JP4335393B2 - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼成後に絶縁層となるグリーンシートを介して、焼成後に導体層となる複数の導体形成層を形成し、グリーンシートおよび両導体形成層を同時に焼成することにより構成される配線基板、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、集積回路素子その他の電子部品を実装するための配線板として、絶縁層としてのセラミック板に、導体層としての配線を形成して構成された配線基板が知られている。
【０００３】
セラミック板は、セラミック（例えばアルミナ系セラミック、ガラスセラミックなど）の粉末を粘結剤などでシート状に形成してなるグリーンシート（未焼成の生シート）を焼成することで構成されるものである。このグリーンシートの面上に導電性ペーストや導電性インクなどで配線パターンを印刷して、更に焼成するとセラミック配線基板が得られる。また、導電性インクや導電性ペーストなどで配線パターンが印刷されたグリーンシートを積層した上で焼成すれば、多層セラミック配線基板を構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導電性ペーストや導電性インクは、導電性を有する金属粒子をバインダ樹脂に混入したもの（以下、「メタライズ材料」という）であるが、このメタライズ材料（換言すれば、メタライズ材料にて形成され、焼成後に導体層となる導体形成層）は、焼成により収縮する。またグリーンシートも焼成により収縮するが、焼成による収縮の度合は、一般にグリーンシートよりもメタライズ材料の方が小さい。
【０００５】
そのため、グリーンシートの面上において、メタライズ材料で配線パターンが印刷された部分と印刷されていない部分とでは、焼成時に発生する収縮度合が異なり、メタライズ材料が印刷された部分の方が、印刷されていない部分よりも収縮し難くなる。従って、配線パターンの面積の合計（即ち、グリーンシートの面上に形成された導体層の面積）が大きいほど、その配線パターンが形成された面におけるグリーンシートの収縮量は小さいものとなる。
【０００６】
そのため、多層セラミック配線基板を製造する場合の様に、グリーンシートを介して（即ち、グリーンシートの互いに反対側の面に）複数層の配線パターンが重ねられたものを焼成する場合、各層の配線パターンの面積が各層毎に夫々異なると、配線パターンに挟まれたグリーンシートの収縮度合は、一方の面とその裏側の面とで異なり、焼成後には反りが生じることになる。即ち、図５に例示するように、配線パターンの面積が小さい方の面が凹状となり、配線パターンの面積が大きい方の面が凸状となるように反るという問題が生じる。そして、各導体層は、例えばバイアホールにて互いに接続される場合があるが、基板が反ると、それら導体層間の接続不良が発生する可能性もある。
【０００７】
また、こうした問題は、多層セラミック配線基板に限らず、両面にメタライズ材料で配線パターンが形成されたグリーンシートを焼成することにより、複数の導体層をセラミック板（絶縁層）を介して備えた配線基板を製造する場合であれば同様に発生し得る。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、メタライズ材料で配線パターンが両面に形成されたグリーンシートを焼成してなる配線基板において、焼成時の反りを抑制・防止可能とすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
こうした課題を解決するためになされた本発明（請求項１記載）は、焼成後に絶縁層となる１枚のグリーンシートの面上に、焼成後に第１導体層となる第１導体形成層を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成すると共に、該グリーンシートの該第１導体形成層とは反対側の面上に、焼成後に該第１導体層よりも面積の大きい第２導体層となり、前記第１導体形成層に対して前記グリーンシートを貫通するバイアホールで接続される第２導体形成層を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成し、該グリーンシートおよび該両導体形成層を同時に焼成することにより配線基板を製造する方法であって、前記第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径は、前記第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記各導体形成層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで導体層の面積とは、グリーンシート上に形成される配線パターン（導体層）の面積の合計（換言すれば、グリーンシートを覆っている部分の面積）である。そして、上述の様にグリーンシートは、導体形成層の面積が大きい程その面での焼成収縮の度合が小さくなり、面積が小さい程その面における焼成収縮の度合が大きくなる。
【００１１】
一方、導電性ペースト又は導電性インク（即ち、メタライズ材料）でグリーンシートの面上に形成された導体形成層には金属粒子が含有されており、この導体形成層を焼成すると金属粒子が焼結し、その結果、導体層（即ち、配線）が形成される。そして、焼成の際には導体形成層も収縮するのであるが、その収縮の度合は、後述の実験結果からも分かる様に、金属粒子の平均粒径によって異なる。即ち、金属粒子の平均粒径が小さいほど導体形成層の収縮度合は大きく、金属粒子の平均粒径が大きいほど、導体形成層の収縮度合は小さい。
【００１２】
そこで、本発明（請求項１）の配線基板の製造方法では、グリーンシートの互いに反対側の面にメタライズ材料で導体形成層を形成し、焼成することによって面積の異なる複数の導体層（即ち、配線パターン）を形成するにあたっては、各導体層の面積の大きさに応じて、各層毎に、当該導体層を形成する金属粒子の平均粒径を変える。即ち、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）となる導体形成層（第１導体形成層）を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径が、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）となる導体形成層（第２導体形成層）を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径よりも大きくなるように、それら金属粒子を選択する。
【００１３】
つまり、導体形成層により覆われている面積が小さいほど、その形成された面におけるグリーンシートの収縮度合は大きいのであるが、本発明（請求項１）では、面積の小さい導体層を形成するための金属粒子の平均粒径を相対的に大きくしていることから、導体形成層に挟まれたグリーンシートの収縮量が、一方の面と他方の面（即ち、裏側の面）とで異なってしまうのを抑制するのである。
【００１４】
これにより、グリーンシートの両面に形成される配線間の位置的関係にずれが生じ難くなり、両配線間の接続を確実に図ることができることとなり、その結果信頼性の高い配線基板を得ることが可能となる。また、焼成により得られる絶縁層（即ち、配線基板）を平坦化することができるので、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
また、請求項２に記載のような配線基板を製造する方法としてもよい。即ち、請求項２に記載の発明は、焼成後に絶縁層となる１枚の第１グリーンシートおよび１枚の第２グリーンシートを含む複数のグリーンシートのうち、前記第１グリーンシートの面上に、焼成後に第１導体層となる第１導体形成層又は焼成後に該第１導体層よりも面積の大きい第２導体層となる第２導体形成層のうちの一方を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成すると共に、前記第２グリーンシートの面上に、前記第１導体形成層又は前記第２導体形成層のうちの他方を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成し、前記第１グリーンシートにおける導体形成層が形成されていない面と前記第２グリーンシートにおける導体形成層が形成された面とが接するように前記各グリーンシートを積層し、該第２導体形成層が、前記第１導体形成層に対して前記第１グリーンシートを貫通するバイアホールで接続された状態で、前記複数のグリーンシートおよび該両導体形成層を同時に焼成することにより配線基板を製造する方法であって、前記第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径は、前記第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記各導体形成層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
