JP3688930B2

JP3688930B2 - Wiring board manufacturing method

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Publication number: JP3688930B2
Application number: JP8051699A
Authority: JP
Inventors: 啓介時任
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2005-08-31
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載される配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載される配線基板は、酸化アルミニウム質焼結体から成る絶縁基体の内部及び表面にタングステン、モリブデン等の高融点金属材料から成る配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層を形成した構造を有しており、絶縁基体表面に半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに各電子部品の電極が配線導体層等に電気的に接続させるようになっている。
【０００３】
かかる配線基板は、一般に、セラミックスの積層技術及びスクリーン印刷等の厚膜形成技術を採用することによって製作されており、具体的には以下の方法によって製作される。
【０００４】
即ち、
（１）まず、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化珪素（ＳｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）等から成るセラミックス原料粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して泥漿物を作り、次にこれを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形して複数枚のセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得る。そして各セラミックグリーンシートの上面側から下面側にかけて金属製の打ち抜きピンを押圧し、各セラミックグリーンシートの所定位置に厚み方向に貫通するスルーホールを形成する。
【０００５】
（２）次に、前記セラミックグリーンシートの少なくとも１つの表面及びスルーホール内に、タングステンやモリブデン粉末に有機溶剤、溶媒を添加混合して得た導電ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布する。
【０００６】
（３）次に、前記セラミックグリーンシートの少なくとも１つの表面のほぼ全面に、電源導体層または接地導体層となる導電ペーストをスクリーン印刷法により印刷塗布する。
【０００７】
なお、前記電源導体層または接地導体層となる導電ペーストはセラミックグリーンシートの外周端にまで印刷塗布すると、後の工程で複数枚のセラミックグリーンシートを上下に積層した際、上下のセラミックグリーンシートの密着性が弱いものとなってしまうため、セラミックグリーンシートの外周端から通常、少なくとも０．１ｍｍの領域を除いて印刷塗布されている。
【０００８】
（４）そして最後に前記導電ペーストを印刷塗布した各セラミックグリーンシートを、電源導体層または接地導体層となる導電ペーストが印刷された面を間に挟んで上下に積層するとともに還元雰囲気中、約１６００℃の温度で焼成し、有機溶剤、溶媒を気化除去させるとともにセラミックグリーンシートと導電ペーストとを焼結一体化させることによって絶縁基体の内部及び表面に所定パターンの配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層を有する配線基板が完成する。
【０００９】
しかしながら、この従来の配線基板においては、スルーホール導体層を形成するためのスルーホールがセラミックグリーンシートの上面側から下面側にかけて金属製の打ち抜きピンを押圧することによって形成されており、該打ち抜きピンは機械的強度の関係から直径を８０μｍ未満とすることができず、その結果、打ち抜きピンを用いて形成されるスルーホール及び該スルーホール内に形成されるスルーホール導体層は直径が８０μｍ以上となり、スルーホール導体層を高密度に形成することができないという欠点を有していた。
【００１０】
そこで上記欠点を解消するためにセラミックグリーンシートを感光性とし、所定領域に光を照射して光硬化させるとともに非硬化領域を現像により除去する、いわゆるフォトリソグラフィー技術を採用することによって直径が約６０μｍ程度の微細なスルーホールを形成することが提案されている（特開平６−３０５８１４号公報参照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、感光性のセラミックグリーンシートを用いて配線基板を製造した場合、光硬化後のセラミックシートは内部および表面に網目状の構造を有する有機樹脂が存在し、該網目状の有機樹脂は有機物の移動を妨げるため配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層となる導電ペーストが印刷塗布されている光硬化後のセラミックシートを上下に積層し、焼成した時、導電ペーストから気化排出された有機溶剤、溶媒等のガス状の有機物は外部に効率よく移動放出させることができず、上下の光硬化したセラミックシート間に滞留し、その結果、上下の光硬化したセラミックシート間に剥離が発生し、これが焼成後に得られる絶縁基体にフクレ等を生じさせて外観不良や絶縁基体の機械的強度の低下を招来し、同時に絶縁基体内部の配線導体層やスルーホール導体層に断線等を発生させるという欠点が誘発される。
【００１２】
特に、電源導体層および接地導体層となる導電ペーストはセラミックグリーンシートのほぼ全面の広い面積に印刷塗布されており、この電源導体層および接地導体層となる導電ペーストより気化排出されるガス状の有機物の量が多いことから、絶縁基体のうち電源導体層および接地導体層となる導電ペーストが印刷塗布されているセラミックグリーンシートの上下に位置する部位におけるフクレ等の発生が顕著となる欠点を有していた。
【００１３】
本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的はスルーホール導体層を高密度に形成することができるとともに、絶縁基体の機械的強度が強く、配線導体層等の導通を確実とした配線基板の製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板の製造方法は、
（１）感光性樹脂組成物にセラミック粉末を分散させた複数枚の感光性セラミックグリーンシートと、金属粉末に有機溶剤を添加した導電ペーストを作製する工程と、
（２）前記感光性セラミックグリーンシートの所定領域に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに現像して厚み方向に貫通するスルーホールを有する複数枚の光硬化セラミックシートを形成する工程と、
（３）前記導電ペーストを用いて、前記光硬化セラミックシートの少なくとも１つの表面及びスルーホール内に所定パターンの配線用導体層及びスルーホール用導体層を形成する工程と、
（４）前記導電ペーストを用いて、前記光硬化セラミックシートの少なくとも１つの表面で外周端から１ｍｍ以上の幅を除く全表面に電源用導体層もしくは接地用導体層を形成するとともに、外周端から１ｍｍ以上の幅の領域に外周端に向かって放射状に広がる複数個の溝部を形成する工程と、
（５）前記配線用導体層、スルーホール用導体層、電源用導体層もしくは接地用導体層及び溝部を有する複数枚の光硬化セラミックシートを、電源用導体層もしくは接地用導体層及び溝部を間に挟んで上下に積層するとともに焼成し、セラミックから成る絶縁基体の内部及び表面に配線導体層、スルーホール導体層、及び電源導体層もしくは接地導体層を形成する工程、
とから成ることを特徴とするものである。
【００１５】
また本発明の配線基板の製造方法は、前記溝部の幅が０．１ｍｍ乃至１ｍｍ、深さが２．５μｍ乃至３０μｍ、隣接間隔が０．１ｍｍ乃至１ｍｍであることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートを、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を添加分散させて感光性となしたことから、セラミックグリーンシートの所定位置に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物現像により除去することによってスルーホールを極めて簡単に、かつ直径が６０μｍ以下の小さな径に形成することができ、これによってスルーホール内に形成されるスルーホール導体層もその直径を６０μｍ以下の小さいものとしてスルーホール導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、少なくとも電源導体層および接地導体層となる導電ペーストが印刷塗布されている光硬化セラミックシートの外周端から１ｍｍ以上の幅の領域に外周端に向かって放射状に広がる複数個の溝部を形成したことから、配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層となる導電ペーストが印刷塗布されている光硬化後のセラミックシートを上下に積層し、焼成した際、光硬化セラミックシートの内部および表面に有機物の移動を妨げる網目状の構造を有する有機樹脂が存在し、かつ電源導体層および接地導体層となる導電ペーストから多量のガス状の有機物が排出されたとしてもかかる多量のガス状の有機物は前記溝部を介して外部に良好に放出されて上下の光硬化したセラミックシート間に滞留することはなく、その結果、上下の光硬化したセラミックシート間の密着を良好とし、焼成後に得られる絶縁基体にフクレ等が発生するのを有効に防止して、外観不良を生じることなく、絶縁基体の機械的強度を強くし、絶縁基体内部の配線導体層やスルーホール導体層の導通を確実とした配線基板を提供することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に本発明の配線基板の製造方法を図１（ａ）乃至（ｆ）、及び図２に示す実施例に基づいて説明する。
【００１９】
まず図１（ａ）に示す如く、感光性セラミックグリーンシート１を複数枚形成する。
【００２０】
前記感光性セラミックグリーンシート１はセラミック粉末に、光反応性化合物、光重合開始剤、光重合促進剤から成る感光性樹脂組成物および必要に応じて有機バインダー、紫外線吸収剤、熱重合禁止剤、非感光性ポリマー等を混合して感光性泥漿物を作り、前記感光性泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法等によりシート状に成形することによって形成される。
