配線基板および配線基板の製造方法
【課題】接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度および接続用パッドと外部接続端子との接続強度の低下を抑制できる配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板（１）は、ガラス成分を含む絶縁基板（２）と、絶縁基板（２）に設けられた配線導体（３）とを有する。配線導体（３）は、絶縁基板（２）の内部に設けられ、ガラス成分を含む第１導体層（３ａ）と、該第１導体層（３ａ）上に設けられ、一部が絶縁基板（２）の表面に露出する第２導体層（３ｂ）とを有する。第２導体層（３ａ）は、ガラス成分を含まない、又は第１導体層（３ａ）よりも質量濃度の小さいガラス成分を含む。
【解決手段】配線基板（１）は、ガラス成分を含む絶縁基板（２）と、絶縁基板（２）に設けられた配線導体（３）とを有する。配線導体（３）は、絶縁基板（２）の内部に設けられ、ガラス成分を含む第１導体層（３ａ）と、該第１導体層（３ａ）上に設けられ、一部が絶縁基板（２）の表面に露出する第２導体層（３ｂ）とを有する。第２導体層（３ａ）は、ガラス成分を含まない、又は第１導体層（３ａ）よりも質量濃度の小さいガラス成分を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板および配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化が進むのに伴い、半導体素子の外部接続用端子の数も増大してきている。このような半導体素子をセラミック基板に搭載する場合、セラミック基板に形成する接続用パッドの数も増やす必要がある（特許文献１参照）。この場合、セラミック基板において、接続用パッドを形成する領域を増やすことは困難なため、小さな面積に多数の接続用パッドを形成しなければならず、そのためには接続用パッドの幅及びその間隔を狭く設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２５７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、接続用パッドの幅及びその間隔を狭くすると、接続用パッドとセラミック基板との接続強度は低下し、その結果、半導体素子を実装する際に、接続用パッドがセラミック基板から剥がれるといった問題が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度の低下を抑制できる配線基板および配線基板の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配線基板の一態様によれば、ガラス成分を含む絶縁基板と、前記の絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板であって、前記の配線導体は、前記の絶縁基板の内部に設けられ、前記のガラス成分を含む第１導体層と、該第１導体層上に設けられ、一部が前記の絶縁基板の表面に露出する第２導体層とを有し、前記の第２導体層は、前記のガラス成分を含まない、又は前記の第１導体層よりも質量濃度の小さい前記のガラス成分を含む。
【０００７】
好ましくは、前記の配線基板において、前記の第２導体層は、前記の第１導体層よりも厚みが小さい。
【０００８】
好ましくは、前記の配線基板において、前記の配線導体は、前記の絶縁基板の表面に埋設されている。
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法の一態様によれば、ガラス成分を含む絶縁基板と、前記の絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板の製造方法であって、前記のガラス成分を含む複数のセラミックグリーンシートが積層されてなるグリーンシート積層体と、該グリーンシート積層体の表層に設けられた導体ペーストとを同時焼成する焼成工程を含み、前記の導体ペーストは、前記のガラス成分を含む第１導体ペーストと、該第１導体ペースト上に形成された第２導体ペーストとを含み、前記の第２導体ペーストは、前記のガラス成分を含まない、又は前記の第１導体ペーストよりも質量濃度の小さい前記のガラス成分を含む。
【００１０】
好ましくは、前記の配線基板の製造方法は、前記の焼成工程の前に、支持体上に前記の第２導体ペーストを塗布する第１塗布工程と、前記の第２導体ペースト上に前記の第１導体ペーストを塗布する第２塗布工程と、前記の支持体および前記の第１導体ペースト上に、前記のガラス成分を含むセラミックスラリーを塗布する第３塗布工程と、前記のセラミックスラリーを乾燥させて、導体付きセラミックグリーンシートを得る乾燥工程と、前記の支持体と前記の導体付きセラミックグリーンシートとの積層体から前記の支持体を剥離する剥離工程と、前記の導体付きセラミックグリーンシートを、他の少なくとも１つの前記のセラミックグリーンシート上に積層して、表層に前記の導体ペーストが設けられた前記のグリーンシート積層体を得る積層工程とを有する。
【００１１】
好ましくは、前記の配線基板の製造方法において、前記の第２導体ペーストは、前記の第１導体ペーストよりも厚みが小さい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の配線基板の一形態によれば、接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度の低下を抑制できる配線基板を実現できる。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法の一形態によれば、接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度の低下を抑制できる配線基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、配線基板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の破線Ａ−Ａにおける、配線基板の表層部分の部分断面図である。
【図２】図１の配線基板の製造方法を説明する図である。
【図３】（ａ）は、別の配線基板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大斜視図である。
【図４】図３（ｂ）の破線B−Bにおける断面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態による配線基板の構成例を示す図である。図１（ａ）は、フリップチップタイプの一種であるＣ４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｃｈｉｐ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）セラミックパッケージ用の配線基板１の平面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）の破線Ａ−Ａにおける、配線基板１の表層部分の部分断面図である。図１に示すように、配線基板１においては、セラミック基板２の表面の中央部に配線導体からなる複数の接続用パッド３が形成されている。この接続用パッド３に半導体素子の外部接続端子をリフロー半田付けし、更にその半導体素子の周辺を封止することによりＣ４パッケージが組立てられる。
【００１６】
また、図１（ｂ）に示すように、接続用パッド３は、セラミック基板２に埋設されている。そして、接続用パッド３は、第１導体層３ａと、第１導体層３ａ上に設けられた第２導体層３ｂとを有する。第２導体層３ｂは、その一部がセラミック基板２の表面に露出している。ここで、セラミック基板２は、ガラス成分を含むガラスセラミック基板であり、第１導体層３ａは、セラミック基板２に含まれるガラス成分と同一成分のガラス成分を有している。
【００１７】
次に、図１に示した配線基板１の製造方法を説明する。図２は、配線基板１の製造方法を説明するための図である。なお、以下では、第１導体層３ａに対応する導体ペーストを「第１導体ペースト」といい、第２導体層３ｂに対応する導体ペーストを「第２導体ペースト」という。
【００１８】
まず、支持体１１上に第２導体ペースト１２ｂを塗布する。そして、その第２導体ペースト１２ｂを乾燥させた後、乾燥させた第２導体ペースト１２ｂ上に第１導体ペースト１２ａを塗布して乾燥させる（図２（ａ））。
【００１９】
ここで、支持体１１は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、又は塩化ビニル系等の有機樹脂からなるフィルム状のものである。
【００２０】
