配線基板の製造方法および配線基板
【課題】凹部の周囲の上面の電極の傾きを低減できる配線基板の製造方法および配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板の製造方法は、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２を準備する工程と、低収縮部材３を設ける工程と、第１のセラミックグリーンシート１の上面に、第２のセラミックグリーンシート２を積層して積層体７を作製する工程と、積層体７を焼成する工程とを具備する。第１のセラミックグリーンシート１は第１の貫通孔１ａを、第２のセラミックグリーンシート２は第１の貫通孔１ａより小さな第２の貫通孔２ａを有する。低収縮部材３は第１のセラミックグリーンシート１より焼成収縮率が小さく、第１の貫通孔１ａに設けられる。積層体７は、第１のセラミックグリーンシート１の上面に、第１の貫通孔１ａと第２の貫通孔２ａとが重なるよう、第２のセラミックグリーンシート２を積層して作製される。
【解決手段】配線基板の製造方法は、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２を準備する工程と、低収縮部材３を設ける工程と、第１のセラミックグリーンシート１の上面に、第２のセラミックグリーンシート２を積層して積層体７を作製する工程と、積層体７を焼成する工程とを具備する。第１のセラミックグリーンシート１は第１の貫通孔１ａを、第２のセラミックグリーンシート２は第１の貫通孔１ａより小さな第２の貫通孔２ａを有する。低収縮部材３は第１のセラミックグリーンシート１より焼成収縮率が小さく、第１の貫通孔１ａに設けられる。積層体７は、第１のセラミックグリーンシート１の上面に、第１の貫通孔１ａと第２の貫通孔２ａとが重なるよう、第２のセラミックグリーンシート２を積層して作製される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子または水晶振動素子等の電子部品を収容して搭載するための配線基板の製造方法および配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品を実装し、電子機器に組み込まれるプリント基板に搭載されるための配線基板としてセラミック製のものが用いられており、上面に電子部品を収容するための凹部を有する形状のものがある。
【０００３】
このような凹部の底面は電子部品搭載領域として用いられる。凹部の周囲の側壁部の上面に形成された電極と、電子部品搭載領域に搭載された電子部品の各電極とは、半田またはボンディングワイヤ等の接続部材を介して電気的に接続される。このような構成とすることによって、電子部品を凹部内に収容して、電子部品と配線基板の外部の部材との接触等によって、電子部品を破損することを抑制した電子装置が作製できる。
【０００４】
このようなセラミック製の配線基板は、グリーンシート積層法によって製作される。例えば、セラミック粉末と有機バインダとを主成分とするセラミックグリーンシートを準備する。次に、金属粉末を主成分とする導体ペーストを印刷するなどして配線導体パターンを形成した第１のセラミックグリーンシートと、貫通孔を形成することによって枠状とするとともに貫通孔の周囲に電極パターンを形成した第２のセラミックグリーンシートとを用意する。次に、第１のセラミックグリーンシート上に、第２のセラミックグリーンシートを積層して圧着することにより積層体を形成する。その後、この積層体を焼成することによってセラミック製の配線基板が製作される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001−260120号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したような従来の凹部を有する配線基板は、凹部の周囲の側壁部において上面の凹部側が、凹部の底面に向かって傾いた傾斜面となることがあった。これは、セラミックグリーンシートを積層して加圧する際に、セラミックグリーンシートに接する板状の加圧部材が撓んで、加圧部材の一部が凹部内に入るためであった。すなわち、加圧部材が、側壁部となるセラミックグリーンシートの上面の凹部側に、凹部の底面に向かって斜めに当接されるので、配線基板の側壁部の上面の凹部側が上記したような傾斜面となっていた。
【０００７】
また、電子装置の小型化に伴って、配線基板の側壁部の上面の幅が短くなってきている。このような側壁部の上面に形成される電極の長さと、側壁の内壁と電極の凹部側の端部との間の長さとが短くなってきている。そのため、傾斜した側壁部の上面に形成された電極が、凹部の底面に向かって傾斜しており、電子部品と電極とをボンディングワイヤで接続するときに、ボンディングワイヤを電極上に良好に接続させることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、凹部の周囲の上面の傾きを低減できる配線基板の製造方法および配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの態様による配線基板の製造方法は、第１のセラミックグリーンシートおよび第２のセラミックグリーンシートを準備する工程と、低収縮部材を設ける工程と、第１のセラミックグリーンシートの上面に、第２のセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを具備する。第１のセラミックグリーンシートは第１の貫通孔を有している。第２のセラミックグリーンシートは第１の貫通孔よりも小さな第２の貫通孔を有している。低収縮部材は第１のセラミックグリーンシートよりも焼成収縮率が小さく、第１の貫通孔に設けられている。積層体は、第１のセラミックグリーンシートの上面に、第１の貫通孔と第２の貫通孔とが重なるように、第２のセラミックグリーンシートを積層し加圧して積層体を作製する。
【００１０】
本発明の他の態様による配線基板は、凹部が設けられた絶縁基板と、平面視で凹部よりも大きく、凹部と対向するように絶縁基板に埋設された低収縮部材とを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線基板の製造方法は、第１の貫通孔に第１のセラミックグリーンシートよりも焼成収縮率の小さい低収縮部材を設ける工程と、第１のセラミックグリーンシートの上面に、第１の貫通孔と第２の貫通孔とが重なるように、第２のセラミックグリーンシートを積層し加圧して積層体を作製して焼成する。このような製造方法であることから、積層したときに、凹部の周囲の側壁部において上面の凹部側が、凹部の底面に向かって傾斜した傾斜面となっても、焼成する際の低収縮部材の収縮が、第１のセラミックグリーンシートの収縮よりも小さい。このような積層体を焼成すると、積層体は、平面視で低収縮部材と第２のセラミックグリーンシートとが重なっている領域よりも、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとが重なっている領域の方が、大きく収縮する。よって、このように低収縮部材によって、積層体の側壁部上面の凹部側が低収縮部材側に変形することを抑制されて、積層体の側壁部上面の傾きを低減できる。したがって、例えば側壁部の上面に電極が形成されたときに、電極の傾斜を抑制できる。
【００１２】
本発明の配線基板は、凹部が設けられた絶縁基板と、平面視で凹部よりも大きく、凹部と対向するように絶縁基板に埋設された低収縮部材とを有することから、凹部の周囲の側壁部の上面の傾きが抑えられたものとできる。したがって、例えば側壁部の上面に電極が形成されているときに、電極の傾斜を抑制して、電極にボンディングワイヤを良好に接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】図５（ａ）のＡ部を拡大して示す平面図である。
【図７】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の配線基板の製造方法および配線基板について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１〜図８において、１は第１のセラミックグリーンシート、１ａは第１の貫通孔、２は第２のセラミックグリーンシート、２ａは第２の貫通孔、３は低収縮部材、４は電極パターン、５は貫通導体パターン、６は配線導体パターン、７は積層体、７ａは凹部、８は第３のセラミックグリーンシート、11は絶縁基板、14は電極、15は貫通導体、16は配線導体である。
【００１５】