【００１５】
さて、導体形成層の焼成収縮の度合は、当該導体形成層の厚みによっても変わる。即ち、後述の実験からも分かるように、導体形成層の厚みが大きいほど、その収縮度合が小さい。
そこで、請求項３に記載の様な方法によっても、上記課題を解決することができる。
【００１６】
即ち、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法において、前記第１導体形成層が前記第２導体形成層よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００１７】
即ち、請求項３記載の発明では、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）となる導体形成層（第１導体形成層）の厚さを、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）となる導体形成層（第２導体形成層）の厚さよりも、大きくする。
つまり、導体形成層により覆われている面積が小さいほど、その導体形成層が形成された面における収縮の程度が大きいのであるが、請求項２の発明では、面積の小さい導体層となる導体形成層の厚さを、相対的に大きくすることによって、導体形成層に挟まれたグリーンシートの収縮量が、一方の面とその裏側の他方の面とで異なってしまうのを抑制するのである。
【００１８】
これにより、グリーンシートの両面に形成される配線間の位置的関係にずれが生じ難くなり、両配線間の接続を確実に図ることができることとなり、その結果信頼性の高い配線基板を得ることが可能となる。また、焼成により得られる絶縁層（即ち、配線基板）を平坦化することができるので、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
【００１９】
また本発明（請求項３）によれば、第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子として、その平均粒径が、第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きいものを用いると共に、第１導体形成層を第２導体形成層よりも厚く形成することにより、配線基板に反りが生じることを抑制している。
【００２０】
即ち、導体層の面積（即ち、導体形成層の面積）に応じて、金属粒子の平均粒径を変えるだけで配線基板の反りの抑制に対応できればよいが、選択可能な金属粒子の範囲は無制限ではない。また、導体層の面積（即ち、導体形成層の面積）に応じて、導体形成層の厚さを変えるだけで配線基板の反りの抑制に対応できればよいが、形成可能な厚さの範囲にも限界がある。しかし、請求項３に記載の配線基板の製造方法によれば、金属粒子の平均粒径だけでなく、導体形成層の厚さも導体層の面積に応じて変えるので、より確実に配線基板の反りを抑制することができるのである。そして、信頼性の高い配線基板をより確実に製造することができる。
【００２１】
次に請求項４記載の発明は、１枚のグリーンシートを焼成してなる絶縁層と、該グリーンシートの面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第１導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなる第１導体層と、前記グリーンシートの前記第１導体形成層とは反対側の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第２導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなり、前記第１導体層よりも面積の大きい第２導体層と、前記第１導体層および前記第２導体層を前記グリーンシートを貫通して接続するバイアホールと、を備えた配線基板であって、前記第１導体層を構成する金属粒子の平均粒径は、前記第２導体層を構成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記導体層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
【００２２】
即ち、請求項４の配線基板においては、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）を形成する金属粒子の平均粒径は、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）を形成する金属粒子の平均粒径よりも大きい。この様な請求項４の配線基板を構成するには、第１導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径が、第２導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすればよいが、そのため、この配線基板は、焼成の際における収縮量が絶縁層の一方の面側とその反対側の他方の面側とで略同じとなり、焼成による反りや変形の抑制されたものとなる。
【００２３】
従って、請求項４に記載の配線基板によれば、高い位置精度の配線を有するものとなり、また、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
また、請求項５に記載のような配線基板としてもよい。即ち、請求項５に記載の発明は、１枚の第１グリーンシートを焼成してなる第１絶縁層と、１枚の第２グリーンシートを焼成してなり、前記第１絶縁層と積層され第２絶縁層と、該第１グリーンシート又は第２グリーンシートのうちの一方の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第１導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなる第１導体層と、該第１グリーンシート又は第２グリーンシートのうちの他方の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第２導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなり、前記第１導体層よりも面積の大きい第２導体層と、前記第１導体層および前記第２導体層を前記第１グリーンシートを貫通して接続するバイアホールと、を備え、前記各導体層のうちの一方を前記第１絶縁層における前記第２絶縁層が積層された面とは反対側の面上に配置し、前記各導体層のうちの他方を前記第２絶縁層における前記第１絶縁層が積層された面上に配置した配線基板であって、前記第１導体層を構成する金属粒子の平均粒径は、前記第２導体層を構成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記導体層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の配線基板において、前記第１導体層は前記第２導体層よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００２４】
即ち、請求項６の配線基板においては、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）は、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）よりも厚く形成されている。
この様な請求項５の配線基板を構成するには、第１導体形成層を、第２導体形成層よりも厚く形成すればよいが、そのため、この配線基板は、焼成の際における収縮量が、絶縁層の一方の面側とその反対側の他方の面側とで略同じとなり、焼成による反りや変形の抑制されたものとなる。
【００２５】
従って、請求項６に記載の配線基板は、位置ずれの少ない高精度の配線を有するものとなり、また、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
また、本発明（請求項６）においては、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）を形成する金属粒子の平均粒径は、面積の大きい導体層（第２導体層）を形成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、更に、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）の厚さは、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）の厚さよりも大きく設定している。
