線層を形成する工程とを有する製造方法である。この製造方法によると、上記本発明の多層配線板を製造することができる。すなわち、本発明の多層配線板の製造方法は、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板を製造することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態の多層配線板の要部を概略的に示す断面図である。本実施形態の多層配線板１００は、内層に配線層１１２を有するセラミック配線板１１０と、セラミック配線板１１０上に積層した樹脂層１２０と、樹脂層１２０上に積層した配線層１３０とを含み、配線層１１２、１３０がビア１４０により層間で直接接続されているものである。
【００１４】
セラミック配線板１１０は、セラミック基板１１６と、そのセラミック基板１１６の内層に設けられた配線層１１２、１１４とを含み、更に配線層１１４とその下方の配線層（図示せず）とを層間で接続するビア１１３と、配線層１１２と配線層１１４とを層間で接続するビア１１１とを含む。
【００１５】
セラミック基板１１６は絶縁性を示し、セラミック材料（素地材料）を含有する基板であれば特に限定されない。かかるセラミック基板１１６を備える多層配線板１００は、従来の樹脂のみを絶縁層として用いた多層配線板と比較して、放熱性や配線精度、高周波特性に優れているので好ましい。セラミック材料は、例えば後述の実施形態に係るグリーンシートに含有される材料を焼成して得られる材料である。セラミック基板１１６は、配線層１１２、１１４を境界として、上から絶縁層１１６ｅ、１１６ｆ、１１６ｆを有する。それらの絶縁層１１６ｅ、１１６ｆ、１１６ｇの厚みは例えば１０〜２００μｍであればよい。絶縁層１１６ｅには、樹脂層１２０との界面からその厚み方向に配線層１１２の上面にまで連通する貫通孔１１６ａが形成されている。貫通孔１１６ａの大きさは特に限定されず、小型化、微細化（狭ピッチ化）の観点から、その開口１１６ｂでの内径が５０〜２００μｍであると好ましい。なお貫通孔１１６ａは上方からの穿孔により形成されるため、下方に先細り状になるテーパ形状を有している。
【００１６】
セラミック材料としては、後述の各配線層に用いられる導電材料と同時焼成できる低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）材料が好ましい。ＬＴＣＣ材料としては、例えば、ガラス複合系材料（ガラスコンポジット系材料）、結晶化ガラス系材料、及び、非ガラス系材料（セラミックス系低温焼成材料）が挙げられる。ガラス複合系材料は、通常、５０〜７０質量％の非晶質ガラス粉末と５０〜３０質量％のセラミックス粉末（例えば、アルミナ粉末）の混合材料であり、結晶化ガラス系材料は、加熱焼成時に多数の微細な結晶がガラス成分中に析出した材料であり、ガラスセラミックスとも呼ばれている。また、非ガラス系材料は、主成分であるセラミック粉末（例えば、ＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ2系材料粉末）に、ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ｂ2Ｏ3等の焼成時に液相を形成する成分（焼結助剤）が少量（通常１０％以下）添加されて低温焼成が可能となった材料である。
【００１７】
これらのなかでも、非ガラス系材料は、共振器等の高周波デバイス用の誘電体材料としての特性に優れており、例えば、ＢａＯ−４ＴｉＯ2系や上記のＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ2系の材料、殊に、ＢａＯ−Ｎｄ2Ｏ3−ＴｉＯ2系材料は、特に誘電率及びＱ値（誘電損失の評価ファクター：Ｑ＝１／ｔａｎδで定義される）が高い点で好ましい。
【００１８】
配線層１１２、１１４は導電性を示し、所定のパターン形状を有する回路配線であってもよく、パッドやランド等の形態であってもよい。配線層１１２、１１４を構成する材料としては、後述の多層配線板の製造方法の説明において詳述するが、導電性を付与する導電材料として例えば銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では耐酸化性、低温焼結性の観点から銀が好ましい。また、耐マイグレーション性の観点からは銅が好ましい。配線層１１２、１１４の厚みは、例えば５〜３５μｍであればよい。
【００１９】
柱状のビア１１１、１１３は、それぞれ絶縁層１１６ｆ、１１６ｇをその厚み方向に貫通するようにして形成されている。ビア１１１、１１３は導電性を示し、構成材料としては、導電性を付与する導電材料として、例えば銀、パラジウム、金、銅及びニッケル並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では、耐酸化性、低温焼結性の観点から銀が好ましい。また、耐マイグレーション性の観点からは銅が好ましい。ビア１１１、１１３の径は、層間厚みにもよるが接続性の観点から５０〜２００μｍであると好ましい。
【００２０】
セラミック配線板１１０がコア基板として機能する場合、その厚みが５０〜５００μｍであると好ましい。厚みが上記下限値以上であると多層配線板１００の剛性を高めるほか、高周波特性を更に優れたものとすることができる。また、厚みが上記上限値以下であると、多層配線板１００の小型化及び低背化に更に寄与することができる。
【００２１】
樹脂層１２０は絶縁性を示し、樹脂組成物から構成されるものである。樹脂組成物に含まれる樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルベンジルエーテル、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネートエステル系樹脂、ポリイミド、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。また、樹脂組成物にはその絶縁性を確保できる限りにおいて、アクリルゴム、エチレンアクリルゴムなどのゴム成分が含まれてもよく、セラミックス等の無機フィラーが含まれてもよい。樹脂層１２０の厚みは、３０μｍ以下であると好ましく、２〜２０μｍであるとより好ましい。樹脂層１２０の厚みが３０μｍ以下であると、その範囲で樹脂層１２０の厚みにバラツキが生じた場合であっても、多層配線板１００の反りや歪みを更に確実に抑制することができる。また、樹脂層１２０の厚みを２μｍ以上にすることにより、異電位層間での絶縁破壊を更に有効かつ確実に防止することができると共に、セラミック配線板１１０との密着性を確保することができる。
【００２２】
セラミック配線板１１０のうち絶縁層１１６ｅの配線層１１２から上方の部分の厚みに対する樹脂層１２０の厚みの比率（樹脂層／絶縁層）は、絶縁層１１６ｅ及び樹脂層１２０の厚みを上述の範囲内で設定すれば、任意の値に設定することができる。
【００２３】
本実施形態の多層配線板１００は、図示する樹脂層１２０のみでなく、セラミック配線板を被覆するその他の樹脂層を含んでもよい。
【００２４】
配線層１３０は導電性を示すものであり、所定のパターン形状を有する回路配線であってもよく、パッド、ランド等の形態であってもよい。配線層１３０を構成する材料としては、後述の多層配線板の製造方法の説明において詳述するが、導電性を付与する導電材料として例えば銀、パラジウム、金、銅及びニッケル並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では、耐マイグレーション性の観点から銅が好ましい。配線層１３０の厚みは、例えば２〜３５μｍであればよい。
【００２５】
ビア１４０は導電性を示すものであり、下方に向かって先細ったテーパ形状を有する。このビア１４０は、セラミック基板１１６における絶縁層１１６ｅの厚み方向に形成された貫通孔１１６ａ内を経由して、配線層１１２と配線層１３０とを層間で接続する。ビア１４０の径は、異電位層間の絶縁破壊をより有効に防止する観点から細い方が好ましいが、配線層１１２と接合した部分及び配線層１３０と接合した部分の両方で、２０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１００μｍであることがより好ましい。ビア１４０の径が上記下限値以上であると、更に確実にビア１４０による配線層１１２と配線層１３０との接続がなされ、それらの断線をより有効に防止することができる。ビア１４０の径が上記上限値以下であると、異電位層間の絶縁破壊をより有効かつ確実に防止することができる。
【００２６】
ビア１４０の構成材料としては、導電性を付与する導電材料として、例えば銀、パラジウム、金、銅及びニッケル並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では、耐マイグレーション性の観点から銅が好ましい。
【００２７】
貫通孔１１６ａ内でのビア１４０の周囲には樹脂組成物が充填され樹脂充填部１２２を構成する。樹脂充填部１２２が樹脂層１２０と共にビア１４０の側面に接合して支持することで、レーザー加工後のデスミア処理、アルカリ処理や酸処理等の薬液からセラミック配線板を保護する効果が得られる。貫通孔１１６ａ内に充填された樹脂組成物は、樹脂層１２０と同様の組成を有していればよい。
【００２８】
本実施形態の多層配線板１００は、更に配線層１５０を備える。配線層１５０は、上記配線層１３０と同様に、樹脂層１２０上に積層しているが、配線層１１２や配線層１３０に接続されていない。すなわち、配線層１５０は、電圧が印加された際に、配線層１１２や配線層１３０とは異なる電位を有する層である。配線層１５０は導電性を示すものであり、所定のパターン形状を有する回路配線であってもよく、パッド、ランド等の形態であってもよい。その構成材料は配線層１３０と同様であればよい。
【００２９】
本実施形態の多層配線板１００は、セラミック配線板１１０の内層にある配線層１１２と、樹脂層１２０上に積層される配線層１３０とがビア１４０により直接接続されているため、従来、それらの配線層を接続するためにセラミック基板１１６上に設けられていたパッドやランドを有していない。したがって、本実施形態の多層配線板１００では、積層方向における異電位部材間の絶縁破壊が従来よりも十分に抑制される。そうすると、樹脂層１２０を従来よりも一層薄くすることができ、同程度の厚みを有する多層配線板においてセラミック配線板１１０を従来よりも相対的に厚くすることが可能となるので、樹脂層１２０の収縮等によってもセラミック配線板１１０の剛性に起因して、多層配線板１００の反りや歪みを十分に防止できる。なお、樹脂層１２０を薄くすることで配線層１１２と配線層１５０との距離も短くなるが、これらの配線層の間にはセラミック基板１１６の絶縁層１１６ｅが存在するため、絶縁破壊の発生を十分に防止できる。また、樹脂層１２０を薄くすることにより、多層配線板１００を更に薄層化することも可能となる。