【００２１】
前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられるセラミック粉末としてはガラスセラミックス粉末、アルミナ粉末、ムライト粉末、窒化アルミニウム粉末、結晶化ガラス粉末等が使用され、例えば、ガラスセラミックス粉末が使用される場合には、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）１０．８重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）２８．０重量％、酸化珪素（ＳｉＯ₂）４３．８重量％、酸化亜鉛（ＺｎＯ）７．１重量％、残部がホウ素（Ｂ₂Ｏ₃）から成るガラス成分８０重量％に対し、酸化珪素（ＳｉＯ₂）粉末を２０重量％としたものが好適に使用される。
【００２２】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光反応性化合物は光反応性の炭素−炭素不飽和結合を有するアクリル系またはメタクリル系のモノマーもしくはオリゴマーであり、光硬化して感光性セラミックグリーンシート１を後述する現像液に不溶となすことにより、フォトリソグラフィー法によるスルーホール形成を可能とする作用をなし、例えば、１，６ヘキサンジオールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレート、ステアリルアクリレート、テトラヒドラフルフリルアクリレート、ラウリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレート、トリデシルアクリレート、カプロラクトンアクリレート、エトキシ化ノニルフェニールアクリレート、ジンクジアクリレート、１，３ブタンジオールジアクリレート、１．４ブタンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、プロピシ化ネオペンチルグリコールアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリストールトリアクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリアクリレート、プロキシ化グリセリルトリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリストールヒドロキシペンタアクリレート、エトキシ化ペンタエリストールテトラアクリレート、ペンタアクリレートエステル及び上記のアクリレートをメタクリレートに置き換えたものがあり、これらの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００２３】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光重合開始剤は紫外線等の光エネルギーによりラジカルを生じ、このラジカルにより光反応性化合物に光硬化の反応を開始させる作用をなし、例えば、ベンゾフェノン、ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４，４−ビス（ジメチルアミン）ベンゾフェノン、４，４ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４−ジクロロベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４−メチルジフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、２，２−ジエトキシアセトフェノン、２，２ジメトキシ−２−フェニル−２−フェニルアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチルプロピオフェノン、ｐ−ｔ−ブチルジクロロアセトフェノン、チオキサントン、２−メチルチオキサントン、２−クロロチオキサントン、２−イソプロピルチオキサントン、ジエチルチオキサントン、ベンジル、ベンジルジメチルケタノール、ベンジル−メトキシエチルアセタール、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、アントラキノン、２−ｔ−ブチルアントラキノン、２−アミルアントラキノン、β−クロルアントラキノン、アントロン、ベンゾアントロン、ジベンゾスベロン、メチレンアントロン、４−アジドベンザルアセトフェノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）シクロヘキサノン、２，６−ビス（ｐ−アジドベンジリデン）−４−メチルシクロヘキサノン、２−フェニル−１，２−ブタジオン−２−（ｏ−メトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−プロパンジオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１，３−ジフェニル−プロパントリオン−２−（ｏ−エトキシカルボニル）オキシム、１−フェニル−３−エトキシ−プロパントリオン−２−（ｏ−ベンゾイル）オキシム、ミヒラーケトン、２−メチル−［４−（メチルチオ）フェニル］−２−モルフォリノ−１−プロパノン、ナフタレンスルホニルクロライド、キノリンスルホニルクロライド、Ｎ−フェニルチオアクリドン、４，４−アゾビスイソビチロニトリル、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ベンジル−２ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１，２−４ジエチルチオキサントン、２，２ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、ジフェニルジスルフィド、ベンゾチアゾールジスルフィド、トリフェニルホルフィン、カンファーキノン、四臭素化炭素、トリブロモフェニルスルホン、過酸化ベンゾイン、及び、エオシン、メチレンブルーなどの光還元性の色素とアスコルビン酸、トリエタノールアミンなどの還元剤の組み合わせなどが挙げられ、上記化合物中の１種または２種以上を用いることができる。
【００２４】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる光重合促進剤は光反応性化合物の光硬化の反応を促進する作用をなし、例えば４−ジメチルアミノイソアミルベンゾエート、４−ジメチルアミノエチルベンゾエートなどがあり、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２５】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる有機バインダーは、セラミック粉末と結合してこれを有機溶剤中に分散させる作用をなし、イソブチルメタクリレート（ｉ−ＢＭＡ）とアクリル酸またはメタクリル酸との共重合体を用いることができる。
【００２６】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる紫外線吸収剤は、光硬化の反応を起こすために照射された紫外線が感光性セラミックグリーンシート１の内部でセラミック粉末により散乱されて不要な部分まで光硬化をさせてしまい、例えばスルーホールの形成精度を劣化させてしまうということを防ぐ作用をなし、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ビンダードアミン系の化合物の１種または２種以上を用いることができる。
【００２７】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる熱重合禁止剤はフリーラジカルを吸収する性質があり、感光性セラミックグリーンシート１に環境中から加わる弱い熱エネルギーにより感光性樹脂組成物の一部から小量のフリーラジカルを生じ、このフリーラジカルにより光反応性化合物が部分的に重合して現像液に溶解し難くなってフォトリソグラフィー法によるスルーホールの形成が困難になるのを防止する作用をなし、例えば、キノン、ハイドロキノン、メチルハイドロキノン、ニトロソアルミニウム塩、ハイドロキノンモノメチルエーテル、２，６−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、２，３−ジメチル−６−ｔ−ブチルフェノールが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２８】
また前記感光性セラミックグリーンシート１を形成する際に用いられる非感光性ポリマーは、光反応性化合物の作用を補完してセラミック粉末をシート状に成形することを補助する作用をなし、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の樹脂にカルボン酸を置換した樹脂を置換した樹脂が挙げられ、例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸トリデシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸イソボニル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸テトラヒドロフルフリル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸２ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−メトキシエチル、メタクリル酸２−エトキシエチル、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸１，３ブチレングリコール、ジメタクリル酸１，６ヘキサンジオール、ジメタクリル酸ポリプロピレングリコール、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン、コハク酸２−メタクリロイルオキシエチル、マレイン酸２−メタクリロイルオキシエチル、フタル酸２−メタクリロイルオキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸２−メタクリロイルオキシエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル酸トリフルオロエチル、メタクリル酸ヘプタデカフルオデシル及びこれらの有機酸をアクリル酸で置き換えたものの共重合体が挙げられ、置換するカルボン酸としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマル酸、ビニル酸およびこれらの酸無水物が使用される。
