JP2011029534A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの増加を伴うことなく、高密度に接続パッドが設けられた場合においても隣接する半田接合部の接触が抑制された多層配線基板を提供する。
【解決手段】第１のガラスセラミック絶縁層および第２のガラスセラミック絶縁層が積層されてなる絶縁基体１０と、絶縁基体の主面に設けられた複数の接続パッド３と、絶縁基体１０中に設けられ、接続パッド３と電気的に接続された貫通導体とを含む多層配線基板であって、絶縁基体の主面には複数の接続パッド３のそれぞれの周縁に沿って溝７が形成されており、断面視したときに接続パッド３の側面と溝７の内壁面７１とが連続しているとともに、溝７の内壁面７１が焼き肌面になっていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子収納用パッケージ、混成集積回路装置等に好適に使用できる多層配線基板に関するものである。

従来より、ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される多層配線基板として、絶縁基体がアルミナ質焼結体からなるものが多く用いられてきた。

しかし、近年においては、低抵抗の配線層を具備する多層配線基板、具体的には１０５０℃程度で溶融するＣｕ、Ａｇ、Ａｕ等の低抵抗導体を主成分とする配線層を具備する多層配線基板が要求され、絶縁基体として１０５０℃以下の低温での焼結が可能なガラスセラミック焼結体が用いられるようになってきている。

ここで、ガラスセラミック焼結体を絶縁基体とする多層配線基板は、焼成により体積が４０〜５０％程度収縮し、多層配線基板の主面と平行な方向（Ｘ−Ｙ方向）には１方向につき平均１５〜２０％程度収縮するようになっている。このとき、Ｘ−Ｙ方向における収縮率は最大１％程度ばらついてしまい、この収縮率のばらつきが配線層の位置ばらつきにつながり、配線層の寸法精度を悪化させてしまっている。なお、ここでいう収縮率は、焼成前の寸法から焼成後の寸法を減じた値を焼成前の寸法で除した値で定義されるものである。

これに対し、多層配線基板の寸法精度を向上させる方法として、焼成収縮開始温度の異なる２種のガラスセラミックグリーンシートを積層して焼成することにより、Ｘ−Ｙ方向の収縮を抑制し、主に積層方向（Ｚ方向）に収縮させる方法が提案されている（特許文献１を参照。）。

この方法によれば、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、焼成収縮を開始していない第２のガラスセラミックグリーンシートにより第１のガラスセラミックグリーンシートが拘束され、第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了（焼結）している第１のガラスセラミック絶縁層（第１のガラスセラミックグリーンシートの焼結後の状態）により拘束されるため、結果として焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制され、配線層の位置ばらつきが抑制される。

一方、多層配線基板（絶縁基体）の主面には、半導体素子などの表面実装部品を搭載する際に、表面実装部品の接続端子と半田接合部を介して電気的に接続される接続パッドが複数設けられている。

ここで、絶縁基体の主面に設けられた接続パッドと表面実装部品の接続端子とは半田リフローによって半田バンプを溶融させることによって接合されるが、接続端子および接続パッドが高密度に設けられるようになると、溶融した半田が拡がって隣接する半田接合部が接触するおそれがあるという問題がある。

この問題を解決する方法として、絶縁基体の主面に半田レジストを形成し、この半田レジストに溝を形成する方法が提案されている（特許文献２を参照。）。

特開２００１−９７７６７号公報 特開２００４−４７６３７号公報

しかしながら、上述のように溝を多層配線基板（絶縁基体）の主面に形成するには、そのための追加加工が必要になり、製造コストが増加してしまう。

本発明は、上述したような問題を解決するべく、製造コストの増加を伴うことなく、高密度に接続パッドが設けられた場合においても隣接する半田接合部の接触が抑制された多層配線基板を提供することを目的とする。