【００３０】
特に近年では、配線基板の狭ピッチ化と薄層化との両方が更に求められ、回路配線のライン／スペース幅など同一層内での設計ルールは詳細に決められているものの、異なる層間での設計ルールは厳密に決められていない。そのような状況下では、同一層内で設計ルールに基づいた配線設計がなされても、異なる層に存在する配線層間の距離が短くなりすぎる結果、絶縁破壊が生じやすくなる。本実施形態の多層配線板１００のように配線層１１２と配線層１３０とを直接ビア１４０で接続する手段は、かかる異なる層間での絶縁破壊を抑制する有効な手段である。
【００３１】
また、本実施形態の多層配線板１００では、配線層１３０が最表層の配線層となっている。最表層の配線層間の距離は、通常それらの間に樹脂やセラミックが存在せず空間（誘電率の高い大気）が介在するのみであるため、多層配線板内部での配線層間の距離よりも短くすることができる。そうなると、配線層１５０を更に配線層１３０に接近させても最表層における絶縁性は確保できる。このような場合に、本実施形態の多層配線板１００は、異電位部材間での絶縁性を十分に確保できるので、特に好適な態様となる。
【００３２】
さらには、セラミック基板１１６を構成するセラミック材料としてＬＴＣＣ材料を採用する場合、セラミック基板１１６における配線仕様（配線間のピッチなど）と樹脂層１２０における配線仕様とを対比すると、セラミック基板１１６における配線仕様の方が格段と厳しくなる。複数の配線層１１２と配線層１３０とを層間で接続するのに、セラミック基板１１６と樹脂層１２０との間に設けられるパッドやランドを経由すると、それらの複数のパッドやランド間の距離を確保する必要があるため、複数の層間接続の間隔が広くなってしまい狭ピッチ化の実現が困難になる。一方、本実施形態の多層配線板１００では、セラミック基板１１６と樹脂層１２０との間にそのようなパッド等を設ける必要がないため、複数の層間接続の間隔を狭めることができ、絶縁破壊を確保できる範囲において、更なる狭ピッチ化の実現が可能となる。
【００３３】
また、樹脂層１２０を構成する樹脂組成物の組成によっては、樹脂層１２０の表面に微少な空隙が生じやすくなる。この場合、樹脂層１２０の厚みを薄くすると、配線層１５０を構成する導電性材料が樹脂層１２０の微少な空隙に入り込み、樹脂層１２０とセラミック基板１１６との界面付近まで到達することもあり得る。さらに、樹脂組成物に低抵抗率の無機フィラーを含有する場合もある。これらの場合、樹脂層１２０とセラミック基板１１６との間にランドやパッドを設けると、絶縁破壊を防止するために、それらに近い位置に配線層１５０を形成することが困難となる。本実施形態の多層配線板１００は、上述のとおり樹脂層１２０とセラミック基板１１６との間にランドやパッドを設ける必要がないため、配線層１５０を形成する位置の制限が低減され、回路設計の自由度が更に広がる。
【００３４】
図２、３、４は、本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を説明するための概略工程図であり、それぞれの図面は多層配線板の要部の断面を示す。この実施形態の製造方法においては、まず、セラミック基板の素地材料からなる複数枚のグリーンシート２１０、２１１、２１２、２１３、２１４（「グリーンシート２１０〜２１４」と表記する。以下同様。）と、積層したグリーンシート２１０〜２１４の内層に配設された導電ペーストからなる導電ペースト層２１５、２１６、２１７、２１８と、最表層のグリーンシート２１０、２１４の表面からそれぞれ導電ペースト層２１５、２１８まで連通した貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填された上記素地材料の焼成温度で焼結しない材料からなる非焼結ペーストである非焼結体２２０、２２４とを含む構造体２００を準備する。この構造体２００は、更にグリーンシート２１１〜２１３にそれぞれ形成された貫通孔２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ内に導電ペーストからなるビア前駆体２２１、２２２、２２３を充填されている。セラミック基板の素地材料は、上記実施形態において説明したものと同様であればよい。
【００３５】
構造体２００に備えられるグリーンシート２１０〜２１４は、ＬＴＣＣ材料を含むものが好ましく、例えば、それぞれ下記のようにして得られるものである。まず、非ガラス系材料の素地材料を調製するために、例えば主成分としてバリウム（Ｂａ）、ネオジム（Ｎｄ）等の希土類、及びチタン（Ｔｉ）の各酸化物を用意し、それらが所定の組成比となるように所定量を秤量し、例えば水等を用いた湿式混合等により混合する。それから、ＢａＯ−Ｎｄ2Ｏ3等の希土類酸化物−ＴｉＯ2系化合物の合成を行うため、その混合物を、例えば１１００℃以上、好ましくは１１００℃〜１４００℃程度で所定時間、仮焼を行った後、所定の粒径となるように粉砕する。なお、主成分原料としては、酸化物である必要はなく、バリウム、希土類元素、及びチタンの例えば炭酸塩、水酸化物、硫化物等のように熱処理により酸化物となるものを使用してもよい。
【００３６】
次に、焼結助剤成分である銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びホウ素（Ｂ）の各酸化物の所定量を秤量し、先に仮焼して得た主成分（母材粉末）であるＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ2化合物と、例えば水等を用いた湿式混合等により混合する。このときの主成分と焼結助剤との混合比は特に制限されず、例えば、主成分粉末に対して焼結助剤が０．１〜１０質量％程度となるように適宜調整できる。なお、焼結助剤に関しても、主成分原料と同様に、酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫化物等のように熱処理により酸化物となるものを使用してもよい。
【００３７】
次いで、主成分と焼結助剤成分との均一分散性を高め、かつ、後工程での成型等の作業性を向上させるべく粒度分布の狭い粉体を得るために、上記の混合粉砕物を、その焼結温度以下の温度で所定時間で再仮焼した後、その仮焼粉末を所定の粒径まで粉砕する。
【００３８】
それから、得られた粉末に、例えば、アクリル系（アクリル酸、メタクリル酸又はそれらのエステルの単独重合体または共重合体、より具体的には、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロール系、エチルセルロース系等の単独重合体又は共重合体を適宜の溶剤で溶解したビヒクル等の有機バインダー、あるいは、無機バインダー、必要に応じてエステル等の可塑剤やターピネオール等の有機溶剤を混合してスラリーを得る。次に、このスラリーを、例えばドクターブレード法、スラリーキャスト法、スクリーン印刷法、圧延法、プレス法等の適宜の方法によってシート化し、この誘電体のスラリーシートを所望により複数層積層してグリーンシート２１０〜２１４を得る。
【００３９】
次いで、得られたグリーンシート２１０〜２１４に対して、パンチング加工、レーザー照射、ドリル加工などにより、その厚み方向にそれぞれ貫通孔２１０ａ、２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、２１４ａを設ける。
【００４０】
次に、導電ペーストを調製し、この導電ペーストを、グリーンシート２１１〜２１３の貫通孔２１１ａ〜２１３ａ内に充填してビア前駆体２２１〜２２３を形成する。導電ペーストとしては良好な導電性を示す金属ペーストが好ましい。金属ペーストとしては、上述の実施形態に係る配線層の構成材料を含むものが好ましく、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の粉末（例えば平均粒径が数μｍオーダーのもの）に、ポリビニルアルコール系、アクリル系、エチルセルロース系のような有機バインダーを加え、塗布に適した粘度となるように適宜混合したものを用いることができる。また、金属ペーストに含まれる金属についても、当初から金属である必要はなく、例えば、硝酸塩、酸化物、塩化物等のように熱処理により金属となるものを使用することができる。
【００４１】
さらに、金属ペーストには適宜の焼結助剤を添加することが好ましい。この焼結助剤としては、非晶質のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物等のガラス粉末や、結晶性のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、ＭｇＳｉＯ3、Ｚｎ2ＳｉＯ4、Ｚｎ2ＴｉＯ4、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＭｇＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等のセラミック粉末を、単独で又は複数組み合わせ、適宜選択して用いることができる。
【００４２】
このとき、金属ペーストに含まれる焼結助剤の化合物又は組成物は、素地材料のグリーンシート２１０〜２１４に含まれる焼結助剤と同じ種類のものであると一層好適である。また、金属ペースト中の金属成分と焼結助剤成分との混合割合は、後の焼成によって形成されるビアに要求される電気的性質や機能に応じて適宜設定することができる。
【００４３】
続いて、非焼結ペーストを調製し、この非焼結ペーストを、グリーンシート２１０、２１４の貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填して非焼結体２２０、２２４を得る。非焼結体２２０、２２４は、グリーンシート２１０、２１４の焼成温度（グリーンシート２１０、２１４の母材粉末の焼結温度）で焼成した後でも、貫通孔２１０ａ、２１４ａから容易に除去することができる易除去性を示すものである。非焼結体２２０、２２４を得るための非焼結ペーストは、バインダーと、非焼結体２２０、２２４に易除去性を付与し得る無機粉体と、必要に応じて有機溶剤（例えば、有機ビヒクル）とを含む。そのような無機粉体としては、例えば炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムが挙げられ、これらの中では炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウムは後述のトリジマイト等ほどではないが、それ自体がグリーンシート２１０、２１４の焼成温度で焼成しても収縮し難いものであり、これを含む非焼結体２２０、２２４を充填した貫通孔２１０ａ、２１４ａに外部から負荷がかかっても、貫通孔２１０ａ、２１４ａの変形を抑制する。このことと、焼成後の焼成物の除去作業がより容易であることと相俟って、炭酸カルシウムは非焼結ペーストの材料として好適である。