【００２９】
次に前記感光性セラミックグリーンシート１の上面に図１（ｂ）に示す如く、フォトマスクパターン２を被着形成する。
【００３０】
前記フォトマスクパターン２は微細加工が可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって感光性セラミックグリーンシート１の上面に形成され、その形状は形成しようとするスルーホールの形状に対応したものとなっている。
【００３１】
次に前記上面にフォトマスクパターン２が被着されている感光性セラミックグリーンシート１に対し、フォトマスクパターン２側から、例えば、約３００ｍｊ／ｃｍ²の強度の紫外線を照射し、フォトマスクパターン２の存在しない部分に紫外線を照射させ、紫外線が照射された領域の感光性樹脂組成物に光重合を起こさせて光硬化させるとともにフォトマスクパターン２で覆われた紫外線の照射されていない領域、即ち、未硬化の領域を現像により除去することによって図１（ｃ）に示す如く、所定位置にスルーホール３が形成された光硬化セラミックシート１ａを得る。
【００３２】
前記感光性セラミックグリーンシート１に紫外線等の光を照射してスルーホール３を有する光硬化セラミックシート１ａを形成した場合、フォトマスクパターン２が微細加工の可能なフォトリソグラフィー技術を採用することによって形成されているためスルーホール３の径は６０μｍ以下の小さな径とすることができ、同時にスルーホール３の形成がフォトマスクパターンを介して紫外線等の光を照射し、未硬化の領域を現像で除去するという極めて簡単な作業で行うことができる。
【００３３】
なお、前記スルーホール３を形成するための未硬化の感光性樹脂組成物を除去する現像液としては、例えば、トリエタノールアミン等の有機アルカリの溶液が使用され、該トリエタノールアミン等の有機アルカリから成る溶液は未硬化の感光性セラミックグリーンシート１中の有機バインダーの有するカルボキシル基から水素イオンを奪い、このカルボキシル基をイオン化することによって水溶性となし、現像液または洗浄水中に溶解させる。
【００３４】
また前記スルーホール３を有する光硬化セラミックシート１ａを形成する場合、感光性セラミックグリーンシート１に含有されているセラミック粉末の平均粒径を約２μｍ（マイクロトラック法でＤ５０）としておくと、紫外線の透過が良好で光硬化を均一に行わせることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１のセラミック粉末はその平均粒径を約２μｍとしておくことが好ましい。
【００３５】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光反応性化合物は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して５〜１２重量部としておくとスルーホール３を感光性セラミックグリーンシート１の厚み方向に均一に形成することが容易となる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光反応性化合物はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して５〜１２重量部としておくことが好ましい。
【００３６】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合開始剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．５〜５重量部としておくと光硬化の反応を感光性セラミックグリーンシート１中で均一に開始させることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合開始剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．５〜５重量部としておくことが好ましい。
【００３７】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合促進剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して２〜５重量部としておくと感光性セラミックグリーンシート１中で均一に光硬化の反応を促進させることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有されている光重合促進剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して２〜５重量部としておくことが好ましい。
【００３８】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される有機バインダーは、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して１０〜２５重量部としておくと、セラミック粉末を有機溶剤中に均一に分散させることが容易であり、また後の焼成の際に容易に分解してセラミックから成る絶縁基体中に残留することがない。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される有機バインダーはその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して１０〜２５重量部としておくことが好ましい。
【００３９】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される紫外線吸収剤は、その添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．０１〜２重量部としておくと紫外線を過度に吸収することなく効果的に吸収し、不要な部分の光硬化を抑えることができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される紫外線吸収剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．０１〜２重量部としておくことが好ましい。
【００４０】
また前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される熱重合禁止剤はセラミック粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくと熱エネルギーにより生じた小量のフリーラジカルを効果的に吸収することができるとともに、光硬化の反応を妨げることがなく、スルーホール３を任意の箇所に精度良く形成することができる。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１に含有される熱重合禁止剤はその添加量をセラミック粉末１００重量部に対して０．１〜５重量部の範囲としておくことが好ましい。
【００４１】
また前記感光性セラミックグリーンシート１は、その厚みが１０μｍ未満の場合、機械的強度が弱く、容易に破断して、取扱いが困難となり、また６０μｍを超えると、光硬化のために照射される紫外線等の光が感光性セラミックグリーンシート１の下面側に到達し難くなってスルーホール３の形成の解像度が低下する恐れがある。従って、前記感光性セラミックグリーンシート１は、その厚みを１０〜６０μｍの範囲としておくことが好ましい。
【００４２】
そして次に図１（ｄ）に示す如く、前記スルーホール３を有する光硬化セラミックシート１ａの少なくとも１つの表面およびスルーホール３内に導電ペーストをスクリーン印刷法やスピンコート法等によって所定厚みに被着充填し、配線用導体層４及びスルーホール用導体層５を形成する。
【００４３】
前記導電ペーストは、金、銀、白金、パラジウム、銅、ニッケル、モリブデン、タングステンまたはこれらの合金、あるいはこれらを主成分とする合金等から成る金属粉末に、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）等のエステル系、αテルピネオール等のアルコール系、トルエン等の芳香族系等の有機溶剤、溶媒を添加し混練することによって形成される。
【００４４】
前記金属粉末は、その粒径が５μｍを超えると、焼成されて配線導体層やスルーホール導体層を形成したときに金属粉末間に間隙部が生じやすく、配線導体層等の導通抵抗が高くなる傾向があり、配線基板としての電気特性が劣化するおそれがある。従って、前記金属粉末は、その粒径を５μｍ以下としておくことが好ましい。
【００４５】
そして次に、図１（ｅ）に示す如く、前記スルーホール３を有する光硬化セラミックシート１ａの少なくとも１つの表面でスルーホール３周辺および外周端から１ｍｍ以上の幅の領域を除く全面とスルーホール３内に導電ペーストをスクリーン印刷法やスピンコート法等によって所定厚みに被着充填し、電源用導体層もしくは接地用導体層６及びスルーホール用導体層５を形成する。
【００４６】
前記補助用導体層もしくは接地用導体層６およびスルーホール用導体層５は前述の配線用導体層４を形成した際に用いた導電ペーストと同じものが使用される。
【００４７】
また、この電源用導体層もしくは接地用導体層６及びスルーホール用導体層５となる導電ペーストの被着充填を行う直前または直後に、前記光硬化セラミックシート１ａの電源用導体層もしくは接地用導体層６及びスルーホール用導体層５が形成される光硬化セラミックシート１ａの外周端から１ｍｍ以上の幅の領域に、外周端に向かって放射状に広がる複数個の溝部７を形成する。
【００４８】
これらの溝部７はフォトリソグラフィー技術やレーザー加工等の微細加工が可能な加工方法を採用することによって形成され、例えば、フォトリソグラフィー技術を用いる場合であれば、まず形成しようとする溝部７のパターンに応じた開口部が形成されるようにしてフォトマスクパターンを光硬化セラミックシート１ａの上面に被着させ、次にこのフォトマスクパターンで覆われていない部分の光硬化セラミックシート１ａに炭酸ナトリウム溶液等の無機強アルカリ塩の溶液から成る現像液を作用させてこの部分の光硬化セラミックシートを上面から溶解除去させて溝部７を形成し、最後に前記フォトマスクパターンを除去することによって、図２に示す如く、複数個が外周端に向かって放射状に広がるようにして形成される。
【００４９】
前記溝部７は、後述する焼成時に電源用導体層もしくは接地用導体層６から排出されるガス状の有機物の外部への放出通路として作用する。
【００５０】
そして最後に、前記配線用導体層４、スルーホール用導体層５、電源用導体層もしくは接地用導体層６及び溝部７を有する複数枚の光硬化セラミックシート１ａを、電源用導体層もしくは接地用導体層６及び溝部７を間に挟んで上下に積層するとともに焼成し、光硬化セラミックシート１ａ中の光硬化した感光性樹脂組成物及び導電ペースト中の有機溶剤、溶媒を外部に放出させるとともに、セラミック粉末および金属粉末を一体焼結させることにより、図１（ｆ）に示す如く、セラミックから成る絶縁基体１ｂの内部及び表面に配線導体層４ａ、スルーホ−ル導体層５ａ、及び電源導体層もしくは接地導体層６ａを有する製品としての配線基板が完成する。