本発明は、第１のガラスセラミック絶縁層と、該第１のガラスセラミック絶縁層の焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い第２のガラスセラミック絶縁層とが積層されてなる絶縁基体と、該絶縁基体の主面に設けられた複数の接続パッドと、前記絶縁基体中に設けられ、前記接続パッドと電気的に接続された貫通導体とを含む多層配線基板であって、前記絶縁基体の主面には前記複数の接続パッドのそれぞれの周縁に沿って溝が形成されており、断面視したときに前記接続パッドの側面と前記溝の内壁面とが連続しているとともに、該溝の内壁面が焼き肌面であることを特徴とするものである。

本発明によれば、絶縁基体の主面に複数の接続パッドのそれぞれの周縁に沿って溝が形成されており、断面視したときに前記接続パッドの側面と前記溝の内壁面とが連続しているとともに、該溝の内壁面が焼き肌面であることによって、半田接合（リフロー）時の半田の拡がりを抑制できる。したがって、高密度に接続パッドが設けられた場合においても隣接する半田接合部の接触が抑制された多層配線基板を実現することができる。

本発明の多層配線基板に表面実装部品を搭載した状態を示す概略断面図である。 図１に示す接続パッドおよび溝の説明図である。 図１に示す多層配線基板の一部拡大平面図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の多層配線基板は、図１に示すように、第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが積層されてなる絶縁基体１０と、絶縁基体１０の主面に設けられた複数の接続パッド３と、絶縁基体１０中に設けられ、接続パッド３と電気的に接続された貫通導体４とを含んでいる。

第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅはガラスセラミック焼結体で形成されていて、これにより、銅、銀、金等を主成分とする低融点の低抵抗導体からなる接続パッド３や貫通導体４との同時焼成により形成することが可能なものである。

第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅは交互に積層されていて、図１では第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが４層、第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが５層で、最上層および最下層に第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｅが配置された構成となっている。

そして、第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとは、焼成時の焼成収縮開始温度が異なっている。具体的には、第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅを形成するための第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度は、第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを形成するための第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度よりも高くなっていて、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了後に第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始するようになっている。

これにより、第１のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、まだ焼成収縮を開始していない第２のガラスセラミックグリーンシートにより拘束され、第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する際には、すでに焼成収縮を終了している第１のガラスセラミック絶縁層により拘束されるため、結果として焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。

絶縁基体１０の主面には、複数の接続パッド３が設けられている。この接続パッド３は、半導体素子などの表面実装部品の搭載部として機能するもので、銅、銀、金等を主成分とする低抵抗導体で形成されている。ここで、高密度に形成された場合、例えば接続パッド３の直径は、９０〜２５０μｍ、特に９０〜１５０μｍに形成され、隣接する接続パッド３の間隔（端と端との間の距離）は、６０〜２５０μｍ、特に６０〜１５０μｍに形成される。

また、絶縁基体１０中には、第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅをそれぞれ貫通する貫通導体４が設けられていて、接続パッド３と電気的に接続されている。貫通導体４も接続パッド３と同様に、銅、銀、金等を主成分とする低抵抗導体で形成されている。

なお、絶縁基体１０の主面には接続パッド３の他に表面配線層５が設けられ、絶縁基体１０の内部には内部配線層６が設けられている。これらは、インダクタ、キャパシタ等の回路素子または各回路素子を電気的に接続する配線として機能するもので、銅、銀、金等を主成分とする低抵抗導体で形成されている。

そして、図２および図３に示すように、絶縁基体１０の主面には複数の接続パッド３のそれぞれの周縁に沿って溝７が形成されており、断面視したときに接続パッド３の側面と溝７の内壁面７１とが連続しているとともに、溝７の内壁面７１が焼き肌面となっている。

