JP3527766B2

JP3527766B2 - 積層回路基板の製造方法及び積層回路基板

Info

Publication number: JP3527766B2
Application number: JP30024393A
Authority: JP
Inventors: 晃井本; 将文久高; 譲松本; 弘末永; 淳一中村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 2004-05-17
Anticipated expiration: 2019-05-17
Also published as: JPH07154073A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、キャビティーを有する
積層回路基板の製造方法及びその積層回路基板のキャビ
ティー内に配置された電子部品をキャビティー内に充填
された樹脂製被覆部材で被覆した積層回路基板に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の積層回路基板は、図５に示すよう
に、積層セラミック基板１とその表面に搭載する電子部
品９とから構成されていた。また、積層セラミック基板
１は、絶縁層１ａ〜１ｅ、該絶縁層１ａ〜１ｅ間に配置
された内部配線３、該内部配線３間などを接続するため
のビアホール導体４、さらにその表面に形成された表面
配線６からなっていた。

【０００３】一般に積層セラミック基板１は、内部配線
３となる導体膜やビアホール導体４となる導体が形成さ
れた複数のグリーンシートを、積層圧着して焼成するグ
リーンシート多層方式があった。尚、各グリーンシート
は、焼成後、絶縁層１ａ〜１ｅとなる。

【０００４】また、絶縁層１ａ〜１ｅとなるセラミック
ペーストと、内部配線３及びビアホール導体４に相当す
る接続部となる導電性ペーストとを、所定形状にスクリ
ーン印刷法で順次印刷積層した後、焼成する印刷多層方
式があった。

【０００５】さらに、本発明者らは、先に、グリーンシ
ート多層方式で問題となっていたビアホール導体４の形
状に制約、グリーンシート積層時の位置決めなどを解消
し、また、印刷多層方式で問題となっていた積層数の増
加や内部配線３のパターンによる積層表面の歪み、内部
配線３となる導体膜の精度的劣化を解消して、精度の高
い位置決めが不要で、絶縁膜の表面が平坦で、任意形状
・高精度・形成が容易なビアホール導体４を有する多層
セラミック基板の製造方法として、ワーク基板などの表
面に、光硬化可能なモノマーを含有するセラミックスリ
ップ材をドクターブレード法などで塗布して、塗布した
絶縁膜を選択的に露光・現像処理して、ビアホール導体
４となる貫通凹部を形成し、この貫通凹部にビアホール
導体４となる導体を充填するとともに、絶縁膜上に内部
配線３となる導体膜を形成し、さらに、次の層の絶縁膜
を形成し、貫通凹部を形成し、導体の充填、導体膜の印
刷を順次繰り返して、積層体を一体焼成する積層回路板
の製造方法を提案した（特願平５−１０１３１２号な
ど）。尚、絶縁膜は、焼成した後には、絶縁層１ａ〜１
ｅとなり、導体はビアホール導体４となり、導体膜は内
部配線３となる。

【０００６】尚、表面配線６の形成方法は、詳述してい
ないが、焼成前の積層体上に表面配線６となる導体膜を
形成しておき、絶縁膜と導体、導体膜の一体焼成と同時
に焼成したり、また、焼成した積層体の表面に表面配線
６を焼きつけにより形成していた。

【０００７】また、実際、積層回路基板１０として用い
る際には、表面配線６に、電子部品９を搭載していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、積層セラミッ
ク基板１上に搭載する電子部品９には、ＩＣチップ、ト
ランジスタ、チップ状抵抗、チップコンデンサなどがを
搭載することが多いが、積層回路基板１０の低背化で最
も障害となるものは、ＩＣチップ、トランジスなどであ
った。

【０００９】このような構造で、積層回路基板１０の低
背化を考えた場合、構造的にはマルチレーヤパッケージ
の技術を利用して、積層セラミック基板１の一部にキャ
ビティーを形成して、最も高さのある電子部品９を収納
・配置することによって解決できる。仮に、電子部品９
の全てを収納できず、その一部を収納しただけでも、低
背化に大きい寄与できることになる。

【００１０】このような積層回路基板１０をマルチレー
ヤーパッケージの積層技術、即ちグリーンシート多層で
考えた場合には、製造方法においては、グリーンシート
の積層工程があり、そのグリーンシート間の位置合わせ
が非常に難しいこと、また、内部配線間を接続するため
のビアホール導体の導体抵抗を下げるため、大きな径を
有する貫通孔を形成した場合、その貫通孔にビアホール
導体となる導体を導電製ペーストで充填しようとして
も、貫通孔内に導体を安定的に保持できないなどの問題
があった。特に積層回路基板は、その内部に回路動作に
必要な電源電圧の配線、グランド電位の配線などを配設
するため、ビアホール導体の形状（直径）を任意に変え
ることが求められる。そこで、マルチパンチングシステ
ムにより、貫通孔を穿孔することも考えられるが、孔数
の増加や複数種類の孔径を得ようとすると、刃先を交換
したりする必要があり、実用性を欠け、製造コストのア
ップとなってしまう。

【００１１】また、構造的には、キャビティー内に配置
した電子部品が、ＩＣベアチップの場合、外的な衝撃、
湿気などからＩＣベアチップを保護するための手段を講
ずる必要がある。マルチレーヤーパッケージにおいて
は、キャビティーを有する基体にＩＣベアチップを配置
したのち、そのキャビティーを完全に封止するために、
セラミック又は金属製の蓋体が被覆されていた。

【００１２】即ち、キャビティー内に配置した電子部品
を、キャビティー内で蓋体で封止することを積層回路基
板に適用した場合、キャビティーの周囲に蓋体が載置さ
れる領域を確保する必要があり、積層セラミック基板の
表面配線のパターンに大きな制約を与え、表面配線の高
密度化が困難となる。

【００１３】また、図５に示す、電子部品２を樹脂など
の被覆部材で被覆する場合、被覆部材が流れだし、充分
かつ確実な被覆が困難であり、また、それに伴い表面配
線６上に他の電子部品が搭載できなくなるなど、表面配
線６を形成するにあたり、パターン設計上で大きな障害
となる。