【００５１】
なお、この場合、光硬化セラミックシート１ａの内部および表面に有機物の移動を妨げる網目状の構造を有する有機樹脂が存在しており、かつ焼成時に電源用導体層もしくは接地用導体層６から多量のガス状の有機物が排出されるが、この電源用導体層もしくは接地用導体層６から排出された多量のガス状の有機物は前記溝部７を介して外部に良好に放出され、上下の光硬化セラミックシート１ａ間に滞留することはなく、その結果、上下の光硬化セラミックシート１ａ間の密着を良好とし、焼成後に得られる絶縁基体１ｂにフクレ等が発生するのを有効に防止して、外観不良を生じることなく、絶縁基体１ｂの機械的強度を強くし、絶縁基体１ｂ内部の配線導体層４ａやスルーホール導体層５ａ等の導通を確実となすことができる。
【００５２】
さらに前記溝部７の上下に位置する光硬化セラミックシートは、焼成時の熱と自重等の荷重のために撓んで、溝部７を埋めるとともに互いに密着し焼結一体化することから、焼成して得られた絶縁基体１ｂに前記溝部７が残留することはない。
【００５３】
特に、前記溝部７はその幅が０．１ｍｍ未満となると、焼成時に電源用導体層もしくは接地用導体層６から排出されるガス状の有機物を効率よく外部に放出させることが困難となり、また１ｍｍを超えると、各々の溝部７を介して放出されるガス状有機物の量が多くなりすぎ、放出時のガス圧によって上下の光硬化セラミックシート１ａ間に剥離が発生してしまう危険性がある。従って、溝部７はその幅を０．１ｍｍ乃至１ｍｍとしておくことが好ましい。
【００５４】
また前記溝部７はその深さが２．５μｍ未満となると、積層した光硬化セラミックシート１ａの自重等の圧力によって光硬化セラミックシート１ａが撓んで溝部７が部分的に塞がってしまい、焼成時に電源用導体層もしくは接地用導体層６から排出されるガス状の有機物を効率よく外部に放出させることが困難となり、また３０μｍを超えると、各々の溝部７を介して放出されるガス状有機物の量が多くなりすぎ、放出時のガス圧によって上下の光硬化セラミックシート１ａ間に剥離が発生してしまう危険性がある。従って、溝部７はその深さを２．５μｍ乃至３０μｍとしておくことが好ましい。
【００５５】
また、前記溝部７は、その隣接間隔が０．１ｍｍ未満の狭いものになると、溝部７を介して放出されるガス状有機物のガス圧が隣接する溝部７間で合わさって大きな圧力となり、上下の光硬化セラミックシート１ａ間に剥離が発生してしまい、また１ｍｍを超えると電源用導体層もしくは接地用導体層６から排出されるガス状有機物を効率よく外部に放出させることが困難となりガス状有機物が上下の光硬化セラミックシート１ａ間に滞留して光硬化セラミックシート１ａ間に剥離が発生してしまう危険性がある。従って、前記溝部７は、その隣接間隔を０．１ｍｍ乃至１ｍｍとしておくことが好ましい。
【００５６】
更に、前記電源用導体層もしくは接地用導体層６の外周位置と光硬化セラミックシート１ａの外周端との距離が１ｍｍ未満となると、上下の光硬化セラミックシート１ａ間の密着性が悪くなって、溝部７を介して排出されるガス圧によって上下の光硬化セラミックシート１ａ間に剥離が発生してしまう危険性があり。これに伴って、電源用導体層もしくは接地用導体層６の外周位置と光硬化セラミックシート１ａの外周端との距離は１ｍｍ以上に特定される。
【００５７】
なお、前記溝部７はその長さが１０ｍｍを超える長いものとなると、溝部７の上下に位置する光硬化セラミックシートが溝部７の全長にわたって完全に密着することが困難となり、焼成して得られた絶縁基体１ｂの内部に空隙を生じやすくなって機械的強度が弱いものとなる傾向がある。従って、電源用導体層もしくは接地用導体層６の外周の位置は光硬化セラミックシ−ト１ａの外周端より１０ｍｍ以内の位置とすることが好ましい。
【００５８】
かくして得られた配線基板は、絶縁基体１ｂの表面に半導体素子や容量素子、抵抗器等の電子部品が搭載されるとともに各電子部品の電極が配線導体層４ａ等に電気的に接続され、これによって各電子部品はその各々が配線導体層４ａ等を介して互いに電気的に接続されるとともに外部電気回路に接続されることとなる。
【００５９】
なお本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートを、感光性樹脂組成物にセラミック粉末を添加分散させて感光性となしたことから、セラミックグリーンシートの所定位置に光を照射し所定領域の感光性樹脂組成物を光硬化させるとともに未硬化の領域の感光性樹脂組成物を現像により除去することによってスルーホールを極めて簡単に、かつ直径が６０μｍ以下の小さな径に形成することができ、これによってスルーホール内に形成されるスルーホール導体層もその直径を６０μｍ以下の小さいものとしてスルーホール導体層を高密度に形成することが可能となる。
【００６１】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、少なくとも電源導体層および接地導体層となる導電ペーストが印刷塗布されている光硬化セラミックシートの外周端から５ｍｍの幅の領域に外周端に向かって放射状に広がる複数個の溝部を形成したことから、配線導体層、スルーホール導体層、電源導体層および接地導体層となる導電ペーストが印刷塗布されている光硬化後のセラミックシートを上下に積層し、焼成した際、光硬化セラミックシートの内部および表面に有機物の移動を妨げる網目状の構造を有する有機樹脂が存在し、かつ電源導体層および接地導体層となる導電ペーストから多量のガス状の有機物が排出されたとしてもかかる多量のガス状の有機物は前記溝部を介して外部に良好に放出されて上下の光硬化したセラミックシート間に滞留することはなく、その結果、上下の光硬化したセラミックシート間の密着を良好とし、焼成後に得られる絶縁基体にフクレ等が発生するのを有効に防止して、外観不良を生じることなく絶縁基体の機械的強度を強くし、絶縁基体内部の配線導体層やスルーホール導体層の導通を確実とした配線基板を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）乃至（ｆ）は本発明の配線基板の製造方法を説明するための各工程毎の断面図である。
【図２】図１（ｅ）の平面図である。
【符号の説明】
１・・・・・感光性セラミックグリーンシート
１ａ・・・・光硬化セラミックシート
１ｂ・・・・絶縁基体
３・・・・・スルーホール
４・・・・・配線用導体層
４ａ・・・・配線導体層
５・・・・・スルーホール用導体層
５ａ・・・・スルーホール導体
６・・・・・電源用導体層もしくは接地用導体層
６ａ・・・・電源導体層もしくは接地導体層
７・・・・・溝部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board on which electronic components such as a semiconductor element, a capacitor element, and a resistor are mounted.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, wiring boards on which electronic components such as semiconductor elements, capacitive elements, resistors and the like are mounted are wiring conductors made of a refractory metal material such as tungsten or molybdenum on the inside and surface of an insulating base made of an aluminum oxide sintered body. Layer, through-hole conductor layer, power supply conductor layer, and ground conductor layer are formed, and an electronic component such as a semiconductor element, a capacitor element, or a resistor is mounted on the surface of the insulating substrate, and an electrode of each electronic component Is electrically connected to a wiring conductor layer or the like.
[0003]
Such a wiring board is generally manufactured by adopting a ceramic layering technique and a thick film forming technique such as screen printing. Specifically, the wiring board is manufactured by the following method.
[0004]
That is,
(1) First, an organic solvent and a solvent are added to and mixed with ceramic raw material powder made of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ), silicon oxide (SiO ₂ ), magnesium oxide (MgO), calcium oxide (CaO), etc. Next, this is formed into a sheet shape by a conventionally known doctor blade method, calendar roll method or the like to obtain a plurality of ceramic green sheets (ceramic green sheets). Then, a metal punching pin is pressed from the upper surface side to the lower surface side of each ceramic green sheet to form a through hole penetrating in a thickness direction at a predetermined position of each ceramic green sheet.