この溝７は、接続パッド３と最上層に配置された第２のガラスセラミック絶縁層２ａとの焼成時のＸ−Ｙ方向の収縮率の差を利用して形成されたものである。

前述の通り、第２のガラスセラミック絶縁層２ａを形成するための第２のガラスセラミックグリーンシートは、焼成時に第１のガラスセラミック絶縁層１ａに拘束されるため、焼成によるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制される。一方、接続パッド３を形成するために第２のガラスセラミックグリーンシート上に塗布される後述する接続パッド用導体ペーストにも拘束力は及ぶが、通常は第２のガラスセラミックグリーンシートよりもＸ−Ｙ方向の収縮量が大きくなる。ここで、後述するように、接続パッド用導体ペーストにおける無機成分の充填率を通常よりも少なくすることで、さらに接続パッド用導体ペーストのＸ−Ｙ方向の収縮量が増加し、接続パッド３とガラスセラミック絶縁層２ａとのＸ−Ｙ方向の収縮率の差がより大きくなる。

その結果、絶縁基体１０（第２のガラスセラミック絶縁層２ａ）の主面には、複数の接続パッド３のそれぞれの周縁に沿って内側に引っ張られる応力が生じ、複数の接続パッド３のそれぞれの周縁に沿って溝７が形成され、断面視したときに接続パッド３の側面と溝７の内壁面７１とが連続している。ここで、溝７の幅および深さは、半田の拡がりの抑制効果の点で２０μｍ以上であるのが好ましい。幅および深さの上限値はおよそ４０μｍ程度となる。

このように形成された溝７は、その内壁面７１が焼き肌面となっていて、所望の幅および深さの溝が形成されたことによる半田を流れ難くする効果に加え、その表面状態により半田を流れ難くする効果も備えている。また、溝７の内壁面７１が焼き肌面であることは焼成後にレーザ照射などの追加加工で形成されたものではないことを意味している。

焼成前のガラスセラミックグリーンシートにプレス等によって機械的に溝を形成した後に焼成するという方法では、金型の位置ずれまたは接続パッド用導体ペーストの印刷ずれにより、複数の接続パッド３のそれぞれの周縁に沿って、内壁面７１が焼き肌面である溝７を形成することが困難である。すなわち、金型の位置ずれまたは接続パッド用導体ペーストの印刷ずれにより、溝７の内壁面７１に接続パッド３の一部がかかってしまい、実装信頼性が低下してしまう。一方、溝７の内壁面７１に接続パッド３の一部がかからないように複数の接続パッド３の周縁から距離をおいて溝を形成した場合には、断面視したときに接続パッド３の側面と溝７の内壁面７１とが連続しておらず、また配線の高密度化には対応できなくなってしまう。

なお、本発明における絶縁基体１０の主面には複数の接続パッド３のそれぞれの周縁に沿って溝７が形成され、断面視したときに接続パッド３の側面と溝７の内壁面７１とが連続しているとは、溝７に接続パッド３の側面（端面）が入り込んでおらず、溝７の内壁面７１が一周に亘って露出した状態となっていることを意味する。

本発明においては、第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとが交互に積層されるのではなく、第２のガラスセラミック絶縁層が２層や３層連続して積層されてもよい。また、第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄおよび第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの積層形態は、図１に示すものに限定されず、第１のガラスセラミック絶縁層と第２のガラスセラミック絶縁層とを入れ替えて第１のガラスセラミック絶縁層を最上層および最下層に配置してもよい。ただし、接続パッド３と最上層に配置されたガラスセラミック絶縁層との収縮率差の点からは、最上層に第２のガラスセラミック絶縁層が配置されるのが好ましい。

また、図１乃至図３においては、多層配線基板の上面に表面実装部品としての半導体素子８が搭載された状態を示していて、半導体素子８の接続端子８１と接続パッド３とは、半田９によって接合されている。

次に、本発明の多層配線基板の製造方法について説明する。

第１のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを形成するための第１のガラスセラミックグリーンシートを用意するとともに、第２のガラスセラミック絶縁層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅを形成するための第２のガラスセラミックグリーンシートを用意する。