【００４４】
バインダーとしては任意の樹脂を使用することが可能であるが、焼成時に速やかに熱分解し得る樹脂が好ましい。
【００４５】
次いで、上述のようにして貫通孔内にビア前駆体又は非焼結体を設けたグリーンシート２１１〜２１４の一主面上に、上記導電ペースト、好適には上記金属ペーストを、例えば、スクリーン印刷法などにより所定パターンに塗布し、乾燥して、それぞれ導電ペースト層２１５〜２１８を形成する。
【００４６】
一方、構造体とは別に図示しない収縮抑制シートを準備する。収縮抑制シートは、グリーンシート２１０〜２１４の焼成温度で焼成しても、特に面内方向において収縮し難いシートであり、この収縮抑制シートに直接又は間接的に支持されたものの収縮を抑制する機能を有する。収縮抑制シートは、グリーンシート２１０〜２１４の焼成温度で焼結しない難焼結性のセラミック材料粉末に、グリーンシート２１０〜２１４用のペースト調製と同様にして有機バインダーを添加、混合してスラリーを調製し、このスラリーを、平坦な支持体上に、例えば、ドクターブレード法、スラリーキャスト法、スクリーン印刷法、圧延法、プレス法等によりシート状に塗布し、乾燥して得られる。収縮抑制シートの厚みは、例えば２０〜１５０μｍであればよい。
【００４７】
収縮抑制シートを構成する難焼結性のセラミック材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、トリジマイト、トリジマイト、α石英、トリジマイト−α石英、クリストバライト、β石英等が挙げられる。また、焼成時に、収縮抑制シートによる構造体２００の拘束力を高めつつ、有機バインダーを効率よく確実に除去（脱バイ処理）するために、難焼結性のセラミック材料粉末に、グリーンシート２１０〜２１４の焼結温度以下でありかつグリーンシート２１０〜２１４に含まれる有機成分の分解温度よりも高い軟化点を有するガラス粉末を所定量加えてもよい。
【００４８】
次いで、準備した上記各部材を、図２に示すように、下からグリーンシート２１４、導電ペースト層２１８、グリーンシート２１３、導電ペースト層２１７、グリーンシート２１２、導電ペースト層２１６、グリーンシート２１１、導電ペースト層２１５、グリーンシート２１０の順となるように積層して構造体２００を得、さらに２枚の収縮抑制シートにより構造体２００を積層方向に挟み熱圧着する。上記積層の際、非焼結体２２０、２２４がそれぞれ導電ペースト層２１５及び導電ペースト層２１８の所定部分と接合するよう、かつ、ビア前駆体２２１が導電ペースト層２１５と導電ペースト層２１６とを、ビア前駆体２２２が導電ペースト層２１６と導電ペースト層２１７とを、ビア前駆体２２３が導電ペースト層２１７と導電ペースト層２１８とを、それぞれ所定の位置で接続するよう、それぞれの層を位置合わせする。
【００４９】
なお、上記積層の際、収縮抑制シートと構造体２００との間に、更に易除去性を示す収縮抑制シートを挟んでもよい。易除去性を示す収縮抑制シートは、上記収縮抑制シートと同様にグリーンシート２１０〜２１４の焼成温度（グリーンシート２１０〜２１４の母材粉末の焼結温度）で焼成しても、特に面内方向において収縮し難いシートであり、この易除去性の収縮抑制シートに直接又は間接的に支持されたものの収縮を抑制する機能を有する。さらに、易除去性の収縮抑制シートは、グリーンシート２１０〜２１４の焼成温度で焼成した後であっても容易に除去することができるものである。
【００５０】
易除去性の収縮抑制シートは、上述の非焼結ペーストのうち、収縮抑制効果を有するペーストを、平坦な支持体上に、例えば、ドクターブレード法、スラリーキャスト法、スクリーン印刷法、圧延法、プレス法等によりシート状に塗布し、乾燥して得られる。易除去性の収縮抑制シートの厚みは、例えば２０〜１５０μｍであればよい。
【００５１】
そして、収縮抑制シート及び必要に応じて易除去性の収縮抑制シートで挟んだ構造体２００を、例えばアルミナセッター等の支持具に載置し、適宜の温度にて脱バイ処理を行った後、例えば８５０℃〜１０５０℃程度で所定時間焼成する。この焼成温度は９５０℃以下であるとより好ましい。このとき、構造体２００の厚み方向の焼結収縮を補助・促進するため、収縮シート上にセラミック板を載せる等の適宜の方法を用いて厚さ方向に加圧するようにしてもよい。こうして、グリーンシート２１０〜２１４の焼成体であるセラミック基板３１０と、導電ペースト層２１５〜２１８の焼成体である配線層３１５、３１６、３１７、３１８と、ビア前駆体２２１〜２２３の焼成体であるビア３２１、３２２、３２３とを含むセラミック配線板３００（図３を参照のこと。）が得られる。
【００５２】
次に、焼成後のセラミック配線板３００の両主面側に未焼結体として残存する収縮抑制シート及び場合によって易除去性の収縮抑制シートと、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内にやはり未焼結体として残存する非焼結体２２０、２２４とを、例えば、サンドブラスト、ビーズブラスト、ドライアイスブラスト等の乾式ブラスト処理、水ジェット等やアイスブラスト、スラリーブラスといった湿式ブラスト処理のほか、デスミア処理、プラズマ（アッシング）処理、ジェットスクラブ処理、超音波処理、ブラシ処理といった適宜の方法を用いて除去する。この際、易除去性の収縮抑制シートが用いられていると、収縮抑制シートが容易に除去されないものであっても、易除去性の収縮抑制シートと共に容易に除去される。
【００５３】
このようにして得られたセラミック配線板３００は、焼成後であっても貫通孔２１０ａ、２１４ａが収縮したり変形したりすることなく、その形状や寸法を良好に維持するため、その中に微細なビアを設けることが容易に可能となる。その結果、最終的に得られる多層配線板の異電位層間の絶縁破壊を更に有効かつ確実に防止することができる。また、構造体２００を収縮抑制シートに挟んで焼成するため、特にその面内方向での収縮が抑制され、寸法精度及び形状精度の高いセラミック配線板３００を作製することができる。このことは、セラミック配線板３００、これを含有する多層配線板、さらには多層配線板を備える電子部品の更なる小型化、高密度化に有効に寄与し得るものである。
【００５４】
次に、セラミック配線板３００の両主面を被覆するように樹脂層３３０、３３２を形成すると共に、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に樹脂組成物を充填する。樹脂層３３０、３３２を形成し、樹脂組成物を充填する方法は特に限定されず、例えば、樹脂層３３０、３２を構成する樹脂組成物を含む樹脂ペーストを直接、セラミック配線板３００の両主面上にスクリーン印刷などの公知の塗布法で塗布すると共に貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填し、乾燥、硬化する方法が挙げられる。あるいは、上記樹脂ペーストをシート状に成膜してなる樹脂シートを真空ラミネート等によりセラミック配線板３００の両主面に貼り合わせると共に、少なくとも一部を流動させて貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填し、硬化する方法が挙げられる。
【００５５】
樹脂組成物は、上述の実施形態において説明したものと同様であればよい。また、樹脂ペーストは粉末状の上記樹脂組成物を有機ビヒクルに溶解、分散して得られる。貼り合わせた後の樹脂シートは貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填可能なように十分な流動性を有することが好ましく、例えば半硬化状態（Ｂステージ状態）であると好ましい。樹脂シートは、熱硬化性樹脂を含む場合、熱処理により半硬化状態になる。
【００５６】
真空ラミネートによる貼り合わせは、具体的には、真空ラミネータ装置の加熱平板と膜との間にセラミック配線板３００と樹脂シートとを配置した後、加熱平板と膜とで作られる空間を減圧するとともに、加熱ガスで加熱平板の方向へ膨張させた膜をセラミック配線板３００及び樹脂シートに対し押し当てることにより行う。真空ラミネートは低圧で等方的な加熱及び加圧が可能であるため、セラミック配線板３００の破損を防ぎつつ樹脂シートを貼り合わせることができる。
【００５７】
塗布した後の樹脂ペースト又は貼り合わせた後の樹脂シートを硬化させるには、樹脂層３３０、３３２が熱硬化性樹脂を含む場合、加熱すればよく、必要に応じてセラミック配線板３００と樹脂シート等の積層体をその積層方向に加圧すればよい。加熱及び加圧の条件は、樹脂の種類等によって適宜設定することができる。
【００５８】
次に、樹脂層３３０、３３２、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填した樹脂組成物を穿孔し、孔３３４、３３６を形成する。この際、配線層３１５、３１８の表面の一部が露出するように孔３３４、３３６を形成する。孔３３４、３３６を形成する穿孔方法としては、例えば各種のレーザーを用いた穿孔、ドリルを用いた穿孔、マスクを用いたブラスト処理による穿孔が挙げられるが、より微細な孔を形成可能であり、かつ、配線層３１５、３１８に対する穿孔を抑制できる観点から、レーザーを用いた穿孔が好ましい。
【００５９】
レーザーによって穿孔する場合、配線層３１５、３１８の穿孔を更に防止し、樹脂層３３０、３３２並びに貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填した樹脂組成物のみを選択的に除去する観点から、好ましくは、ＣＯ2レーザー又はＵＶ−ＹＡＧレーザーを樹脂層３３０、３３２の表面に照射する。これらのレーザーを用いることにより、一層微細な孔を形成することが可能となる。ＣＯ2レーザーは通常、約１０μｍの発振波長を有し、本実施形態において、その出力は１５０Ｗ以下であればよい。また、ＵＶ−ＹＡＧレーザーは通常、約０．３５５μｍの発振波長を有し、本実施形態において、その出力は５Ｗ以下であればよい。また、穿孔する部位にレーザーを連続的に照射してもよく、パルスにて照射してもよい。さらに、レーザーを照射している最中に、その出力を変更しても変更しなくてもよい。
【００６０】
この穿孔により孔３３４、３３６を形成する際、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填された樹脂組成物の全てを除去してもよいが、セラミック基板３１０の貫通孔２１０ａ、２１４ａ内壁を被覆するように樹脂組成物の一部を残存させて穿孔することが好ましい。これにより、セラミック基板３１０はその主面だけでなく貫通孔２１０ａ、２１４ａ内でも樹脂部分と接合するため、それらの接合面積がより大きくなり、互いの密着性が更に強固なものとなる。