まず、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とを準備する。第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２は、作製する配線基板に応じた厚みのものが使用される。
【００１６】
第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２は、セラミック粉末に有機バインダおよび溶剤を、また必要に応じて所定量の可塑剤や分散剤を加えてスラリーを得て、これをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂や紙製の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法またはダイコーター法等の成形方法により塗布してシート状に成形し、温風乾燥，真空乾燥または遠赤外線乾燥等の乾燥方法により乾燥することによって作製する。
【００１７】
セラミック粉末としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末，ガラスセラミック粉末等が挙げられ、配線基板に要求される特性に合わせて適宜選択される。
【００１８】
セラミック粉末が酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末の場合は、酸化珪素（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の焼結助剤となる成分の粉末が加えられ、また、着色剤として酸化マンガン（ＭｎＯ）等の粉末を加えてもよい。
【００１９】
ガラスセラミック粉末は、ガラス粉末とフィラー粉末とを10：90乃至99：１、好ましくは40：60乃至80：20の質量比で混合したものである。ガラスセラミック粉末のガラス粉末としては、従来からガラスセラミックスに用いられているものを用いればよく、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，Ｂｉ系等のガラスの粉末が用いられる。
【００２０】
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、従来からガラスセラミックスに用いられているものを用いればよく、例えばＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２と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（クリストバライト，クオーツ）の少なくとも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。
【００２１】
有機バインダとしては、従来からセラミックグリーンシートに用いられているものを用いればよく、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独集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，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，セルロース系等の単独共重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系バインダがより好ましい。また、有機バインダの添加量はセラミック粉末により異なるが、焼成時に分解・除去されやすく、かつセラミック粉末が分散され、グリーンシートのハンドリング性や加工性が良好な量であればよく、セラミック粉末に対して10乃至20質量％程度が望ましい。
【００２２】
スラリーに含まれる溶剤は、セラミック粉末および有機バインダを分散させ、グリーンシート成形に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば炭化水素類，エーテル類，エステル類，ケトン類，アルコール類等の有機溶剤や水が挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，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終了できるので好ましい。溶剤の量は、セラミック粉末に対して30乃至100質量％の量で加えることによって、スラリーを良好に支持体上に塗布
することができるような粘度、具体的には３ｃｐｓ乃至100ｃｐｓ程度となるようにする
ことが望ましい。
【００２３】
次に、図１に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１に、第１の貫通孔１ａを形成する。その後、図２に示す例のように、第１の貫通孔１ａに、第１の貫通孔１ａと略同形状で、かつ第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率が小さい低収縮部材３を配置する。
【００２４】
また、図３に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２には、第２の貫通孔２ａを形成する。
【００２５】
第１の貫通孔１ａおよび第２の貫通孔２ａの形成は、金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工によって形成することができる。
【００２６】
次に、図２および図３に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２に、電極パターン４，貫通導体パターン５，配線導体パターン６等の導体パターンを形成する。
【００２７】
なお、第１の貫通孔１ａを形成する工程と、第２の貫通孔２ａを形成する工程と、導体パターンを形成する工程とは、どの工程を先に行なってもよい。また、第１の貫通孔１ａまたは第２の貫通孔２ａの形成と、貫通導体パターン５用の貫通孔の形成とを同時に行っても良いし、導体パターンの形成は同時に行ってもよい。
【００２８】
低収縮部材３は、第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率の小さい材料であって、焼成後に配線基板内に埋設されるものである。このような低収縮部材３としては、例えば、第１のセラミックグリーンシート１の第１の貫通孔１ａに、第１のセラミックグリーンシート１よりも焼成収縮率の小さい金属シートまたはセラミックグリーンシートを埋め込むことによって形成する。また、低収縮部材３は、例えば平面視で角部が円弧状である矩形状または円形あるいは楕円形状であって、第１の貫通孔を充填するように設けられている。なお、低収縮部材３は断面視で段差のある形状であってもよい。また、低収縮部材３は、第１のセラミックグリーンシート１に打ち抜き加工で第１の貫通孔１ａを設けると同時に埋設させると、効率よく作製できる。
【００２９】
低収縮部材３がセラミックグリーンシートである場合には、セラミックグリーンシートは、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２と同様にして製作できる。なお、低収縮部材３であるセラミックグリーンシートは、セラミック
粉末の添加量やセラミック粉末の大きさ、有機バインダおよび溶剤の添加量等を調整すること等により、第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率が小さくなるよう調整されている。
【００３０】
低収縮部材３が金属シートからなる場合には、金属シートは、例えば以下のようにして作製する。まず、金属粉末に有機バインダおよび有機溶剤を、また必要に応じて所定量の可塑剤や分散剤を加えてスラリーを得る。このようなスラリーをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂や紙製の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法またはダイコーター法等の成形方法によって塗布してシート状に成形する。その後、シート状に成形したスラリーを、温風乾燥，真空乾燥または遠赤外線乾燥等の乾燥方法によって乾燥することによって金属シートが作製される。なお、金属シートは、低収縮部材３であるセラミックグリーンシートと同様に、金属粉末の添加量や金属粉末の大きさ、有機バインダおよび溶剤の添加量等を調整すること等により、第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率が小さくなるよう調整されている。