まず、それぞれのガラスセラミックグリーンシートを作製するための原料粉末として、ガラス粉末およびセラミックフィラー粉末を準備する。

第１のガラスセラミックグリーンシート用の原料粉末としては、ＳｉをＳｉＯ_２換算で１０〜３０質量％、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で１〜９質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で５〜３０質量％、ＢａをＢａＯ換算で２１〜３５質量％、ＢをＢ_２Ｏ_３換算で１０〜３０質量％、Ｙ_２O_３、ＣａＯ、SｒO、ZｎO、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、ＳｎO_２、Ｐ_２O_５、ZｒO_２およびＬｉ_２Oの群から選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる４０〜９０質量％のガラス粉末と、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａZｒO_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、SｒＴｉＯ_３、ZｒO_２、ＴｉＯ_２、ＡｌＮおよびＳｉ_３Ｎ_４の群から選ばれる少なくとも１種を含む１０〜６０質量％のセラミックフィラー粉末とから構成される材料が好ましく採用される。

ここで、上記のガラス粉末は、焼成処理によって結晶が析出するガラスであり、第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成前に結晶が析出するガラスである。

ガラスセラミックスにおいては、ガラスから結晶が析出し始めると、ガラスセラミックスの焼結の駆動力となる液相量が減少するため、焼成収縮量が極端に少なくなる。第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する温度において、第１のガラスセラミックグリーンシートにおいてすでに結晶が析出していると、第２のガラスセラミックグリーンシートのＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制する効果が高くなる。

したがって、このガラス粉末を用いることにより、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度を低温化させることができ、さらに第２のガラスセラミックグリーンシートが焼成収縮を開始する前にガラスから結晶が析出することによって、絶縁基体１０のＸ−Ｙ方向の焼成収縮を効果的に抑制することが可能となる。

一方、第２のガラスセラミックグリーンシート用の原料粉末としては、ＳｉをＳｉＯ_２換算で２０〜６０質量％、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で１０〜２５質量％、ＭｇをＭｇＯ換算で８〜３５質量％、ＢａをＢａＯ換算で１０〜２０質量％、Ｂ_２Ｏ_３、Ｙ_２O_３、ＣａＯ、SｒO、Ｎａ_２Ｏ、ＳｎO_２、Ｐ_２O_５、ZｒO_２およびＬｉ_２Oの群から選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる３０〜１００質量％のガラス粉末と、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａZｒO_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、SｒＴｉＯ_３、ZｒO_２、ＴｉＯ_２、ＡｌＮおよびＳｉ_３Ｎ_４の群から選ばれる少なくとも１種を含む０〜７０質量％のセラミックフィラー粉末とから構成される材料が採用される。

なお、ガラス粉末としては、焼成処理によって、リチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、エンスタタイト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を析出するガラスであってもよく、焼成処理することによっても結晶を析出しない非晶質ガラスであってもよい。

上記の原料粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダー、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して厚さ１０〜５００μｍの第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを作製する。

ここで、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートを圧着するか、あるいは第１のガラスセラミックグリーンシートを成形した後その表面に直接第２のガラスセラミックグリーンシートを成形して（順序は入れ替わっても良い）ガラスセラミックグリーンシート複合体を作製しておいてもよい。

次に、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートに、レーザやマイクロドリル、パンチングなどにより直径６０〜２００μｍの貫通孔を形成する。

続いて、第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填する貫通導体用導体ペーストを作製する。

原料粉末として、金属粉末およびガラス粉末を準備する。

金属粉末としては、銅、銀、金が低抵抗という点で好ましい。また、金属粉末の焼結開始温度を調節する目的で、アルミナ、シリカ等の無機酸化物でコーティングされた金属粉末を使用してもよい。また、ガラス粉末は、焼結挙動の調整、ガラスセラミックグリーンシートとの接着強度の向上および貫通導体とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差の低減の目的で添加され、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、およびホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できるが、特に８００〜１１００℃での金属粉末との同時焼成性に優れ、ガラスセラミックグリーンシートとの接着強度を向上させることができるという点で、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスが好ましい。