支持体１１の表面には、第２導体ペースト１２ｂおよび後に形成されるセラミックグリーンシート（以下、まとめて「導体付きセラミックグリーンシート１４」という。）の剥離性を考慮して、離型剤若しくは帯電防止剤などの表面処理層を形成しておくことが好ましい。特に、支持体１１からの剥離時に導体付きセラミックグリーンシート１４が変形をしてしまうことを抑えるためには、支持体１１の表面に離型剤の表面処理層が形成されていることがより好ましい。
【００２１】
離型剤の種類としては、大別してシリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有系、アルキッド樹脂系、若しくはポリオレフィン樹脂系などを用いることができる。特に、耐熱性、剥離性及びコストの観点から、シリコーン系がより望ましい。
【００２２】
第２導体ペースト１２ｂは、金属導体粉末に有機バインダー、有機溶剤、および必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、若しくはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することにより作製される。
【００２３】
金属導体粉末は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），アルミニウム（Ａｌ），銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、又は銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金が挙げられるが、その中でもガラスセラミック粉末が焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ｐｔ合金がより好ましい。
【００２４】
第２導体ペースト１２ｂの有機バインダーは、従来導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸、若しくはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，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，又は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−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，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。有機バインダーの選定に当たっては、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、若しくはアルキド系の有機バインダーがより好ましい。
【００２５】
第２導体ペースト１２ｂの有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート若しくはフタル酸等などが使用可能である。
【００２６】
第１導体ペースト１２ａは、金属導体粉末とセラミック基板３の原料であるガラスセラミック粉末に有機バインダー、有機溶剤、および必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、若しくはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することにより作製される。
【００２７】
金属導体粉末は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），アルミニウム（Ａｌ），銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、又は銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金が挙げられるが、その中でもガラスセラミック粉末が焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ｐｔ合金がより好ましい。
【００２８】
第１導体ペースト１２ａの有機バインダーは、従来導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸、若しくはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，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，又は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−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，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。有機バインダーの選定に当たっては、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、若しくはアルキド系の有機バインダーがより好ましい。
【００２９】
第２導体ペースト１２ｂの有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート若しくはフタル酸等などが使用可能である。
【００３０】
例えば、第２導体ペースト１２ｂは、金属導体粉末１００質量部に対して有機バインダーを３〜３２質量部、有機溶剤を１〜３０質量部加えて混練することにより形成される。また、第２導体ペースト１２ｂは、表層に配線導体を形成した後に滲みが発生しない程度の粘度、具体的には４０００〜２００００ｃｐｓ程度の粘度にすることが望ましい。
【００３１】
支持体１１の表面に第２導体ペースト１２ｂを印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法若しくはグラビア印刷法等が使用可能である。
【００３２】
例えば、第１導体ペースト１２ａは、金属導体粉末とセラミック基板２に含まれるガラスセラミック粉末１００質量部に対して有機バインダーを３〜３２質量部、有機溶剤を１〜３０質量部加えて混練することにより形成される。また、第１導体ペースト１２ａは、第２導体ペースト１２ｂを形成した後に滲みが発生しない程度の粘度、具体的には４０００〜２００００ｃｐｓ程度の粘度にすることが望ましい。
【００３３】
なお、第２導体ペースト１２ｂおよび第２導体ペーストに含まれる有機バインダーの量がほぼ等しければ、第２導体ペースト１２ｂを第１導体ペースト１２ａよりも厚みを小さく形成することが好ましい。この場合、焼成して有機バインダーが除去されると、第１導体層３ａの厚みが第２導体層３ｂの厚みよりも厚くなる。
【００３４】
また、焼成後に得られる第１導体層３ａおよび第２導体層３ｂの厚みは、第１導体ペースト１２ａおよび第２導体ペースト１２ｂに含まれる有機バインダーの量を調節することによって制御することが可能である。例えば、導体ペーストに含まれる有機バインダーの量が多いと、焼成によってその有機バインダーが除去されるため、焼成後の導体層が薄くなる傾向がある。
【００３５】
乾燥させた第２導体ペースト１２ｂの表面に第１導体ペースト１２ａを印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法若しくはグラビア印刷法等が使用可能である。
【００３６】
次に、図２（ｂ）に示すように、支持体１１上に第１導体ペースト１２ａを覆うようにセラミックスラリー１３を塗布して乾燥させることにより、導体付きセラミックグリーンシート１４を形成する。
【００３７】
セラミックスラリー１３の粉末は、ガラスセラミック粉末（ガラス粉末とフィラー粉末との混合物）を含む。ガラスセラミック粉末のガラス成分としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（ただし、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（ただし、Ｍ１およびＭ２は同じまたは異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（ただし、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（ただし、Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（ただし、Ｍ３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，又はＢｉ系ガラス等が挙げられる。
【００３８】
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等のセラミック粉末が挙げられる。