【００３１】
低収縮部材３は、第２のセラミックグリーンシート２と重なる領域において、第２のセラミックグリーンシート２側に突出するような形状であってもよい。積層時に、第２のセラミックグリーンシート２が低収縮部材３によって押上げられるように変形するので、凹部７ａの周囲の上面の傾斜を低減するのに有効である。また、第１のセラミックグリーンシート１の焼成収縮率と低収縮部材３の焼成収縮率との差を小さくしても、傾斜を低減できる。
【００３２】
低収縮部材３用の金属粉末としては、例えば、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）等の１種または２種以上からなる粉末が挙げられ、要求される特性に合わせて適宜選択される。なお、金属粉末が、２種以上からなる場合は混合，合金，コーティング等のいずれの形態であってもかまわない。例えば、Ｃｕ粉末とＷ粉末とを混合した材料を含む低収縮部材３を用いて、焼成後に低収縮部材３を放熱部として利用する場合には、低収縮部材３は、放熱性に優れた銅タングステン（ＣｕＷ）を用いているので、配線基板に搭載された電子部品で発生する熱を、低収縮部材３を介して外部に逃がす際の放熱性を高めるのに有効である。
【００３３】
電極パターン４は、電子部品の各電極とワイヤボンディングにより電気的に接続される電極となる。このような電極は貫通導体15を介して他の配線導体16に接続されるので、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２には、貫通導体15となる貫通導体パターン５および配線導体となる配線導体パターン６が形成される。図３に示す例では貫通導体パターン５のみが形成されている。配線導体16には、半田等の接合材を介して外部回路基板へ接続するための接続パッドおよび基板内で引き回される内部配線層がある。
【００３４】
電極パターン４および配線導体パターン６は、例えば、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２にパンチングや金型による打ち抜き加工やレーザ加工によって貫通導体パターン５用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体パターン５用の導体ペーストをスクリーン印刷法やプレス充填によって埋め込んで貫通導体パターン５を形成し、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２の上面または下面の貫通導体パターン５が露出した部分の上に電極パターン４および配線導体パターン６用の導体ペーストをスクリーン印刷法，グラビア印刷法等の印刷法によって所定パターン形状で印刷することにより、10μｍ〜20μｍ程度の厚みで形成される。
【００３５】
導体ペーストは、金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を加えてボールミルやプラネタリーミキサー等の混練手段によって均質に分散させて混練した後、溶剤を必要量添加することにより、印刷や貫通孔の充填に適した粘度に調整することによって作製される。
【００３６】
導体ペーストに用いられる金属粉末は、後の焼成工程において第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２との同時焼成により焼結する金属の粉末であり、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）等の１種または２種以上が挙げられる。２種以上の場合は混合，合金，コーティング等のいずれの形態であってもかまわない。
【００３７】
導体ペーストの有機バインダとしては、従来から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，メタクリル酸また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，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，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系，アルキド系の有機バインダがより好ましい。また、有機バインダの添加量としては、金属粉末によって異なるが、焼成時に分解・除去されやすく、かつ金属粉末を分散できる量であればよく、金属粉末に対して外添加で５乃至20質量％程度の量であることが望ましい。
【００３８】
導体ペーストに用いる溶剤としては、金属粉末と有機バインダ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、例えばテルピネオールやブチルカルビトールアセテートなどが挙げられる。また、印刷後の形成性および乾燥性を考慮して、低沸点溶剤を用いることが好ましい。溶剤は、金属粉末に対して４乃至15質量％の量で加えられ、これらの導体ペーストを良好に形成できる程度の粘度となるように、具体的には、電極パターン４や配線導体パターン６用の導体ペーストでは3000乃至40000ｃｐｓ程度、貫通導体パター
ン５用の導体ペーストでは15000乃至40000ｃｐｓ程度となるように調整される。
【００３９】
導体ペーストには、焼成時の第１のセラミックグリーンシート１または第２のセラミックグリーンシート２の焼成収縮挙動や収縮率と合わせるため、または焼成後の配線導体の接合強度を確保するために、ガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。
【００４０】
電極パターン４は、図３に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２の貫通孔２ａから離間させて形成されていてもかまわないし、貫通孔２ａまで延びるように形成されていてもかまわない。電極パターン４は、貫通孔２ａを形成してから形成する場合には、貫通孔２ａから0.1ｍｍ程度離間させて形成することにより、貫通孔２ａの内壁に導
体ペーストが塗布されてしまい、複数の電極パターン４同士が接続して電極が短絡してしまうことを低減できる。また、電極パターン４が形成されてから貫通孔２ａを形成する場合には、電極パターン４の端部と重なるように第２のグリーンシート２を打ち抜くことによって、貫通孔２ａまで延びた電極パターン４とできる。
【００４１】
その後、図５に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１の上に、第２のセラミックグリーンシート２を積層して加圧することにより、凹部７ａを備えた積層体７が作製される。このとき、低収縮部材３と電極パターン４とが平面視で重なるように積層される。このときの加圧は必要に応じて加熱しながら行なう。加圧および加熱の条件は、用いる有機バインダ等の種類や量によって異なるが、概ね２〜20ＭＰａの圧力および30〜100℃の温度である。また、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリー
ンシート２との接着性を向上させるために、溶剤と有機バインダや可塑剤等とを混合した
接着剤を用いてもよい。また、積層体７は凹部７ａの形状に対応するゴム等から成る弾性体によって加圧されていてもよい。
【００４２】
また、平面視で低収縮部材３と第２のセラミックグリーンシート２とが重なっている部分の長さ（図６に示すＬ）は、低収縮部材３によって第２のセラミックグリーンシート２の上面の傾斜を低減するために、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２あるいは低収縮部材３の組成にもよるが、Ｌ≧0.05ｍｍ程度であることが好ましい。
【００４３】
電極パターン４は、通常、貫通孔２ａに沿って複数形成されている。図３に示す例では、正方形状の貫通孔２ａの対向する２辺に沿って複数の電極パターン４がそれぞれ12個ずつ配列されて形成されているが、貫通孔２ａの４辺に沿って形成されていてもよい。また、貫通孔２ａが円形状である場合には、貫通孔２ａに沿って複数の電極パターン４が配列形成されていてばよい。
【００４４】
なお、図５に示す例においては、積層体７は、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とをそれぞれ１枚ずつ、合計２枚のセラミックグリーンシートを積層して形成されているが、いずれか一方あるいは両方のセラミックグリーンシートを複数枚で形成して、積層体７を３枚以上のセラミックグリーンシートを積層することによって作製してもよい。