[0005]
(2) Next, a conductive paste obtained by adding and mixing an organic solvent and a solvent to tungsten or molybdenum powder is printed in a predetermined pattern by screen printing on at least one surface of the ceramic green sheet and the through hole. .
[0006]
(3) Next, a conductive paste to be a power conductor layer or a ground conductor layer is printed and applied on almost the entire surface of at least one surface of the ceramic green sheet by a screen printing method.
[0007]
In addition, when the conductive paste serving as the power supply conductor layer or the ground conductor layer is printed and applied to the outer peripheral edge of the ceramic green sheet, when a plurality of ceramic green sheets are stacked up and down in a later step, the upper and lower ceramic green sheets Since the adhesiveness is weak, it is usually printed and applied from the outer peripheral edge of the ceramic green sheet except for an area of at least 0.1 mm.
[0008]
(4) Finally, each ceramic green sheet on which the conductive paste is printed and applied is stacked up and down with the surface on which the conductive paste serving as the power conductor layer or the ground conductor layer is printed, and in a reducing atmosphere, By firing at a temperature of 1600 ° C. to evaporate and remove the organic solvent and the solvent and to sinter and integrate the ceramic green sheet and the conductive paste, a wiring conductor layer having a predetermined pattern and a through-hole conductor layer are formed on and inside the insulating substrate. A wiring board having a power supply conductor layer and a ground conductor layer is completed.
[0009]
However, in this conventional wiring board, a through hole for forming a through hole conductor layer is formed by pressing a metal punching pin from the upper surface side to the lower surface side of the ceramic green sheet. Can not be made less than 80 μm in diameter due to mechanical strength. As a result, the through hole formed using the punching pin and the through hole conductor layer formed in the through hole have a diameter of 80 μm or more. The through-hole conductor layer cannot be formed at a high density.
[0010]
Therefore, in order to eliminate the above disadvantages, the diameter of the ceramic green sheet is about 60 μm by adopting a so-called photolithography technique in which the ceramic green sheet is made photosensitive and light is cured by irradiating a predetermined region and the uncured region is removed by development. It has been proposed to form through holes as fine as possible (see JP-A-6-305814).
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a wiring board is manufactured using a photosensitive ceramic green sheet, the photocured ceramic sheet contains an organic resin having a network structure inside and on the surface, and the network organic resin is an organic material. Vaporized from conductive paste when laminated and baked with a photocured ceramic sheet that is coated with conductive paste to be used as wiring conductor layer, through-hole conductor layer, power supply conductor layer, and ground conductor layer to prevent movement Gaseous organic substances such as discharged organic solvents and solvents cannot be efficiently moved and released to the outside, and stay between the upper and lower photocured ceramic sheets, and as a result, between the upper and lower photocured ceramic sheets. Peeling occurs, which causes blisters and the like on the insulating substrate obtained after firing, leading to poor appearance and reduced mechanical strength of the insulating substrate. Disadvantage of generating a disconnection or the like in the insulating base in the wiring conductor layer and through-hole conductors layer is induced.
[0012]
In particular, the conductive paste that becomes the power conductor layer and the ground conductor layer is printed and applied to a large area on almost the entire surface of the ceramic green sheet, and the gaseous paste that is vaporized and discharged from the conductive paste that becomes the power conductor layer and the ground conductor layer. Due to the large amount of organic matter, there is a drawback that blisters and the like are prominently generated at portions located above and below the ceramic green sheet on which the conductive paste serving as the power conductor layer and the ground conductor layer of the insulating substrate is printed. Was.
[0013]
The present invention has been devised in view of the above-mentioned drawbacks, and the object thereof is to form a through-hole conductor layer with a high density, and the insulating substrate has a high mechanical strength to ensure the conduction of the wiring conductor layer and the like. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a wiring board.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the wiring board of the present invention includes:
(1) A step of producing a plurality of photosensitive ceramic green sheets in which ceramic powder is dispersed in a photosensitive resin composition, and a conductive paste in which an organic solvent is added to metal powder,
(2) A plurality of photo-curing ceramic sheets having through holes penetrating in the thickness direction by irradiating light to a predetermined region of the photosensitive ceramic green sheet to photo-cur the photosensitive resin composition in the predetermined region and developing the photosensitive resin composition. Forming, and
(3) using the conductive paste, forming a wiring conductor layer and a through-hole conductor layer having a predetermined pattern in at least one surface of the light-curing ceramic sheet and in the through-hole;
(4) Using the conductive paste, a power supply conductor layer or a grounding conductor layer is formed on the entire surface except for a width of 1 mm or more from the outer peripheral edge on at least one surface of the photocurable ceramic sheet, and from the outer peripheral edge. Forming a plurality of grooves radially extending toward the outer peripheral edge in a region having a width of 1 mm or more;
(5) A plurality of light-curing ceramic sheets having the wiring conductor layer, through-hole conductor layer, power supply conductor layer or grounding conductor layer, and groove, and the power supply conductor layer or grounding conductor layer and groove between A process of forming a wiring conductor layer, a through-hole conductor layer, and a power source conductor layer or a ground conductor layer on the inside and surface of an insulating base made of ceramic, and by laminating and firing between the layers
It is characterized by comprising.
[0015]
In the wiring board manufacturing method of the present invention, the width of the groove is 0.1 mm to 1 mm, the depth is 2.5 μm to 30 μm, and the adjacent interval is 0.1 mm to 1 mm.
[0016]
According to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, the ceramic green sheet for forming the insulating base is made photosensitive by adding and dispersing the ceramic powder to the photosensitive resin composition. By irradiating the position with light, the photosensitive resin composition in a predetermined region is photocured and removed by developing the photosensitive resin composition in an uncured region, so that the through hole is very simple and has a small diameter of 60 μm or less. As a result, the through-hole conductor layer formed in the through-hole can be formed at a high density with the diameter of the through-hole conductor layer being as small as 60 μm or less.
[0017]
Further, according to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, at least the outer peripheral edge of the photocured ceramic sheet on which the conductive paste to be a power source conductor layer and the ground conductor layer is applied by printing is applied to the outer peripheral edge. Since a plurality of grooves that radiate toward the surface are formed, the photocured ceramic sheet on which the conductive paste that becomes the wiring conductor layer, through-hole conductor layer, power supply conductor layer, and ground conductor layer is printed and applied is placed up and down. When laminated and fired, there is an organic resin having a network structure that prevents the movement of organic substances inside and on the surface of the light-hardened ceramic sheet, and a large amount of gas from the conductive paste that becomes the power conductor layer and the ground conductor layer Even if a large amount of organic matter is discharged, the large amount of gaseous organic matter is discharged to the outside through the groove and the upper and lower photo-cured ceramics. As a result, the adhesion between the upper and lower photocured ceramic sheets is improved, effectively preventing the occurrence of blistering on the insulating substrate obtained after firing, and the appearance defect Thus, it is possible to provide a wiring board in which the mechanical strength of the insulating substrate is increased and the conduction of the wiring conductor layer and the through-hole conductor layer inside the insulating substrate is ensured.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a method for manufacturing a wiring board according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1F and the embodiment shown in FIG.
[0019]
First, as shown in FIG. 1A, a plurality of photosensitive ceramic green sheets 1 are formed.
[0020]
The photosensitive ceramic green sheet 1 is a ceramic powder, a photosensitive resin composition comprising a photoreactive compound, a photopolymerization initiator, a photopolymerization accelerator, and an organic binder, an ultraviolet absorber, a thermal polymerization inhibitor, if necessary. It is formed by mixing a non-photosensitive polymer or the like to make a photosensitive slurry, and molding the photosensitive slurry into a sheet shape by a doctor blade method, a calendar roll method or the like.
