| 【発明の名称】 |
セラミック多層配線基板およびセラミック多層配線基板の製造方法ならびに半導体装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】大西 学
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地 松下電器産業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】安価で生産性の優れた薄型のセラミック多層配線基板、その製造方法、およびそのセラミック多層配線基板を用いた半導体装置を提供する。
【解決手段】配線印刷用グリーンシート９の表裏面両面９ａ，９ｂにおける導電性ペーストＭが充填されたスルーホール７部分に配線用の導体１１ａ，１１ｂを被着する。また、前記配線印刷用グリーンシート９よりも厚さの薄い絶縁用グリーンシート１０のスルーホール７に、前記上下の導体１１ａ，１１ｂを電気的に接続するため接続用導体である導電性ペーストＭを充填する。そして前記配線印刷用グリーンシート９の間に前記絶縁用グリーンシート１０を挟むようにして積層することにより、セラミック生積層体１２を生成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線層と絶縁層を積層してなるセラミック多層配線基板において、厚さの異なる絶縁層を交互に積層して構成されたことを特徴とするセラミック多層配線基板。
【請求項２】
表裏両面に配線用導体が被着されると共に厚み方向に接続用導電ペーストが充填されたスルーホールを有する２層以上の第１の絶縁層と、上下の前記第１の絶縁層における前記配線用導体を接続する接続用導電ペーストが充填されたスルーホールを有し、前記第１の絶縁層よりも厚さの薄い第２の絶縁層とを交互に積層して構成されたことを特徴とするセラミック多層配線基板。
【請求項３】
前記第１の絶縁層が、厚み方向に接続用導電ペーストが充填されたスルーホールにて表裏面の配線用導体を接続する厚さ５０μｍ以上の構成であり、前記第２の絶縁層が厚さ５０μｍ以下の構成であることを特徴とする請求項２記載のセラミック多層配線基板。
【請求項４】
請求項２または３記載のセラミック多層配線基板を製造する方法であって、第２の絶縁層の厚さを１５μｍ以下とし、第２の絶縁層のスルーホールの充填を、第１，第２の絶縁層の積層時に上下配線層の導電体によって行うことを特徴とするセラミック多層配線基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３いずれか１項に記載のセラミック多層配線基板をインターポーザに使用して、半導体素子をフリップチップまたはワイヤーボンド方式により実装したことを特徴とする半導体装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロニクス産業で用いられるＬＳＩあるいはＩＣ、チップ部品を搭載するセラミック多層配線基板に係り、さらにその製造方法、およびそのセラミック多層配線基板を用いた半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高度化、あるいは複数の半導体素子を１つのセラミック多層配線基板に搭載する半導体装置のモジュール化、あるいは半導体装置の小型化・薄型化の傾向により、半導体装置を構成するセラミック多層配線基板にも配線の高密度化あるいは薄型化の要望が高まっている。
【０００３】
一般にセラミック多層基板の製造方法として、印刷積層法とグリーンシート積層法とが知られている。
【０００４】
印刷積層法は、焼成済みのセラミック基板上に導体ペーストの印刷・乾燥，焼成と絶縁ペースとの印刷・乾燥，焼成を繰り返して多層化する方法であり、工程が簡便で製造歩留まりがよく、安価にセラミック配線基板が得られるが、配線パターンによる基板表面の段差のため高積層には不向きであり、また、焼成済みのセラミック基板上に印刷形成するため基板にスルーホールがある場合、配線の設計が制約される。
【０００５】
一方、グリーンシート積層法は各グリーンシートにビア孔を形成し、配線を形成した各グリーンシートを熱圧着して積層し、一括に焼成する方法であり、高積層に有利で比較的に自由な配線の設計が可能であるが、焼成時の収縮による寸法安定性が悪く、製造歩留まりが低い。
【０００６】
従来、半導体素子収納用パッケージあるいは回路基板などに使用されるセラミック多層配線基板は、特許文献１に記載されているように、アルミナセラミックスなどの電気絶縁材料より成る基体と該基体の表面および内部に埋設、焼き付けられているタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属より成る配線導体とにより構成されている。
【０００７】