【００４５】
また、低収縮部材３の表面が、平面視で低収縮部材３よりも幅広のメタライズペーストやセラミックペーストで覆われていても構わない。例えば、このようなメタライズペーストやセラミックペーストをスクリーン印刷法等によって形成した際に、第１の貫通孔１ａの開口周辺においてメタライズペーストやセラミックペーストが低収縮部材３と第１のセラミックグリーンシート１との間の微細な間隙の間に入り込むことによって、低収縮部材３が第１のセラミックグリーンシート１から抜け落ちることを抑制できる。なお、メタライズペーストは、電極パターン４または配線導体パターン６用の導体ペーストと同じ導体ペーストを用いればよい。セラミックペーストは、第１のセラミックグリーンシート１または第２のセラミックグリーンシート２に用いたセラミック粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を加えて調整したセラミックペーストを用いればよい。
【００４６】
このようにして作製した積層体７を焼成して、図７に示す例のような配線基板11が作製される。焼成する工程は有機成分の除去とセラミック粉末の焼結とから成る。有機成分の除去は100〜1000℃程度の温度範囲で積層体７を加熱することによって、有機成分を分解
し、揮発させることによって行なう。焼結温度はセラミック組成によって異なり、800〜1600℃程度の範囲内で行なう。また、焼成雰囲気はセラミック粉末や導体材料によって異
なり、大気中あるいは還元雰囲気中あるいは非酸化性雰囲気中等で行なわれ、有機成分の除去を効果的に行なうために雰囲気中に水蒸気等を含ませてもよい。
【００４７】
このような積層体７を焼成すると、積層体７は、平面視で低収縮部材３と第２のセラミックグリーンシート２とが重なっている領域よりも、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とが重なっている領域の方が、大きく収縮する。したがって、このように低収縮部材３によって、積層体７の側壁部上面の凹部７ａ側が低収縮部材３側に変形することを抑制されて、積層体７の側壁部上面の傾きを低減できる。
【００４８】
なお、低収縮部材３は、後述する第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とを積層し加圧する工程の前または後のいずれかの時点において、第１の貫通孔１ａに埋設されていればよいが、図４に示す例のように、積層し加圧する工程の前に低収縮部材３が第１の貫通孔１ａに埋設されていると、積層時に凹部７ａの周囲の
上面の傾斜を低減するのに有効である。
【００４９】
積層体７を焼成した後、電極14および配線導体16の露出する表面には、電解めっき法あるいは無電解めっき法によりめっき層が被着される。このようなめっき層によって、配線導体16と電子部品との固着、配線導体16と外部回路基板の配線導体との接合、および電極14とボンディングワイヤとの接合を強固にできる。めっき層は、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属を用いる。例えば、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３
μｍ程度の金めっき層とを順次被着させる。
【００５０】
なお、低収縮部材３が金属部材からなる場合、または低収縮部材３を覆うように金属層を配置した場合には、低収縮部材３または金属層の露出する表面にもめっき層を形成しておくとよい。めっき層は、上記した耐食性に優れる金属の他に、銀等の反射性に優れる金属や、銅等の熱伝導性に優れる金属を用いてもよい。下地めっき層に、銀または銅を用いると、電子部品で発生する熱が低収縮部材３を介して外部に伝導されるのに有効である。また、例えば凹部７ａの底面に電子部品として発光素子を搭載する場合には、めっき層は銀を用いると、発光素子からめっき層に放射される光の反射率を高めるのに有効である。
【００５１】
積層体７は、図８に示す例のように、第１セラミックグリーシート１の上面および下面に第３のセラミックグリーンシート８を配置しておくと、低収縮部材３が第１のセラミックグリーンシート１から抜け落ちることを抑制できる。また、第１セラミックグリーシート１の下面に第３のセラミックグリーンシート８を配置しておくと、下面に配線導体パターン６を広い面積に形成できるので、配線基板11の配線導体16と外部電気回路基板の配線との接続信頼性を高めることができる。
【００５２】
なお、第１のセラミックグリーシート１および低収縮部材３と第２のセラミックグリーンシート２との間に第３のセラミックグリーンシート８を配置する場合には、第３のセラミックグリーンシート８の厚みは、0.2mm以下としておくことが好ましい。0.2ｍｍを超えると、第３のセラミックグリーンシート８によって、第２のセラミックグリーンシート２の凹部７ａ側の傾斜面の傾きを低減する効果が小さくなってしまう。
【００５３】
本発明の一つの態様による配線基板は、凹部７ａが設けられた絶縁基板11と、平面視で凹部７ａよりも大きく、凹部７ａと対向するように絶縁基板11に埋設された低収縮部材３とを有する。このような構成であることから、凹部７ａの周囲の側壁部において上面に形成された電極14の傾きが抑えられたものとできる。したがって、例えば、凹部７ａの底面に電子部品を搭載して、電子部品の電極と電極14とをワイヤボンディングで接続する場合に、ボンディングワイヤと電極14とが強固に接続される。
【００５４】
また、低収縮部材３の外縁は、第２のセラミックグリーンシート２に保持されて、低収縮部材３の中央部が外縁よりも厚くなるように収縮し、凹部７ａの底面を凸状とすることで、凹部７ａの底面に電子部品を配置したときに、電子部品を凹部７ａの底面に接合するための樹脂が凹部の周囲の側壁の上面に流出することを抑制するのに有効である。
【００５５】
なお、低収縮部材３の形状は、平面視で凹部７ａの形状と同様の形状としておくことが好ましい。例えば、図５および図８に示す例のように、凹部７ａが平面視で四角形状であれば、低収縮部材３は平面視で角部が円弧状の矩形状としておく。また、凹部７ａが平面視で円形状であれば、低収縮部材３は平面視で円形状としておくと、積層体７ａを焼成した際に、凹部７ａの周辺の第２のセラミックグリーンシート２の変形を均等に抑制して、第２のセラミックグリーンシート２の傾きのばらつきを低減するのに有効である。
【００５６】
なお、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能
である。例えば、配線導体として配線基板の側面に形成した溝の内面に導体が形成された、いわゆるキャスタレーション導体を形成しても構わない。また、図８に示す例のように、配線基板の上面外周に配線導体が導出されていても構わない。また、積層体７に配線基板となる複数の配線基板領域を設けた、いわゆる多数個取り基板として製作しても構わない。
【００５７】
また、図８に示す例のように、第１セラミックグリーシート１の上面または下面に第３のセラミックグリーンシート８を配置している場合、凹部７ａの底面および第１セラミックグリーンシート１の下面に金属層用のメタライズペーストを形成しても構わない。配線基板の放熱性や外部電気回路基板との接合信頼性を高めるのに有効である。
【００５８】
また、図８に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２の上面に枠状の第３のセラミックグリーンシート８を配置しておいても構わない。また、枠状の第３のセラミックグリーンシート８の内壁面に反射層用のメタライズペーストを形成しておき、配線基板11の凹部７ａの内壁面に反射層を形成しておいても構わない。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・・・・第１のセラミックグリーンシート
１ａ・・・・・第１の貫通孔
２・・・・・・第２のセラミックグリーンシート
２ａ・・・・・第２の貫通孔
３・・・・・・低収縮部材
４・・・・・・電極パターン
５・・・・・・貫通導体パターン
６・・・・・・配線導体パターン
７・・・・・・積層体
７ａ・・・・・凹部
８・・・・・・第３のセラミックグリーンシート
11・・・・・・絶縁基板
14・・・・・・電極
15・・・・・・貫通導体