【００１４】本発明は上述の問題に鑑みて案出されたも
のであり、その目的は、積層回路基板に用いる積層セラ
ミック基板の製造方法において、電子部品を収納するキ
ャビティーが絶縁層となる絶縁膜、ビアホール導体とな
る導体及び内部配線となる導体膜の形成工程で同時に達
成することができ、ビアホール導体及びキャビティーの
形状を任意に形成でき、且つ全体の製造が極めて簡単と
なる積層セラミック基板の製造方法を提供するものであ
る。

【００１５】また、上述の製造方法で形成された積層セ
ラミック基板で形成されたキャビティー内に、電子部品
を配置した積層回路基板においては、電子部品を簡単
に、且つ確実に外部衝撃や湿気などから保護することが
でき、低背化可能な積層回路基板を提供するものであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
複数の絶縁膜と、ビアホール導体を介して接続される内
部配線パターンとなる導体膜とを互いに積層し、且つ表
面側の所定絶縁膜に電子部品収納用キャビティーとなる
収納開口を形成し、前記キャビティーの底面に穴部とな
る充填開口を形成して成る積層体を一体的に焼成した積
層セラミック基板の前記キャビティー内に電子部品を配
置させるとともに、前記穴部に充填した半田を介して前
記電子部品を前記内部配線パターンに接続して成る積層
回路基板の製造方法であって、前記積層体の形成が、
（１）光硬化可能なモノマーを含有するセラミックスリ
ップ材を塗布して絶縁膜を形成する工程と、（２）前記
絶縁膜を選択的に露光・現像処理してビアホール導体と
なる位置に貫通孔を形成する工程と、（３）前記絶縁膜
のビアホール導体用貫通孔に導電性ペーストを充填して
ビアホール導体となる導体とを形成する工程、（４）前
記絶縁膜の表面に導電性ペーストを印刷して内部配線と
なる導体膜を形成する工程、（５）前記絶縁膜を選択的
に露光・現像処理して、前記キャビティーが形成される
位置に収納開口とキャビティー底面の前記穴部が形成さ
れる位置に前記内部配線パターンの一部が露出される充
填開口を形成する工程とを含み、且つ少なくとも
（１）、（２）及び（３）の工程を順次繰り返して行わ
れるとともに、前記穴部に電子部品接合用の半田を充填
し、該半田を介して電子部品を内部配線パターンに接合
することを特徴とするものである。

【００１７】また、第２の発明は、第１の発明に係る製
造方法により形成され、さらに電子部品をキャビティー
内に充填された樹脂製被覆部材で被覆したこと積層回路
基板である。

【００１８】尚、貫通孔は、その絶縁膜を貫通するもの
であるが、その貫通孔の下開口部は、絶縁膜を形成する
前に、既に形成された導体膜や導体によって閉塞され、
全体としては「凹部」形状となるので、特にグリーンシ
ート多層方式の貫通孔と区別するため、本発明の製造方
法では「貫通凹部」と表現し、収納開口を「収納開口凹
部」と表現する。

【００１９】

【作用】第１の発明の製造方法にれば、絶縁膜が内部配
線のパターン形状、積層数などの積層状態にかかわら
ず、絶縁膜がセラミックスリップ材の塗布により形成さ
れるために、（１）の工程で形成された絶縁膜の表面が
均一となり、また、（２）の工程でこのような絶縁膜に
キャビティーとなる収納開口凹部が、露光、現像処理に
より形成されるため、貫通凹部、収納開口凹部の寸法が
精度高く、また任意の形状が簡単に形成できる。

【００２０】さらに、（１）〜（４）の工程を選択的に
順次繰り返しによって、積層セラミック基板となる積層
体が形成されるので、従来のように、グリーンシートの
位置決め積層が一切不要となり、簡単に積層セラミック
基板を形成することができる。

【００２１】従って、キャビティーの形状、ビアホール
導体の形状も任意な形状を簡単に達成でき、特に、ビア
ホール導体の形状を所定形状にすることにより、積層回
路基板の回路における電源配線やアース配線などの内部
配線間を接続するに適したビアホール導体が簡単に達成
でき、また、キャビティー内に配置される電子部品の形
状に応じたキャビティー形状とすることができるため、
内部配線、表面配線のパターンに与える制約を最小限に
止めることができる。

【００２２】また、第２の発明の積層回路基板によれ
ば、積層回路基板の低背化の障害となっていた一部又は
全部の電子部品をキャビティー内に、電子部品の全部又
はその一部分を配置することができるため、収納された
高さ方向の量だけ、積層回路基板全体の低背化が可能と
なる。

【００２３】また、電子部品が配置されたキャビティー
内に、樹脂製被覆部材を配置して、電子部品の保護を行
うため、マルチレーヤーパッケージのように、キャビテ
ィーの周囲に蓋体が載置される領域を必要とぜず、ま
た、樹脂製被覆部材がキャビティー外に流れだれること
がないため、表面配線のパターン制約がなく、また、樹
脂製被覆部材によって、充分に電子部品を保護すること
ができる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
１は、本発明に係る積層回路基板１０の断面図である。

【００２５】図１において、１は積層セラミック基板で
あり、２は電子部品である。

【００２６】積層セラミック基板１は、絶縁層１ａ〜１
ｅと、絶縁層１ａ〜１ｅの各層間に配置された内部配線
３と、表面配線６と、一主面表面側の絶縁層１ａ〜１ｂ
の厚み方向を貫き形成されたキャビティー５と、各配線
３、６との間を接続するビアホール導体４とから構成さ
れている。キャビティー５内に配置された電子部品は樹
脂製被覆部材７によって被覆保護されている。

【００２７】尚、絶縁層１ａの表面には、表面配線６の
他に、厚膜抵抗体膜が形成されたり、またその他の電子
部品など搭載される。

【００２８】絶縁層１ａ〜１ｅは、例えば８５０〜１０
５０℃前後の比較的低い温度で焼成可能にするガラス−
セラミック材料からなり、表面絶縁層１ａ〜１ｅの厚み
は、４０〜１２０μｍである。そして、この複数の絶縁
層１ａ〜１ｅの各層間に内部配線３、絶縁層１ａ〜１ｅ
の厚み方向を貫くビアホール導体４、及びキャビティー
５が夫々配置されている。