【００３９】
セラミックスラリー１３の有機バインダーは、従来から使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸、若しくはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，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，又は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−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，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。特に、焼成工程での分解、および揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。
【００４０】
セラミックスラリー１３の有機溶剤は、セラミック粉末及びガラスセラミック粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン，ケトン類，若しくはアルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。
【００４１】
これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，およびイソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるのでより好ましい。
【００４２】
導体付きセラミックグリーンシート１４を作製するためのスラリーは、セラミックス及びガラスセラミック組成粉末１００質量部に対して有機バインダーを５〜２０質量部、有機溶剤を１５〜５０質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することにより３〜１００ｃｐｓの粘度となるように調製される。
【００４３】
セラミックスラリーの塗布工法としては、ドクターブレード法，リップコーター法，若しくはダイコーター法等において塗布される。特にダイコーター法やスロットコーター法、若しくはカーテンコーター法等の押し出し式の方法を用いると、これらは非接触式の塗布方法であるため、乾燥導体ペースト１２ｂを物理的な力で混合させてしまうことなく導体付きセラミックグリーンシート１４を形成することができるのでより好ましい。
【００４４】
支持体１１上に塗布したセラミックスラリー１３の乾燥は、従来用いられている温風乾燥機や遠赤外線乾燥機等のような輻射熱や伝熱を利用するものの他、溶剤の蒸気圧を低下させ揮発させる真空乾燥機等の乾燥機を用いることにより行なわれてもよい。
【００４５】
なお、導体付きセラミックグリーンシート１４には、必要に応じて上下の層間の導体層２同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成してもよい。これら貫通導体は、金型によるパンチング加工やレーザ加工等により導体付きセラミックグリーンシート１４に貫通孔を形成した後に、貫通導体用導体ペーストを印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって形成してよい。
【００４６】
導体付きセラミックグリーンシート１４に貫通穴を加工する際、導体付きセラミックグリーンシート１４を支持体１１から剥がして行なってもよいが、支持体１１上に保持したまま行なうと導体付きセラミックグリーンシート１４の変形を抑制できるのでより好ましい。
【００４７】
また、貫通導体用導体ペーストは、第１導体ペースト１２ａと同様にして作製され、溶剤や有機バインダーの量により１５０００ｃｐｓ乃至４００００ｃｐｓ程度に調整される。
【００４８】
なお、貫通導体用導体ペーストの焼結挙動の調整のために、金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分としてもよい。無機成分１００質量部に対して有機バインダーの量は３〜１５質量部の範囲が好ましい。３重量部以上にすると、ペースト状に調整することが容易となり、１５質量部未満では、ペースト中の有機成分の量が適度であるため、焼結後の導体が多孔性となるか過剰に収縮することにより貫通導体内部や貫通導体と貫通孔内壁の間に空隙が生じることを効果的に抑制することができる。
【００４９】
その後、支持体１１と導体付きセラミックグリーンシート１４との積層体から支持体１１を剥離する。
【００５０】
すると、図２（ｃ）に示すように、平坦性に優れる導体付きセラミックグリーンシート１４を得ることができる。
【００５１】
次に、図２（ｄ）に示すように、導体付きセラミックグリーンシート１４と導体ペーストの形成処理が施された他のセラミックグリーンシート１５を位置合わせして積み重ね、圧着することによりグリーンシート積層体１６を作製する。なお、セラミックグリーンシート１５に形成される導体ペーストは、焼成後に内層導体となることから、層構造になっていなくてもよく、例えば、第２導体ペースト１２ｂから成っていてもよい。
【００５２】
積層する方法は、積み重ねた導体付きセラミックグリーンシート１４を含む複数のセラミックグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダー，可塑剤，および溶剤等からなる密着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【００５３】
積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね３０〜１００℃、２〜２０ＭＰａである。
【００５４】
なお、セラミックグリーンシート１５に形成される配線導体の形状および配置、並びにセラミックグリーンシート１５の層数は、図示したものに限らず、任意に設定可能である。また、セラミックグリーンシート１５は、導体付きセラミックグリーンシート１４の導体ペースト１２以外の成分と同じであっても異なっていてもよい。しかし、セラミックグリーンシート１５に導体付きセラミックグリーンシートに含まれる上記ガラス成分を含有させ、セラミックグリーンシート１５に形成される導体ペーストに同じガラス成分を含有させれば、セラミック基板２と内部の配線導体との密着性も確保できる。
【００５５】
このグリーンシート積層体１６を大気中または加湿窒素雰囲気中にて、４００〜６００℃の温度で脱バインダーした後、８００〜１０００℃の温度で焼成することにより、図１に示した配線基板１が得られる。
【００５６】
なお、第１および第２乾燥ペースト１２ａ，１２ｂを焼成して得られる接続用パッド３には、半田等による半導体チップやチップ部品との接続をより強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法等により順次被着するとよい。このようにメッキ層を設けることにより、半田等による半導体素子との接続をより強固なものとすることができる。
【００５７】
上述のように形成された接続用パッド３は、セラミック基板３の表面からの突出が抑制され、平坦性に優れていることから、接続用パッド３と半導体素子の外部接続端子とをより容易に接続することができ、半導体素子の実装時の接続不良やショートを抑制することができる。そして、接続用パッドの小型化に伴う、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度の低下の問題も、接続用パッド３を、セラミック基板２との密着力が強い第１導体層３ａと、金属からなるメッキ層、半田、および外部接続端子等との密着力が強い第２導体層３ｂとを有する積層構造にすることより解決できる。すなわち、第１導体層３ａのガラス成分とセラミック基板２のガラス成分とが焼成時に結合することから、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度が増し、接続用パッド３のセラミック基板２からの剥離を抑制できる。その結果、接続用パッド３の小型化と、セラミック基板２と接続用パッド３との接続信頼性および外部接続端子と接続用パッド３との接続信頼性とを両立して実現することができる。
【００５８】
また、セラミック基板２の表面に露出する第２導体層３ｂが、第１導体層３ａと異なり、ガラス成分を含まないことから、金属からなるメッキ層、半田、および外部接続端子等との密着力が強くなり、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度も保持することができる。
【００５９】