【００６１】
次いで、図３に示すように、無電解めっき法による金属めっきの析出により孔３３４、３３６内にビア３４０、３４２を形成すると共に、樹脂層３３０、３３２の表面を被覆するように導電層３４４、３４６を形成する。上記各フィルドビア及び各めっき層を構成する金属めっきの材質は特に限定されず、上述の実施形態におけるビア１４０、配線層１３０と同様であればよく、例えば銅めっきが挙げられる。また、無電解めっき液の塗布方法としては、例えばディップ法、スプレー法などが挙げられる。
【００６２】
そして、図４に示すように、導電層３４４、３４６を所望の形状にパターニングして、配線層３４５、３４７を得る。この際、配線層３４５、３４７がビア３４０、３４２と接続する配線層３４５ａ、３４７ａと、ビア３４０、３４２とは接続せず、その結果、配線層３１５、３１８とも接続しない配線層３４５ｂ、３４７ｂとを構成するようにパターニングしてもよい。このパターニング方法は特に限定されず、フォトリソグラフィ及びエッチング等の公知の方法であってもよい。こうして、多層配線板４００を得る。
【００６３】
得られた多層配線板４００は、配線層３４５ａ、３４７ａとビア３４０、３４２とが同じ無電解めっきの工程で形成され、しかも同じ工程で形成された樹脂層３３０、３３２と貫通孔２１０ａ、２１４ａ内の樹脂組成物の表面上に形成されているため、レーザー加工後のデスミア処理、アルカリ処理や酸処理等の薬液からセラミック配線板を保護するという利点を有する。
【００６４】
また、多層配線板４００は、上記実施形態の多層配線板１００と同様の効果を奏する。例えば、異電位部材間、例えば配線層３４５ｂと配線層３１５との間、あるいは配線層３４７ｂと配線層３１８との間、の絶縁破壊が従来よりも十分に抑制される。また、樹脂層３３０、３３２を従来よりも一層薄くすることができ、同程度の厚みを有する多層配線板においてセラミック配線板３００を従来よりも相対的に厚くすることが可能となるので、多層配線板４００の反りや歪みを十分に防止できる。
【００６５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００６６】
例えば、本発明の多層配線板は、セラミック配線板内にＩＣチップが内蔵されていてもよい。ＩＣチップの周囲では特にビアが多くなるため、それに伴いビア間を接続するパッドやランドが多くなる傾向にある。そこで、本発明のように、各層間の配線をバンプやランドを介さずビアにより直接接続すれば、従来多く存在していたバンプ及びランドを大幅に省略できるため、特に本発明により得られる回路設計の自由度が広がるという利点を有効に活用することができる。
【００６７】
また、上述の実施形態において、最表層の配線層とその下層の配線層とを直接接続するビア及びその周囲の孔の内壁はテーパー形状を有しているが、それらの形状はテーパ形状に限定されず、例えば円柱状などの柱状であってもよい。さらに、上記実施形態では、ビア３４０、３４２、導電層３４４、３４６は無電解めっきにより形成されるが、これらの形成方法は無電解めっきに限定されず、例えば上述の導電性ペーストを塗布、充填して乾燥及び／又は焼成を経て得られるものであってもよい。また、上述の実施形態において、最表層である配線層（例えば配線層１３０、１５０）の更に上側に絶縁層及び配線層が積層されてもよい。さらに、孔（例えば貫通孔１１６ａ）内に樹脂組成物が充填されず、ビアが直接孔の内壁に接合してもよい。
【００６８】
あるいは、上記実施形態の多層配線板の製造方法では、ビア３４０、３４２と導電層３４４、３４６の形成を一度の工程において行っているが、ビア３４０、３４２を形成した後に、導電層３４４、３４６を形成してもよい。この場合、ビア３４０、３４２を導電性ペーストを用いて形成し、導電層３４４、３４６を無電解めっきにより形成する等、それぞれの形成方法が異なっていても同じであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したとおり、本発明による多層配線板及びその製造方法によれば、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、多層配線板の反りや歪みを十分に抑制することができる。そのため、半導体内蔵基板やその他のプリント配線板を備える各種の電子機器、装置、システム、デバイス等、特に小型化や薄層化、高性能化が求められるものに広くかつ有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係る多層配線板を示す概略断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す概略工程図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す概略工程図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００、４００…多層配線板、１１０、３００…セラミック配線板、１１１、１１３、１４０、３２１、３２２、３２３、３４０、３４２…ビア、１１２、１１４、１３０、１５０、３１５、３１６、３１７、３１８、３４５、３４７…配線層、１１６、３１０…セラミック基板、１１６ａ、２１０ａ、２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、２１４ａ…貫通孔、１２０、３３０、３３２…樹脂層、２００…構造体、２１０、２１１、２１２、２１３…グリーンシート、２１５、２１６、２１７、２１８…導電ペースト層、２２０、２２２…非焼結体、２２１、２２２、２２３…ビア前駆体、３４４、３４６…導電層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の能動部品、フィルター、抵抗、キャパシタ等の受動部品といった電子デバイス、及び、それらのチップ部品等は、小型化及び軽量化がますます進んでおり、これらが実装される配線基板、モジュール、パッケージ部品等も、高密度実装による更なる小型化及び軽量化が切望されている。かかる要求を満足するために、高密度配線を実現できるだけでなく、一層の小型化及び軽量化も可能となる多層配線板が種々検討されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、コア基板上に樹脂絶縁層と導体層とを積層した配線基板において、前記コア基板がセラミックを主体として構成され、コア基板及び樹脂絶縁層の線膨張係数が所定の条件を満足する配線基板が提案されている。この特許文献１によると、コア基板及び樹脂絶縁層の線膨張係数が所定の条件を満足することで、コア基板と樹脂絶縁層との剥離が生じ難い、高信頼性を持つ配線基板を容易に製造できる、とされている。
【特許文献１】特開２００５−１９１２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の配線基板では、その図１及び対応する明細書中の記載に示されているように、セラミック誘電体層を絶縁層として有するコア基板１の内層に配設された導体層６１と、その外側の樹脂絶縁層７及び９間に配設された導体層８との層間接続は、コア基板２におけるビア導体４と樹脂絶縁層７内に設けられたビア３４とを導体層６３（パッド）を介して接続することにより確保されている。導体層６３は、ビア導体４やビア３４よりも面内方向での断面積が大きいため、その導体層６３と、導体層８の同層に設けられ導体層６３と接続しない他の配線層との間、すなわち電圧が印加されて互いに異なる電位を有する層間（以下、「異電位層間」ともいう。）の絶縁性を確保するためには、それらの間に存在する樹脂絶縁層７を厚くする必要がある。しかしながら、樹脂絶縁層７を厚くすると、樹脂絶縁層７の収縮等に起因して配線基板に反りや歪みが生じてしまう。特に近年では、配線基板の狭ピッチ化と共に薄層化が一層進んできており、上述の異電位層間の絶縁性の確保と反りや歪みの抑制とを両立することが困難になっている。
【０００５】
そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板及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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明者らはビア間を接続するパッドを省略することに着目し鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明による多層配線板は、内層に第１の配線層を有するセラミック配線板と、セラミック配線板上に積層した樹脂層と、樹脂層上に積層した第２の配線層とを含み、第１及び第２の配線層がビアにより直接接続されている配線板である。この多層配線板は、セラミック配線板と樹脂層との間に上記ビアに接続する配線層を有しないことが好ましい。
【０００７】
上記特許文献１に記載のものを始めとする従来の多層配線板では、セラミック配線板の内層に設けられた配線層と、そのセラミック配線板に積層した樹脂層の表面上に形成された配線層とは、セラミック配線板と樹脂層との間に設けられたパッドを介してそこから各配線層に延びるビアで互いに接続される。このように従来の多層配線板は、上記各配線層間をビアにより直接接続することなく、ビアよりも面内方向の断面積が大きなパッドを介する。パッドの断面積が大きな分、パッドと樹脂層に積層した他の配線層との距離はビアと他の配線層との距離よりも短くなり絶縁破壊が生じやすくなる。そこで、このような異電位層間の絶縁破壊を回避するためには、樹脂層を厚くせざるを得ない。そうなると、セラミック配線板に対する樹脂層の厚みの程度が大きくなり、多層配線板全体では樹脂層の収縮等に起因して反りや歪みが生じやすくなる。また、多層配線板の反りや歪みを抑制するために樹脂層を薄くすると、異電位層間の絶縁破壊が生じやすくなる。
【０００８】
一方、本発明の多層配線板は、セラミック配線板の内層にある第１の配線層と、樹脂層上に積層した第２の配線層とがビアにより直接接続されている。これにより、それらの配線層を接続するためのパッド等が必要なくなる。そうすると、面内方向の断面積の小さなビアのみが各配線層間に存在し、電圧印加時に互いに異なる電位を有するビアと他の配線層との距離を長くすることができるので、樹脂層を薄くしても異電位層間の絶縁破壊が十分に抑制される。樹脂層を薄くすることができれば、セラミック配線板が相対的に厚くなるため、樹脂層の収縮等によってもセラミック配線板の剛性により多層配線板の反りや歪みを十分に防止できる。
【０００９】