【００２９】内部配線３は、絶縁層１ａ〜１ｅの各層間
に配置され、金系、銀系、銅系の金属材料、例えば銀系
導体から成っている。これらの内部配線３の厚みは、８
〜１５μｍ程度である。

【００３０】表面配線６は、絶縁層１ａの表面に形成さ
れており、金系、銀系、銅系の金属材料、例えば銅系導
体からなっている。この表面配線６は、実質的な表面の
所定配線を形成するものであり、内部配線３とビアホー
ル導体４を介して接続されている。特に、銅系の表面配
線６は、マイグレーションなどが発生しないため高密度
化にとっては重要な導体材料である。尚、銅系導体の場
合には、焼きつけの条件が還元性雰囲気または中性雰囲
気で行う必要があるが、積層セラミック基板１の焼成時
に同時に焼きつけ処理するために、銀系導体を用いても
構わない。

【００３１】ビアホール導体７は、金系、銀系、銅系の
金属材料、例えば銀系導体からなり、内部配線３間を接
続したり、また、絶縁層１ａ上に形成された表面配線７
と内部配線３とを接続するために、各絶縁層１ａ〜１ｄ
の厚みを貫くように形成されている。

【００３２】キャビティー５は、積層セラミック基板１
の表面側に凹部状に形成されている。即ち、表面側の絶
縁層１ａ、１ｂの厚みを貫く開口を重ねることによって
形成される。したがって、キャビティー５の底面５ｃ
は、実質的に、絶縁層１ｃの一部が露出するこになる。
この底面５ｃには、絶縁層１ｂと絶縁層１ｃとの間に配
置した内部配線３の一部が電子部品２の接続電極パッド
３ａとして露出することになる。尚、キャビティー５の
平面形状は、実質的に電子部品２が収納され得る形状、
例えば矩形状、円形状、又は電子部品２と相似した形状
であり、その深さは、図１に示すように、電子部品２が
完全に収納される得る深さが望ましいが、電子部品２の
一部が、積層セラミック基板１ａよりも突出しても構わ
ない。また、このキャビティー５には複数の電子部品２
を配置しても構わない。

【００３３】電子部品２は、ＩＣベアチップ、チップ抵
抗器、チップコンデンサなどのチップ部品の他に、既に
容器に収納されたＩＣ、トランジスタ、発振部品などが
挙げられる。キャビティー５内に収納・配置すべき、電
子部品としては、積層回路基板１０の全体の高さ方向を
決定する最も嵩高い電子部品である。このような、電子
部品２は、キャビティー５の底面の接続電極パッド３ａ
と半田を介して、またボンディング細線を介して電気的
に接続されている。

【００３４】尚、電子部品２は、その全部をキャビティ
ー５内に収納することが望ましいが、積層セラミック基
板１の厚みや内部配線３の高密度化を考慮して、必ずし
も、その全部を配置する必要がない。仮に、キャビティ
ー５内に電子部品２を配置した結果、その電子部品２の
上部が、積層セラミック基板１の表面から突出するよう
であっても、収納された分だけ、積層回路基板１０の高
さ方向の寸法が減少することになり、結果として、積層
回路基板１０の全体の低背化に大きく寄与することにな
る。

【００３５】樹脂製被覆部材７は、エポキシ系樹脂、ア
クリル系樹脂などを主成分として、さらに溶融シリカな
どの充填材を含むものである。この樹脂製被覆部材７
は、キャビティー５内に配置された電子部品２を被覆す
るものであり、少なくとも接続部分を被うように供給さ
れ、熱により硬化される。

【００３６】尚、図では、樹脂製被覆部材７は、キャビ
ティー５内に配置された電子部品２を完全に被い、積層
セラミック基板１の表面と同一高さとなっている。これ
は、キャビティー５内に配置される電子部品２として、
ＩＣベアチップを用いた場合であり、ＩＣベアチップを
完全に被うとともに、ＩＣベアチップと接続用電極パッ
ド３ａとの間の接合部分（フリップチップ方式における
半田接合部分、ワイヤボンディング方式におけるボンデ
ィング細線）が完全に被覆っている。ＩＣベアチップ以
外に、例えば既に容器や樹脂被覆された電子部品２を用
いる場合や電子部品２がキャビティー５から一部が突出
する場合には、電子部品２と接続用電極パッド３ａとの
接合部分を含み、電子部品２の接合強度が充分に得られ
る樹脂製被覆部材７を配置すればよい。

【００３７】以上のように、本発明の第２の発明である
上述の積層回路基板１０では、積層セラミック基板１に
形成したキャビティー５内に電子部品２が配置・収納さ
れるため、収納された分だけ、積層回路基板全体を低背
化することができる。

【００３８】また、キャビティー５内に配置された電子
部品２を被覆する樹脂製被覆部材７が、積層セラミック
基板１の表面から窪んだキャビティー５内に供給し、硬
化させるだけであるため、樹脂製被覆部材７がキャビテ
ィー５を越えて流れできることがなく、電子部品２を確
実に被覆でき、特にキャビティー５での表面配線６のパ
ターン制約がなく、表面配線６の高密度化に対応でき
る。

【００３９】次に、第１の発明である上述の積層セラミ
ック基板１の製造方法を図２（ａ）〜図２（Ｏ）に基づ
いて説明する。

【００４０】まず、図２（ａ）に示すように、（１）の
工程として、耐熱性樹脂、ガラス、セラミックなどのワ
ーク基板１５上に絶縁層１ｅとなる絶縁膜１０ｅを形成
する。

【００４１】絶縁膜１０ｅは、セラミック粉末、ガラス
材料、光硬化可能なモノマー、有機バインダと、有機又
は水系溶剤を均質混練して得られスリップ材を、４０〜
１２０μｍ程度になるように、塗布、乾燥して形成す
る。