【００２６】
この様な請求項６の配線基板を構成するには、第１導体形成層を、第２導体形成層よりも厚く形成すると共に、第１導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径が、第２導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすればよいが、そのため、この配線基板は、焼成の際における収縮量が絶縁層の一方の面側とその反対側の他方の面側とで略同じとなり、焼成による反りや変形の抑制されたものとなる。
【００２７】
従って、請求項６に記載の配線基板は、より高い位置精度の配線を有するものとなり、また、その後の配線形成や電子部品の実装をより正確に行うことができる。
なお、絶縁層の材料（即ち、焼成後に絶縁層となるグリーンシートの材料）としては、ホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等を用いた結晶化ガラスや、各種低融点ガラスに無機フィラーを分散させてなる低温焼成可能なガラスセラミックや、より高温で焼成するアルミナ、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【００２８】
また、導体層の材料（即ち、焼成後に導体層を構成する金属粒子。換言すればメタライズ材料含有の金属粒子）としては、低融点金属であるＡｇ，Ａｕ等を主成分として含むものを採用できる。また、それらよりも高融点のＷ，Ｍｏ，Ｐｔ等を採用しても良い。導体形成層は、例えば、これらの金属粒子を含有するメタライズ材料をグリーンシートにスクリーン印刷することにより形成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
図１は、一実施例としての多層セラミック配線基板１の構成を示す説明図である。図１に示す様に、この多層セラミック配線基板１は、最上層、中間層および最下層からなる３層の絶縁層３ａ〜３ｃを積層した積層基板５として構成されており、この積層基板５の略中央部には、キャビティ７が形成されている。キャビティ７は、積層基板５の最上層部分を構成する第１絶縁層３ａに設けられた貫通孔７ａ、および積層基板５の中間層部分を構成する第２絶縁層３ｂに設けられた貫通孔７ｂにより形成される。またキャビティ７の底面部７ｃは、積層基板５の最下層を構成する第３絶縁層３ｃにより構成されており、当該底面部７ｃには、集積回路が形成された半導体チップ９が搭載されている。
【００３０】
積層基板５を構成する各絶縁層３ａ〜３ｃの面上には、配線パターンを構成する導体層１１ａ〜１１ｃが形成されている。この内、第３導体層１１ｃは、第３絶縁層３ｃと第２絶縁層３ｂとが互いに接する面の上に形成され、第２導体層１１ｂは、第２絶縁層３ｂと第１絶縁層３ａとが互いに接する面の上に形成されている。そして、第１導体層１１ａは、第１絶縁層３ａの上面（即ち２導体層とは反対側の面）の上に形成されている
また、第１絶縁層３ａの貫通孔７ａは、第２絶縁層３ｂに設けられた貫通孔７ｂよりも大きいため、キャビティ７の内部には、第２絶縁層３ｂにより、キャビティ７を取り囲むステップ部７ｄが構成される。そして、このステップ部７ｄの上には第２導体層１１ｂが形成されており、ステップ部７ｄと半導体チップ９とは、ボンディングワイヤ１３により電気的に接続されている。また、各導体層１１ａ〜１１ｃは互いに、複数のバイアホール１５にて接続されている。
【００３１】
こうした構成の多層セラミック配線基板１は、以下の様にして製造される（図２参照）。まず、アルミナ粉末を主成分とする３枚の第１〜第３グリーンシート１７ａ〜１７ｃ（本実施例ではそれぞれの厚さ約０．４ｍｍ）を用意する。第１グリーンシート１７ａは、焼成により第１絶縁層３ａとなり、第２グリーンシート１７ｂは、焼成により第２絶縁層３ｂとなり、また第３グリーンシート１７ｃは、焼成により第３絶縁層３ｃとなるものである。
【００３２】
この内、第１グリーンシート１７ａおよび第２グリーンシート１７ｂには、パンチングにより所定の形状に貫通孔およびバイアホール１５を形成する。さらに、バイアホール１５を、Ｗ（タングステン）粒子含有の導電性ペーストで穴埋めする。
【００３３】
次に各グリーンシート１７ａ〜１７ｃの面上に、Ｗ（タングステン）粒子含有の導電性ペーストをスクリーン印刷して、所定の厚さの配線パターン（即ち、焼成により導体層となる第１〜第３導体形成層１９ａ〜１９ｃ）を形成する。即ち、第１グリーンシート１７ａの上面に第１導体形成層１９ａを形成し、第２グリーンシート１７ｂの上面に第２導体形成層１９ｂを形成し、第３グリーンシート１７ｃの上面に第３導体形成層１９ｃを形成する。第１導体形成層１９ａは、焼成により第１導体層１１ａとなるものであり、第２導体形成層１９ｂは、焼成により第２導体層１１ｂとなるものであり、第３導体形成層１９ｃは、焼成により第３導体層となるものである。
【００３４】
こうして導体形成層１９ａ〜１９ｃが表面に設けられたグリーンシート１７ａ〜１７ｃを積層して、積層体２１を構成する。その結果、第３導体形成層１９ｃは、第３グリーンシート１７ｃと第２グリーンシート１７ｂとが互いに接する面の上に位置し、第２導体形成層１９ｂは、第２グリーンシート１７ｂと第１グリーンシート１７ａとが互いに接する面の上に位置する。そして、第１導体形成層１９ａは、第１グリーンシート１７ａの上面（即ち第２導体形成層１９ｂとは反対側の面）上に位置する。
【００３５】
そして、この積層体２１を焼成することにより、図１に示す多層セラミック配線基板１が得られる。
さて、本実施例の多層セラミック配線基板１においては、各導体層１１ａ〜１１ｃは互いに配線密度が異なる。
【００３６】
そして導体層により形成された配線パターンの面積の各層毎の合計は、夫々異なっている。即ち第１絶縁層３ａの一の面上における第２導体層１１ｂの面積は、その第１絶縁層３ａの他の面上（反対側の面上）における第１導体層１１ａの面積よりも大きい。そして、第２絶縁層３ｂの一の面上における第２導体層１１ｂの面積よりも、その第２絶縁層３ｂの他の面上（反対側の面上）における第３導体層１１ｃの面積の方が大きい。
【００３７】
そこで、本実施例の多層セラミック配線基板１を製造するにあたっては、反りや変形の発生を抑制するために、各導体形成層１９ａ〜１９ｃを形成する導電性ペーストに含有のＷ粒子の平均粒径や、各導体形成層１９ａ〜１９ｃの厚みを、その面積に応じて変えている。
【００３８】
即ち、第１導体形成層１９ａを形成するための導電性ペーストとしては、Ｗ粒子の平均粒径が２．０μｍであるものを使用すると共に、その厚さが２８μｍ〜３０μｍとなるよう第１導体形成層１９ａを形成する。また、第２導体形成層１９ｂを形成するための導電性ペーストとしては、Ｗ粒子の平均粒径が２．０μｍであるものを使用すると共に、その厚さが約２０μｍとなるよう第２導体形成層１９ｂを形成する。また、第３導体形成層１９ｃを形成するための導電性ペーストとしては、Ｗ粒子の平均粒径が１．２μｍであるものを使用すると共に、その厚さが約１４μｍ〜１５μｍとなるよう第３導体形成層１９ｃを形成する。
【００３９】
このため、上記構成の積層体２１を焼成して多層セラミック配線基板１を得る際、反りや変形の発生を抑制することが可能となる。
即ち、第１絶縁層３ａの一方の面（上面）には、第１導体層１１ａが形成されると共に、他方の面（下面）には、第１導体層１１ａよりも面積の大きい第２導体層１１ｂが形成されるので、第１グリーンシート１７ａの両面における焼成収縮の度合のバランスが崩れる可能性がある。しかし、本実施例では、第１導体形成層１９ａを、第２導体形成層１９ｂよりも厚く形成することにより、第１グリーンシート１７ａの両面における焼成収縮の度合のバランスを調整している。なお、第１グリーンシート１７ａには、焼成時、第２グリーンシート１７ｂからも若干の応力が加わるが、それも考慮した第１導体形成層１９ａおよび第２導体形成層１９ｂの厚さの関係が調整される。
【００４０】
また、第２絶縁層３ｂの一方の面（上面）には、第２導体層１１ｂが形成されると共に、他方の面（下面）には、第２導体層１１ｂよりも面積の大きい第３導体層１１ｃが形成されるので、第１グリーンシート１７ａの両面における焼成収縮の度合のバランスが崩れる可能性がある。しかし、本実施例では、第２導体形成層１９ｂを、第３導体形成層１９ｃよりも厚く形成すると共に、第２導体形成層１９ｂを構成する導電性ペーストの金属粒子の平均粒径が、第３導体形成層１９ｃを構成する導電性ペーストの金属粒子の平均粒径よりも大きくなるよう、金属粒子を選択している。これにより、第２グリーンシート１７ｂの両面における焼成収縮の度合のバランスを調整している。なお、第２グリーンシート１７ｂには、焼成時、第１グリーンシート１７ａや第３グリーンシート１７ｃからも応力が加わるが、それらも考慮して、第２導体形成層１９ｂおよび第３導体形成層１９ｃの間における、厚さの関係、および金属粒子の粒径の関係が調整される。