これ以外にも、アルミナ、シリカ等のフィラー成分、樹脂ビーズ等の有機成分を添加することにより、焼結挙動を調整することも可能である。

そして、上記の金属粉末およびガラス粉末、有機バインダー、有機溶剤、所望により分散剤を混合して貫通導体用導体ペーストを作製し、スクリーン印刷等により貫通孔に貫通導体用導体ペーストを充填する。なお、貫通導体用導体ペーストの粘度としては、貫通孔への充填性を考慮して、１００〜３５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。

次に、内部配線層用導体ペーストを作製する。原料粉末としては、金属粉末のみでもよく、焼結挙動の調整やガラスセラミックグリーンシートとの接着強度の向上のために、ガラス粉末やフィラー成分等を添加してもよい。また、金属粉末の粒径は５μｍ以下であることが好ましい。また、内部配線層用導体ペーストの粘度としては、印刷性、レベリング性、および薄く塗布するという観点から、６０〜１００Ｐａ・ｓが好ましい。なお、作製法は貫通導体用導体ペーストと同様である。

そして、内部配線層用導体ペーストを第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートの表面に、スクリーン印刷等により塗布し、配線パターンを形成する。

次に、接続パッド用導体ペーストを作製する。作製法は内部配線層用導体ペーストと同様である。

ただし、接続パッド用導体ペーストにおいては、無機成分の充填率を小さくすることが重要である。ここで、接続パッド用導体ペースト中の無機成分の充填率とは、接続パッド用導体ペーストに含有される金属粉末、ガラス粉末、無機フィラー等の無機成分と、有機バインダー、有機溶剤および分散剤等の有機成分とを含めた接続パッド用導体ペースト全体積中に占める、無機成分の体積の割合のことを指している。無機成分の充填率を小さくする方法としては、接続パッド用導体ペースト中の金属粉末、ガラス粉末およびフィラー成分等の粒径を小さくする方法、接続パッド用導体ペースト中の有機バインダー、有機溶剤および分散剤等の有機成分の量を多くする方法、樹脂ビーズ等の固形有機成分を添加する方法等が挙げられる。そして、接続パッド用導体ペースト中の無機成分の充填率としては、５０％以下である必要があり、特に４５％以下であることが好ましい。接続パッド用導体ペーストの粘度としては、印刷性、レベリング性、および薄く塗布するという観点から、１０〜５０Ｐａ・ｓであることが好ましい。

なお、充填率は、ピクノメーターに接続パッド用導体ペーストを充填して接続パッド用導体ペーストの質量を測定した後、ピクノメーターに蒸留水を入れて容積を求め、金属粉末の密度１０．４９ｇ／ｃｍ^３とし、有機成分の密度を１ｇ／ｃｍ^３として、無機成分の体積割合を算出したものである。

そして、接続パッド用導体ペーストを、積層した際に最上層に配置される第２のガラスセラミックグリーンシートの表面に、スクリーン印刷等により塗布し、配線パターンを形成する。

なお、表面配線層用導体ペーストは、内部配線層用導体ペーストと同じものであってもよく、接続パッド用導体ペーストと同じものであってもよいが、製造コストの点からは、接続パッド用導体ペーストと同じものであり、接続パッド用導体ペーストの印刷と同時に印刷するのが好ましい。

このようにして得られた各ガラスセラミックグリーンシートまたはガラスセラミックグリーンシート複合体を所定の積層順序に応じて積層してガラスセラミックグリーンシート積層体を作製する。

ガラスセラミックグリーンシートの積層には、積み重ねられたガラス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、有機バインダー、可塑剤、有機溶剤等からなる接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。

次に、８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃でガラスセラミックグリーンシート積層体を焼成する。なお、焼成に先立って、所望によりガラスセラミックグリーンシート積層体を１００〜８００℃、特に４００〜７５０℃で加熱処理して、有機成分を分解除去することもできる。このとき、各導体ペースト中の金属粉末として銅を用いる場合は、酸化を防止するという観点から、窒素雰囲気中で焼成するのが好ましい。