【００４２】上述のセラミック粉末としては、クリスト
バライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライ
ト、ジルコニア、コージェライト等の材料が挙げられ、
その粉末の平均粒径は、好ましくは１．０〜６．０μ
ｍ、更に好ましくは１．５〜４．０μｍである。これら
のセラミック材料は２種以上混合して用いられてもよ
い。

【００４３】特に、コランダムを用いた場合、コスト的
に有利となる。

【００４４】ここで、セラミック粉末の平均粒径が１．
０〜６．０μｍと設定したのは、平均粒径が１．０μｍ
未満では、均質混合してスリップ化することが難しくな
り、、後述の露光時に露光光が乱反射して充分な露光が
できなくなる。逆に平均粒径が６．０μｍを超えると緻
密で強度の高い回路基板１が得られない。

【００４５】上述のガラス材料としては、複数の金属酸
化物を含むガラスフリットであり、８５０〜１０５０℃
で焼成した後に、コージェライト、ムライト、アノーサ
イト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイ
ト、ドロマイト、ペタライト及びその置換誘導体の結晶
を少なくとも１種析出するものが挙げられる。

【００４６】特に、アノーサイトまたはセルジアンを析
出する結晶化ガラスフリットを用いると、より強度の積
層セラミック基板１が得られ、また、コージェライトま
たはムライトを析出し得る結晶化ガラスフリットを用い
れると、焼成後の熱膨張率が低いため、積層セラミック
基板１のキャビティー５内に、電子部品２として、ＩＣ
ベアチップを配置する場合非常に有効となる。

【００４７】積層セラミック基板１の強度、熱膨張率を
考慮した最も好ましいガラス材料としては、Ｂ₂Ｏ₃、
ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、アルカリ土類酸化物を
含むガラスフリットである。この様なガラスフリット
は、ガラス化範囲が広くまた屈伏点が６００〜８００℃
付近にあるため、８５０〜１０５０℃程度の低温焼成に
適し、且つ内部配線３、ビアホール導体４となる銅系、
銀系及び金系の導電材料の焼結挙動に適している。

【００４８】ガラス材料はスリップ材中にフリットの状
態で混合されている。このフリットの平均粒径は、１．
０〜５．０μｍ、好ましくは１．５〜３．５μｍであ
る。ここで、平均粒径が１．０μｍ未満の場合は、スリ
ップ化することが困難であり、後述の露光時に露光光が
乱反射して充分な露光ができなくなる。逆に平均粒径が
５．０μｍを超えると分散性が損なわれ、具体的には絶
縁材料であるセラミック粉末間に均等に溶解分散でき
ず、強度が非常に低下してしまう。

【００４９】上述のセラミック材料とガラス材料との構
成比率は、８５０〜１０５０℃の比較的低温で焼成する
場合には、セラミック材料が１０〜６０ｗｔ％、好まし
くは３０〜５０ｗｔ％であり、ガラス材料が９０〜４０
ｗｔ％、好ましくは７０〜５０ｗｔ％である。

【００５０】ここで、セラミック材料が１０ｗｔ％未
満、且つガラス材料が９０ｗｔ％を越えると、絶縁層に
ガラス質が増加しすぎ、絶縁層の強度等からしても不適
切であり、また、セラミック材料が６０ｗｔ％を越え、
且つガラス材料が４０ｗｔ％未満となると、後述の露光
時に露光光が乱反射して充分な露光ができなり、焼成後
の絶縁層の緻密性も損なわれる。

【００５１】上述のセラミックやガラスなどの固形成分
の他に、スリップ材の構成材料としては、焼結によって
消失される光硬化可能なモノマー、有機バインダーと、
有機溶剤とを含んでいる。

【００５２】光硬化可能なモノマーは、比較的低温で且
つ短時間の焼成工程で消失できるように熱分解性に優れ
たものであり、また、スリップ材の塗布・乾燥後の露光
によって、光重合される必要があり、遊離ラジカルの形
成、連鎖生長付加重合が可能で、２級もしくは３級炭素
を有したモノマーが好ましく、例えば少なくとも１つの
重合可能なエチレン系基を有するブチルアクリレート等
のアルキルアクリレートおよびそれらに対応するアルキ
ルメタクリレートが有効である。また、テトラエチレン
グリコールジアクリレート等のポリエチレングリコール
ジアクリレートおよびそれらに対応するメタクリレート
などが挙げられる。

【００５３】光硬化可能なモノマーは、露光処理によっ
て絶縁膜１０ｅが硬化され、現像処理によって露光部分
以外の部分が容易に除去できるように所定量添加され
る。例えば、固形成分（セラミック材料及びガラス材
料) に対して５〜１５ｗｔ％以下である。

【００５４】有機バインダーは、光硬化可能なモノマー
同様に熱分解性の良好なものでなくてはならない。同時
にスリップの粘性を決めるものである為、固形分との濡
れ性も重視せねばならず、本発明者の検討によればアク
リル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキ
シル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和
化合物が好ましい。添加量としては固形分に対して２５
ｗｔ％以下が好ましい。

【００５５】尚、溶剤として、有機系溶剤の他に、水系
溶剤を用いることができるが、この場合、光硬化可能な
モノマー及び有機バインダは、水溶性である必要があ
り、モノマー及びバインダには、親水性の官能基、例え
ばカルボキシル基が付加されている。その付加量は酸価
で表せば２〜３００あり、好ましくは５〜１００であ
る。付加量が少ない場合は水への溶解性、固定成分の粉
末の分散性が悪くなり、多い場合は熱分解性が悪くなる
ため、付加量は、水への溶解性、分散性、熱分解性を考
慮して、上述の範囲で適宜付加される。

【００５６】何れの系のスリップ材においても光硬化可
能なモノマー及び有機バインダは上述したように熱分解
性の良好なものでなくてはならないが、具体的には６０
０℃以下で熱分解が可能でなくてはならない。更に好ま
しくは５００℃以下である。

【００５７】熱分解温度が６００℃を越えると、絶縁層
内に残存してしまい、カーボンとしてトラップし、基板
を灰色に変色させたり、絶縁層の絶縁抵抗までも低下さ
せてしまう。またボイドとなりデラミネーションを起こ
すことがある。