【００４１】
第３グリーンシート１７ｃについては上面にのみ第３導体形成層１９ｃが形成されているので、焼成時には、下面側が凹状となり上面側が凸状となるような応力が発生すると考えられるが、第３導体形成層１９ｃが、薄く形成されると共に、金属粒子の平均粒径が小さくされているので、そうした応力を低減することができる。また、この応力に対抗できるよう、上述のように第１〜第３導体形成層１９ａ〜１９ｃの厚さや、金属粒子の平均粒径を調整しているので、反りの発生が抑制される。
【００４２】
なお、第１導体層１１ａは、第２導体層１１ｂよりも厚く形成され、第２導体層１１ｂは、第３導体層よりも厚く形成されることとなる。導体形成層が厚いほど、焼成により得られる導体層は厚いものとなるからである。また、焼成により金属粒子の平均粒径は変化する場合があるが、その大小関係は焼成後においても変わらず、第１導体層１１ａおよび第２導体層１１ｂにおいてほぼ同じであり、第３導体層１１ｃを構成する焼成後のＷ粒子の平均粒径よりも大きい。
【００４３】
そして、本実施例において、多層セラミック配線基板１は４５ｍｍ×４５ｍｍの大きさを有するものであるが、その反り量を１００μｍ以下とすることが可能となる。ここで反り量は、第３絶縁層３ｃの互いに対向する縁部に接する平面から、当該第３絶縁層３ｃの中央部までの間隙である。
【００４４】
発明者は、本発明の作用・効果を確かめるために次の様な実験を行った。まず、グリーンシートの上面に、金属粒子（この実験では、Ｗ粒子）を含有した導電性ペーストで導体形成層を印刷し、グリーンシートおよび導体形成層を同時焼成する。これにより、グリーンシートが焼成されて構成される絶縁層（換言すれば、焼成により得られる配線基板）には所定量の反りが発生するが、この反り量と、導体層の厚さとの関係を検証した。
【００４５】
尚、このとき使用したグリーンシートは、厚さ０．３６ｍｍ、直径２５ｍｍの円板体（図３（ａ）参照）であり、導電性ペーストとしては、含有の金属粒子の平均粒径が、１．３μｍのものと、２．０μｍのものと使用した。なお、Ｗ粒子の粒径は、レーザ回折粒度計により、投影画像を円近似したときの直径として測定した。また、反り量は、円板体（即ち、絶縁層）の縁部に接する平面から、当該円板体の中心部（中央部）までの間隙で示している。
【００４６】
図３（ｂ），（ｃ）および図４は、上記の実験結果を示したものである。この実験の結果から、次のことが分かる。即ち、導体層が形成されている面の方が、焼成収縮の度合が小さく、配線基板は、「導体層が形成されていない面」が凹面状となり「導体層が形成されている面」が凸面状となるように反る。しかも、導体層の厚さが大きくなるほど、また、金属粒子の平均粒径が大きくなるほど、反り量は大きくなる。”反り量が大きくなる”ということは、グリーンシートにおける、導体層（換言すれば、導体形成層）が形成された面での収縮度合と形成されていない面での収縮の度合との差が、より大きくなっているということを示している。
【００４７】
このことから、導体層（換言すれば、導体形成層）の厚さが大きくなるほど、また、金属粒子の平均粒径が大きくなるほど、導体形成層の焼成収縮の度合が小さくなることが分かる。
即ち、面積が相対的に小さい導体層を形成するためには、平均粒径が相対的に大きい金属粒子を含有する導電性ペーストまたは導電性インクを使用し、および／または、導電性ペーストまたは導電性インクの厚み（即ち、導体形成層の厚み）を大きく形成すればよい。また、面積が相対的に大きい導体層を形成するためには、平均粒径が相対的に小さい金属粒子を含有する導電性ペースト又は導電性インクを使用し、および／または、導電性ペーストまたは導電性インクの厚み（即ち、導体形成層の厚み）を小さく形成すればよい。そうすればグリーンシートの両面間における焼成収縮の度合の差を少なくすることができ、配線基板の反りを抑制、延いては防止することができるのである。
【００４８】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定される物ではなく、種々の態様を取ることができる。
例えば、上記実施例の多層セラミック配線基板１においては、キャビティ７を有するものとして説明したがこれに限られるものではなく、キャビティ７を有しないものであっても、互いに面積の異なる複数の導体層を形成する場合には、本発明を適用すれば、配線基板の反り・変形を抑制することができる。
【００４９】
この他にも、外部端子としてピンを使用した、いわゆるピン・グリッドアレイ（ＰＧＡ）型の配線基板にも本発明を適用することは可能である。
また、１個の大型基板から多数の配線基板を、分割溝に沿ってブレークすることにより得られる配線基板に本発明を用いると、反り・変形を防止する効果をより顕著に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施例の多層セラミック配線基板の構成を示す説明図である。
【図２】 多層セラミック配線基板の製造手順を示す説明図である。
【図３】 実験の様子および結果を模式的に示す説明図である。
【図４】 反り量が、導体層の厚さや金属粒子の粒径に応じて変わることを示すグラフである。
【図５】 導体層の面積の相違によって反りが発生する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１…多層セラミック配線基板（配線基板）、３ａ…第１絶縁層、３ｂ…第２絶縁層、３ｃ…第３絶縁層、５…積層基板、１１ａ…第１導体層、１１ｂ…第２導体層、１１ｃ…第３導体層、１５…バイアホール、１７ａ…第１グリーンシート、１７ｂ…第２グリーンシート、１７ｃ…第３グリーンシート、１９ａ…第１導体形成層、１９ｂ…第２導体形成層、１９ｃ…第３導体形成層。
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼成後に絶縁層となるグリーンシートを介して、焼成後に導体層となる複数の導体形成層を形成し、グリーンシートおよび両導体形成層を同時に焼成することにより構成される配線基板、およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、集積回路素子その他の電子部品を実装するための配線板として、絶縁層としてのセラミック板に、導体層としての配線を形成して構成された配線基板が知られている。
【０００３】
セラミック板は、セラミック（例えばアルミナ系セラミック、ガラスセラミックなど）の粉末を粘結剤などでシート状に形成してなるグリーンシート（未焼成の生シート）を焼成することで構成されるものである。このグリーンシートの面上に導電性ペーストや導電性インクなどで配線パターンを印刷して、更に焼成するとセラミック配線基板が得られる。また、導電性インクや導電性ペーストなどで配線パターンが印刷されたグリーンシートを積層した上で焼成すれば、多層セラミック配線基板を構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導電性ペーストや導電性インクは、導電性を有する金属粒子をバインダ樹脂に混入したもの（以下、「メタライズ材料」という）であるが、このメタライズ材料（換言すれば、メタライズ材料にて形成され、焼成後に導体層となる導体形成層）は、焼成により収縮する。またグリーンシートも焼成により収縮するが、焼成による収縮の度合は、一般にグリーンシートよりもメタライズ材料の方が小さい。
【０００５】
そのため、グリーンシートの面上において、メタライズ材料で配線パターンが印刷された部分と印刷されていない部分とでは、焼成時に発生する収縮度合が異なり、メタライズ材料が印刷された部分の方が、印刷されていない部分よりも収縮し難くなる。従って、配線パターンの面積の合計（即ち、グリーンシートの面上に形成された導体層の面積）が大きいほど、その配線パターンが形成された面におけるグリーンシートの収縮量は小さいものとなる。
【０００６】
そのため、多層セラミック配線基板を製造する場合の様に、グリーンシートを介して（即ち、グリーンシートの互いに反対側の面に）複数層の配線パターンが重ねられたものを焼成する場合、各層の配線パターンの面積が各層毎に夫々異なると、配線パターンに挟まれたグリーンシートの収縮度合は、一方の面とその裏側の面とで異なり、焼成後には反りが生じることになる。即ち、図５に例示するように、配線パターンの面積が小さい方の面が凹状となり、配線パターンの面積が大きい方の面が凸状となるように反るという問題が生じる。そして、各導体層は、例えばバイアホールにて互いに接続される場合があるが、基板が反ると、それら導体層間の接続不良が発生する可能性もある。