したがって、このような本発明による効果は、樹脂層上に積層し、第１の配線層とは異なる電位を有し得る第３の配線層を本発明の多層配線板が更に含む場合、一層有効に奏される。
【００１０】
本発明の多層配線板の製造方法は、セラミック基板の素地材料からなり互いに積層した複数枚のグリーンシートと、その複数枚のグリーンシートの内層に配設された導電ペーストからなる第１の層と、最表層の上記グリーンシートの表面から第１の層まで連通した孔内に充填された上述の素地材料の焼成温度で焼結しない材料からなる非焼結ペーストとを含む構造体を準備する工程と、その構造体を上記素地材料の焼成温度で焼成して、上述のグリーンシートの焼成体であるセラミック基板と第１の層の焼成体である配線層とを含むセラミック配線板を得る工程と、そのセラミック配線板から上記非焼結ペーストを除去する工程と、セラミック配線板の主面上に樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、上記孔内に上述の配線層と接続するビアを形成する工程と、上記樹脂層の表面上に上記ビアと接続する配線層を形成する工程とを有する製造方法である。この製造方法によると、上記本発明の多層配線板を製造することができる。すなわち、本発明の多層配線板の製造方法は、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板を製造することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、反りや歪みが十分に抑制された多層配線板及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１３】
図１は、本実施形態の多層配線板の要部を概略的に示す断面図である。本実施形態の多層配線板１００は、内層に配線層１１２を有するセラミック配線板１１０と、セラミック配線板１１０上に積層した樹脂層１２０と、樹脂層１２０上に積層した配線層１３０とを含み、配線層１１２、１３０がビア１４０により層間で直接接続されているものである。
【００１４】
セラミック配線板１１０は、セラミック基板１１６と、そのセラミック基板１１６の内層に設けられた配線層１１２、１１４とを含み、更に配線層１１４とその下方の配線層（図示せず）とを層間で接続するビア１１３と、配線層１１２と配線層１１４とを層間で接続するビア１１１とを含む。
【００１５】
セラミック基板１１６は絶縁性を示し、セラミック材料（素地材料）を含有する基板であれば特に限定されない。かかるセラミック基板１１６を備える多層配線板１００は、従来の樹脂のみを絶縁層として用いた多層配線板と比較して、放熱性や配線精度、高周波特性に優れているので好ましい。セラミック材料は、例えば後述の実施形態に係るグリーンシートに含有される材料を焼成して得られる材料である。セラミック基板１１６は、配線層１１２、１１４を境界として、上から絶縁層１１６ｅ、１１６ｆ、１１６ｆを有する。それらの絶縁層１１６ｅ、１１６ｆ、１１６ｇの厚みは例えば１０〜２００μｍであればよい。絶縁層１１６ｅには、樹脂層１２０との界面からその厚み方向に配線層１１２の上面にまで連通する貫通孔１１６ａが形成されている。貫通孔１１６ａの大きさは特に限定されず、小型化、微細化（狭ピッチ化）の観点から、その開口１１６ｂでの内径が５０〜２００μｍであると好ましい。なお貫通孔１１６ａは上方からの穿孔により形成されるため、下方に先細り状になるテーパ形状を有している。
【００１６】
セラミック材料としては、後述の各配線層に用いられる導電材料と同時焼成できる低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）材料が好ましい。ＬＴＣＣ材料としては、例えば、ガラス複合系材料（ガラスコンポジット系材料）、結晶化ガラス系材料、及び、非ガラス系材料（セラミックス系低温焼成材料）が挙げられる。ガラス複合系材料は、通常、５０〜７０質量％の非晶質ガラス粉末と５０〜３０質量％のセラミックス粉末（例えば、アルミナ粉末）の混合材料であり、結晶化ガラス系材料は、加熱焼成時に多数の微細な結晶がガラス成分中に析出した材料であり、ガラスセラミックスとも呼ばれている。また、非ガラス系材料は、主成分であるセラミック粉末（例えば、ＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ2系材料粉末）に、ＺｎＯ、ＣｕＯ、Ｂ2Ｏ3等の焼成時に液相を形成する成分（焼結助剤）が少量（通常１０％以下）添加されて低温焼成が可能となった材料である。
【００１７】
これらのなかでも、非ガラス系材料は、共振器等の高周波デバイス用の誘電体材料としての特性に優れており、例えば、ＢａＯ−４ＴｉＯ2系や上記のＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ2系の材料、殊に、ＢａＯ−Ｎｄ2Ｏ3−ＴｉＯ2系材料は、特に誘電率及びＱ値（誘電損失の評価ファクター：Ｑ＝１／ｔａｎδで定義される）が高い点で好ましい。
【００１８】
配線層１１２、１１４は導電性を示し、所定のパターン形状を有する回路配線であってもよく、パッドやランド等の形態であってもよい。配線層１１２、１１４を構成する材料としては、後述の多層配線板の製造方法の説明において詳述するが、導電性を付与する導電材料として例えば銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）、銅（Ｃｕ）及びニッケル（Ｎｉ）並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では耐酸化性、低温焼結性の観点から銀が好ましい。また、耐マイグレーション性の観点からは銅が好ましい。配線層１１２、１１４の厚みは、例えば５〜３５μｍであればよい。
【００１９】
柱状のビア１１１、１１３は、それぞれ絶縁層１１６ｆ、１１６ｇをその厚み方向に貫通するようにして形成されている。ビア１１１、１１３は導電性を示し、構成材料としては、導電性を付与する導電材料として、例えば銀、パラジウム、金、銅及びニッケル並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では、耐酸化性、低温焼結性の観点から銀が好ましい。また、耐マイグレーション性の観点からは銅が好ましい。ビア１１１、１１３の径は、層間厚みにもよるが接続性の観点から５０〜２００μｍであると好ましい。
【００２０】
セラミック配線板１１０がコア基板として機能する場合、その厚みが５０〜５００μｍであると好ましい。厚みが上記下限値以上であると多層配線板１００の剛性を高めるほか、高周波特性を更に優れたものとすることができる。また、厚みが上記上限値以下であると、多層配線板１００の小型化及び低背化に更に寄与することができる。
【００２１】
樹脂層１２０は絶縁性を示し、樹脂組成物から構成されるものである。樹脂組成物に含まれる樹脂としては熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、具体的には、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルベンジルエーテル、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネートエステル系樹脂、ポリイミド、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂が挙げられる。これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。また、樹脂組成物にはその絶縁性を確保できる限りにおいて、アクリルゴム、エチレンアクリルゴムなどのゴム成分が含まれてもよく、セラミックス等の無機フィラーが含まれてもよい。樹脂層１２０の厚みは、３０μｍ以下であると好ましく、２〜２０μｍであるとより好ましい。樹脂層１２０の厚みが３０μｍ以下であると、その範囲で樹脂層１２０の厚みにバラツキが生じた場合であっても、多層配線板１００の反りや歪みを更に確実に抑制することができる。また、樹脂層１２０の厚みを２μｍ以上にすることにより、異電位層間での絶縁破壊を更に有効かつ確実に防止することができると共に、セラミック配線板１１０との密着性を確保することができる。
【００２２】
セラミック配線板１１０のうち絶縁層１１６ｅの配線層１１２から上方の部分の厚みに対する樹脂層１２０の厚みの比率（樹脂層／絶縁層）は、絶縁層１１６ｅ及び樹脂層１２０の厚みを上述の範囲内で設定すれば、任意の値に設定することができる。
【００２３】
本実施形態の多層配線板１００は、図示する樹脂層１２０のみでなく、セラミック配線板を被覆するその他の樹脂層を含んでもよい。
【００２４】
配線層１３０は導電性を示すものであり、所定のパターン形状を有する回路配線であってもよく、パッド、ランド等の形態であってもよい。配線層１３０を構成する材料としては、後述の多層配線板の製造方法の説明において詳述するが、導電性を付与する導電材料として例えば銀、パラジウム、金、銅及びニッケル並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では、耐マイグレーション性の観点から銅が好ましい。配線層１３０の厚みは、例えば２〜３５μｍであればよい。
【００２５】
ビア１４０は導電性を示すものであり、下方に向かって先細ったテーパ形状を有する。このビア１４０は、セラミック基板１１６における絶縁層１１６ｅの厚み方向に形成された貫通孔１１６ａ内を経由して、配線層１１２と配線層１３０とを層間で接続する。ビア１４０の径は、異電位層間の絶縁破壊をより有効に防止する観点から細い方が好ましいが、配線層１１２と接合した部分及び配線層１３０と接合した部分の両方で、２０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１００μｍであることがより好ましい。ビア１４０の径が上記下限値以上であると、更に確実にビア１４０による配線層１１２と配線層１３０との接続がなされ、それらの断線をより有効に防止することができる。ビア１４０の径が上記上限値以下であると、異電位層間の絶縁破壊をより有効かつ確実に防止することができる。
【００２６】
ビア１４０の構成材料としては、導電性を付与する導電材料として、例えば銀、パラジウム、金、銅及びニッケル並びにこれらの金属の合金が挙げられる。これらの中では、耐マイグレーション性の観点から銅が好ましい。
【００２７】
貫通孔１１６ａ内でのビア１４０の周囲には樹脂組成物が充填され樹脂充填部１２２を構成する。樹脂充填部１２２が樹脂層１２０と共にビア１４０の側面に接合して支持することで、レーザー加工後のデスミア処理、アルカリ処理や酸処理等の薬液からセラミック配線板を保護する効果が得られる。貫通孔１１６ａ内に充填された樹脂組成物は、樹脂層１２０と同様の組成を有していればよい。