[0021]
As the ceramic powder used when forming the photosensitive ceramic green sheet 1, glass ceramic powder, alumina powder, mullite powder, aluminum nitride powder, crystallized glass powder, and the like are used. For example, glass ceramic powder is used. In this case, magnesium oxide (MgO) 10.8% by weight, aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) 28.0% by weight, silicon oxide (SiO ₂ ) 43.8% by weight, zinc oxide (ZnO) 7.1% by weight %, With the balance being 20% by weight of silicon oxide (SiO ₂ ) powder with respect to 80% by weight of the glass component consisting of boron (B ₂ O ₃ ).
[0022]
The photoreactive compound used when forming the photosensitive ceramic green sheet 1 is an acrylic or methacrylic monomer or oligomer having a photoreactive carbon-carbon unsaturated bond, and is photocured to be photosensitive. By making the ceramic green sheet 1 insoluble in the developer described later, it has the effect of enabling through-hole formation by photolithography, for example, 1,6 hexanediol diacrylate, tripropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane Triacrylate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl acrylate, stearyl acrylate, tetrahydrafurfuryl acrylate, lauryl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, isodecyl acrylate, isooctyl acrylate Tridecyl acrylate, caprolactone acrylate, ethoxylated nonyl phenyl acrylate, zinc diacrylate, 1,3 butanediol diacrylate, 1.4 butanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, Triethylene glycol diacrylate, ethoxylated bisphenol A diacrylate, propicated neopentyl glycol acrylate, tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate triacrylate, ethoxylated trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, propoxylated trimethylol Propane triacrylate, proxied glyceryl triacrylate , Ditrimethylolpropane tetraacrylate, dipentaerystol hydroxypentaacrylate, ethoxylated pentaerythritol tetraacrylate, pentaacrylate ester and those in which the above acrylate is replaced with methacrylate, and one or more of these are mixed Can be used.
[0023]
Further, the photopolymerization initiator used in forming the photosensitive ceramic green sheet 1 generates radicals by light energy such as ultraviolet rays, and has the function of initiating photocuring reaction to the photoreactive compound by the radicals. Benzophenone, methyl o-benzoylbenzoate, 4,4-bis (dimethylamine) benzophenone, 4,4bis (diethylamino) benzophenone, 4,4-dichlorobenzophenone, 4-benzoyl-4-methyldiphenyl ketone, dibenzyl ketone Fluorenone, 2,2-diethoxyacetophenone, 2,2dimethoxy-2-phenyl-2-phenylacetophenone, 2-hydroxy-2-methylpropiophenone, pt-butyldichloroacetophenone, thioxanthone, 2-methylthioxanthone , 2- Lorothioxanthone, 2-isopropylthioxanthone, diethylthioxanthone, benzyl, benzyldimethylketanol, benzyl-methoxyethyl acetal, benzoin, benzoin methyl ether, benzoin butyl ether, anthraquinone, 2-t-butylanthraquinone, 2-amylanthraquinone, β-chloro Anthraquinone, anthrone, benzoanthrone, dibenzosuberone, methyleneanthrone, 4-azidobenzalacetophenone, 2,6-bis (p-azidobenzylidene) cyclohexanone, 2,6-bis (p-azidobenzylidene) -4-methylcyclohexanone 2-phenyl-1,2-butadion-2- (o-methoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-propanedione-2- (o-ethoxycarbo) Nyl) oxime, 1,3-diphenyl-propanetrione-2- (o-ethoxycarbonyl) oxime, 1-phenyl-3-ethoxy-propanetrione-2- (o-benzoyl) oxime, Michler's ketone, 2-methyl- [ 4- (methylthio) phenyl] -2-morpholino-1-propanone, naphthalenesulfonyl chloride, quinolinesulfonyl chloride, N-phenylthioacridone, 4,4-azobisisovityronitrile, 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl- Ketone, 2-benzyl-2dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1,2-diethylthioxanthone, 2,2 dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one, diphenyl disulfide, benzo Thiazole disulfide, trif Nylformine, camphorquinone, tetrabrominated carbon, tribromophenylsulfone, benzoin peroxide, and combinations of photoreducing dyes such as eosin and methylene blue and reducing agents such as ascorbic acid and triethanolamine, etc. 1 type (s) or 2 or more types in a compound can be used.
[0024]
The photopolymerization accelerator used for forming the photosensitive ceramic green sheet 1 has a function of accelerating the photocuring reaction of the photoreactive compound. For example, 4-dimethylaminoisoamylbenzoate, 4-dimethylaminoethylbenzoate 1 type or 2 types or more can be used.
[0025]
Moreover, the organic binder used when forming the said photosensitive ceramic green sheet 1 has the effect | action which couple | bonds with a ceramic powder and disperse | distributes this in an organic solvent, and is isobutyl methacrylate (i-BMA) and acrylic acid or methacrylic acid. And a copolymer thereof can be used.
[0026]
Further, the ultraviolet absorber used when forming the photosensitive ceramic green sheet 1 is unnecessary because the ultraviolet rays irradiated to cause a photo-curing reaction are scattered by the ceramic powder inside the photosensitive ceramic green sheet 1. Uses one or more of benzotriazole-based, benzophenone-based, and bindered amine-based compounds to prevent light curing to a certain extent, for example, to prevent deterioration of through hole formation accuracy. be able to.
[0027]
Further, the thermal polymerization inhibitor used in forming the photosensitive ceramic green sheet 1 has a property of absorbing free radicals, and the photosensitive resin composition is formed by weak thermal energy applied to the photosensitive ceramic green sheet 1 from the environment. A small amount of free radicals are generated from a part, and the photoreactive compound is partially polymerized by the free radicals, so that it is difficult to form a through hole by photolithography because it is difficult to dissolve in the developer. For example, quinone, hydroquinone, methyl hydroquinone, nitroso aluminum salt, hydroquinone monomethyl ether, 2,6-t-butyl-p-cresol, 2,3-dimethyl-6-t-butylphenol, 1 type (s) or 2 or more types can be used.
[0028]
Further, the non-photosensitive polymer used in forming the photosensitive ceramic green sheet 1 has an effect of supplementing the action of the photoreactive compound and assisting in forming the ceramic powder into a sheet, and is an acrylate ester. Examples include resins in which a resin in which a carboxylic acid is substituted is substituted for a resin such as a copolymer, a methacrylic acid ester copolymer, and an acrylic acid ester-methacrylic acid ester copolymer, such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, methacrylic acid. N-butyl acid, isobutyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, stearyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, isobornyl methacrylate, glycidyl methacrylate, methacryl Tetrahydrofurfuryl, allyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, dimethacrylate 1 , 3-butylene glycol, 1,6-hexanediol dimethacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, 2-methacryloyloxyethyl succinate, 2-methacryloyloxyethyl maleate, 2-methacryloyloxyethyl phthalate , 2-methacryloyloxyethyl hexahydrophthalate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, triflate methacrylate Roethyl, heptadecafluordecyl methacrylate, and copolymers of these organic acids replaced with acrylic acid. Examples of carboxylic acids to be replaced include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid Vinyl acids and their anhydrides are used.
[0029]
Next, a photomask pattern 2 is deposited on the upper surface of the photosensitive ceramic green sheet 1 as shown in FIG.
[0030]
The photomask pattern 2 is formed on the upper surface of the photosensitive ceramic green sheet 1 by adopting a photolithographic technique capable of fine processing, and its shape corresponds to the shape of the through hole to be formed. .
[0031]
Next, the photosensitive ceramic green sheet 1 having the photomask pattern 2 deposited on the upper surface is irradiated with ultraviolet light having an intensity of, for example, about 300 mj / cm ² from the photomask pattern 2 side. The region where no UV exists is irradiated with ultraviolet rays, the photosensitive resin composition in the region irradiated with ultraviolet rays is photopolymerized and photocured, and the region covered with the photomask pattern 2 is not irradiated with ultraviolet rays, Then, by removing the uncured region by development, as shown in FIG. 1C, a photo-cured ceramic sheet 1a having through holes 3 formed at predetermined positions is obtained.