また、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設すると、接続用パッド３は、底面だけではなく側面においてもセラミック基板２と接触することとなり、セラミック基板２との接触面が増加することから、小型になっても、高い密着力を得ることができる。さらに、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設すると、焼成の際に、接続用パッド３がセラミック基板２の収縮により圧縮されることから、接続用パッド３とセラミック基板２の接続強度がより高くなるという効果がある。
【００６０】
また、第１導体層３ａは、セラミック基板２に含まれるガラス成分と同じガラス成分を有することから、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度が高くなること以外に、接続用パッド３とセラミック基板２とを同時焼成により形成する場合に、収縮率や収縮開始温度の違いにより、接続用パッド３とセラミック基板２との界面に応力が発生することを抑制することができるという利点がある。
【００６１】
また、セラミック基板２の表面に露出する部分に、セラミック基板２に含まれるガラス成分を含まない第２導体層３ｂを設けたことから、上述したように、接続用パッド３とメッキ層および半田等との接続強度を保持することができる。さらに、この配線基板１が高周波用の配線基板である場合、いわゆる表皮効果により、接続用パッド３の表面に電流が流れることから、第２導体層３ｂと外部接続端子とを接続する際に、その電気的な接続をより確実に行うことができる。
【００６２】
なお、第２導体層３ｂは、セラミック基板２に含まれるガラス成分を含まないことが好ましい。しかし、第２導体層３ｂがセラミック基板２に含まれるガラス成分を含む場合であっても、そのガラス成分の質量濃度が、第１導体層３ａに含まれるガラス成分の質量濃度よりも小さければ、上記作用効果を得ることが可能である。
【００６３】
また、第２導体層３ｂは、第１導体層３ａと比較して含有するガラス成分が少ないため、セラミック基板３との接続強度が第１導体層３ａよりも小さいことから、第２導体層３ｂは、第１導体層３ａよりも厚みが小さいことが好ましい。
【００６４】
さらに、第２導体層３ｂの厚みが小さいと、焼成の際に、第１導体層３ａと第２導体層３ｂとの界面において、第２導体層３ｂと第１導体層３ｂとの間の収縮率の違いによって発生する応力が小さくなるため、第２導体層３ｂの第１導体層３ａからの剥離が抑制され接続パッド３全体として、導電性を保持することができる。
【００６５】
また、第２導体層３ｂは、第１度導体層３ａと比較して、セラミック基板２との収縮率の差が大きくなるが、第２導体層３ｂが薄い場合、焼成による２導体層３ｂの反りを抑制することができる。
【００６６】
さらに、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設すると、セラミック基板２に接触する接続用パッド３の表面積が大きくなり、焼成時に、セラミック基板２から接続用パッド３に拡散するガラス成分の量が多くなるが、第１導体層３ａの厚みを大きくすることにより、セラミック基板２から第１導体層３ａに拡散されて第１導体層３ａのガラス成分と結合するガラス成分が多くなる。よって、第２導体層３ｂに拡散されるガラス成分の量が低減されることから、第２導体層３ｂにガラス成分が拡散してその表面まで移動し、半導体素子等外部接続端子等との接続強度を弱めるといった悪影響を抑制することができる。
【００６７】
なお、この配線基板１は、Ｃ４等のフリップチップタイプに限らず、ワイヤボンディングタイプのセラミックパッケージに用いられてもよい。
【００６８】
図３（ａ）は、ワイヤボンディングタイプのセラミックパッケージ用の配線基板２１の平面図であり、図３（ｂ）は、（ａ）の部分拡大斜視図である。また、図４は、図３（ｂ）の破線B−Ｂにおける断面を示す斜視図である。図３および図４に示すように、配線基板２１は、セラミック基板２の中央部に半導体素子を搭載する凹部２２が形成される。凹部２２の内部は、階段状になっており、底面部分は半導体素子が搭載される搭載部２２ａとなっている。搭載部２２の周囲で段差が設けられている部分は、ワイヤボンディング用の接続用パッド３が形成された接続部２２ｂとなっている。
【００６９】
凹部２２内の搭載部２２ａに設けられる半導体素子と、配線基板２１とは、ワイヤボンディングにより接続される。具体的には、半導体素子の電極と接続部２２ｂに形成された接続用パッド３とがＡｕ等のワイヤを介して接続される。
【００７０】
図３，図４に示した接続用パッド３も、セラミック基板２の表面からの突出が抑制され、平坦性に優れていることから、ワイヤと接続パッド３との接続をより容易にかつより確実に行うことができ、半導体素子の実装時の接続不良やショートを抑制することができる。そして、接続用パッドの小型化に伴う、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度の低下の問題も、接続用パッド３を、セラミック基板２との密着力が強い第１導体層３ａと、金属からなるワイヤとの密着力が強い第２導体層３ｂとを含む積層構造することより解決できる。すなわち、接続用パッド３のセラミック基板２からの剥離を抑制でき、接続用パッド３の小型化と、セラミック基板２と接続用パッド３との接続信頼性を両立して実現することができる。
【００７１】
さらに、セラミック基板２の表面に露出する第２導体層３ｂが、セラミック基板２に含まれるガラス成分を含まない、又は含んだ場合でも、第１導体層３ａに含まれるガラス成分よりも質量濃度が小さいことから、金属からなるメッキ層、半田、および外部接続端子等との密着力がより強くなり、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度も保持することができる。
【００７２】
なお、上述の説明では、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設したが、第２導体層３ｂの一部が表面に露出する構成であれば、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度を保持することが可能である。ただし、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設して、接続用パッド３をより平坦化することができれば、接続用パッド３に外部接続端子をより確実に接続することができ、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度の向上につながる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 配線基板
２ セラミック基板
３ 接続用パッド
３ａ 第１導体層
３ｂ 第２導体層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板および配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高集積化が進むのに伴い、半導体素子の外部接続用端子の数も増大してきている。このような半導体素子をセラミック基板に搭載する場合、セラミック基板に形成する接続用パッドの数も増やす必要がある（特許文献１参照）。この場合、セラミック基板において、接続用パッドを形成する領域を増やすことは困難なため、小さな面積に多数の接続用パッドを形成しなければならず、そのためには接続用パッドの幅及びその間隔を狭く設定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２５７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、接続用パッドの幅及びその間隔を狭くすると、接続用パッドとセラミック基板との接続強度は低下し、その結果、半導体素子を実装する際に、接続用パッドがセラミック基板から剥がれるといった問題が生じる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度の低下を抑制できる配線基板および配線基板の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配線基板の一態様によれば、ガラス成分を含む絶縁基板と、前記の絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板であって、前記の配線導体は、前記の絶縁基板の内部に設けられ、前記のガラス成分を含む第１導体層と、該第１導体層上に設けられ、一部が前記の絶縁基板の表面に露出する第２導体層とを有し、前記の第２導体層は、前記のガラス成分を含まない、又は前記の第１導体層よりも質量濃度の小さい前記のガラス成分を含む。
【０００７】