【０００７】
また、こうした問題は、多層セラミック配線基板に限らず、両面にメタライズ材料で配線パターンが形成されたグリーンシートを焼成することにより、複数の導体層をセラミック板（絶縁層）を介して備えた配線基板を製造する場合であれば同様に発生し得る。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、メタライズ材料で配線パターンが両面に形成されたグリーンシートを焼成してなる配線基板において、焼成時の反りを抑制・防止可能とすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
こうした課題を解決するためになされた本発明（請求項１記載）は、焼成後に絶縁層となる１枚のグリーンシートの面上に、焼成後に第１導体層となる第１導体形成層を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成すると共に、該グリーンシートの該第１導体形成層とは反対側の面上に、焼成後に該第１導体層よりも面積の大きい第２導体層となり、前記第１導体形成層に対して前記グリーンシートを貫通するバイアホールで接続される第２導体形成層を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成し、該グリーンシートおよび該両導体形成層を同時に焼成することにより配線基板を製造する方法であって、前記第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径は、前記第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記各導体形成層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで導体層の面積とは、グリーンシート上に形成される配線パターン（導体層）の面積の合計（換言すれば、グリーンシートを覆っている部分の面積）である。そして、上述の様にグリーンシートは、導体形成層の面積が大きい程その面での焼成収縮の度合が小さくなり、面積が小さい程その面における焼成収縮の度合が大きくなる。
【００１１】
一方、導電性ペースト又は導電性インク（即ち、メタライズ材料）でグリーンシートの面上に形成された導体形成層には金属粒子が含有されており、この導体形成層を焼成すると金属粒子が焼結し、その結果、導体層（即ち、配線）が形成される。そして、焼成の際には導体形成層も収縮するのであるが、その収縮の度合は、後述の実験結果からも分かる様に、金属粒子の平均粒径によって異なる。即ち、金属粒子の平均粒径が小さいほど導体形成層の収縮度合は大きく、金属粒子の平均粒径が大きいほど、導体形成層の収縮度合は小さい。
【００１２】
そこで、本発明（請求項１）の配線基板の製造方法では、グリーンシートの互いに反対側の面にメタライズ材料で導体形成層を形成し、焼成することによって面積の異なる複数の導体層（即ち、配線パターン）を形成するにあたっては、各導体層の面積の大きさに応じて、各層毎に、当該導体層を形成する金属粒子の平均粒径を変える。即ち、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）となる導体形成層（第１導体形成層）を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径が、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）となる導体形成層（第２導体形成層）を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径よりも大きくなるように、それら金属粒子を選択する。
【００１３】
つまり、導体形成層により覆われている面積が小さいほど、その形成された面におけるグリーンシートの収縮度合は大きいのであるが、本発明（請求項１）では、面積の小さい導体層を形成するための金属粒子の平均粒径を相対的に大きくしていることから、導体形成層に挟まれたグリーンシートの収縮量が、一方の面と他方の面（即ち、裏側の面）とで異なってしまうのを抑制するのである。
【００１４】
これにより、グリーンシートの両面に形成される配線間の位置的関係にずれが生じ難くなり、両配線間の接続を確実に図ることができることとなり、その結果信頼性の高い配線基板を得ることが可能となる。また、焼成により得られる絶縁層（即ち、配線基板）を平坦化することができるので、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
また、請求項２に記載のような配線基板を製造する方法としてもよい。即ち、請求項２に記載の発明は、焼成後に絶縁層となる１枚の第１グリーンシートおよび１枚の第２グリーンシートを含む複数のグリーンシートのうち、前記第１グリーンシートの面上に、焼成後に第１導体層となる第１導体形成層又は焼成後に該第１導体層よりも面積の大きい第２導体層となる第２導体形成層のうちの一方を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成すると共に、前記第２グリーンシートの面上に、前記第１導体形成層又は前記第２導体形成層のうちの他方を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成し、前記第１グリーンシートにおける導体形成層が形成されていない面と前記第２グリーンシートにおける導体形成層が形成された面とが接するように前記各グリーンシートを積層し、該第２導体形成層が、前記第１導体形成層に対して前記第１グリーンシートを貫通するバイアホールで接続された状態で、前記複数のグリーンシートおよび該両導体形成層を同時に焼成することにより配線基板を製造する方法であって、前記第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径は、前記第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記各導体形成層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
【００１５】
さて、導体形成層の焼成収縮の度合は、当該導体形成層の厚みによっても変わる。即ち、後述の実験からも分かるように、導体形成層の厚みが大きいほど、その収縮度合が小さい。
そこで、請求項３に記載の様な方法によっても、上記課題を解決することができる。
【００１６】
即ち、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法において、前記第１導体形成層が前記第２導体形成層よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００１７】
即ち、請求項３記載の発明では、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）となる導体形成層（第１導体形成層）の厚さを、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）となる導体形成層（第２導体形成層）の厚さよりも、大きくする。
つまり、導体形成層により覆われている面積が小さいほど、その導体形成層が形成された面における収縮の程度が大きいのであるが、請求項２の発明では、面積の小さい導体層となる導体形成層の厚さを、相対的に大きくすることによって、導体形成層に挟まれたグリーンシートの収縮量が、一方の面とその裏側の他方の面とで異なってしまうのを抑制するのである。
【００１８】
これにより、グリーンシートの両面に形成される配線間の位置的関係にずれが生じ難くなり、両配線間の接続を確実に図ることができることとなり、その結果信頼性の高い配線基板を得ることが可能となる。また、焼成により得られる絶縁層（即ち、配線基板）を平坦化することができるので、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
【００１９】
また本発明（請求項３）によれば、第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子として、その平均粒径が、第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きいものを用いると共に、第１導体形成層を第２導体形成層よりも厚く形成することにより、配線基板に反りが生じることを抑制している。
【００２０】