【００５８】また、スリップ材には、増感剤、光開始系
材料等を必要に応じて添加しても構わない。例えば、光
開始系材料としては、ベンゾフェノン類、アシロインエ
ステル類化合物などが挙げられる。

【００５９】上述のスリップ材の塗布方法として、例え
ば、ドクターブレード法（ナイフコート法）、ロールコ
ート法、印刷法などが挙げられる。特に塗布後の絶縁膜
の表面が平坦化することが容易なドクターブレード法な
どが好適である。尚、塗布方法に応じて溶剤の添加量が
調整され、所定粘度に調整される。

【００６０】乾燥方法としては、バッチ式乾燥炉、イン
ライン式乾燥炉を用いて行われ、乾燥条件は、１２０℃
以下が望ましい。また、急激な乾燥は、表面にクラック
を発生される可能性があるため、急加熱を避けることが
重要となる。

【００６１】そして、スリップ材を塗布・乾燥した絶縁
膜１０ｅを必要に応じて全面露光処理する。

【００６２】次に、図２（ｂ）に示すように、（４）の
工程として、絶縁層１ｅと絶縁層１ｄとの層間に配され
る内部配線３となる導体膜３０を例えばＡｇ系導電性ペ
ーストを用いてスクリーン印刷によって所定形状に印刷
し、乾燥を行う。上述の導電性ペーストは、金、銀、
銅もしくはその合金のうち少なくとも１つの金属材料、
例えば銀系粉末と、低融点ガラス成分と、有機バインダ
ーと有機溶剤と、必要に応じて上述の光硬化モノマーと
を均質混練したものが用いられる。尚、絶縁層１ａ〜１
ｅがガラス−セラミックからなり、焼結温度が８５０〜
１０５０℃と比較的低いため、絶縁膜の焼結挙動を考慮
する必要がある。低融点ガラス成分としては、屈伏点が
７００〜８００℃であり、且つ低熱膨張のものを用いる
ことが重要であり、絶縁膜の焼結挙動と内部配線３、ビ
アホール導体４の焼結挙動を近似させると同時に、熱膨
張係数差を小さくしている。

【００６３】また、必要に応じて、上述のように印刷し
た導体膜３０を露光処理して、光硬化させる。これは、
後述する絶縁膜１０ｅ上の全面に塗布する絶縁膜１０ｄ
に、貫通凹部４０を形成するべく、露光、現像処理した
時に、絶縁膜１０ｄの貫通凹部４０の下部開口から露出
する導体膜３０もが除去されないようにするためであ
る。従って、現像液が、露光処理されていない絶縁膜の
みを除去し、導体膜３０を除去しないようにその成分や
濃度を制御すれば、導電性ペーストに光硬化モノマーを
用いる必要がなく、且つ導体膜３０に対する露光処理を
省略できる。

【００６４】次に、図２（ｃ）に示すように、（１）の
工程を繰り返し、絶縁膜１ｅに形成した導体膜３０を完
全に被うように、絶縁層１ｄとなる絶縁膜１０ｄを上述
のスリップ材を用いて塗布・乾燥により形成する。

【００６５】次に、図２（ｄ）に示すように、（２）の
工程の前工程であるスリップ材を塗布・乾燥した絶縁膜
１０ｄを選択的な露光処理して、絶縁膜１０ｄの所定位
置、即ち、ビアホール導体４となる位置に、貫通凹部４
０となる溶化部４０’を形成する。

【００６６】具体的には、絶縁膜１０ｄ中に含まれる光
硬化モノマーが、光重合されるネガ型であるため、貫通
凹部４０となる溶化部４０’のみが露光光が照射されな
いような所定パターンを有するフォトターゲットを、絶
縁膜１０ｄ上に載置、又は近接配置して、低圧、高圧、
超高圧の水銀灯系の露光光を照射する。尚、露光条件
は、１５〜２０Ｊ／ｃｍ²の露光光を約１５〜３０秒程
度照射して行う。これにより、絶縁膜１０ｄのビアホー
ル導体４となる部分以外は、光硬化可能なモノマーの光
重合反応を起し、光硬化されることになる。尚、露光装
置は所謂写真製版技術に用いられる一般的なものでよ
い。

【００６７】そして、図２（ｅ）に示すように、（２）
の工程の後工程として、露光処理した絶縁膜１０ｄを現
像処理し、溶化部４０’を除去して、貫通凹部４０を形
成する。これにより、貫通凹部４０の下部開口には、絶
縁膜１０ｅ上に形成した導体膜３０の一部が露出するこ
とになる。

【００６８】具体的には、現像処理として、クロロセ
ン、１，１，１−トリクロロエタン、アルカリ現像溶剤
を例えばスプレー現像法やパドル現像法によって、溶化
部４０’に噴射したり、接触したりして、現像処理を行
う。その後、必要に応じて洗浄及び乾燥を行なう。

【００６９】次に、図２（ｆ）に示すように、（３）、
（４）の工程として、貫通凹部４０を形成した絶縁膜１
０ｄ内に、ビアホール導体４となる導体４１を充填する
とともに、絶縁層１ｃと絶縁層１ｄとの層間に配される
内部配線３となる導体膜３０を絶縁膜１０ｄ上に印刷充
填・又は印刷により形成する。

【００７０】具体的には、図２（ｂ）で説明したとお
り、Ａｇ系導電性ペーストを用いてスクリーン印刷によ
って、充填又は所定形状に印刷して、乾燥し、さらにＡ
ｇ系導電性ペーストに光硬化可能なモノマーを添加した
場合には露光処理により硬化を行う。尚、上述したよう
に、ビアホール導体４となる導体材料が、内部配線３と
なる導体材料と異なる場合には、導体膜３０、導体４１
の形成工程を別工程、即ち（３）の工程と（４）の工程
とを別に行う必要がある。