【００２８】
本実施形態の多層配線板１００は、更に配線層１５０を備える。配線層１５０は、上記配線層１３０と同様に、樹脂層１２０上に積層しているが、配線層１１２や配線層１３０に接続されていない。すなわち、配線層１５０は、電圧が印加された際に、配線層１１２や配線層１３０とは異なる電位を有する層である。配線層１５０は導電性を示すものであり、所定のパターン形状を有する回路配線であってもよく、パッド、ランド等の形態であってもよい。その構成材料は配線層１３０と同様であればよい。
【００２９】
本実施形態の多層配線板１００は、セラミック配線板１１０の内層にある配線層１１２と、樹脂層１２０上に積層される配線層１３０とがビア１４０により直接接続されているため、従来、それらの配線層を接続するためにセラミック基板１１６上に設けられていたパッドやランドを有していない。したがって、本実施形態の多層配線板１００では、積層方向における異電位部材間の絶縁破壊が従来よりも十分に抑制される。そうすると、樹脂層１２０を従来よりも一層薄くすることができ、同程度の厚みを有する多層配線板においてセラミック配線板１１０を従来よりも相対的に厚くすることが可能となるので、樹脂層１２０の収縮等によってもセラミック配線板１１０の剛性に起因して、多層配線板１００の反りや歪みを十分に防止できる。なお、樹脂層１２０を薄くすることで配線層１１２と配線層１５０との距離も短くなるが、これらの配線層の間にはセラミック基板１１６の絶縁層１１６ｅが存在するため、絶縁破壊の発生を十分に防止できる。また、樹脂層１２０を薄くすることにより、多層配線板１００を更に薄層化することも可能となる。
【００３０】
特に近年では、配線基板の狭ピッチ化と薄層化との両方が更に求められ、回路配線のライン／スペース幅など同一層内での設計ルールは詳細に決められているものの、異なる層間での設計ルールは厳密に決められていない。そのような状況下では、同一層内で設計ルールに基づいた配線設計がなされても、異なる層に存在する配線層間の距離が短くなりすぎる結果、絶縁破壊が生じやすくなる。本実施形態の多層配線板１００のように配線層１１２と配線層１３０とを直接ビア１４０で接続する手段は、かかる異なる層間での絶縁破壊を抑制する有効な手段である。
【００３１】
また、本実施形態の多層配線板１００では、配線層１３０が最表層の配線層となっている。最表層の配線層間の距離は、通常それらの間に樹脂やセラミックが存在せず空間（誘電率の高い大気）が介在するのみであるため、多層配線板内部での配線層間の距離よりも短くすることができる。そうなると、配線層１５０を更に配線層１３０に接近させても最表層における絶縁性は確保できる。このような場合に、本実施形態の多層配線板１００は、異電位部材間での絶縁性を十分に確保できるので、特に好適な態様となる。
【００３２】
さらには、セラミック基板１１６を構成するセラミック材料としてＬＴＣＣ材料を採用する場合、セラミック基板１１６における配線仕様（配線間のピッチなど）と樹脂層１２０における配線仕様とを対比すると、セラミック基板１１６における配線仕様の方が格段と厳しくなる。複数の配線層１１２と配線層１３０とを層間で接続するのに、セラミック基板１１６と樹脂層１２０との間に設けられるパッドやランドを経由すると、それらの複数のパッドやランド間の距離を確保する必要があるため、複数の層間接続の間隔が広くなってしまい狭ピッチ化の実現が困難になる。一方、本実施形態の多層配線板１００では、セラミック基板１１６と樹脂層１２０との間にそのようなパッド等を設ける必要がないため、複数の層間接続の間隔を狭めることができ、絶縁破壊を確保できる範囲において、更なる狭ピッチ化の実現が可能となる。
【００３３】
また、樹脂層１２０を構成する樹脂組成物の組成によっては、樹脂層１２０の表面に微少な空隙が生じやすくなる。この場合、樹脂層１２０の厚みを薄くすると、配線層１５０を構成する導電性材料が樹脂層１２０の微少な空隙に入り込み、樹脂層１２０とセラミック基板１１６との界面付近まで到達することもあり得る。さらに、樹脂組成物に低抵抗率の無機フィラーを含有する場合もある。これらの場合、樹脂層１２０とセラミック基板１１６との間にランドやパッドを設けると、絶縁破壊を防止するために、それらに近い位置に配線層１５０を形成することが困難となる。本実施形態の多層配線板１００は、上述のとおり樹脂層１２０とセラミック基板１１６との間にランドやパッドを設ける必要がないため、配線層１５０を形成する位置の制限が低減され、回路設計の自由度が更に広がる。
【００３４】
図２、３、４は、本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を説明するための概略工程図であり、それぞれの図面は多層配線板の要部の断面を示す。この実施形態の製造方法においては、まず、セラミック基板の素地材料からなる複数枚のグリーンシート２１０、２１１、２１２、２１３、２１４（「グリーンシート２１０〜２１４」と表記する。以下同様。）と、積層したグリーンシート２１０〜２１４の内層に配設された導電ペーストからなる導電ペースト層２１５、２１６、２１７、２１８と、最表層のグリーンシート２１０、２１４の表面からそれぞれ導電ペースト層２１５、２１８まで連通した貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填された上記素地材料の焼成温度で焼結しない材料からなる非焼結ペーストである非焼結体２２０、２２４とを含む構造体２００を準備する。この構造体２００は、更にグリーンシート２１１〜２１３にそれぞれ形成された貫通孔２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ内に導電ペーストからなるビア前駆体２２１、２２２、２２３を充填されている。セラミック基板の素地材料は、上記実施形態において説明したものと同様であればよい。
【００３５】
構造体２００に備えられるグリーンシート２１０〜２１４は、ＬＴＣＣ材料を含むものが好ましく、例えば、それぞれ下記のようにして得られるものである。まず、非ガラス系材料の素地材料を調製するために、例えば主成分としてバリウム（Ｂａ）、ネオジム（Ｎｄ）等の希土類、及びチタン（Ｔｉ）の各酸化物を用意し、それらが所定の組成比となるように所定量を秤量し、例えば水等を用いた湿式混合等により混合する。それから、ＢａＯ−Ｎｄ2Ｏ3等の希土類酸化物−ＴｉＯ2系化合物の合成を行うため、その混合物を、例えば１１００℃以上、好ましくは１１００℃〜１４００℃程度で所定時間、仮焼を行った後、所定の粒径となるように粉砕する。なお、主成分原料としては、酸化物である必要はなく、バリウム、希土類元素、及びチタンの例えば炭酸塩、水酸化物、硫化物等のように熱処理により酸化物となるものを使用してもよい。
【００３６】
次に、焼結助剤成分である銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、及びホウ素（Ｂ）の各酸化物の所定量を秤量し、先に仮焼して得た主成分（母材粉末）であるＢａＯ−希土類酸化物−ＴｉＯ2化合物と、例えば水等を用いた湿式混合等により混合する。このときの主成分と焼結助剤との混合比は特に制限されず、例えば、主成分粉末に対して焼結助剤が０．１〜１０質量％程度となるように適宜調整できる。なお、焼結助剤に関しても、主成分原料と同様に、酸化物である必要はなく、例えば、炭酸塩、水酸化物、硫化物等のように熱処理により酸化物となるものを使用してもよい。
【００３７】
次いで、主成分と焼結助剤成分との均一分散性を高め、かつ、後工程での成型等の作業性を向上させるべく粒度分布の狭い粉体を得るために、上記の混合粉砕物を、その焼結温度以下の温度で所定時間で再仮焼した後、その仮焼粉末を所定の粒径まで粉砕する。
【００３８】
それから、得られた粉末に、例えば、アクリル系（アクリル酸、メタクリル酸又はそれらのエステルの単独重合体または共重合体、より具体的には、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロール系、エチルセルロース系等の単独重合体又は共重合体を適宜の溶剤で溶解したビヒクル等の有機バインダー、あるいは、無機バインダー、必要に応じてエステル等の可塑剤やターピネオール等の有機溶剤を混合してスラリーを得る。次に、このスラリーを、例えばドクターブレード法、スラリーキャスト法、スクリーン印刷法、圧延法、プレス法等の適宜の方法によってシート化し、この誘電体のスラリーシートを所望により複数層積層してグリーンシート２１０〜２１４を得る。
【００３９】
次いで、得られたグリーンシート２１０〜２１４に対して、パンチング加工、レーザー照射、ドリル加工などにより、その厚み方向にそれぞれ貫通孔２１０ａ、２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、２１４ａを設ける。
【００４０】
次に、導電ペーストを調製し、この導電ペーストを、グリーンシート２１１〜２１３の貫通孔２１１ａ〜２１３ａ内に充填してビア前駆体２２１〜２２３を形成する。導電ペーストとしては良好な導電性を示す金属ペーストが好ましい。金属ペーストとしては、上述の実施形態に係る配線層の構成材料を含むものが好ましく、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等の粉末（例えば平均粒径が数μｍオーダーのもの）に、ポリビニルアルコール系、アクリル系、エチルセルロース系のような有機バインダーを加え、塗布に適した粘度となるように適宜混合したものを用いることができる。また、金属ペーストに含まれる金属についても、当初から金属である必要はなく、例えば、硝酸塩、酸化物、塩化物等のように熱処理により金属となるものを使用することができる。
【００４１】
さらに、金属ペーストには適宜の焼結助剤を添加することが好ましい。この焼結助剤としては、非晶質のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｂｉ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、希土類酸化物等のガラス粉末や、結晶性のＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＭｎＯ2、ＭｇＡｌ2Ｏ4、ＺｎＡｌ2Ｏ4、ＭｇＳｉＯ3、Ｚｎ2ＳｉＯ4、Ｚｎ2ＴｉＯ4、ＳｒＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3、ＭｇＴｉＯ3、ＢａＴｉＯ3、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ等のセラミック粉末を、単独で又は複数組み合わせ、適宜選択して用いることができる。