即ち、導体層の面積（即ち、導体形成層の面積）に応じて、金属粒子の平均粒径を変えるだけで配線基板の反りの抑制に対応できればよいが、選択可能な金属粒子の範囲は無制限ではない。また、導体層の面積（即ち、導体形成層の面積）に応じて、導体形成層の厚さを変えるだけで配線基板の反りの抑制に対応できればよいが、形成可能な厚さの範囲にも限界がある。しかし、請求項３に記載の配線基板の製造方法によれば、金属粒子の平均粒径だけでなく、導体形成層の厚さも導体層の面積に応じて変えるので、より確実に配線基板の反りを抑制することができるのである。そして、信頼性の高い配線基板をより確実に製造することができる。
【００２１】
次に請求項４記載の発明は、１枚のグリーンシートを焼成してなる絶縁層と、該グリーンシートの面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第１導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなる第１導体層と、前記グリーンシートの前記第１導体形成層とは反対側の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第２導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなり、前記第１導体層よりも面積の大きい第２導体層と、前記第１導体層および前記第２導体層を前記グリーンシートを貫通して接続するバイアホールと、を備えた配線基板であって、前記第１導体層を構成する金属粒子の平均粒径は、前記第２導体層を構成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記導体層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
【００２２】
即ち、請求項４の配線基板においては、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）を形成する金属粒子の平均粒径は、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）を形成する金属粒子の平均粒径よりも大きい。この様な請求項４の配線基板を構成するには、第１導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径が、第２導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすればよいが、そのため、この配線基板は、焼成の際における収縮量が絶縁層の一方の面側とその反対側の他方の面側とで略同じとなり、焼成による反りや変形の抑制されたものとなる。
【００２３】
従って、請求項４に記載の配線基板によれば、高い位置精度の配線を有するものとなり、また、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
また、請求項５に記載のような配線基板としてもよい。即ち、請求項５に記載の発明は、１枚の第１グリーンシートを焼成してなる第１絶縁層と、１枚の第２グリーンシートを焼成してなり、前記第１絶縁層と積層され第２絶縁層と、該第１グリーンシート又は第２グリーンシートのうちの一方の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第１導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなる第１導体層と、該第１グリーンシート又は第２グリーンシートのうちの他方の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第２導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなり、前記第１導体層よりも面積の大きい第２導体層と、前記第１導体層および前記第２導体層を前記第１グリーンシートを貫通して接続するバイアホールと、を備え、前記各導体層のうちの一方を前記第１絶縁層における前記第２絶縁層が積層された面とは反対側の面上に配置し、前記各導体層のうちの他方を前記第２絶縁層における前記第１絶縁層が積層された面上に配置した配線基板であって、前記第１導体層を構成する金属粒子の平均粒径は、前記第２導体層を構成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記導体層の面積に応じて設定されていることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５に記載の配線基板において、前記第１導体層は前記第２導体層よりも厚く形成されていることを特徴とする。
【００２４】
即ち、請求項６の配線基板においては、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）は、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）よりも厚く形成されている。
この様な請求項５の配線基板を構成するには、第１導体形成層を、第２導体形成層よりも厚く形成すればよいが、そのため、この配線基板は、焼成の際における収縮量が、絶縁層の一方の面側とその反対側の他方の面側とで略同じとなり、焼成による反りや変形の抑制されたものとなる。
【００２５】
従って、請求項６に記載の配線基板は、位置ずれの少ない高精度の配線を有するものとなり、また、その後の配線形成や電子部品の実装を支障なく行うことができる。
また、本発明（請求項６）においては、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）を形成する金属粒子の平均粒径は、面積の大きい導体層（第２導体層）を形成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、更に、相対的に面積の小さい導体層（第１導体層）の厚さは、相対的に面積の大きい導体層（第２導体層）の厚さよりも大きく設定している。
【００２６】
この様な請求項６の配線基板を構成するには、第１導体形成層を、第２導体形成層よりも厚く形成すると共に、第１導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径が、第２導体形成層を形成するメタライズ材料に含有される金属粒子の平均粒径よりも大きくなるようにすればよいが、そのため、この配線基板は、焼成の際における収縮量が絶縁層の一方の面側とその反対側の他方の面側とで略同じとなり、焼成による反りや変形の抑制されたものとなる。
【００２７】
従って、請求項６に記載の配線基板は、より高い位置精度の配線を有するものとなり、また、その後の配線形成や電子部品の実装をより正確に行うことができる。
なお、絶縁層の材料（即ち、焼成後に絶縁層となるグリーンシートの材料）としては、ホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、鉛ガラス等を用いた結晶化ガラスや、各種低融点ガラスに無機フィラーを分散させてなる低温焼成可能なガラスセラミックや、より高温で焼成するアルミナ、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【００２８】
また、導体層の材料（即ち、焼成後に導体層を構成する金属粒子。換言すればメタライズ材料含有の金属粒子）としては、低融点金属であるＡｇ，Ａｕ等を主成分として含むものを採用できる。また、それらよりも高融点のＷ，Ｍｏ，Ｐｔ等を採用しても良い。導体形成層は、例えば、これらの金属粒子を含有するメタライズ材料をグリーンシートにスクリーン印刷することにより形成することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を図面と共に説明する。
図１は、一実施例としての多層セラミック配線基板１の構成を示す説明図である。図１に示す様に、この多層セラミック配線基板１は、最上層、中間層および最下層からなる３層の絶縁層３ａ〜３ｃを積層した積層基板５として構成されており、この積層基板５の略中央部には、キャビティ７が形成されている。キャビティ７は、積層基板５の最上層部分を構成する第１絶縁層３ａに設けられた貫通孔７ａ、および積層基板５の中間層部分を構成する第２絶縁層３ｂに設けられた貫通孔７ｂにより形成される。またキャビティ７の底面部７ｃは、積層基板５の最下層を構成する第３絶縁層３ｃにより構成されており、当該底面部７ｃには、集積回路が形成された半導体チップ９が搭載されている。
【００３０】