また、焼成にあたっては、第１のガラスセラミック絶縁層の焼成収縮開始温度に到達後、徐々に最高温度まで昇温してもよく、第１のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮終了温度より高く、第２のガラスセラミックグリーンシートの焼成収縮開始温度よりも低い温度で一旦保持してから、最高温度まで昇温してもよい。

このようにして作製された多層配線基板は、第１のガラスセラミック絶縁層および第２のガラスセラミック絶縁層の互いのＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制した寸法精度に優れたものとなり、溝を形成するための追加加工を必要とせず、製造コストを抑えて得られた隣接する半田接合部の接触が抑制されたものとなる。

本発明の多層配線基板について、評価基板を以下のようにして作製した。

まず、第１のガラスセラミックグリーンシートを作製した。具体的には、ＳｉＯ₂が２３．８質量％、Ｂ_２Ｏ_３が１７．９質量％、Ａｌ₂Ｏ₃が８．４質量％、ＭｇＯが１５．４質量％、ＢａＯが２６．５質量％、ＳｎＯ_２が１．０質量％、ＣａＯが４．９質量％、ＳｒＯが０．４質量％、ＺｒＯ_２が１．７質量％を含むガラス粉末６０質量％と、Ａｌ₂Ｏ₃粉末４０質量％とからなる原料粉末を用意した。そして、この原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、２００ｍｍＳＱ、厚さ８４μmの第１のガラスセラミックグリーンシートを作製した。

続いて、第２のガラスセラミックグリーンシートを作製した。具体的には、ＳｉＯ₂が４３．３質量％、Ｂ_２Ｏ_３が７．５質量％、Ａｌ₂Ｏ₃が１２．９質量％、ＭｇＯが１８．０質量％、ＣａＯが１．７質量％、ＢａＯが１４．１質量％、Ｙ₂Ｏ₃が１．０重量％、ＳｒＯが０．５質量％、ＺｒＯ_２が１．０質量％を含むガラス粉末６０質量％と、Ａｌ₂Ｏ₃粉末４０質量％とからなる原料粉末を用意した。そして、この原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、２００ｍｍＳＱ、厚さ８４μmの第２のガラスセラミックグリーンシートを作製した。

次に、得られた第１のガラスセラミックグリーンシートおよび第２のガラスセラミックグリーンシートに、パンチングにより直径１００μｍの貫通孔を設け、この貫通孔に貫通導体用導体ペーストをスクリーン印刷法により充填した。なお、貫通導体用導体ペーストは、平均粒径５μmの銀粉末１００質量部に対して、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを１０質量部添加し、また有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して得られたものである。

続いて、内部配線層用導体ペーストを作製した。具体的には、平均粒径２．５μmの銀粉末１００質量部に対して、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを０．５質量部添加し、また有機バインダーとしてアクリル樹脂を２．６質量部、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を５．３質量部添加し、混練した。

続いて、接続パッド用導体ペーストおよび表面配線層用導体ペーストを作製した。具体的には、平均粒径２．５μmの銀粉末を用意し、銀粉末に対して有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（重量比で８０：２０）を表１に示す割合で添加し、またはさらにアクリルの樹脂ビーズを添加し、混練した。なお、表１に示す充填率は、ピクノメーターに接続パッド用導体ペーストを充填して接続パッド用導体ペーストの質量を測定した後、ピクノメーターに蒸留水を入れて容積を求め、金属粉末の密度１０．４９ｇ／ｃｍ^３とし、有機成分の密度を１ｇ／ｃｍ^３として、無機成分の体積割合を算出した。

次に、第２のガラスセラミックグリーンシートのうちの後述するガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した際に最上層に配置される第２のガラスセラミックグリーンシートに、接続パッド用導体ペーストを焼成後に直径１００μm、隣接する接続パッド３の間隔（端と端との間の距離）が１００μｍとなるようなパターンでスクリーン印刷法により印刷した。また、内部配線層用導体ペーストおよび表面配線層用導体ペーストは、半導体素子を半田接合にて実装したときの隣接する接続パッド間でショート発生の有無が判断できるよう、パターニングした。