好ましくは、前記の配線基板において、前記の第２導体層は、前記の第１導体層よりも厚みが小さい。
【０００８】
好ましくは、前記の配線基板において、前記の配線導体は、前記の絶縁基板の表面に埋設されている。
【０００９】
本発明の配線基板の製造方法の一態様によれば、ガラス成分を含む絶縁基板と、前記の絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板の製造方法であって、前記のガラス成分を含む複数のセラミックグリーンシートが積層されてなるグリーンシート積層体と、該グリーンシート積層体の表層に設けられた導体ペーストとを同時焼成する焼成工程を含み、前記の導体ペーストは、前記のガラス成分を含む第１導体ペーストと、該第１導体ペースト上に形成された第２導体ペーストとを含み、前記の第２導体ペーストは、前記のガラス成分を含まない、又は前記の第１導体ペーストよりも質量濃度の小さい前記のガラス成分を含む。
【００１０】
好ましくは、前記の配線基板の製造方法は、前記の焼成工程の前に、支持体上に前記の第２導体ペーストを塗布する第１塗布工程と、前記の第２導体ペースト上に前記の第１導体ペーストを塗布する第２塗布工程と、前記の支持体および前記の第１導体ペースト上に、前記のガラス成分を含むセラミックスラリーを塗布する第３塗布工程と、前記のセラミックスラリーを乾燥させて、導体付きセラミックグリーンシートを得る乾燥工程と、前記の支持体と前記の導体付きセラミックグリーンシートとの積層体から前記の支持体を剥離する剥離工程と、前記の導体付きセラミックグリーンシートを、他の少なくとも１つの前記のセラミックグリーンシート上に積層して、表層に前記の導体ペーストが設けられた前記のグリーンシート積層体を得る積層工程とを有する。
【００１１】
好ましくは、前記の配線基板の製造方法において、前記の第２導体ペーストは、前記の第１導体ペーストよりも厚みが小さい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の配線基板の一形態によれば、接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度の低下を抑制できる配線基板を実現できる。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法の一形態によれば、接続用パッドの小型化を実現するとともに、接続用パッドとセラミック基板との接続強度の低下を抑制できる配線基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、配線基板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の破線Ａ−Ａにおける、配線基板の表層部分の部分断面図である。
【図２】図１の配線基板の製造方法を説明する図である。
【図３】（ａ）は、別の配線基板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の部分拡大斜視図である。
【図４】図３（ｂ）の破線B−Bにおける断面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態による配線基板の構成例を示す図である。図１（ａ）は、フリップチップタイプの一種であるＣ４（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｃｏｌｌａｐｓｅ Ｃｈｉｐ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）セラミックパッケージ用の配線基板１の平面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）の破線Ａ−Ａにおける、配線基板１の表層部分の部分断面図である。図１に示すように、配線基板１においては、セラミック基板２の表面の中央部に配線導体からなる複数の接続用パッド３が形成されている。この接続用パッド３に半導体素子の外部接続端子をリフロー半田付けし、更にその半導体素子の周辺を封止することによりＣ４パッケージが組立てられる。
【００１６】
また、図１（ｂ）に示すように、接続用パッド３は、セラミック基板２に埋設されている。そして、接続用パッド３は、第１導体層３ａと、第１導体層３ａ上に設けられた第２導体層３ｂとを有する。第２導体層３ｂは、その一部がセラミック基板２の表面に露出している。ここで、セラミック基板２は、ガラス成分を含むガラスセラミック基板であり、第１導体層３ａは、セラミック基板２に含まれるガラス成分と同一成分のガラス成分を有している。
【００１７】
次に、図１に示した配線基板１の製造方法を説明する。図２は、配線基板１の製造方法を説明するための図である。なお、以下では、第１導体層３ａに対応する導体ペーストを「第１導体ペースト」といい、第２導体層３ｂに対応する導体ペーストを「第２導体ペースト」という。
【００１８】
まず、支持体１１上に第２導体ペースト１２ｂを塗布する。そして、その第２導体ペースト１２ｂを乾燥させた後、乾燥させた第２導体ペースト１２ｂ上に第１導体ペースト１２ａを塗布して乾燥させる（図２（ａ））。
【００１９】
ここで、支持体１１は、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、又は塩化ビニル系等の有機樹脂からなるフィルム状のものである。
【００２０】
支持体１１の表面には、第２導体ペースト１２ｂおよび後に形成されるセラミックグリーンシート（以下、まとめて「導体付きセラミックグリーンシート１４」という。）の剥離性を考慮して、離型剤若しくは帯電防止剤などの表面処理層を形成しておくことが好ましい。特に、支持体１１からの剥離時に導体付きセラミックグリーンシート１４が変形をしてしまうことを抑えるためには、支持体１１の表面に離型剤の表面処理層が形成されていることがより好ましい。
【００２１】
離型剤の種類としては、大別してシリコーン系、フッ素系、長鎖アルキル基含有系、アルキッド樹脂系、若しくはポリオレフィン樹脂系などを用いることができる。特に、耐熱性、剥離性及びコストの観点から、シリコーン系がより望ましい。
【００２２】
第２導体ペースト１２ｂは、金属導体粉末に有機バインダー、有機溶剤、および必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、若しくはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することにより作製される。
【００２３】
金属導体粉末は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），アルミニウム（Ａｌ），銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、又は銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金が挙げられるが、その中でもガラスセラミック粉末が焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ｐｔ合金がより好ましい。
【００２４】
第２導体ペースト１２ｂの有機バインダーは、従来導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸、若しくはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，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，又は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−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，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。有機バインダーの選定に当たっては、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、若しくはアルキド系の有機バインダーがより好ましい。
【００２５】
第２導体ペースト１２ｂの有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート若しくはフタル酸等などが使用可能である。
【００２６】
第１導体ペースト１２ａは、金属導体粉末とセラミック基板３の原料であるガラスセラミック粉末に有機バインダー、有機溶剤、および必要に応じて分散剤等を加えて、ボールミル、三本ロールミル、若しくはプラネタリーミキサー等の混練手段によって混合および混練することにより作製される。
【００２７】