16・・・・・・配線導体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子または水晶振動素子等の電子部品を収容して搭載するための配線基板の製造方法および配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品を実装し、電子機器に組み込まれるプリント基板に搭載されるための配線基板としてセラミック製のものが用いられており、上面に電子部品を収容するための凹部を有する形状のものがある。
【０００３】
このような凹部の底面は電子部品搭載領域として用いられる。凹部の周囲の側壁部の上面に形成された電極と、電子部品搭載領域に搭載された電子部品の各電極とは、半田またはボンディングワイヤ等の接続部材を介して電気的に接続される。このような構成とすることによって、電子部品を凹部内に収容して、電子部品と配線基板の外部の部材との接触等によって、電子部品を破損することを抑制した電子装置が作製できる。
【０００４】
このようなセラミック製の配線基板は、グリーンシート積層法によって製作される。例えば、セラミック粉末と有機バインダとを主成分とするセラミックグリーンシートを準備する。次に、金属粉末を主成分とする導体ペーストを印刷するなどして配線導体パターンを形成した第１のセラミックグリーンシートと、貫通孔を形成することによって枠状とするとともに貫通孔の周囲に電極パターンを形成した第２のセラミックグリーンシートとを用意する。次に、第１のセラミックグリーンシート上に、第２のセラミックグリーンシートを積層して圧着することにより積層体を形成する。その後、この積層体を焼成することによってセラミック製の配線基板が製作される（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2001−260120号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したような従来の凹部を有する配線基板は、凹部の周囲の側壁部において上面の凹部側が、凹部の底面に向かって傾いた傾斜面となることがあった。これは、セラミックグリーンシートを積層して加圧する際に、セラミックグリーンシートに接する板状の加圧部材が撓んで、加圧部材の一部が凹部内に入るためであった。すなわち、加圧部材が、側壁部となるセラミックグリーンシートの上面の凹部側に、凹部の底面に向かって斜めに当接されるので、配線基板の側壁部の上面の凹部側が上記したような傾斜面となっていた。
【０００７】
また、電子装置の小型化に伴って、配線基板の側壁部の上面の幅が短くなってきている。このような側壁部の上面に形成される電極の長さと、側壁の内壁と電極の凹部側の端部との間の長さとが短くなってきている。そのため、傾斜した側壁部の上面に形成された電極が、凹部の底面に向かって傾斜しており、電子部品と電極とをボンディングワイヤで接続するときに、ボンディングワイヤを電極上に良好に接続させることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、凹部の周囲の上面の傾きを低減できる配線基板の製造方法および配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一つの態様による配線基板の製造方法は、第１のセラミックグリーンシートおよび第２のセラミックグリーンシートを準備する工程と、低収縮部材を設ける工程と、第１のセラミックグリーンシートの上面に、第２のセラミックグリーンシートを積層して積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを具備する。第１のセラミックグリーンシートは第１の貫通孔を有している。第２のセラミックグリーンシートは第１の貫通孔よりも小さな第２の貫通孔を有している。低収縮部材は第１のセラミックグリーンシートよりも焼成収縮率が小さく、第１の貫通孔に設けられている。積層体は、第１のセラミックグリーンシートの上面に、第１の貫通孔と第２の貫通孔とが重なるように、第２のセラミックグリーンシートを積層し加圧して積層体を作製する。
【００１０】
本発明の他の態様による配線基板は、凹部が設けられた絶縁基板と、平面視で凹部よりも大きく、凹部と対向するように絶縁基板に埋設された低収縮部材とを有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の配線基板の製造方法は、第１の貫通孔に第１のセラミックグリーンシートよりも焼成収縮率の小さい低収縮部材を設ける工程と、第１のセラミックグリーンシートの上面に、第１の貫通孔と第２の貫通孔とが重なるように、第２のセラミックグリーンシートを積層し加圧して積層体を作製して焼成する。このような製造方法であることから、積層したときに、凹部の周囲の側壁部において上面の凹部側が、凹部の底面に向かって傾斜した傾斜面となっても、焼成する際の低収縮部材の収縮が、第１のセラミックグリーンシートの収縮よりも小さい。このような積層体を焼成すると、積層体は、平面視で低収縮部材と第２のセラミックグリーンシートとが重なっている領域よりも、第１のセラミックグリーンシートと第２のセラミックグリーンシートとが重なっている領域の方が、大きく収縮する。よって、このように低収縮部材によって、積層体の側壁部上面の凹部側が低収縮部材側に変形することを抑制されて、積層体の側壁部上面の傾きを低減できる。したがって、例えば側壁部の上面に電極が形成されたときに、電極の傾斜を抑制できる。
【００１２】
本発明の配線基板は、凹部が設けられた絶縁基板と、平面視で凹部よりも大きく、凹部と対向するように絶縁基板に埋設された低収縮部材とを有することから、凹部の周囲の側壁部の上面の傾きが抑えられたものとできる。したがって、例えば側壁部の上面に電極が形成されているときに、電極の傾斜を抑制して、電極にボンディングワイヤを良好に接続できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す断面図である。
【図５】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の一例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】図５（ａ）のＡ部を拡大して示す平面図である。
【図７】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の一工程の他の例を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の配線基板の製造方法および配線基板について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１〜図８において、１は第１のセラミックグリーンシート、１ａは第１の貫通孔、２は第２のセラミックグリーンシート、２ａは第２の貫通孔、３は低収縮部材、４は電極パターン、５は貫通導体パターン、６は配線導体パターン、７は積層体、７ａは凹部、８は第３のセラミックグリーンシート、11は絶縁基板、14は電極、15は貫通導体、16は配線導体である。
【００１５】
まず、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とを準備する。第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２は、作製する配線基板に応じた厚みのものが使用される。
【００１６】
第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２は、セラミック粉末に有機バインダおよび溶剤を、また必要に応じて所定量の可塑剤や分散剤を加えてスラリーを得て、これをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂や紙製の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法またはダイコーター法等の成形方法により塗布してシート状に成形し、温風乾燥，真空乾燥または遠赤外線乾燥等の乾燥方法により乾燥することによって作製する。
【００１７】
セラミック粉末としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末，窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末，ガラスセラミック粉末等が挙げられ、配線基板に要求される特性に合わせて適宜選択される。
【００１８】
セラミック粉末が酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末の場合は、酸化珪素（ＳｉＯ２）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等の焼結助剤となる成分の粉末が加えられ、また、着色剤として酸化マンガン（ＭｎＯ）等の粉末を加えてもよい。