このようにして作製した第１のガラスセラミックグリーンシート４枚および第２のガラスセラミックグリーンシート５枚を用意し、接続パッド用導体ペーストの塗布された第２のガラスセラミックグリーンシートが最上層になるよう、第１のガラスセラミックグリーンシートと第２のガラスセラミックグリーンシートとを交互に配置し、各ガラスセラミックグリーンシート間に接着剤を均一に塗布し、４５℃、４ＭＰａの条件で加圧積層を行って、ガラスセラミックグリーンシート積層体を作製した。

続いて、ガラスセラミックグリーンシート積層体を３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズに切断し、得られたガラスセラミックグリーンシート積層体をＡｌ_２Ｏ_３の台板上に載置して、大気中、４００℃で加熱処理して有機バインダー等の有機成分を分解除去した後、９１０℃で１時間焼成を行った。

次に、得られた基板の接続パッドにＮｉ−Ａｕめっきを施し、評価基板を作製した。

その後、接続パッドに低融点半田（Ｓｎ：Ｐｂ重量比＝６３：３７）を塗布した。

次に、Ｓｉからなり、下面に半田バンプからなる接続端子が形成された５ｍｍ×５ｍｍのサイズのフリップチップ型の半導体素子を準備し、直径１２０μｍの半田ボール（Ｓｎ：Ｐｂ＝１０：９０）を用いて、評価基板の接続パッドに搭載し、その後２２０℃に加熱することにより半導体素子を評価基板に実装した。

そして、得られた評価基板について、半田拡がりの有無を評価した。具体的には、カスタム社製デジタルマルチメーター、ＣＤＭ−２０００Ｄを用いて、各接続パッドから引き回した評価パッド（表面配線層）にプローブをあて、ショートの有無を測定した。ショートがない場合は良とし、ショートが発生していた場合は不良とした。

また、評価基板を切断して断面を研磨し、走査型電子顕微鏡ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）の２０００倍の画像にて断面を観察し、接続パッドの周縁に沿って形成された溝の幅と深さを測定した。

これらの結果を表１に示す。

本発明の試料Ｎｏ．２、３および４は、接続パッド用導体ペーストの充填率が低く、接続パッドの周縁に沿って溝が形成されていることから、半田の拡がりがなく、ショートが発生しないことが確認できた。

これに対し、本発明範囲外の試料Ｎｏ．１は、接続パッド用導体ペーストの充填率が高く、接続パッドの周縁に沿って溝が形成されず、半田が拡がってショートが確認された。

なお、試料Ｎｏ．５は、評価基板作製後（焼成後）にＹＡＧレーザを用いて接続パッド周辺に溝を形成したものであり、半田の拡がりがなく、ショートは発生しなかったが、追加加工が必要となり、追加コストがかかった。

１０・・・絶縁基体
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・第１のガラスセラミック絶縁層
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ・・・第２のガラスセラミック絶縁層
３・・・接続パッド
４・・・貫通導体
５・・・表面配線層
６・・・内部配線層
７・・・溝
７１・・・内壁面
８・・・半導体素子
８１・・・接続パッド
９・・・半田

Claims (1)

1. 第１のガラスセラミック絶縁層と、該第１のガラスセラミック絶縁層の焼成収縮終了温度よりも焼成収縮開始温度が高い第２のガラスセラミック絶縁層とが積層されてなる絶縁基体と、該絶縁基体の主面に設けられた複数の接続パッドと、前記絶縁基体中に設けられ、前記接続パッドと電気的に接続された貫通導体とを含む多層配線基板であって、
   前記絶縁基体の主面には前記複数の接続パッドのそれぞれの周縁に沿って溝が形成されており、断面視したときに前記接続パッドの側面と前記溝の内壁面とが連続しているとともに、該溝の内壁面が焼き肌面であることを特徴とする多層配線基板。