前記セラミック多層配線基板の製造方法は、まず、アルミナなどの電気絶縁性に優れたセラミック原料粉末に、適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿状となすと共に、該泥漿状物を、従来周知のドクターブレード法を採用することによってシート状とし、複数枚のセラミック生シート（グリーンシート）を得る。次に、前記セラミック生シートに接続配線用のスルーホールを形成し、該スルーホール内にタングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からなる金属ペーストを充填すると共に、前記セラミック生シートの上面に、スクリーン印刷法などの厚膜手法により印刷塗布して、所定パターンの配線用導体を被着させる。
【０００８】
そして、最後に前記各セラミック生シートを上下に積層すると共に、加圧して生積層体を得て、該生積層体を還元雰囲気中、約１５００℃の温度で焼成し、各セラミック生シートと配線用導電層とを焼結一体化させることによって、製品としてのセラミック多層配線基板を完成させる。
【０００９】
図４は前記のようなセラミック多層配線基板の一例を示す平面図、図５は図４のセラミック多層配線基板の側面一部を拡大して示す断面図である。
【００１０】
図４，図５に示されるように、この種のセラミック多層配線基板１は、複数のセラミック層２を積層した構造をなし、基板表面（上部）３には半導体素子などの電子部品チップとの接続用端子４が多数配設されており、基板裏面５にはマザーボードとの接続用端子６が多数配設されている。
【００１１】
さらに、セラミック多層配線基板１の内部には、基板表面３に対し垂直で、かつ金属ペーストＭが充填されたスルーホール（導体）７が多数設けられ、該スルーホール７の端面相互を接続するように配線層８が配設されており、これらを介して基板表面３の接続用端子４と基板裏面５の接続用端子６とが電気的に接続される回路網が形成されている。
【特許文献１】特開平３−１１２６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来のグリーンシート積層法によるセラミック多層配線基板の製造では、グリーンシートに配線を印刷したり、スルーホールを形成しなければならないため、製造上ハンドリングが困難であり、基板の薄型化，配線の高密度化が困難である。
【００１３】
グリーンシートは、ドクターブレード法により数μｍまで薄くできるが、５０μｍ以下の厚さのグリーンシートに配線層をスクリーン印刷等により形成することは困難であり、セラミック多層配線基板の薄型化には限界がある。
【００１４】
本発明は、前記従来の課題を解決し、安価で生産性の優れた薄型のセラミック多層配線基板、その製造方法、およびそのセラミック多層配線基板を用いた半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明におけるセラミック多層配線基板は、表裏両面に配線層を印刷した２枚以上のグリーンシートを、前記グリーンシートよりも厚さの薄いスルーホールを有する絶縁用グリーンシートを介して積層することにより、薄型のセラミック多層配線基板を構成するものである。
【００１６】
すなわち、導電性ペーストの印刷，ハンドリングが比較的容易な５０μｍ以上の厚さのグリーンシートにスルーホールを形成して、導電ペーストの充填と表裏両面への配線層を印刷し、積層時の配線層の絶縁を５０μｍ以下の厚さのグリーンシートで行う構成のものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板の薄型化あるいは基板の厚みをほとんど変えずに配線層を増やすことができ配線密度を高めることが可能であり、半導体装置のさらなる小型化，薄型化，高密度化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係るセラミック多層配線基板の拡大断面図であり、平面状態は図４，図５に示す従来例と同様の構成である。なお、図４，図５にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付した。
【００２０】
図１において、導電材からなる配線層８が形成されている配線印刷用グリーンシート（第１の絶縁層）９と、配線印刷用グリーンシート９と厚さが異なりセラミックからなる絶縁用グリーンシート（第２の絶縁層）１０が交互に積層されている。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｆ）は本実施形態に係るセラミック多層配線基板の製造方法を工程順に示す説明図である。
【００２２】
まず、図２（ａ），（ｄ）に示すように、厚さの異なる配線印刷用グリーンシート９と絶縁用グリーンシート１０を作製する。各グリーンシート９，１０は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥漿物を作り、これを従来周知のドクターブレード法などによりシート状となすことによって形成される。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、配線印刷用グリーンシート９に導電性ペーストＭが充填される配線接続用のスルーホール７を形成する。スルーホール７は従来周知の打ち抜き加工法によりグリーンシート９の所定の位置に形成される。