【００１９】
ガラスセラミック粉末は、ガラス粉末とフィラー粉末とを10：90乃至99：１、好ましくは40：60乃至80：20の質量比で混合したものである。ガラスセラミック粉末のガラス粉末としては、従来からガラスセラミックスに用いられているものを用いればよく、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，Ｂｉ系等のガラスの粉末が用いられる。
【００２０】
また、ガラスセラミック粉末のフィラー粉末としては、従来からガラスセラミックスに用いられているものを用いればよく、例えばＡｌ２Ｏ３とＳｉＯ２と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（クリストバライト，クオーツ）の少なくとも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。
【００２１】
有機バインダとしては、従来からセラミックグリーンシートに用いられているものを用いればよく、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独集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，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，セルロース系等の単独共重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系バインダがより好ましい。また、有機バインダの添加量はセラミック粉末により異なるが、焼成時に分解・除去されやすく、かつセラミック粉末が分散され、グリーンシートのハンドリング性や加工性が良好な量であればよく、セラミック粉末に対して10乃至20質量％程度が望ましい。
【００２２】
スラリーに含まれる溶剤は、セラミック粉末および有機バインダを分散させ、グリーンシート成形に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば炭化水素類，エーテル類，エステル類，ケトン類，アルコール類等の有機溶剤や水が挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，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終了できるので好ましい。溶剤の量は、セラミック粉末に対して30乃至100質量％の量で加えることによって、スラリーを良好に支持体上に塗布
することができるような粘度、具体的には３ｃｐｓ乃至100ｃｐｓ程度となるようにする
ことが望ましい。
【００２３】
次に、図１に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１に、第１の貫通孔１ａを形成する。その後、図２に示す例のように、第１の貫通孔１ａに、第１の貫通孔１ａと略同形状で、かつ第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率が小さい低収縮部材３を配置する。
【００２４】
また、図３に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２には、第２の貫通孔２ａを形成する。
【００２５】
第１の貫通孔１ａおよび第２の貫通孔２ａの形成は、金型やパンチングによる打ち抜き加工またはレーザ加工によって形成することができる。
【００２６】
次に、図２および図３に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２に、電極パターン４，貫通導体パターン５，配線導体パターン６等の導体パターンを形成する。
【００２７】
なお、第１の貫通孔１ａを形成する工程と、第２の貫通孔２ａを形成する工程と、導体パターンを形成する工程とは、どの工程を先に行なってもよい。また、第１の貫通孔１ａまたは第２の貫通孔２ａの形成と、貫通導体パターン５用の貫通孔の形成とを同時に行っても良いし、導体パターンの形成は同時に行ってもよい。
【００２８】
低収縮部材３は、第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率の小さい材料であって、焼成後に配線基板内に埋設されるものである。このような低収縮部材３としては、例えば、第１のセラミックグリーンシート１の第１の貫通孔１ａに、第１のセラミックグリーンシート１よりも焼成収縮率の小さい金属シートまたはセラミックグリーンシートを埋め込むことによって形成する。また、低収縮部材３は、例えば平面視で角部が円弧状である矩形状または円形あるいは楕円形状であって、第１の貫通孔を充填するように設けられている。なお、低収縮部材３は断面視で段差のある形状であってもよい。また、低収縮部材３は、第１のセラミックグリーンシート１に打ち抜き加工で第１の貫通孔１ａを設けると同時に埋設させると、効率よく作製できる。
【００２９】
低収縮部材３がセラミックグリーンシートである場合には、セラミックグリーンシートは、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２と同様にして製作できる。なお、低収縮部材３であるセラミックグリーンシートは、セラミック
粉末の添加量やセラミック粉末の大きさ、有機バインダおよび溶剤の添加量等を調整すること等により、第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率が小さくなるよう調整されている。
【００３０】
低収縮部材３が金属シートからなる場合には、金属シートは、例えば以下のようにして作製する。まず、金属粉末に有機バインダおよび有機溶剤を、また必要に応じて所定量の可塑剤や分散剤を加えてスラリーを得る。このようなスラリーをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂や紙製の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法またはダイコーター法等の成形方法によって塗布してシート状に成形する。その後、シート状に成形したスラリーを、温風乾燥，真空乾燥または遠赤外線乾燥等の乾燥方法によって乾燥することによって金属シートが作製される。なお、金属シートは、低収縮部材３であるセラミックグリーンシートと同様に、金属粉末の添加量や金属粉末の大きさ、有機バインダおよび溶剤の添加量等を調整すること等により、第１のセラミックグリーンシート１よりも厚み方向への焼成収縮率が小さくなるよう調整されている。
【００３１】
低収縮部材３は、第２のセラミックグリーンシート２と重なる領域において、第２のセラミックグリーンシート２側に突出するような形状であってもよい。積層時に、第２のセラミックグリーンシート２が低収縮部材３によって押上げられるように変形するので、凹部７ａの周囲の上面の傾斜を低減するのに有効である。また、第１のセラミックグリーンシート１の焼成収縮率と低収縮部材３の焼成収縮率との差を小さくしても、傾斜を低減できる。
【００３２】
低収縮部材３用の金属粉末としては、例えば、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）等の１種または２種以上からなる粉末が挙げられ、要求される特性に合わせて適宜選択される。なお、金属粉末が、２種以上からなる場合は混合，合金，コーティング等のいずれの形態であってもかまわない。例えば、Ｃｕ粉末とＷ粉末とを混合した材料を含む低収縮部材３を用いて、焼成後に低収縮部材３を放熱部として利用する場合には、低収縮部材３は、放熱性に優れた銅タングステン（ＣｕＷ）を用いているので、配線基板に搭載された電子部品で発生する熱を、低収縮部材３を介して外部に逃がす際の放熱性を高めるのに有効である。
【００３３】
電極パターン４は、電子部品の各電極とワイヤボンディングにより電気的に接続される電極となる。このような電極は貫通導体15を介して他の配線導体16に接続されるので、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２には、貫通導体15となる貫通導体パターン５および配線導体となる配線導体パターン６が形成される。図３に示す例では貫通導体パターン５のみが形成されている。配線導体16には、半田等の接合材を介して外部回路基板へ接続するための接続パッドおよび基板内で引き回される内部配線層がある。