金属導体粉末は、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），アルミニウム（Ａｌ），銀−パラジウム（Ａｇ−Ｐｄ）合金、又は銀−白金（Ａｇ−Ｐｔ）合金が挙げられるが、その中でもガラスセラミック粉末が焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金又はＡｇ−Ｐｔ合金がより好ましい。
【００２８】
第１導体ペースト１２ａの有機バインダーは、従来導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸、若しくはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，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，又は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−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，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。有機バインダーの選定に当たっては、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、若しくはアルキド系の有機バインダーがより好ましい。
【００２９】
第２導体ペースト１２ｂの有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオール、ブチルカルビトールアセテート若しくはフタル酸等などが使用可能である。
【００３０】
例えば、第２導体ペースト１２ｂは、金属導体粉末１００質量部に対して有機バインダーを３〜３２質量部、有機溶剤を１〜３０質量部加えて混練することにより形成される。また、第２導体ペースト１２ｂは、表層に配線導体を形成した後に滲みが発生しない程度の粘度、具体的には４０００〜２００００ｃｐｓ程度の粘度にすることが望ましい。
【００３１】
支持体１１の表面に第２導体ペースト１２ｂを印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法若しくはグラビア印刷法等が使用可能である。
【００３２】
例えば、第１導体ペースト１２ａは、金属導体粉末とセラミック基板２に含まれるガラスセラミック粉末１００質量部に対して有機バインダーを３〜３２質量部、有機溶剤を１〜３０質量部加えて混練することにより形成される。また、第１導体ペースト１２ａは、第２導体ペースト１２ｂを形成した後に滲みが発生しない程度の粘度、具体的には４０００〜２００００ｃｐｓ程度の粘度にすることが望ましい。
【００３３】
なお、第２導体ペースト１２ｂおよび第２導体ペーストに含まれる有機バインダーの量がほぼ等しければ、第２導体ペースト１２ｂを第１導体ペースト１２ａよりも厚みを小さく形成することが好ましい。この場合、焼成して有機バインダーが除去されると、第１導体層３ａの厚みが第２導体層３ｂの厚みよりも厚くなる。
【００３４】
また、焼成後に得られる第１導体層３ａおよび第２導体層３ｂの厚みは、第１導体ペースト１２ａおよび第２導体ペースト１２ｂに含まれる有機バインダーの量を調節することによって制御することが可能である。例えば、導体ペーストに含まれる有機バインダーの量が多いと、焼成によってその有機バインダーが除去されるため、焼成後の導体層が薄くなる傾向がある。
【００３５】
乾燥させた第２導体ペースト１２ｂの表面に第１導体ペースト１２ａを印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法若しくはグラビア印刷法等が使用可能である。
【００３６】
次に、図２（ｂ）に示すように、支持体１１上に第１導体ペースト１２ａを覆うようにセラミックスラリー１３を塗布して乾燥させることにより、導体付きセラミックグリーンシート１４を形成する。
【００３７】
セラミックスラリー１３の粉末は、ガラスセラミック粉末（ガラス粉末とフィラー粉末との混合物）を含む。ガラスセラミック粉末のガラス成分としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（ただし、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（ただし、Ｍ１およびＭ２は同じまたは異なってＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（ただし、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（ただし、Ｍ３はＬｉ、ＮａまたはＫを示す），ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（ただし、Ｍ３は上記と同じである），Ｐｂ系ガラス，又はＢｉ系ガラス等が挙げられる。
【００３８】
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物，Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等のセラミック粉末が挙げられる。
【００３９】
セラミックスラリー１３の有機バインダーは、従来から使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸、若しくはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，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，又は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−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，若しくはセルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。特に、焼成工程での分解、および揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。
【００４０】
セラミックスラリー１３の有機溶剤は、セラミック粉末及びガラスセラミック粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン，ケトン類，若しくはアルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。
【００４１】
これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，およびイソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるのでより好ましい。
【００４２】
導体付きセラミックグリーンシート１４を作製するためのスラリーは、セラミックス及びガラスセラミック組成粉末１００質量部に対して有機バインダーを５〜２０質量部、有機溶剤を１５〜５０質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することにより３〜１００ｃｐｓの粘度となるように調製される。
【００４３】
セラミックスラリーの塗布工法としては、ドクターブレード法，リップコーター法，若しくはダイコーター法等において塗布される。特にダイコーター法やスロットコーター法、若しくはカーテンコーター法等の押し出し式の方法を用いると、これらは非接触式の塗布方法であるため、乾燥導体ペースト１２ｂを物理的な力で混合させてしまうことなく導体付きセラミックグリーンシート１４を形成することができるのでより好ましい。
【００４４】
支持体１１上に塗布したセラミックスラリー１３の乾燥は、従来用いられている温風乾燥機や遠赤外線乾燥機等のような輻射熱や伝熱を利用するものの他、溶剤の蒸気圧を低下させ揮発させる真空乾燥機等の乾燥機を用いることにより行なわれてもよい。
【００４５】
なお、導体付きセラミックグリーンシート１４には、必要に応じて上下の層間の導体層２同士を接続するためのビアホール導体やスルーホール導体等の貫通導体を形成してもよい。これら貫通導体は、金型によるパンチング加工やレーザ加工等により導体付きセラミックグリーンシート１４に貫通孔を形成した後に、貫通導体用導体ペーストを印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって形成してよい。
【００４６】
導体付きセラミックグリーンシート１４に貫通穴を加工する際、導体付きセラミックグリーンシート１４を支持体１１から剥がして行なってもよいが、支持体１１上に保持したまま行なうと導体付きセラミックグリーンシート１４の変形を抑制できるのでより好ましい。