積層基板５を構成する各絶縁層３ａ〜３ｃの面上には、配線パターンを構成する導体層１１ａ〜１１ｃが形成されている。この内、第３導体層１１ｃは、第３絶縁層３ｃと第２絶縁層３ｂとが互いに接する面の上に形成され、第２導体層１１ｂは、第２絶縁層３ｂと第１絶縁層３ａとが互いに接する面の上に形成されている。そして、第１導体層１１ａは、第１絶縁層３ａの上面（即ち２導体層とは反対側の面）の上に形成されている
また、第１絶縁層３ａの貫通孔７ａは、第２絶縁層３ｂに設けられた貫通孔７ｂよりも大きいため、キャビティ７の内部には、第２絶縁層３ｂにより、キャビティ７を取り囲むステップ部７ｄが構成される。そして、このステップ部７ｄの上には第２導体層１１ｂが形成されており、ステップ部７ｄと半導体チップ９とは、ボンディングワイヤ１３により電気的に接続されている。また、各導体層１１ａ〜１１ｃは互いに、複数のバイアホール１５にて接続されている。
【００３１】
こうした構成の多層セラミック配線基板１は、以下の様にして製造される（図２参照）。まず、アルミナ粉末を主成分とする３枚の第１〜第３グリーンシート１７ａ〜１７ｃ（本実施例ではそれぞれの厚さ約０．４ｍｍ）を用意する。第１グリーンシート１７ａは、焼成により第１絶縁層３ａとなり、第２グリーンシート１７ｂは、焼成により第２絶縁層３ｂとなり、また第３グリーンシート１７ｃは、焼成により第３絶縁層３ｃとなるものである。
【００３２】
この内、第１グリーンシート１７ａおよび第２グリーンシート１７ｂには、パンチングにより所定の形状に貫通孔およびバイアホール１５を形成する。さらに、バイアホール１５を、Ｗ（タングステン）粒子含有の導電性ペーストで穴埋めする。
【００３３】
次に各グリーンシート１７ａ〜１７ｃの面上に、Ｗ（タングステン）粒子含有の導電性ペーストをスクリーン印刷して、所定の厚さの配線パターン（即ち、焼成により導体層となる第１〜第３導体形成層１９ａ〜１９ｃ）を形成する。即ち、第１グリーンシート１７ａの上面に第１導体形成層１９ａを形成し、第２グリーンシート１７ｂの上面に第２導体形成層１９ｂを形成し、第３グリーンシート１７ｃの上面に第３導体形成層１９ｃを形成する。第１導体形成層１９ａは、焼成により第１導体層１１ａとなるものであり、第２導体形成層１９ｂは、焼成により第２導体層１１ｂとなるものであり、第３導体形成層１９ｃは、焼成により第３導体層となるものである。
【００３４】
こうして導体形成層１９ａ〜１９ｃが表面に設けられたグリーンシート１７ａ〜１７ｃを積層して、積層体２１を構成する。その結果、第３導体形成層１９ｃは、第３グリーンシート１７ｃと第２グリーンシート１７ｂとが互いに接する面の上に位置し、第２導体形成層１９ｂは、第２グリーンシート１７ｂと第１グリーンシート１７ａとが互いに接する面の上に位置する。そして、第１導体形成層１９ａは、第１グリーンシート１７ａの上面（即ち第２導体形成層１９ｂとは反対側の面）上に位置する。
【００３５】
そして、この積層体２１を焼成することにより、図１に示す多層セラミック配線基板１が得られる。
さて、本実施例の多層セラミック配線基板１においては、各導体層１１ａ〜１１ｃは互いに配線密度が異なる。
【００３６】
そして導体層により形成された配線パターンの面積の各層毎の合計は、夫々異なっている。即ち第１絶縁層３ａの一の面上における第２導体層１１ｂの面積は、その第１絶縁層３ａの他の面上（反対側の面上）における第１導体層１１ａの面積よりも大きい。そして、第２絶縁層３ｂの一の面上における第２導体層１１ｂの面積よりも、その第２絶縁層３ｂの他の面上（反対側の面上）における第３導体層１１ｃの面積の方が大きい。
【００３７】
そこで、本実施例の多層セラミック配線基板１を製造するにあたっては、反りや変形の発生を抑制するために、各導体形成層１９ａ〜１９ｃを形成する導電性ペーストに含有のＷ粒子の平均粒径や、各導体形成層１９ａ〜１９ｃの厚みを、その面積に応じて変えている。
【００３８】
即ち、第１導体形成層１９ａを形成するための導電性ペーストとしては、Ｗ粒子の平均粒径が２．０μｍであるものを使用すると共に、その厚さが２８μｍ〜３０μｍとなるよう第１導体形成層１９ａを形成する。また、第２導体形成層１９ｂを形成するための導電性ペーストとしては、Ｗ粒子の平均粒径が２．０μｍであるものを使用すると共に、その厚さが約２０μｍとなるよう第２導体形成層１９ｂを形成する。また、第３導体形成層１９ｃを形成するための導電性ペーストとしては、Ｗ粒子の平均粒径が１．２μｍであるものを使用すると共に、その厚さが約１４μｍ〜１５μｍとなるよう第３導体形成層１９ｃを形成する。
【００３９】
このため、上記構成の積層体２１を焼成して多層セラミック配線基板１を得る際、反りや変形の発生を抑制することが可能となる。
即ち、第１絶縁層３ａの一方の面（上面）には、第１導体層１１ａが形成されると共に、他方の面（下面）には、第１導体層１１ａよりも面積の大きい第２導体層１１ｂが形成されるので、第１グリーンシート１７ａの両面における焼成収縮の度合のバランスが崩れる可能性がある。しかし、本実施例では、第１導体形成層１９ａを、第２導体形成層１９ｂよりも厚く形成することにより、第１グリーンシート１７ａの両面における焼成収縮の度合のバランスを調整している。なお、第１グリーンシート１７ａには、焼成時、第２グリーンシート１７ｂからも若干の応力が加わるが、それも考慮した第１導体形成層１９ａおよび第２導体形成層１９ｂの厚さの関係が調整される。
【００４０】
また、第２絶縁層３ｂの一方の面（上面）には、第２導体層１１ｂが形成されると共に、他方の面（下面）には、第２導体層１１ｂよりも面積の大きい第３導体層１１ｃが形成されるので、第１グリーンシート１７ａの両面における焼成収縮の度合のバランスが崩れる可能性がある。しかし、本実施例では、第２導体形成層１９ｂを、第３導体形成層１９ｃよりも厚く形成すると共に、第２導体形成層１９ｂを構成する導電性ペーストの金属粒子の平均粒径が、第３導体形成層１９ｃを構成する導電性ペーストの金属粒子の平均粒径よりも大きくなるよう、金属粒子を選択している。これにより、第２グリーンシート１７ｂの両面における焼成収縮の度合のバランスを調整している。なお、第２グリーンシート１７ｂには、焼成時、第１グリーンシート１７ａや第３グリーンシート１７ｃからも応力が加わるが、それらも考慮して、第２導体形成層１９ｂおよび第３導体形成層１９ｃの間における、厚さの関係、および金属粒子の粒径の関係が調整される。
【００４１】
第３グリーンシート１７ｃについては上面にのみ第３導体形成層１９ｃが形成されているので、焼成時には、下面側が凹状となり上面側が凸状となるような応力が発生すると考えられるが、第３導体形成層１９ｃが、薄く形成されると共に、金属粒子の平均粒径が小さくされているので、そうした応力を低減することができる。また、この応力に対抗できるよう、上述のように第１〜第３導体形成層１９ａ〜１９ｃの厚さや、金属粒子の平均粒径を調整しているので、反りの発生が抑制される。
【００４２】
なお、第１導体層１１ａは、第２導体層１１ｂよりも厚く形成され、第２導体層１１ｂは、第３導体層よりも厚く形成されることとなる。導体形成層が厚いほど、焼成により得られる導体層は厚いものとなるからである。また、焼成により金属粒子の平均粒径は変化する場合があるが、その大小関係は焼成後においても変わらず、第１導体層１１ａおよび第２導体層１１ｂにおいてほぼ同じであり、第３導体層１１ｃを構成する焼成後のＷ粒子の平均粒径よりも大きい。
【００４３】
そして、本実施例において、多層セラミック配線基板１は４５ｍｍ×４５ｍｍの大きさを有するものであるが、その反り量を１００μｍ以下とすることが可能となる。ここで反り量は、第３絶縁層３ｃの互いに対向する縁部に接する平面から、当該第３絶縁層３ｃの中央部までの間隙である。
【００４４】
発明者は、本発明の作用・効果を確かめるために次の様な実験を行った。まず、グリーンシートの上面に、金属粒子（この実験では、Ｗ粒子）を含有した導電性ペーストで導体形成層を印刷し、グリーンシートおよび導体形成層を同時焼成する。これにより、グリーンシートが焼成されて構成される絶縁層（換言すれば、焼成により得られる配線基板）には所定量の反りが発生するが、この反り量と、導体層の厚さとの関係を検証した。
【００４５】
尚、このとき使用したグリーンシートは、厚さ０．３６ｍｍ、直径２５ｍｍの円板体（図３（ａ）参照）であり、導電性ペーストとしては、含有の金属粒子の平均粒径が、１．３μｍのものと、２．０μｍのものと使用した。なお、Ｗ粒子の粒径は、レーザ回折粒度計により、投影画像を円近似したときの直径として測定した。また、反り量は、円板体（即ち、絶縁層）の縁部に接する平面から、当該円板体の中心部（中央部）までの間隙で示している。
【００４６】