【００３４】
電極パターン４および配線導体パターン６は、例えば、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２にパンチングや金型による打ち抜き加工やレーザ加工によって貫通導体パターン５用の貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体パターン５用の導体ペーストをスクリーン印刷法やプレス充填によって埋め込んで貫通導体パターン５を形成し、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２の上面または下面の貫通導体パターン５が露出した部分の上に電極パターン４および配線導体パターン６用の導体ペーストをスクリーン印刷法，グラビア印刷法等の印刷法によって所定パターン形状で印刷することにより、10μｍ〜20μｍ程度の厚みで形成される。
【００３５】
導体ペーストは、金属粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を加えてボールミルやプラネタリーミキサー等の混練手段によって均質に分散させて混練した後、溶剤を必要量添加することにより、印刷や貫通孔の充填に適した粘度に調整することによって作製される。
【００３６】
導体ペーストに用いられる金属粉末は、後の焼成工程において第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２との同時焼成により焼結する金属の粉末であり、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ），金（Ａｕ），銀（Ａｇ），銅（Ｃｕ），パラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）等の１種または２種以上が挙げられる。２種以上の場合は混合，合金，コーティング等のいずれの形態であってもかまわない。
【００３７】
導体ペーストの有機バインダとしては、従来から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，メタクリル酸また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，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，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解性や揮発性を考慮すると、アクリル系，アルキド系の有機バインダがより好ましい。また、有機バインダの添加量としては、金属粉末によって異なるが、焼成時に分解・除去されやすく、かつ金属粉末を分散できる量であればよく、金属粉末に対して外添加で５乃至20質量％程度の量であることが望ましい。
【００３８】
導体ペーストに用いる溶剤としては、金属粉末と有機バインダ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、例えばテルピネオールやブチルカルビトールアセテートなどが挙げられる。また、印刷後の形成性および乾燥性を考慮して、低沸点溶剤を用いることが好ましい。溶剤は、金属粉末に対して４乃至15質量％の量で加えられ、これらの導体ペーストを良好に形成できる程度の粘度となるように、具体的には、電極パターン４や配線導体パターン６用の導体ペーストでは3000乃至40000ｃｐｓ程度、貫通導体パター
ン５用の導体ペーストでは15000乃至40000ｃｐｓ程度となるように調整される。
【００３９】
導体ペーストには、焼成時の第１のセラミックグリーンシート１または第２のセラミックグリーンシート２の焼成収縮挙動や収縮率と合わせるため、または焼成後の配線導体の接合強度を確保するために、ガラスやセラミックスの粉末を添加してもよい。
【００４０】
電極パターン４は、図３に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２の貫通孔２ａから離間させて形成されていてもかまわないし、貫通孔２ａまで延びるように形成されていてもかまわない。電極パターン４は、貫通孔２ａを形成してから形成する場合には、貫通孔２ａから0.1ｍｍ程度離間させて形成することにより、貫通孔２ａの内壁に導
体ペーストが塗布されてしまい、複数の電極パターン４同士が接続して電極が短絡してしまうことを低減できる。また、電極パターン４が形成されてから貫通孔２ａを形成する場合には、電極パターン４の端部と重なるように第２のグリーンシート２を打ち抜くことによって、貫通孔２ａまで延びた電極パターン４とできる。
【００４１】
その後、図５に示す例のように、第１のセラミックグリーンシート１の上に、第２のセラミックグリーンシート２を積層して加圧することにより、凹部７ａを備えた積層体７が作製される。このとき、低収縮部材３と電極パターン４とが平面視で重なるように積層される。このときの加圧は必要に応じて加熱しながら行なう。加圧および加熱の条件は、用いる有機バインダ等の種類や量によって異なるが、概ね２〜20ＭＰａの圧力および30〜100℃の温度である。また、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリー
ンシート２との接着性を向上させるために、溶剤と有機バインダや可塑剤等とを混合した
接着剤を用いてもよい。また、積層体７は凹部７ａの形状に対応するゴム等から成る弾性体によって加圧されていてもよい。
【００４２】
また、平面視で低収縮部材３と第２のセラミックグリーンシート２とが重なっている部分の長さ（図６に示すＬ）は、低収縮部材３によって第２のセラミックグリーンシート２の上面の傾斜を低減するために、第１のセラミックグリーンシート１および第２のセラミックグリーンシート２あるいは低収縮部材３の組成にもよるが、Ｌ≧0.05ｍｍ程度であることが好ましい。
【００４３】
電極パターン４は、通常、貫通孔２ａに沿って複数形成されている。図３に示す例では、正方形状の貫通孔２ａの対向する２辺に沿って複数の電極パターン４がそれぞれ12個ずつ配列されて形成されているが、貫通孔２ａの４辺に沿って形成されていてもよい。また、貫通孔２ａが円形状である場合には、貫通孔２ａに沿って複数の電極パターン４が配列形成されていてばよい。
【００４４】
なお、図５に示す例においては、積層体７は、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とをそれぞれ１枚ずつ、合計２枚のセラミックグリーンシートを積層して形成されているが、いずれか一方あるいは両方のセラミックグリーンシートを複数枚で形成して、積層体７を３枚以上のセラミックグリーンシートを積層することによって作製してもよい。
【００４５】
また、低収縮部材３の表面が、平面視で低収縮部材３よりも幅広のメタライズペーストやセラミックペーストで覆われていても構わない。例えば、このようなメタライズペーストやセラミックペーストをスクリーン印刷法等によって形成した際に、第１の貫通孔１ａの開口周辺においてメタライズペーストやセラミックペーストが低収縮部材３と第１のセラミックグリーンシート１との間の微細な間隙の間に入り込むことによって、低収縮部材３が第１のセラミックグリーンシート１から抜け落ちることを抑制できる。なお、メタライズペーストは、電極パターン４または配線導体パターン６用の導体ペーストと同じ導体ペーストを用いればよい。セラミックペーストは、第１のセラミックグリーンシート１または第２のセラミックグリーンシート２に用いたセラミック粉末に適当な有機バインダおよび溶剤を加えて調整したセラミックペーストを用いればよい。
【００４６】
このようにして作製した積層体７を焼成して、図７に示す例のような配線基板11が作製される。焼成する工程は有機成分の除去とセラミック粉末の焼結とから成る。有機成分の除去は100〜1000℃程度の温度範囲で積層体７を加熱することによって、有機成分を分解
し、揮発させることによって行なう。焼結温度はセラミック組成によって異なり、800〜1600℃程度の範囲内で行なう。また、焼成雰囲気はセラミック粉末や導体材料によって異
なり、大気中あるいは還元雰囲気中あるいは非酸化性雰囲気中等で行なわれ、有機成分の除去を効果的に行なうために雰囲気中に水蒸気等を含ませてもよい。
【００４７】