【００７１】続いて、（１）の工程で、絶縁層１ｃとな
る絶縁膜１０ｃを形成し、（２）の工程で、絶縁膜１０
ｃにビアホール導体４となる貫通凹部４０を、上述の選
択的な露光処理と現像処理で形成し、（３）の工程で、
絶縁膜１０ｃの貫通凹部４０内に導電性ペーストを印刷
・充填して導体４１を形成し、（４）の工程で、絶縁膜
１０ｄ上に内部配線３となる導体膜３０を形成する。こ
こで、絶縁膜１０ｃ上に形成する内部配線３となる導体
膜３０の一部は、キャビティー５から露出して、電子部
品２と接続する接続電極パッド３ａとなる。

【００７２】ここまでの工程により、重畳積層された積
層セラミック基板１を図２（ｇ）に示す。

【００７３】次に、図２（ｈ）に示すように、（１）の
工程を繰り返し、絶縁膜１ｃに形成した導体膜３０を完
全に被うように、絶縁層１ｂとなる絶縁膜１０ｂを上述
のスリップ材を用いて塗布・乾燥により形成する。

【００７４】次に、図２（ｉ）に示すように、（２）の
工程の前工程であるスリップ材を塗布・乾燥した絶縁膜
１０ｂを選択的な露光処理する。即ち、絶縁膜１０ｂの
所定位置、即ち、ビアホール導体４となる位置に貫通凹
部４０となる溶化部４０’及びキャビティー５となる位
置に貫通凹部５０となる溶化部５０’を夫々形成する。
尚、貫通凹部５０の形状は、フォトターゲットのパター
ンを任意に変更するだけで、上述の図２（ｄ）と同様の
方法で簡単に形成することができる。

【００７５】次に、図２（ｊ）に示すように、（２）の
工程の後工程として、露光処理した絶縁膜１０ｂを現像
処理し、溶化部４０’、５０’を除去して、貫通凹部４
０、５０を形成する。これにより、貫通凹部４０、５
０’の下部開口には、絶縁膜１０ｃ上に形成した導体膜
３０の一部が露出することになる。尚、貫通凹部５０の
下部開口から露出する導体膜３０の一部は、電子部品２
の接続電極パッド３ａとなるものである。

【００７６】次に、図２（ｋ）に示すように、（３）、
（４）の工程として、貫通凹部４０を形成した絶縁膜１
０ｂ内に、ビアホール導体４となる導体４１を充填する
とともに、絶縁層１ａと絶縁層１ｂとの層間に配される
内部配線３となる導体膜３０を絶縁膜１０ｂ上に印刷に
より形成する。

【００７７】次に、図２（ｌ）に示すように、最上層の
絶縁層１ａとなる絶縁膜１０ａを（１）の工程により形
成し、この絶縁膜１０ａに貫通凹部５０、４０を（２）
の工程により形成し、この貫通凹部４０にビアホール導
体４となる導体４１を（３）の工程により形成する。こ
れにより、回路基板１の基本を成す積層体が形成される
ことになる。

【００７８】次に、図２（ｍ）に示すように、ワーク基
板１５を分離して、回路基板１の寸法で分割できるよう
にプレス成型によって分割溝を形成し、一体的な焼結を
行う。

【００７９】焼結は、脱バインダ過程と焼成過程からな
る。脱バインダ過程は、絶縁膜１０ａ〜１０ｅ、内部配
線３となる導体膜３０、ビアホール導体４となる導体４
１、、に含まれる有機成分を消失するためであり、焼結
過程の例えば６００℃以下の温度領域で行われる。

【００８０】また、焼成過程は、絶縁膜１０ａ〜１０ｅ
のガラス成分を充分に軟化させて、セラミック粉末の粒
界に均一に分散させ、積層セラミック基板１に一定強度
を与え、同時に、導体膜３０、導体４１の銀系粉末を粒
成長させて、低抵抗化させるとともに、絶縁層１ａ〜１
ｅと一体化させるものであり、酸化性雰囲気又は中性雰
囲気でピーク温度８５０〜１０５０℃で行われる。

【００８１】これにより、絶縁膜１０ａ〜１０ｅは絶縁
層１ａ〜絶縁層１ｅとなり、導体膜３０は内部配線３と
なり、導体４１はビアホール導体４とななる。

【００８２】尚、ワーク基板１５として、セラミック基
体をもちいている場合は、そのまま積層セラミック基板
１の一部として用いることができる。この時、ワーク基
板１５上に内部配線を形成しておいてもよい。

【００８３】次に、図２（ｎ）に示すように、絶縁層１
ａの表面に、銅系導電性ペーストで表面配線導体７とな
る導体膜を印刷形成し、その後、乾燥・焼成を行う。

【００８４】ここで、銅系の表面配線７と銀系導体のビ
アホール導体４とが接合することになる。このため、銀
と銅との共晶温度を考慮して、銅系の表面配線７とし
て、低温（例えば７８０℃以下）焼成可能な銅系導電性
ペーストをスクリーン印刷して、銅の酸化を防止するた
め、還元性雰囲気や中性雰囲気中で行うことが重要であ
る。そして、必要に応じて、分割溝にそって個々の回路
基板の大きさに分割を行い、複数の絶縁層１ａ〜１ｅ、
内部配線３、ビアホール導体４表面配線６等からなる積
層セラミック基板１が達成される。

【００８５】次に、図２（Ｏ）に示すように、電子部品
２を、積層セラミック基板１の表面に開口を有し、底面
に接続電極パッド３ａを有するキャビティー５内に配置
し、接続電極パッド３ａと電気的に接合する。例えば、
電子部品２として、裏面に入出力電極パッドが形成され
たＩＣベアチップを用い、キャビティー５内の接続電極
パッド３ａと半田を介して接合（フリップチップ接合）
される。その後、必要に応じて、このキャビティー５
は、樹脂製被覆部材７を供給し、熱硬化処理するすれ
ば、図１に示す積層セラミック基板１０が完成する。

【００８６】以上のように、本発明の第１の発明によれ
ば、積層セラミック基板１に形成されたキャビティー５
内に、電子部品２を載置するため、積層回路基板全体の
低背化が達成できる。