【００４７】
また、貫通導体用導体ペーストは、第１導体ペースト１２ａと同様にして作製され、溶剤や有機バインダーの量により１５０００ｃｐｓ乃至４００００ｃｐｓ程度に調整される。
【００４８】
なお、貫通導体用導体ペーストの焼結挙動の調整のために、金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分としてもよい。無機成分１００質量部に対して有機バインダーの量は３〜１５質量部の範囲が好ましい。３重量部以上にすると、ペースト状に調整することが容易となり、１５質量部未満では、ペースト中の有機成分の量が適度であるため、焼結後の導体が多孔性となるか過剰に収縮することにより貫通導体内部や貫通導体と貫通孔内壁の間に空隙が生じることを効果的に抑制することができる。
【００４９】
その後、支持体１１と導体付きセラミックグリーンシート１４との積層体から支持体１１を剥離する。
【００５０】
すると、図２（ｃ）に示すように、平坦性に優れる導体付きセラミックグリーンシート１４を得ることができる。
【００５１】
次に、図２（ｄ）に示すように、導体付きセラミックグリーンシート１４と導体ペーストの形成処理が施された他のセラミックグリーンシート１５を位置合わせして積み重ね、圧着することによりグリーンシート積層体１６を作製する。なお、セラミックグリーンシート１５に形成される導体ペーストは、焼成後に内層導体となることから、層構造になっていなくてもよく、例えば、第２導体ペースト１２ｂから成っていてもよい。
【００５２】
積層する方法は、積み重ねた導体付きセラミックグリーンシート１４を含む複数のセラミックグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダー，可塑剤，および溶剤等からなる密着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。
【００５３】
積層の際の加熱加圧の条件は、用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね３０〜１００℃、２〜２０ＭＰａである。
【００５４】
なお、セラミックグリーンシート１５に形成される配線導体の形状および配置、並びにセラミックグリーンシート１５の層数は、図示したものに限らず、任意に設定可能である。また、セラミックグリーンシート１５は、導体付きセラミックグリーンシート１４の導体ペースト１２以外の成分と同じであっても異なっていてもよい。しかし、セラミックグリーンシート１５に導体付きセラミックグリーンシートに含まれる上記ガラス成分を含有させ、セラミックグリーンシート１５に形成される導体ペーストに同じガラス成分を含有させれば、セラミック基板２と内部の配線導体との密着性も確保できる。
【００５５】
このグリーンシート積層体１６を大気中または加湿窒素雰囲気中にて、４００〜６００℃の温度で脱バインダーした後、８００〜１０００℃の温度で焼成することにより、図１に示した配線基板１が得られる。
【００５６】
なお、第１および第２乾燥ペースト１２ａ，１２ｂを焼成して得られる接続用パッド３には、半田等による半導体チップやチップ部品との接続をより強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法等により順次被着するとよい。このようにメッキ層を設けることにより、半田等による半導体素子との接続をより強固なものとすることができる。
【００５７】
上述のように形成された接続用パッド３は、セラミック基板３の表面からの突出が抑制され、平坦性に優れていることから、接続用パッド３と半導体素子の外部接続端子とをより容易に接続することができ、半導体素子の実装時の接続不良やショートを抑制することができる。そして、接続用パッドの小型化に伴う、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度の低下の問題も、接続用パッド３を、セラミック基板２との密着力が強い第１導体層３ａと、金属からなるメッキ層、半田、および外部接続端子等との密着力が強い第２導体層３ｂとを有する積層構造にすることより解決できる。すなわち、第１導体層３ａのガラス成分とセラミック基板２のガラス成分とが焼成時に結合することから、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度が増し、接続用パッド３のセラミック基板２からの剥離を抑制できる。その結果、接続用パッド３の小型化と、セラミック基板２と接続用パッド３との接続信頼性および外部接続端子と接続用パッド３との接続信頼性とを両立して実現することができる。
【００５８】
また、セラミック基板２の表面に露出する第２導体層３ｂが、第１導体層３ａと異なり、ガラス成分を含まないことから、金属からなるメッキ層、半田、および外部接続端子等との密着力が強くなり、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度も保持することができる。
【００５９】
また、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設すると、接続用パッド３は、底面だけではなく側面においてもセラミック基板２と接触することとなり、セラミック基板２との接触面が増加することから、小型になっても、高い密着力を得ることができる。さらに、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設すると、焼成の際に、接続用パッド３がセラミック基板２の収縮により圧縮されることから、接続用パッド３とセラミック基板２の接続強度がより高くなるという効果がある。
【００６０】
また、第１導体層３ａは、セラミック基板２に含まれるガラス成分と同じガラス成分を有することから、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度が高くなること以外に、接続用パッド３とセラミック基板２とを同時焼成により形成する場合に、収縮率や収縮開始温度の違いにより、接続用パッド３とセラミック基板２との界面に応力が発生することを抑制することができるという利点がある。
【００６１】
また、セラミック基板２の表面に露出する部分に、セラミック基板２に含まれるガラス成分を含まない第２導体層３ｂを設けたことから、上述したように、接続用パッド３とメッキ層および半田等との接続強度を保持することができる。さらに、この配線基板１が高周波用の配線基板である場合、いわゆる表皮効果により、接続用パッド３の表面に電流が流れることから、第２導体層３ｂと外部接続端子とを接続する際に、その電気的な接続をより確実に行うことができる。
【００６２】
なお、第２導体層３ｂは、セラミック基板２に含まれるガラス成分を含まないことが好ましい。しかし、第２導体層３ｂがセラミック基板２に含まれるガラス成分を含む場合であっても、そのガラス成分の質量濃度が、第１導体層３ａに含まれるガラス成分の質量濃度よりも小さければ、上記作用効果を得ることが可能である。
【００６３】
また、第２導体層３ｂは、第１導体層３ａと比較して含有するガラス成分が少ないため、セラミック基板３との接続強度が第１導体層３ａよりも小さいことから、第２導体層３ｂは、第１導体層３ａよりも厚みが小さいことが好ましい。
【００６４】
さらに、第２導体層３ｂの厚みが小さいと、焼成の際に、第１導体層３ａと第２導体層３ｂとの界面において、第２導体層３ｂと第１導体層３ｂとの間の収縮率の違いによって発生する応力が小さくなるため、第２導体層３ｂの第１導体層３ａからの剥離が抑制され接続パッド３全体として、導電性を保持することができる。
【００６５】
また、第２導体層３ｂは、第１度導体層３ａと比較して、セラミック基板２との収縮率の差が大きくなるが、第２導体層３ｂが薄い場合、焼成による２導体層３ｂの反りを抑制することができる。
【００６６】
さらに、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設すると、セラミック基板２に接触する接続用パッド３の表面積が大きくなり、焼成時に、セラミック基板２から接続用パッド３に拡散するガラス成分の量が多くなるが、第１導体層３ａの厚みを大きくすることにより、セラミック基板２から第１導体層３ａに拡散されて第１導体層３ａのガラス成分と結合するガラス成分が多くなる。よって、第２導体層３ｂに拡散されるガラス成分の量が低減されることから、第２導体層３ｂにガラス成分が拡散してその表面まで移動し、半導体素子等外部接続端子等との接続強度を弱めるといった悪影響を抑制することができる。
【００６７】
なお、この配線基板１は、Ｃ４等のフリップチップタイプに限らず、ワイヤボンディングタイプのセラミックパッケージに用いられてもよい。