図３（ｂ），（ｃ）および図４は、上記の実験結果を示したものである。この実験の結果から、次のことが分かる。即ち、導体層が形成されている面の方が、焼成収縮の度合が小さく、配線基板は、「導体層が形成されていない面」が凹面状となり「導体層が形成されている面」が凸面状となるように反る。しかも、導体層の厚さが大きくなるほど、また、金属粒子の平均粒径が大きくなるほど、反り量は大きくなる。”反り量が大きくなる”ということは、グリーンシートにおける、導体層（換言すれば、導体形成層）が形成された面での収縮度合と形成されていない面での収縮の度合との差が、より大きくなっているということを示している。
【００４７】
このことから、導体層（換言すれば、導体形成層）の厚さが大きくなるほど、また、金属粒子の平均粒径が大きくなるほど、導体形成層の焼成収縮の度合が小さくなることが分かる。
即ち、面積が相対的に小さい導体層を形成するためには、平均粒径が相対的に大きい金属粒子を含有する導電性ペーストまたは導電性インクを使用し、および／または、導電性ペーストまたは導電性インクの厚み（即ち、導体形成層の厚み）を大きく形成すればよい。また、面積が相対的に大きい導体層を形成するためには、平均粒径が相対的に小さい金属粒子を含有する導電性ペースト又は導電性インクを使用し、および／または、導電性ペーストまたは導電性インクの厚み（即ち、導体形成層の厚み）を小さく形成すればよい。そうすればグリーンシートの両面間における焼成収縮の度合の差を少なくすることができ、配線基板の反りを抑制、延いては防止することができるのである。
【００４８】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定される物ではなく、種々の態様を取ることができる。
例えば、上記実施例の多層セラミック配線基板１においては、キャビティ７を有するものとして説明したがこれに限られるものではなく、キャビティ７を有しないものであっても、互いに面積の異なる複数の導体層を形成する場合には、本発明を適用すれば、配線基板の反り・変形を抑制することができる。
【００４９】
この他にも、外部端子としてピンを使用した、いわゆるピン・グリッドアレイ（ＰＧＡ）型の配線基板にも本発明を適用することは可能である。
また、１個の大型基板から多数の配線基板を、分割溝に沿ってブレークすることにより得られる配線基板に本発明を用いると、反り・変形を防止する効果をより顕著に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一実施例の多層セラミック配線基板の構成を示す説明図である。
【図２】 多層セラミック配線基板の製造手順を示す説明図である。
【図３】 実験の様子および結果を模式的に示す説明図である。
【図４】 反り量が、導体層の厚さや金属粒子の粒径に応じて変わることを示すグラフである。
【図５】 導体層の面積の相違によって反りが発生する様子を示す説明図である。
【符号の説明】
１…多層セラミック配線基板（配線基板）、３ａ…第１絶縁層、３ｂ…第２絶縁層、３ｃ…第３絶縁層、５…積層基板、１１ａ…第１導体層、１１ｂ…第２導体層、１１ｃ…第３導体層、１５…バイアホール、１７ａ…第１グリーンシート、１７ｂ…第２グリーンシート、１７ｃ…第３グリーンシート、１９ａ…第１導体形成層、１９ｂ…第２導体形成層、１９ｃ…第３導体形成層。
Claims (6)
- 焼成後に絶縁層となる１枚のグリーンシートの面上に、焼成後に第１導体層となる第１導体形成層を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成すると共に、該グリーンシートの該第１導体形成層とは反対側の面上に、焼成後に該第１導体層よりも面積の大きい第２導体層となり、前記第１導体形成層に対して前記グリーンシートを貫通するバイアホールで接続される第２導体形成層を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成し、該グリーンシートおよび該両導体形成層を同時に焼成することにより配線基板を製造する方法であって、
前記第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径は、前記第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記各導体形成層の面積に応じて設定されていることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 焼成後に絶縁層となる１枚の第１グリーンシートおよび１枚の第２グリーンシートを含む複数のグリーンシートのうち、
前記第１グリーンシートの面上に、焼成後に第１導体層となる第１導体形成層又は焼成後に該第１導体層よりも面積の大きい第２導体層となる第２導体形成層のうちの一方を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成すると共に、
前記第２グリーンシートの面上に、前記第１導体形成層又は前記第２導体形成層のうちの他方を金属粒子含有の導電性ペースト又は導電性インクにて形成し、
前記第１グリーンシートにおける導体形成層が形成されていない面と前記第２グリーンシートにおける導体形成層が形成された面とが接するように前記各グリーンシートを積層し、
該第２導体形成層が、前記第１導体形成層に対して前記第１グリーンシートを貫通するバイアホールで接続された状態で、前記複数のグリーンシートおよび該両導体形成層を同時に焼成することにより配線基板を製造する方法であって、
前記第１導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径は、前記第２導体形成層を形成する導電性ペースト又は導電性インクに含有の金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記各導体形成層の面積に応じて設定されていることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記第１導体形成層は前記第２導体形成層よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の配線基板の製造方法。
- １枚のグリーンシートを焼成してなる絶縁層と、
該グリーンシートの面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第１導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなる第１導体層と、
前記グリーンシートの前記第１導体形成層とは反対側の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第２導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなり、前記第１導体層よりも面積の大きい第２導体層と、
前記第１導体層および前記第２導体層を前記グリーンシートを貫通して接続するバイアホールと、
を備えた配線基板であって、
前記第１導体層を構成する金属粒子の平均粒径は、前記第２導体層を構成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記導体層の面積に応じて設定されていることを特徴とする配線基板。 - １枚の第１グリーンシートを焼成してなる第１絶縁層と、
１枚の第２グリーンシートを焼成してなり、前記第１絶縁層と積層された第２絶縁層と、
該第１グリーンシート又は第２グリーンシートのうちの一方の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第１導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなる第１導体層と、
該第１グリーンシート又は第２グリーンシートのうちの他方の面上に金属粒子含有の導電ペースト又は導電性インクにて形成された第２導体形成層を、該グリーンシートと同時に焼成してなり、前記第１導体層よりも面積の大きい第２導体層と、
を備え、
前記各導体層のうちの一方を前記第１絶縁層における前記第２絶縁層が積層された面とは反対側の面上に配置し、前記各導体層のうちの他方を前記第２絶縁層における前記第１絶縁層が積層された面上に配置した配線基板であって、
前記第１導体層および前記第２導体層を前記第１グリーンシートを貫通して接続するバイアホールを備え、
前記第１導体層を構成する金属粒子の平均粒径は、前記第２導体層を構成する金属粒子の平均粒径よりも大きく、かつ前記導体層の面積に応じて設定されていることを特徴とする配線基板。 - 前記第１導体層は前記第２導体層よりも厚く形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の配線基板。
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