【００８７】また、各絶縁膜の形成工程において、絶縁
膜の表面が、積層数や内部配線３のパターン状況にかか
わらず常に均一な面となり、焼成された後も表面が平坦
化される。このため、内部配線３となる導体膜３０の形
成する場合、キャビティー５の底面に電子部品２を配置
する場合、表面配線６を形成する場合においても、その
形成又は配置が確実に行えることになる。

【００８８】さらに、キャビティー５が各絶縁膜１０ａ
〜１０ｅに形成したビアホール導体４の形成工程の一部
（貫通凹部４０を形成する工程）で同時に形成すること
ができるため、積層回路基板の製造工程における工程数
の付加とはならず、簡単に形成できる。

【００８９】また、ビアホール導体４、キャビティー５
の形状が任意形状とすることができ、例えば、ビアホー
ル導体４の形状については、電源配線やグランド電位な
どに係わる内部配線３間の接続するビアホール導体４
で、ビアホール導体４部分の導体抵抗を小さくすること
が簡単に行え、また、キャビティー５の形状において
は、キャビティー５内に配置される電子部品２の形状に
応じて、必要最小限の形状としたり、キャビティー５の
側面をステップ状としたりすることが極めて簡単とな
り、内部配線３、表面配線６の制約を大きく緩和するこ
とができる。

【００９０】また、従来、積層回路基板の表面に配置し
た電子部品２では、電子部品２と接続する配線が、表面
配線に限られていたが、本発明では、電子部品２と接続
する配線が、内部配線３で行うことができるため、表面
配線６のパターン形状の制約が緩和され、さらに、内部
配線３のパターンを効率的に使用する事ができ、結果と
して、表面配線６の高密度化が可能となる。

【００９１】尚、上述の実施例において、内部配線３、
ビアホール導体４と表面配線６とが異種の導体材料で形
成されているが、少なくとも同一条件で焼成できる導体
材料を用いることにより、表面配線６の焼きつけ工程
を、積層セラミック基板１の焼成工程で同時に行うこと
ができる。

【００９２】また、積層セラミック基板１の裏面側に
も、積層セラミック基板１の入出力端子を含む表面配線
６を形成してもよい。この場合、最下位に位置する絶縁
層１ｅにも、ビアホール導体を形成する必要があるが、
この場合、絶縁層１ｅとなる絶縁膜１０ｅに対しても、
（１）工程の他に、（２）工程であるのビアホール導体
となる貫通凹部を形成工程、（３）の工程である貫通凹
部への導体の充填工程を付加する。

【００９３】さらに、積層セラミック基板１の裏面側に
も、電子部品が収納されるキャビティーを形成しても構
わない。

【００９４】図３は本発明の第２の発明に係るに係る他
の実施例を示すキャビティー部分の拡大図である。

【００９５】本実施例では、キャビティー５の底面とな
る絶縁層１ｃを例えば５０μｍ程度と薄くし、さらに、
キャビティー５の底面に露出する接続電極パッド３ａを
絶縁層１ｃと１ｄ間の内部配線３０の位置部とする。即
ち、キャビティー５の底面を成す絶縁層１ｃに、絶縁層
１ｃの一部を除去する充填開口５１を形成し、この充填
開口５１を通じて接続電極パッド３ａが露出する。

【００９６】このような構造にすると、接続電極パッド
３ａが、キャビティー５の底面の絶縁層１ｃの厚み分だ
け凹んで、充填開口５１から露出することになり、電子
部品２としてＩＣチップをフリップチップ接合する場
合、凹み部分が半田の溜まりとなり、半田の流出による
隣接する接続電極パッド３ａ間の短絡が防止できる。こ
れは、電子部品２として、ＩＣベアチップのみに適用さ
れるものではなく、電子部品としてリード型電子部品、
表面実装型電子部品、チップ部品などの半田によって接
合する場合全てに適用できる。

【００９７】尚、絶縁層１ｃの厚みの制御は、第１の発
明中の絶縁層１ｃとなる絶縁膜１０ｃをスリップ材の塗
布で形成するにあたり、例えばドクターブレード法のブ
レードの高さ制御によって、上述の製造方法で簡単に形
成できる。また、接続電極パッド３ａが露出する充填開
口５１も、絶縁膜１０ｃにビアホール導体４となる貫通
凹部４０を形成する際に、選択的な露光処理と現像処理
により、工程を付加することなく簡単に形成することが
できる。尚、絶縁層１ｃの厚みが薄いために、絶縁層１
ｃの上下に配置された内部配線３間の絶縁抵抗の信頼性
が低下する場合には、例えば絶縁膜１０ｃ上に形成する
内部配線３となる導体膜３０として、絶縁膜１０ｃに形
成したビアホール導体４の導体４１の周囲のランド電極
として形成し、実質的な内部配線３の形成を避けること
ができる。

【００９８】削除

【００９９】削除

【０１００】削除

【０１０１】削除

【０１０２】さらに、図４は本発明の係る別の実施例を
示すキャビティー部分の拡大図である。

【０１０３】キャビティー５に収納する電子部品２とし
て、トランス部品や抵抗部品の場合には、発熱を伴い、
積層回路基板全体の回路の誤動作を惹起することが考え
られる。

【０１０４】本実施例では、キャビティー５の底面側
に、即ち絶縁層１ｄ、１ｅ部分にヒートシンク部材８を
配置した。このヒークシンク部材を配置することによ
り、キャビティー５内に収納した電子部品２から回路動
作中に発熱があっても、その熱を効率よく積層セラミッ
ク基板１外に排除することができるため、熱的信頼性が
向上する。

【０１０５】このような、ヒートシント部材８の形成方
法は、上述の絶縁層１ｅ、１ｄを形成するにあたり、ビ
アホール導体４となる貫通凹部４０を形成すると同時
に、ヒートシント部材８部分となる位置に、貫通凹部を
形成し、ビアホール導体４となる導体４１を充填すると
同時に、ヒートシント部材８となる導体４１と同一材料
で充填することにより形成する。即ち、ヒートシント部
材８は、回路動作には直接関係ない、形状の極めて大き
なビアホール導体として製造できる。