[0032]
When the photosensitive ceramic green sheet 1 is irradiated with light such as ultraviolet rays to form a photo-curing ceramic sheet 1a having a through hole 3, the photomask pattern 2 is formed by adopting a photolithographic technique capable of fine processing. Therefore, the diameter of the through hole 3 can be made as small as 60 μm or less, and at the same time, the formation of the through hole 3 is irradiated with light such as ultraviolet rays through a photomask pattern, and uncured regions are removed by development. This can be done with an extremely simple operation.
[0033]
As the developer for removing the uncured photosensitive resin composition for forming the through hole 3, for example, an organic alkali solution such as triethanolamine is used, and the organic alkali such as triethanolamine is used. The solution comprising the above removes hydrogen ions from the carboxyl groups of the organic binder in the uncured photosensitive ceramic green sheet 1 and makes them water-soluble by ionizing the carboxyl groups, and is dissolved in a developer or washing water.
[0034]
When the photo-curing ceramic sheet 1a having the through hole 3 is formed, if the average particle size of the ceramic powder contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is about 2 μm (D50 by the microtrack method), ultraviolet rays Transmission is good and photocuring can be performed uniformly. Accordingly, it is preferable that the ceramic powder of the photosensitive ceramic green sheet 1 has an average particle size of about 2 μm.
[0035]
The photoreactive compound contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 has a through hole 3 of the photosensitive ceramic green sheet 1 when the addition amount is 5 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder. It becomes easy to form uniformly in the thickness direction. Therefore, it is preferable that the photoreactive compound contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is added in an amount of 5 to 12 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
[0036]
Further, the photopolymerization initiator contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 causes the photo-curing reaction to occur when the addition amount is set to 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder. It can be started uniformly in the sheet 1. Accordingly, the photopolymerization initiator contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is preferably added in an amount of 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
[0037]
Further, the photopolymerization accelerator contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is uniformly light in the photosensitive ceramic green sheet 1 when the addition amount is 2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder. The curing reaction can be promoted. Therefore, the photopolymerization accelerator contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is preferably added in an amount of 2 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
[0038]
Further, the organic binder contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 can be uniformly dispersed in an organic solvent when the added amount is 10 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder. It does not easily decompose during the subsequent firing and remains in the insulating substrate made of ceramic. Therefore, the organic binder contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is preferably added in an amount of 10 to 25 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
[0039]
Moreover, the ultraviolet absorber contained in the said photosensitive ceramic green sheet 1 is effective, without absorbing an ultraviolet ray excessively, if the addition amount shall be 0.01-2 weight part with respect to 100 weight part of ceramic powder. It can absorb and suppress photocuring of unnecessary parts. Therefore, it is preferable that the ultraviolet absorber contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is added in an amount of 0.01 to 2 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
[0040]
Further, when the thermal polymerization inhibitor contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is in the range of 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder, a small amount of free radicals generated by the heat energy is effective. The through-hole 3 can be accurately formed at any location without interfering with the photocuring reaction. Therefore, it is preferable that the thermal polymerization inhibitor contained in the photosensitive ceramic green sheet 1 is added in an amount of 0.1 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the ceramic powder.
[0041]
The photosensitive ceramic green sheet 1 is weak in mechanical strength when it is less than 10 μm in thickness, easily broken and difficult to handle, and when it exceeds 60 μm, it is irradiated with ultraviolet rays for photocuring. It is difficult for the light such as to reach the lower surface side of the photosensitive ceramic green sheet 1 and the resolution of forming the through hole 3 may be lowered. Therefore, the photosensitive ceramic green sheet 1 preferably has a thickness in the range of 10 to 60 μm.
[0042]
Then, as shown in FIG. 1 (d), a conductive paste is applied to a predetermined thickness by a screen printing method, a spin coating method, or the like on at least one surface of the photocurable ceramic sheet 1a having the through holes 3 and the through holes 3. Then, the wiring conductor layer 4 and the through-hole conductor layer 5 are formed.
[0043]
The conductive paste is made of metal powder made of gold, silver, platinum, palladium, copper, nickel, molybdenum, tungsten, or an alloy thereof, or an alloy containing these as a main component, or an ester type such as dibutyl phthalate (DBP). It is formed by adding and kneading an organic solvent such as an alcohol such as α-terpineol or an aromatic solvent such as toluene.
[0044]
When the particle size of the metal powder exceeds 5 μm, when the wiring conductor layer or the through-hole conductor layer is formed by firing, gaps are easily generated between the metal powders, and the conduction resistance of the wiring conductor layer and the like is increased. There is a tendency, and the electrical characteristics as a wiring board may be deteriorated. Therefore, the metal powder preferably has a particle size of 5 μm or less.
[0045]
Then, as shown in FIG. 1 (e), the entire surface and the through hole excluding the area having a width of 1 mm or more from the periphery of the through hole 3 and the outer peripheral edge on at least one surface of the photocurable ceramic sheet 1a having the through hole 3. A conductive paste is deposited and filled in a predetermined thickness by screen printing, spin coating or the like to form a power source conductor layer or ground conductor layer 6 and a through hole conductor layer 5.
[0046]
The auxiliary conductive layer or grounding conductive layer 6 and through-hole conductive layer 5 are the same as the conductive paste used when the wiring conductive layer 4 is formed.
[0047]
Further, immediately before or after the conductive paste to be the power supply conductor layer or grounding conductor layer 6 and through-hole conductor layer 5 is deposited and filled, the power supply conductor layer or grounding conductor of the photocurable ceramic sheet 1a. A plurality of grooves 7 radiating toward the outer peripheral end are formed in a region having a width of 1 mm or more from the outer peripheral end of the photocurable ceramic sheet 1a on which the layer 6 and the through-hole conductor layer 5 are formed.
[0048]
These groove portions 7 are formed by adopting a processing method capable of fine processing such as photolithography technology and laser processing. For example, when using a photolithography technology, first, a pattern of the groove portions 7 to be formed is formed. A photomask pattern is applied to the upper surface of the photocurable ceramic sheet 1a so that a corresponding opening is formed, and then a sodium carbonate solution or the like is applied to the portion of the photocurable ceramic sheet 1a not covered with the photomask pattern. 2 is made to act by applying a developer comprising a solution of a strong inorganic alkali salt to dissolve and remove the photo-hardened ceramic sheet of this portion from the upper surface, and finally to remove the photomask pattern. As shown, a plurality are formed so as to spread radially toward the outer peripheral edge.
[0049]
The groove 7 functions as a discharge path to the outside of the gaseous organic matter discharged from the power source conductor layer or the ground conductor layer 6 during firing, which will be described later.
[0050]
Finally, the plurality of photo-curing ceramic sheets 1a having the wiring conductor layer 4, the through-hole conductor layer 5, the power source conductor layer or grounding conductor layer 6 and the groove 7 are formed into the power source conductor layer or grounding layer. The conductor layer 6 and the groove portion 7 are stacked vertically and fired, and the photocured photosensitive resin composition in the photocurable ceramic sheet 1a and the organic solvent in the conductive paste and the solvent are released to the outside. By integrally sintering the ceramic powder and the metal powder, as shown in FIG. 1 (f), the wiring conductor layer 4a, the through hole conductor layer 5a, and the power supply conductor layer A wiring board as a product having the ground conductor layer 6a is completed.