【００４２】
このとき、金属ペーストに含まれる焼結助剤の化合物又は組成物は、素地材料のグリーンシート２１０〜２１４に含まれる焼結助剤と同じ種類のものであると一層好適である。また、金属ペースト中の金属成分と焼結助剤成分との混合割合は、後の焼成によって形成されるビアに要求される電気的性質や機能に応じて適宜設定することができる。
【００４３】
続いて、非焼結ペーストを調製し、この非焼結ペーストを、グリーンシート２１０、２１４の貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填して非焼結体２２０、２２４を得る。非焼結体２２０、２２４は、グリーンシート２１０、２１４の焼成温度（グリーンシート２１０、２１４の母材粉末の焼結温度）で焼成した後でも、貫通孔２１０ａ、２１４ａから容易に除去することができる易除去性を示すものである。非焼結体２２０、２２４を得るための非焼結ペーストは、バインダーと、非焼結体２２０、２２４に易除去性を付与し得る無機粉体と、必要に応じて有機溶剤（例えば、有機ビヒクル）とを含む。そのような無機粉体としては、例えば炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムが挙げられ、これらの中では炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウムは後述のトリジマイト等ほどではないが、それ自体がグリーンシート２１０、２１４の焼成温度で焼成しても収縮し難いものであり、これを含む非焼結体２２０、２２４を充填した貫通孔２１０ａ、２１４ａに外部から負荷がかかっても、貫通孔２１０ａ、２１４ａの変形を抑制する。このことと、焼成後の焼成物の除去作業がより容易であることと相俟って、炭酸カルシウムは非焼結ペーストの材料として好適である。
【００４４】
バインダーとしては任意の樹脂を使用することが可能であるが、焼成時に速やかに熱分解し得る樹脂が好ましい。
【００４５】
次いで、上述のようにして貫通孔内にビア前駆体又は非焼結体を設けたグリーンシート２１１〜２１４の一主面上に、上記導電ペースト、好適には上記金属ペーストを、例えば、スクリーン印刷法などにより所定パターンに塗布し、乾燥して、それぞれ導電ペースト層２１５〜２１８を形成する。
【００４６】
一方、構造体とは別に図示しない収縮抑制シートを準備する。収縮抑制シートは、グリーンシート２１０〜２１４の焼成温度で焼成しても、特に面内方向において収縮し難いシートであり、この収縮抑制シートに直接又は間接的に支持されたものの収縮を抑制する機能を有する。収縮抑制シートは、グリーンシート２１０〜２１４の焼成温度で焼結しない難焼結性のセラミック材料粉末に、グリーンシート２１０〜２１４用のペースト調製と同様にして有機バインダーを添加、混合してスラリーを調製し、このスラリーを、平坦な支持体上に、例えば、ドクターブレード法、スラリーキャスト法、スクリーン印刷法、圧延法、プレス法等によりシート状に塗布し、乾燥して得られる。収縮抑制シートの厚みは、例えば２０〜１５０μｍであればよい。
【００４７】
収縮抑制シートを構成する難焼結性のセラミック材料としては、例えば、ジルコニア、アルミナ、トリジマイト、トリジマイト、α石英、トリジマイト−α石英、クリストバライト、β石英等が挙げられる。また、焼成時に、収縮抑制シートによる構造体２００の拘束力を高めつつ、有機バインダーを効率よく確実に除去（脱バイ処理）するために、難焼結性のセラミック材料粉末に、グリーンシート２１０〜２１４の焼結温度以下でありかつグリーンシート２１０〜２１４に含まれる有機成分の分解温度よりも高い軟化点を有するガラス粉末を所定量加えてもよい。
【００４８】
次いで、準備した上記各部材を、図２に示すように、下からグリーンシート２１４、導電ペースト層２１８、グリーンシート２１３、導電ペースト層２１７、グリーンシート２１２、導電ペースト層２１６、グリーンシート２１１、導電ペースト層２１５、グリーンシート２１０の順となるように積層して構造体２００を得、さらに２枚の収縮抑制シートにより構造体２００を積層方向に挟み熱圧着する。上記積層の際、非焼結体２２０、２２４がそれぞれ導電ペースト層２１５及び導電ペースト層２１８の所定部分と接合するよう、かつ、ビア前駆体２２１が導電ペースト層２１５と導電ペースト層２１６とを、ビア前駆体２２２が導電ペースト層２１６と導電ペースト層２１７とを、ビア前駆体２２３が導電ペースト層２１７と導電ペースト層２１８とを、それぞれ所定の位置で接続するよう、それぞれの層を位置合わせする。
【００４９】
なお、上記積層の際、収縮抑制シートと構造体２００との間に、更に易除去性を示す収縮抑制シートを挟んでもよい。易除去性を示す収縮抑制シートは、上記収縮抑制シートと同様にグリーンシート２１０〜２１４の焼成温度（グリーンシート２１０〜２１４の母材粉末の焼結温度）で焼成しても、特に面内方向において収縮し難いシートであり、この易除去性の収縮抑制シートに直接又は間接的に支持されたものの収縮を抑制する機能を有する。さらに、易除去性の収縮抑制シートは、グリーンシート２１０〜２１４の焼成温度で焼成した後であっても容易に除去することができるものである。
【００５０】
易除去性の収縮抑制シートは、上述の非焼結ペーストのうち、収縮抑制効果を有するペーストを、平坦な支持体上に、例えば、ドクターブレード法、スラリーキャスト法、スクリーン印刷法、圧延法、プレス法等によりシート状に塗布し、乾燥して得られる。易除去性の収縮抑制シートの厚みは、例えば２０〜１５０μｍであればよい。
【００５１】
そして、収縮抑制シート及び必要に応じて易除去性の収縮抑制シートで挟んだ構造体２００を、例えばアルミナセッター等の支持具に載置し、適宜の温度にて脱バイ処理を行った後、例えば８５０℃〜１０５０℃程度で所定時間焼成する。この焼成温度は９５０℃以下であるとより好ましい。このとき、構造体２００の厚み方向の焼結収縮を補助・促進するため、収縮シート上にセラミック板を載せる等の適宜の方法を用いて厚さ方向に加圧するようにしてもよい。こうして、グリーンシート２１０〜２１４の焼成体であるセラミック基板３１０と、導電ペースト層２１５〜２１８の焼成体である配線層３１５、３１６、３１７、３１８と、ビア前駆体２２１〜２２３の焼成体であるビア３２１、３２２、３２３とを含むセラミック配線板３００（図３を参照のこと。）が得られる。
【００５２】
次に、焼成後のセラミック配線板３００の両主面側に未焼結体として残存する収縮抑制シート及び場合によって易除去性の収縮抑制シートと、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内にやはり未焼結体として残存する非焼結体２２０、２２４とを、例えば、サンドブラスト、ビーズブラスト、ドライアイスブラスト等の乾式ブラスト処理、水ジェット等やアイスブラスト、スラリーブラスといった湿式ブラスト処理のほか、デスミア処理、プラズマ（アッシング）処理、ジェットスクラブ処理、超音波処理、ブラシ処理といった適宜の方法を用いて除去する。この際、易除去性の収縮抑制シートが用いられていると、収縮抑制シートが容易に除去されないものであっても、易除去性の収縮抑制シートと共に容易に除去される。
【００５３】
このようにして得られたセラミック配線板３００は、焼成後であっても貫通孔２１０ａ、２１４ａが収縮したり変形したりすることなく、その形状や寸法を良好に維持するため、その中に微細なビアを設けることが容易に可能となる。その結果、最終的に得られる多層配線板の異電位層間の絶縁破壊を更に有効かつ確実に防止することができる。また、構造体２００を収縮抑制シートに挟んで焼成するため、特にその面内方向での収縮が抑制され、寸法精度及び形状精度の高いセラミック配線板３００を作製することができる。このことは、セラミック配線板３００、これを含有する多層配線板、さらには多層配線板を備える電子部品の更なる小型化、高密度化に有効に寄与し得るものである。
【００５４】
次に、セラミック配線板３００の両主面を被覆するように樹脂層３３０、３３２を形成すると共に、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に樹脂組成物を充填する。樹脂層３３０、３３２を形成し、樹脂組成物を充填する方法は特に限定されず、例えば、樹脂層３３０、３２を構成する樹脂組成物を含む樹脂ペーストを直接、セラミック配線板３００の両主面上にスクリーン印刷などの公知の塗布法で塗布すると共に貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填し、乾燥、硬化する方法が挙げられる。あるいは、上記樹脂ペーストをシート状に成膜してなる樹脂シートを真空ラミネート等によりセラミック配線板３００の両主面に貼り合わせると共に、少なくとも一部を流動させて貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填し、硬化する方法が挙げられる。
【００５５】
樹脂組成物は、上述の実施形態において説明したものと同様であればよい。また、樹脂ペーストは粉末状の上記樹脂組成物を有機ビヒクルに溶解、分散して得られる。貼り合わせた後の樹脂シートは貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填可能なように十分な流動性を有することが好ましく、例えば半硬化状態（Ｂステージ状態）であると好ましい。樹脂シートは、熱硬化性樹脂を含む場合、熱処理により半硬化状態になる。
【００５６】
真空ラミネートによる貼り合わせは、具体的には、真空ラミネータ装置の加熱平板と膜との間にセラミック配線板３００と樹脂シートとを配置した後、加熱平板と膜とで作られる空間を減圧するとともに、加熱ガスで加熱平板の方向へ膨張させた膜をセラミック配線板３００及び樹脂シートに対し押し当てることにより行う。真空ラミネートは低圧で等方的な加熱及び加圧が可能であるため、セラミック配線板３００の破損を防ぎつつ樹脂シートを貼り合わせることができる。
【００５７】
塗布した後の樹脂ペースト又は貼り合わせた後の樹脂シートを硬化させるには、樹脂層３３０、３３２が熱硬化性樹脂を含む場合、加熱すればよく、必要に応じてセラミック配線板３００と樹脂シート等の積層体をその積層方向に加圧すればよい。加熱及び加圧の条件は、樹脂の種類等によって適宜設定することができる。
【００５８】
次に、樹脂層３３０、３３２、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填した樹脂組成物を穿孔し、孔３３４、３３６を形成する。この際、配線層３１５、３１８の表面の一部が露出するように孔３３４、３３６を形成する。孔３３４、３３６を形成する穿孔方法としては、例えば各種のレーザーを用いた穿孔、ドリルを用いた穿孔、マスクを用いたブラスト処理による穿孔が挙げられるが、より微細な孔を形成可能であり、かつ、配線層３１５、３１８に対する穿孔を抑制できる観点から、レーザーを用いた穿孔が好ましい。