【００２４】
さらに、配線印刷用グリーンシート９には、図２（ｃ）に示す如く、当該グリーンシート９の表裏面両面９ａ，９ｂに配線用の導体１１ａ，１１ｂを被着する。前記配線用導体１１ａ，１１ｂは、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）などの高融点金属よりなり、該高融点金属粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して得た金属ペースト（導電性ペースト）を、スクリーン印刷などの厚膜手法を採用することによって、当該グリーンシート９に印刷塗布されて設けられる。
【００２５】
一方、図２（ｅ）に示すように、配線印刷用グリーンシート９よりも厚さの薄い絶縁用グリーンシート１０には、上下の配線用導体１１ａ，１１ｂを電気的に接続するためのスルーホール７を打ち抜き加工法により形成し、該スルーホール７に接続用導体である導電性ペーストＭを充填する。
【００２６】
そして、図２（ｆ）に示すように、前記配線印刷用グリーンシート９の間に、絶縁用グリーンシート１０を挟むようにして積層することにより、セラミック生積層体１２を生成する。
【００２７】
次に、セラミック生積層体１２を、還元雰囲気中、約１５００℃の温度で焼成し、各グリーンシート９，１０と配線用導体１１ａ，１１ｂと導電性ペーストＭとを一括焼成することにより、セラミック多層配線基板１が完成する。
【００２８】
なお、絶縁用グリーンシート１０の厚さを１５μｍ以下にすることにより、スルーホール７に導電ペーストＭを充填しなくても、図３（ａ）に示すように、グリーンシート１０の積層時に上下の配線用導体１１ａ，１１ｂを設けるための導電体である金属ペーストＰがスルーホール７に流れ込む（矢印方向）ことになり、これによりスルーホール７を金属ペーストＰによって充填して上下層の接続を得ることができる。このため、図２（ｂ）に示すような絶縁用グリーンシート１０のスルーホール７に導電ペーストＭを充填する工程を省略することができて生産性が向上する。
【００２９】
また、本実施形態の前記セラミック多層配線基板をインターポーザに使用して、半導体素子をフリップチップまたはワイヤーボンド方式により実装することにより半導体装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、エレクトロニクス産業で用いられるＬＳＩあるいはＩＣ，チップ部品を搭載するセラミック多層配線基板に適用され、特に複数のグリーンシートを積層，圧着して未焼成配線基板とし、これを焼成することで製造されるセラミック多層配線基板、その製造方法に用いて有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係るセラミック多層配線基板の拡大断面図
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本実施形態に係るセラミック多層配線基板の製造方法を工程順に示す説明図
【図３】本実施形態における第２の絶縁層を製造する他の方法の説明図
【図４】従来のセラミック多層配線基板の一例を示す平面図
【図５】図４のセラミック多層配線基板の側面一部を拡大して示す断面図
【符号の説明】
【００３２】
１ セラミック多層配線基板
９ 配線印刷用グリーンシート
１０ 絶縁用グリーンシート
１１ａ，１１ｂ 配線用導体
１２ セラミック生積層体
Ｍ 導電性ペースト
Ｐ 金属ペースト
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
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| 【出願日】 |
平成１５年１０月３１日（２００３．１０．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１１２１２８
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 光威
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| 【公開番号】 |
特開２００５−１３６２６６（Ｐ２００５−１３６２６６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年５月２６日（２００５．５．２６） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−３７１７９６（Ｐ２００３−３７１７９６） |
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