【００６８】
図３（ａ）は、ワイヤボンディングタイプのセラミックパッケージ用の配線基板２１の平面図であり、図３（ｂ）は、（ａ）の部分拡大斜視図である。また、図４は、図３（ｂ）の破線B−Ｂにおける断面を示す斜視図である。図３および図４に示すように、配線基板２１は、セラミック基板２の中央部に半導体素子を搭載する凹部２２が形成される。凹部２２の内部は、階段状になっており、底面部分は半導体素子が搭載される搭載部２２ａとなっている。搭載部２２の周囲で段差が設けられている部分は、ワイヤボンディング用の接続用パッド３が形成された接続部２２ｂとなっている。
【００６９】
凹部２２内の搭載部２２ａに設けられる半導体素子と、配線基板２１とは、ワイヤボンディングにより接続される。具体的には、半導体素子の電極と接続部２２ｂに形成された接続用パッド３とがＡｕ等のワイヤを介して接続される。
【００７０】
図３，図４に示した接続用パッド３も、セラミック基板２の表面からの突出が抑制され、平坦性に優れていることから、ワイヤと接続パッド３との接続をより容易にかつより確実に行うことができ、半導体素子の実装時の接続不良やショートを抑制することができる。そして、接続用パッドの小型化に伴う、接続用パッド３とセラミック基板２との接続強度の低下の問題も、接続用パッド３を、セラミック基板２との密着力が強い第１導体層３ａと、金属からなるワイヤとの密着力が強い第２導体層３ｂとを含む積層構造することより解決できる。すなわち、接続用パッド３のセラミック基板２からの剥離を抑制でき、接続用パッド３の小型化と、セラミック基板２と接続用パッド３との接続信頼性を両立して実現することができる。
【００７１】
さらに、セラミック基板２の表面に露出する第２導体層３ｂが、セラミック基板２に含まれるガラス成分を含まない、又は含んだ場合でも、第１導体層３ａに含まれるガラス成分よりも質量濃度が小さいことから、金属からなるメッキ層、半田、および外部接続端子等との密着力がより強くなり、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度も保持することができる。
【００７２】
なお、上述の説明では、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設したが、第２導体層３ｂの一部が表面に露出する構成であれば、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度を保持することが可能である。ただし、接続用パッド３をセラミック基板２の表面に埋設して、接続用パッド３をより平坦化することができれば、接続用パッド３に外部接続端子をより確実に接続することができ、接続用パッド３と外部接続端子との接続強度の向上につながる。
【符号の説明】
【００７３】
１ 配線基板
２ セラミック基板
３ 接続用パッド
３ａ 第１導体層
３ｂ 第２導体層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス成分を含む絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板であって、
前記配線導体は、前記絶縁基板の内部に設けられ、前記ガラス成分を含む第１導体層と、該第１導体層上に設けられ、一部が前記絶縁基板の表面に露出する第２導体層とを有し、
前記第２導体層は、前記ガラス成分を含まない、又は前記第１導体層よりも質量濃度の小さい前記ガラス成分を含む配線基板。
【請求項２】
前記第２導体層は、前記第１導体層よりも厚みが小さい請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記配線導体は、前記絶縁基板の表面に埋設されている請求項１又は請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
ガラス成分を含む絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板の製造方法であって、
前記ガラス成分を含む複数のセラミックグリーンシートが積層されてなるグリーンシート積層体と、該グリーンシート積層体の表層に設けられた導体ペーストとを同時焼成する焼成工程を含み、
前記導体ペーストは、前記ガラス成分を含む第１導体ペーストと、該第１導体ペースト上に形成された第２導体ペーストとを含み、
前記第２導体ペーストは、前記ガラス成分を含まない、又は前記第１導体ペーストよりも質量濃度の小さい前記ガラス成分を含む配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記焼成工程の前に、
支持体上に前記第２導体ペーストを塗布する第１塗布工程と、
前記第２導体ペースト上に前記第１導体ペーストを塗布する第２塗布工程と、
前記支持体および前記第１導体ペースト上に、前記ガラス成分を含むセラミックスラリーを塗布する第３塗布工程と、
前記セラミックスラリーを乾燥させて、導体付きセラミックグリーンシートを得る乾燥工程と、
前記支持体と前記導体付きセラミックグリーンシートとの積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、
前記導体付きセラミックグリーンシートを、他の少なくとも１つの前記セラミックグリーンシート上に積層して、表層に前記導体ペーストが設けられた前記グリーンシート積層体を得る積層工程と
を有する請求項４に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２導体ペーストは、前記第１導体ペーストよりも厚みが小さい請求項４又は請求項５に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１】
ガラス成分を含む絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板であって、
前記配線導体は、前記絶縁基板の内部に設けられ、前記ガラス成分を含む第１導体層と、該第１導体層上に設けられ、一部が前記絶縁基板の表面に露出する第２導体層とを有し、
前記第２導体層は、前記ガラス成分を含まない、又は前記第１導体層よりも質量濃度の小さい前記ガラス成分を含む配線基板。
【請求項２】
前記第２導体層は、前記第１導体層よりも厚みが小さい請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記配線導体は、前記絶縁基板の表面に埋設されている請求項１又は請求項２に記載の配線基板。
【請求項４】
ガラス成分を含む絶縁基板と、前記絶縁基板に設けられた配線導体とを有する配線基板の製造方法であって、
前記ガラス成分を含む複数のセラミックグリーンシートが積層されてなるグリーンシート積層体と、該グリーンシート積層体の表層に設けられた導体ペーストとを同時焼成する焼成工程を含み、
前記導体ペーストは、前記ガラス成分を含む第１導体ペーストと、該第１導体ペースト上に形成された第２導体ペーストとを含み、
前記第２導体ペーストは、前記ガラス成分を含まない、又は前記第１導体ペーストよりも質量濃度の小さい前記ガラス成分を含む配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記焼成工程の前に、
支持体上に前記第２導体ペーストを塗布する第１塗布工程と、
前記第２導体ペースト上に前記第１導体ペーストを塗布する第２塗布工程と、
前記支持体および前記第１導体ペースト上に、前記ガラス成分を含むセラミックスラリーを塗布する第３塗布工程と、
前記セラミックスラリーを乾燥させて、導体付きセラミックグリーンシートを得る乾燥工程と、
前記支持体と前記導体付きセラミックグリーンシートとの積層体から前記支持体を剥離する剥離工程と、
前記導体付きセラミックグリーンシートを、他の少なくとも１つの前記セラミックグリーンシート上に積層して、表層に前記導体ペーストが設けられた前記グリーンシート積層体を得る積層工程と
を有する請求項４に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２導体ペーストは、前記第１導体ペーストよりも厚みが小さい請求項４又は請求項５に記載の配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１９９３４６（Ｐ２０１０−１９９３４６Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３３０５（Ｐ２００９−４３３０５）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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