【００５９】
レーザーによって穿孔する場合、配線層３１５、３１８の穿孔を更に防止し、樹脂層３３０、３３２並びに貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填した樹脂組成物のみを選択的に除去する観点から、好ましくは、ＣＯ2レーザー又はＵＶ−ＹＡＧレーザーを樹脂層３３０、３３２の表面に照射する。これらのレーザーを用いることにより、一層微細な孔を形成することが可能となる。ＣＯ2レーザーは通常、約１０μｍの発振波長を有し、本実施形態において、その出力は１５０Ｗ以下であればよい。また、ＵＶ−ＹＡＧレーザーは通常、約０．３５５μｍの発振波長を有し、本実施形態において、その出力は５Ｗ以下であればよい。また、穿孔する部位にレーザーを連続的に照射してもよく、パルスにて照射してもよい。さらに、レーザーを照射している最中に、その出力を変更しても変更しなくてもよい。
【００６０】
この穿孔により孔３３４、３３６を形成する際、貫通孔２１０ａ、２１４ａ内に充填された樹脂組成物の全てを除去してもよいが、セラミック基板３１０の貫通孔２１０ａ、２１４ａ内壁を被覆するように樹脂組成物の一部を残存させて穿孔することが好ましい。これにより、セラミック基板３１０はその主面だけでなく貫通孔２１０ａ、２１４ａ内でも樹脂部分と接合するため、それらの接合面積がより大きくなり、互いの密着性が更に強固なものとなる。
【００６１】
次いで、図３に示すように、無電解めっき法による金属めっきの析出により孔３３４、３３６内にビア３４０、３４２を形成すると共に、樹脂層３３０、３３２の表面を被覆するように導電層３４４、３４６を形成する。上記各フィルドビア及び各めっき層を構成する金属めっきの材質は特に限定されず、上述の実施形態におけるビア１４０、配線層１３０と同様であればよく、例えば銅めっきが挙げられる。また、無電解めっき液の塗布方法としては、例えばディップ法、スプレー法などが挙げられる。
【００６２】
そして、図４に示すように、導電層３４４、３４６を所望の形状にパターニングして、配線層３４５、３４７を得る。この際、配線層３４５、３４７がビア３４０、３４２と接続する配線層３４５ａ、３４７ａと、ビア３４０、３４２とは接続せず、その結果、配線層３１５、３１８とも接続しない配線層３４５ｂ、３４７ｂとを構成するようにパターニングしてもよい。このパターニング方法は特に限定されず、フォトリソグラフィ及びエッチング等の公知の方法であってもよい。こうして、多層配線板４００を得る。
【００６３】
得られた多層配線板４００は、配線層３４５ａ、３４７ａとビア３４０、３４２とが同じ無電解めっきの工程で形成され、しかも同じ工程で形成された樹脂層３３０、３３２と貫通孔２１０ａ、２１４ａ内の樹脂組成物の表面上に形成されているため、レーザー加工後のデスミア処理、アルカリ処理や酸処理等の薬液からセラミック配線板を保護するという利点を有する。
【００６４】
また、多層配線板４００は、上記実施形態の多層配線板１００と同様の効果を奏する。例えば、異電位部材間、例えば配線層３４５ｂと配線層３１５との間、あるいは配線層３４７ｂと配線層３１８との間、の絶縁破壊が従来よりも十分に抑制される。また、樹脂層３３０、３３２を従来よりも一層薄くすることができ、同程度の厚みを有する多層配線板においてセラミック配線板３００を従来よりも相対的に厚くすることが可能となるので、多層配線板４００の反りや歪みを十分に防止できる。
【００６５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００６６】
例えば、本発明の多層配線板は、セラミック配線板内にＩＣチップが内蔵されていてもよい。ＩＣチップの周囲では特にビアが多くなるため、それに伴いビア間を接続するパッドやランドが多くなる傾向にある。そこで、本発明のように、各層間の配線をバンプやランドを介さずビアにより直接接続すれば、従来多く存在していたバンプ及びランドを大幅に省略できるため、特に本発明により得られる回路設計の自由度が広がるという利点を有効に活用することができる。
【００６７】
また、上述の実施形態において、最表層の配線層とその下層の配線層とを直接接続するビア及びその周囲の孔の内壁はテーパー形状を有しているが、それらの形状はテーパ形状に限定されず、例えば円柱状などの柱状であってもよい。さらに、上記実施形態では、ビア３４０、３４２、導電層３４４、３４６は無電解めっきにより形成されるが、これらの形成方法は無電解めっきに限定されず、例えば上述の導電性ペーストを塗布、充填して乾燥及び／又は焼成を経て得られるものであってもよい。また、上述の実施形態において、最表層である配線層（例えば配線層１３０、１５０）の更に上側に絶縁層及び配線層が積層されてもよい。さらに、孔（例えば貫通孔１１６ａ）内に樹脂組成物が充填されず、ビアが直接孔の内壁に接合してもよい。
【００６８】
あるいは、上記実施形態の多層配線板の製造方法では、ビア３４０、３４２と導電層３４４、３４６の形成を一度の工程において行っているが、ビア３４０、３４２を形成した後に、導電層３４４、３４６を形成してもよい。この場合、ビア３４０、３４２を導電性ペーストを用いて形成し、導電層３４４、３４６を無電解めっきにより形成する等、それぞれの形成方法が異なっていても同じであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上説明したとおり、本発明による多層配線板及びその製造方法によれば、電圧が印加されて互いに異なる電位を有する部材間の絶縁性を確保すると共に、多層配線板の反りや歪みを十分に抑制することができる。そのため、半導体内蔵基板やその他のプリント配線板を備える各種の電子機器、装置、システム、デバイス等、特に小型化や薄層化、高性能化が求められるものに広くかつ有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に係る多層配線板を示す概略断面図である。
【図２】本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す概略工程図である。
【図３】本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す概略工程図である。
【符号の説明】
【００７１】
１００、４００…多層配線板、１１０、３００…セラミック配線板、１１１、１１３、１４０、３２１、３２２、３２３、３４０、３４２…ビア、１１２、１１４、１３０、１５０、３１５、３１６、３１７、３１８、３４５、３４７…配線層、１１６、３１０…セラミック基板、１１６ａ、２１０ａ、２１１ａ、２１２ａ、２１３ａ、２１４ａ…貫通孔、１２０、３３０、３３２…樹脂層、２００…構造体、２１０、２１１、２１２、２１３…グリーンシート、２１５、２１６、２１７、２１８…導電ペースト層、２２０、２２２…非焼結体、２２１、２２２、２２３…ビア前駆体、３４４、３４６…導電層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層に第１の配線層を有するセラミック配線板と、前記セラミック配線板上に積層した樹脂層と、前記樹脂層上に積層した第２の配線層とを含み、前記第１及び第２の配線層がビアにより直接接続されている多層配線板。
【請求項２】
前記セラミック配線板と前記樹脂層との間に前記ビアに接続する配線層を有しない、請求項１に記載の多層配線板。
【請求項３】
前記樹脂層上に積層し、前記第１の配線層とは異なる電位を有し得る第３の配線層を更に含む、請求項１又は２に記載の多層配線板。
【請求項４】
セラミック基板の素地材料からなり互いに積層した複数枚のグリーンシートと、前記複数枚のグリーンシートの内層に配設された導電ペーストからなる第１の層と、最表層の前記グリーンシートの表面から前記第１の層まで連通した孔内に充填された前記素地材料の焼成温度で焼結しない材料からなる非焼結ペーストと、を含む構造体を準備する工程と、
前記構造体を前記素地材料の焼成温度で焼成して、前記グリーンシートの焼成体である前記セラミック基板と前記第１の層の焼成体である配線層とを含むセラミック配線板を得る工程と、
前記セラミック配線板から前記非焼結ペーストを除去する工程と、
前記セラミック配線板の主面上に樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、
前記孔内に前記配線層と接続するビアを形成する工程と、
前記樹脂層の表面上に前記ビアと接続する配線層を形成する工程と、
を有する多層配線板の製造方法。
【請求項１】
内層に第１の配線層を有するセラミック配線板と、前記セラミック配線板上に積層した樹脂層と、前記樹脂層上に積層した第２の配線層とを含み、前記第１及び第２の配線層がビアにより直接接続されている多層配線板。
【請求項２】
前記セラミック配線板と前記樹脂層との間に前記ビアに接続する配線層を有しない、請求項１に記載の多層配線板。
【請求項３】
前記樹脂層上に積層し、前記第１の配線層とは異なる電位を有し得る第３の配線層を更に含む、請求項１又は２に記載の多層配線板。
【請求項４】
セラミック基板の素地材料からなり互いに積層した複数枚のグリーンシートと、前記複数枚のグリーンシートの内層に配設された導電ペーストからなる第１の層と、最表層の前記グリーンシートの表面から前記第１の層まで連通した孔内に充填された前記素地材料の焼成温度で焼結しない材料からなる非焼結ペーストと、を含む構造体を準備する工程と、
前記構造体を前記素地材料の焼成温度で焼成して、前記グリーンシートの焼成体である前記セラミック基板と前記第１の層の焼成体である配線層とを含むセラミック配線板を得る工程と、
前記セラミック配線板から前記非焼結ペーストを除去する工程と、
前記セラミック配線板の主面上に樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、
前記孔内に前記配線層と接続するビアを形成する工程と、
前記樹脂層の表面上に前記ビアと接続する配線層を形成する工程と、
を有する多層配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−８０８６６（Ｐ２０１０−８０８６６Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５０４６１（Ｐ２００８−２５０４６１）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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