[0051]
In this case, an organic resin having a network structure that prevents the movement of organic substances is present inside and on the surface of the light-hardened ceramic sheet 1a, and a large amount of the resin is supplied from the power source conductor layer or the ground conductor layer 6 during firing. Gaseous organic matter is discharged, but a large amount of gaseous organic matter discharged from the power supply conductor layer or grounding conductor layer 6 is well discharged to the outside through the groove portion 7, and the upper and lower photo-curing ceramics. It does not stay between the sheets 1a, and as a result, the adhesion between the upper and lower light-curing ceramic sheets 1a is improved, and it is possible to effectively prevent the occurrence of blistering on the insulating substrate 1b obtained after firing, resulting in poor appearance. In this case, the mechanical strength of the insulating base 1b can be increased and the conduction of the wiring conductor layer 4a and the through-hole conductor layer 5a inside the insulating base 1b can be ensured.
[0052]
Furthermore, the photo-hardening ceramic sheets positioned above and below the groove 7 are bent by heat and a load such as its own weight during firing, so that the groove 7 is filled and in close contact with each other to be sintered and integrated. The groove 7 does not remain in the insulating base 1b.
[0053]
In particular, when the width of the groove portion 7 is less than 0.1 mm, it becomes difficult to efficiently discharge the gaseous organic matter discharged from the power source conductor layer or the ground conductor layer 6 during firing to the outside. Exceeding the amount, the amount of gaseous organic matter released through each groove portion 7 becomes too large, and there is a risk that separation occurs between the upper and lower photocured ceramic sheets 1a due to the gas pressure at the time of release. Therefore, it is preferable that the width of the groove portion 7 is 0.1 mm to 1 mm.
[0054]
When the depth of the groove 7 is less than 2.5 μm, the light-cured ceramic sheet 1a is bent by pressure such as the weight of the laminated light-cured ceramic sheet 1a, and the groove 7 is partially blocked, so It is difficult to efficiently release the gaseous organic matter discharged from the conductor layer for grounding or the grounding conductor layer 6 to the outside, and when it exceeds 30 μm, the amount of the gaseous organic matter released through each groove portion 7 There is a risk that peeling will occur between the upper and lower light-hardening ceramic sheets 1a due to excessive gas pressure due to the gas pressure at the time of discharge. Therefore, the depth of the groove 7 is preferably set to 2.5 μm to 30 μm.
[0055]
In addition, when the gap between the adjacent grooves 7 becomes narrower than 0.1 mm, the gas pressure of the gaseous organic matter released through the grooves 7 is combined between the adjacent grooves 7, resulting in a large pressure. Peeling occurs between the light-curing ceramic sheets 1a, and if it exceeds 1 mm, it becomes difficult to efficiently release the gaseous organic matter discharged from the power source conductor layer or the grounding conductor layer 6 to the outside. May stay between the upper and lower light-curing ceramic sheets 1a and may cause separation between the light-curing ceramic sheets 1a. Therefore, it is preferable that the groove portion 7 has an adjacent interval of 0.1 mm to 1 mm.
[0056]
Furthermore, when the distance between the outer peripheral position of the power supply conductor layer or the grounding conductor layer 6 and the outer peripheral end of the photocurable ceramic sheet 1a is less than 1 mm, the adhesion between the upper and lower photocurable ceramic sheets 1a is deteriorated, There is a risk that peeling may occur between the upper and lower photo-curing ceramic sheets 1a due to the gas pressure discharged through the groove portion 7. Accordingly, the distance between the outer peripheral position of the power supply conductor layer or the grounding conductor layer 6 and the outer peripheral end of the photo-curing ceramic sheet 1a is specified to be 1 mm or more.
[0057]
In addition, when the length of the groove portion 7 exceeds 10 mm, it becomes difficult for the photocurable ceramic sheets positioned above and below the groove portion 7 to be completely adhered over the entire length of the groove portion 7, and obtained by firing. There is a tendency that voids are easily generated in the insulating base 1b and the mechanical strength is weak. Accordingly, the position of the outer periphery of the power supply conductor layer or the grounding conductor layer 6 is preferably set to a position within 10 mm from the outer peripheral end of the photo-curing ceramic sheet 1a.
[0058]
In the wiring board thus obtained, electronic components such as semiconductor elements, capacitive elements, resistors, etc. are mounted on the surface of the insulating base 1b, and the electrodes of each electronic component are electrically connected to the wiring conductor layer 4a, etc. Thus, each electronic component is electrically connected to each other through the wiring conductor layer 4a and the like and also connected to an external electric circuit.
[0059]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0060]
【The invention's effect】
According to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, the ceramic green sheet for forming the insulating base is made photosensitive by adding and dispersing the ceramic powder to the photosensitive resin composition. By irradiating the position with light, the photosensitive resin composition in a predetermined region is photocured, and the photosensitive resin composition in the uncured region is removed by development, so that the through hole is very simple and the diameter is small, 60 μm or less. The through-hole conductor layer formed in the through-hole can be formed with a small diameter of 60 μm or less, and the through-hole conductor layer can be formed with high density.
[0061]
Further, according to the method for manufacturing a wiring board of the present invention, at least 5 mm from the outer peripheral edge of the photocured ceramic sheet on which the conductive paste to be the power conductor layer and the ground conductor layer is printed and applied toward the outer peripheral edge. Since a plurality of grooves that spread radially are formed, the photocured ceramic sheets are laminated on top and bottom with conductive paste to be printed and applied as wiring conductor layers, through-hole conductor layers, power supply conductor layers, and ground conductor layers. When fired, an organic resin having a network structure that prevents the movement of organic substances is present inside and on the surface of the light-hardened ceramic sheet, and a large amount of gaseous matter is formed from the conductive paste that becomes the power conductor layer and the ground conductor layer. Even if the organic matter is discharged, such a large amount of gaseous organic matter is well discharged to the outside through the groove, and the upper and lower photocured ceramic sheets are discharged. As a result, the adhesion between the upper and lower photocured ceramic sheets is improved, effectively preventing the occurrence of blistering on the insulating substrate obtained after firing, resulting in poor appearance. In addition, it is possible to provide a wiring board in which the mechanical strength of the insulating base is increased and the wiring conductor layer and the through-hole conductor layer inside the insulating base are reliably connected.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views for each step for explaining a method of manufacturing a wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive ceramic green sheet 1a ... Photo hardening ceramic sheet 1b ... Insulating base | substrate 3 ... Through-hole 4 ... Conductor layer 4a for wiring ... Wiring conductor layer 5... Through hole conductor layer 5a... Through hole conductor 6... Power source conductor layer or ground conductor layer 6a... Power source conductor layer or ground conductor layer 7 ... Groove

Claims

(1) A step of producing a plurality of photosensitive ceramic green sheets in which ceramic powder is dispersed in a photosensitive resin composition, and a conductive paste in which an organic solvent is added to metal powder,
(2) A plurality of photo-curing ceramic sheets having through holes penetrating in the thickness direction by irradiating light to a predetermined region of the photosensitive ceramic green sheet to photo-cur the photosensitive resin composition in the predetermined region and developing the photosensitive resin composition. Forming, and
(3) using the conductive paste, forming a wiring conductor layer and a through-hole conductor layer having a predetermined pattern in at least one surface of the light-curing ceramic sheet and in the through-hole;
(4) A power source conductor layer or a ground conductor layer is formed on the entire surface of the at least one surface of the light-hardening ceramic sheet except for a width of 1 mm or more from the outer peripheral edge, and in a region having a width of 1 mm or more from the outer peripheral edge. Forming a plurality of grooves extending radially toward the outer peripheral edge;
(5) A plurality of light-curing ceramic sheets having the wiring conductor layer, through-hole conductor layer, power supply conductor layer or grounding conductor layer, and groove, and the power supply conductor layer or grounding conductor layer and groove between A method of manufacturing a wiring board comprising the steps of: laminating vertically and firing, and forming a wiring conductor layer, a through-hole conductor layer, and a power source conductor layer or a ground conductor layer on the inside and surface of an insulating base made of ceramic .

2. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the groove has a width of 0.1 mm to 1 mm, a depth of 2.5 μm to 30 μm, and an adjacent interval of 0.1 mm to 1 mm.