【０１０６】尚、上述の各実施例において、絶縁層の積
層数は、任意に設定することができ、また、積層セラミ
ック基板１のキャビティー５内に、電子部品２を収納す
るが、勿論、積層セラミック基板１の表面にも各種電子
部品を搭載しても構わない。

【０１０７】

【発明の効果】以上のように第１の発明によれば、絶縁
層となる絶縁膜をスリップ材の塗布、選択的露光処理・
現像処理により形成し、ビアホール導体となる導体をそ
の選択的な露光処理・現像処理により形成された貫通凹
部の充填により形成し、さらに内部配線となる導体膜の
形成し、これを順次繰り返して工程を含む積層回路基板
の製造方法で、電子部品を収納するキャビティーが上述
のビアホール導体の形成工程の一部として同時に形成す
るができ、簡単にキャビティーを形成できる。

【０１０８】また、選択的な露光、現像処理により、ビ
アホール導体やキャビティーの形状を任意に変えること
ができるため、その形状に任意に設定でき、導体抵抗の
低いビアホール導体が簡単に形成でき、また、キャビテ
ィー内に配置される電子部品の形状に応じたキャビティ
ーが簡単に形成でき、内部配線、表面配線のパターンに
与える制約を最小限に止めることができる。また、積層
回路基板の低背化の障害となっていた一部又は全部の電
子部品をキャビティー内に、電子部品の全部又はその一
部分を配置することができるため、収納された高さ方向
の量だけ、積層回路基板全体の低背化が可能となるとと
もに、電子部品を半田接合する際に穴部が半田の溜まり
となり、半田の流出による隣接する内部電極パターン間
の短絡が防止できる。

【０１０９】また、第２の発明の積層回路基板によれ
ば、さらに、電子部品を簡単且つ確実に、外部衝撃や湿
気などから保護することができる。

【０１１０】また、樹脂製被覆部材が、電子部品が配置
されたキャビティー内のみに、確実に配置することがで
きるため、表面配線のパターンが高密度化が達成され、
充分に電子部品を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第２の発明に係る積層回路基板の断面
図である。

【図２】（ａ）〜（Ｏ）は、本発明の第１の発明に係る
積層セラミック基板の各製造工程の断面図である。

【図３】本発明に係る積層回路基板のキャビティー部分
の拡大断面図である。

【図４】本発明に係る積層回路基板のキャビティー部分
の拡大断面図である。

【図５】従来の積層回路基板の断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・回路基板１ａ〜１ｅ・・・絶縁層１０ａ〜１０ｅ・・・絶縁膜２・・・・・・・電子部品３・・・・・・・内部配線３０・・・・・・内部配線となる導体膜４・・・・・・・ビアホール導体４０・・・・・・ビアホール導体となる貫通凹部４１・・・・・・ビアホール導体となる導体５・・・・・・・キャビティー７・・・・・・・樹脂生保護部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村淳一鹿児島県国分市山下町１番１号京セラ株式会社鹿児島国分工場内 (56)参考文献特開平５−311097（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−15491（ＪＰ，Ａ) 特開平４−24955（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の絶縁膜と、ビアホール導体を介して
接続される内部配線パターンとなる導体膜とを互いに積
層し、且つ表面側の所定絶縁膜に電子部品収納用キャビ
ティーとなる収納開口を形成し、前記キャビティーの底
面に穴部となる充填開口を形成して成る積層体を一体的
に焼成した積層セラミック基板の前記キャビティー内に
電子部品を配置させるとともに、前記穴部に充填した半
田を介して前記電子部品を前記内部配線パターンに接続
して成る積層回路基板の製造方法であって、前記積層体の形成が、（１）光硬化可能なモノマーを含
有するセラミックスリップ材を塗布して絶縁膜を形成す
る工程と、（２）前記絶縁膜を選択的に露光・現像処理
してビアホール導体となる位置に貫通孔を形成する工程
と、（３）前記絶縁膜のビアホール導体用貫通孔に導電
性ペーストを充填してビアホール導体となる導体とを形
成する工程、（４）前記絶縁膜の表面に導電性ペースト
を印刷して内部配線となる導体膜を形成する工程、
（５）前記絶縁膜を選択的に露光・現像処理して、前記
キャビティーが形成される位置に収納開口とキャビティ
ー底面の前記穴部が形成される位置に前記内部配線パタ
ーンの一部が露出される充填開口を形成する工程とを含
み、且つ少なくとも（１）、（２）及び（３）の工程を
順次繰り返して行われるとともに、前記穴部に電子部品
接合用の半田を充填し、該半田を介して電子部品を内部
配線パターンに接合することを特徴とする積層回路基板
の製造方法。
【請求項２】複数の絶縁膜と、ビアホール導体を介して
接続される内部配線パターンとなる導体膜とを互いに積
層し、且つ表面側の所定絶縁膜に電子部品収納用キャビ
ティーとなる収納開口を形成し、前記キャビティーの底
面に穴部となる充填開口を形成して成る積層体を一体的
に焼成した積層セラミック基板の前記キャビティー内に
電子部品を配置させるとともに、前記穴部に充填した半
田を介して前記電子部品を前記内部配線パターンに接続
して成る積層回路基板であって、前記積層体が、（１）光硬化可能なモノマーを含有する
セラミックスリップ材を塗布して絶縁膜を形成する工程
と、（２）前記絶縁膜を選択的に露光・現像処理して、
前記キャビティーが形成される位置に開口及び又はビア
ホール導体となる位置に貫通孔を形成する工程と、
（３）前記絶縁膜のビアホール導体用貫通孔に導電性ペ
ーストを充填してビアホール導体となる導体とを形成す
る工程と、（４）前記絶縁膜の表面に導電性ペーストを
印刷して内部配線となる導体膜を形成する工程とを含
み、且つ少なくとも（１）、（２）及び（３）の工程を
順次繰り返して形成され、該積層体を焼成処理すること
によって形成された積層セラミック基板のキャビティー
内に電子部品を配置するとともに、さらに、前記電子部
品をキャビティー内に充填された樹脂製被覆部材で被覆
したことを特徴とする積層回路基板。