このような積層体７を焼成すると、積層体７は、平面視で低収縮部材３と第２のセラミックグリーンシート２とが重なっている領域よりも、第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とが重なっている領域の方が、大きく収縮する。したがって、このように低収縮部材３によって、積層体７の側壁部上面の凹部７ａ側が低収縮部材３側に変形することを抑制されて、積層体７の側壁部上面の傾きを低減できる。
【００４８】
なお、低収縮部材３は、後述する第１のセラミックグリーンシート１と第２のセラミックグリーンシート２とを積層し加圧する工程の前または後のいずれかの時点において、第１の貫通孔１ａに埋設されていればよいが、図４に示す例のように、積層し加圧する工程の前に低収縮部材３が第１の貫通孔１ａに埋設されていると、積層時に凹部７ａの周囲の
上面の傾斜を低減するのに有効である。
【００４９】
積層体７を焼成した後、電極14および配線導体16の露出する表面には、電解めっき法あるいは無電解めっき法によりめっき層が被着される。このようなめっき層によって、配線導体16と電子部品との固着、配線導体16と外部回路基板の配線導体との接合、および電極14とボンディングワイヤとの接合を強固にできる。めっき層は、ニッケル，金等の耐蝕性に優れる金属を用いる。例えば、厚さ１〜10μｍ程度のニッケルめっき層と厚さ0.1〜３
μｍ程度の金めっき層とを順次被着させる。
【００５０】
なお、低収縮部材３が金属部材からなる場合、または低収縮部材３を覆うように金属層を配置した場合には、低収縮部材３または金属層の露出する表面にもめっき層を形成しておくとよい。めっき層は、上記した耐食性に優れる金属の他に、銀等の反射性に優れる金属や、銅等の熱伝導性に優れる金属を用いてもよい。下地めっき層に、銀または銅を用いると、電子部品で発生する熱が低収縮部材３を介して外部に伝導されるのに有効である。また、例えば凹部７ａの底面に電子部品として発光素子を搭載する場合には、めっき層は銀を用いると、発光素子からめっき層に放射される光の反射率を高めるのに有効である。
【００５１】
積層体７は、図８に示す例のように、第１セラミックグリーシート１の上面および下面に第３のセラミックグリーンシート８を配置しておくと、低収縮部材３が第１のセラミックグリーンシート１から抜け落ちることを抑制できる。また、第１セラミックグリーシート１の下面に第３のセラミックグリーンシート８を配置しておくと、下面に配線導体パターン６を広い面積に形成できるので、配線基板11の配線導体16と外部電気回路基板の配線との接続信頼性を高めることができる。
【００５２】
なお、第１のセラミックグリーシート１および低収縮部材３と第２のセラミックグリーンシート２との間に第３のセラミックグリーンシート８を配置する場合には、第３のセラミックグリーンシート８の厚みは、0.2mm以下としておくことが好ましい。0.2ｍｍを超えると、第３のセラミックグリーンシート８によって、第２のセラミックグリーンシート２の凹部７ａ側の傾斜面の傾きを低減する効果が小さくなってしまう。
【００５３】
本発明の一つの態様による配線基板は、凹部７ａが設けられた絶縁基板11と、平面視で凹部７ａよりも大きく、凹部７ａと対向するように絶縁基板11に埋設された低収縮部材３とを有する。このような構成であることから、凹部７ａの周囲の側壁部において上面に形成された電極14の傾きが抑えられたものとできる。したがって、例えば、凹部７ａの底面に電子部品を搭載して、電子部品の電極と電極14とをワイヤボンディングで接続する場合に、ボンディングワイヤと電極14とが強固に接続される。
【００５４】
また、低収縮部材３の外縁は、第２のセラミックグリーンシート２に保持されて、低収縮部材３の中央部が外縁よりも厚くなるように収縮し、凹部７ａの底面を凸状とすることで、凹部７ａの底面に電子部品を配置したときに、電子部品を凹部７ａの底面に接合するための樹脂が凹部の周囲の側壁の上面に流出することを抑制するのに有効である。
【００５５】
なお、低収縮部材３の形状は、平面視で凹部７ａの形状と同様の形状としておくことが好ましい。例えば、図５および図８に示す例のように、凹部７ａが平面視で四角形状であれば、低収縮部材３は平面視で角部が円弧状の矩形状としておく。また、凹部７ａが平面視で円形状であれば、低収縮部材３は平面視で円形状としておくと、積層体７ａを焼成した際に、凹部７ａの周辺の第２のセラミックグリーンシート２の変形を均等に抑制して、第２のセラミックグリーンシート２の傾きのばらつきを低減するのに有効である。
【００５６】
なお、本発明は、上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能
である。例えば、配線導体として配線基板の側面に形成した溝の内面に導体が形成された、いわゆるキャスタレーション導体を形成しても構わない。また、図８に示す例のように、配線基板の上面外周に配線導体が導出されていても構わない。また、積層体７に配線基板となる複数の配線基板領域を設けた、いわゆる多数個取り基板として製作しても構わない。
【００５７】
また、図８に示す例のように、第１セラミックグリーシート１の上面または下面に第３のセラミックグリーンシート８を配置している場合、凹部７ａの底面および第１セラミックグリーンシート１の下面に金属層用のメタライズペーストを形成しても構わない。配線基板の放熱性や外部電気回路基板との接合信頼性を高めるのに有効である。
【００５８】
また、図８に示す例のように、第２のセラミックグリーンシート２の上面に枠状の第３のセラミックグリーンシート８を配置しておいても構わない。また、枠状の第３のセラミックグリーンシート８の内壁面に反射層用のメタライズペーストを形成しておき、配線基板11の凹部７ａの内壁面に反射層を形成しておいても構わない。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・・・・第１のセラミックグリーンシート
１ａ・・・・・第１の貫通孔
２・・・・・・第２のセラミックグリーンシート
２ａ・・・・・第２の貫通孔
３・・・・・・低収縮部材
４・・・・・・電極パターン
５・・・・・・貫通導体パターン
６・・・・・・配線導体パターン
７・・・・・・積層体
７ａ・・・・・凹部
８・・・・・・第３のセラミックグリーンシート
11・・・・・・絶縁基板
14・・・・・・電極
15・・・・・・貫通導体
16・・・・・・配線導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視で第１の貫通孔を有する第１のセラミックグリーンシートおよび平面視で前記第１の貫通孔よりも小さな第２の貫通孔を有する第２のセラミックグリーンシートを準備する工程と、前記第１の貫通孔に、前記第１のセラミックグリーンシートよりも焼成収縮率の小さい低収縮部材を設ける工程と、前記第１のセラミックグリーンシートの上面に、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが重なるように、前記第２のセラミックグリーンシートを積層し加圧して積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
凹部が設けられた絶縁基板と、平面視で前記凹部よりも大きく、前記凹部と対向するように前記絶縁基板に埋設された低収縮部材とを有することを特徴とする配線基板。
【請求項１】
平面視で第１の貫通孔を有する第１のセラミックグリーンシートおよび平面視で前記第１の貫通孔よりも小さな第２の貫通孔を有する第２のセラミックグリーンシートを準備する工程と、前記第１の貫通孔に、前記第１のセラミックグリーンシートよりも焼成収縮率の小さい低収縮部材を設ける工程と、前記第１のセラミックグリーンシートの上面に、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが重なるように、前記第２のセラミックグリーンシートを積層し加圧して積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
凹部が設けられた絶縁基板と、平面視で前記凹部よりも大きく、前記凹部と対向するように前記絶縁基板に埋設された低収縮部材とを有することを特徴とする配線基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４８７９８（Ｐ２０１２−２４８７９８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２１６７５（Ｐ２０１１−１２１６７５）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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