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JP2009087965A - Multilayer wiring board - Google Patents

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JP2009087965A
JP2009087965A JP2007251561A JP2007251561A JP2009087965A JP 2009087965 A JP2009087965 A JP 2009087965A JP 2007251561 A JP2007251561 A JP 2007251561A JP 2007251561 A JP2007251561 A JP 2007251561A JP 2009087965 A JP2009087965 A JP 2009087965A
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JP
Japan
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ceramic
insulating
thickness
metal body
layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007251561A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidehiro Arikawa
秀洋 有川
Koji Yamamoto
浩司 山本
Yuya Furukubo
有哉 古久保
Tomohide Hasegawa
智英 長谷川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Publication of JP2009087965A publication Critical patent/JP2009087965A/en
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Abstract

【課題】 基板外形状の変形が少なく、基板主面の凹凸が抑制された多層配線基板を提供する。
【解決手段】 本発明の多層配線基板は、複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15が積層された矩形板状の絶縁基体1と、複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15のうち絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層のうち、重心の位置が絶縁基体1の中央と異なる位置に板状金属体2を、積層方向から見て絶縁基体1の四隅に、絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面を有するコーナー金属体3をそれぞれ埋設して形成する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer wiring board in which the deformation of the outer shape of the substrate is small and the unevenness of the main surface of the substrate is suppressed.
A multilayer wiring board according to the present invention includes a rectangular plate-like insulating substrate 1 in which a plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, and 15 are laminated, and a plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14 and 15, the center of gravity of the insulating substrate 1 is located at the center of the insulating substrate 1 of one or a plurality of ceramic insulating layers disposed in the middle of the thickness of the insulating substrate 1 and within 20% or less of the thickness of the insulating substrate 1. The plate-like metal body 2 is embedded at different positions, and the corner metal bodies 3 having two side surfaces parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating base body 1 are embedded in the four corners of the insulating base body 1 when viewed from the stacking direction. To form.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、パワーモジュール基板等に適用可能なセラミックスからなる多層配線基板に関する。   The present invention relates to a multilayer wiring board made of ceramics applicable to a power module board or the like.

従来、多層配線基板における配線導体の抵抗値を低減して大電流が流れるようにするために、多層配線基板を構成する絶縁基体に銅の厚膜や無電解メッキにより配線導体を形成することが行われていた。   Conventionally, in order to reduce the resistance value of a wiring conductor in a multilayer wiring board and allow a large current to flow, the wiring conductor is formed on the insulating substrate constituting the multilayer wiring board by a thick copper film or electroless plating. It was done.

しかし、かかる配線導体では、配線の高密度化のために配線パターンの線幅が多層配線基板の面積により制限され、一定以上に幅広く形成することができず、しかも、前記配線導体の形成方法では後の工程に悪影響を及ぼさないで短時間に低コストで充分な厚さの配線導体を得ることが困難であり、低抵抗化を満足するものではなかった。   However, in such a wiring conductor, the line width of the wiring pattern is limited by the area of the multilayer wiring board in order to increase the density of the wiring, and cannot be formed wider than a certain level. It was difficult to obtain a sufficiently thick wiring conductor at a low cost in a short time without adversely affecting the subsequent processes, and the reduction in resistance was not satisfied.

そこで、配線導体の抵抗値を低減して大電流を流せるようにするために、多層配線基板を構成する絶縁層となるセラミックグリーシートに貫通溝(貫通孔)を形成し、該貫通溝に電気抵抗値の低い銅や銀等の低融点金属からなる配線用導体ペーストを厚く充填して焼成し、低抵抗の配線導体を形成する方法が提案されている(特許文献1を参照。)。また、セラミックグリーンシートの貫通溝(貫通孔)に配線導体用ペーストではなく、セラミックグリーンシートと同一厚みの金属シートを埋め込む方法も提案されている(特許文献2を参照。)。   Therefore, in order to reduce the resistance value of the wiring conductor and allow a large current to flow, a through groove (through hole) is formed in the ceramic grease sheet serving as an insulating layer constituting the multilayer wiring board, and the through groove is electrically connected. There has been proposed a method of forming a low-resistance wiring conductor by thickly filling and firing a wiring conductor paste made of a low-melting point metal such as copper or silver having a low resistance value (see Patent Document 1). Also, a method has been proposed in which a metal sheet having the same thickness as the ceramic green sheet is embedded in the through groove (through hole) of the ceramic green sheet instead of the wiring conductor paste (see Patent Document 2).

しかしながら、特許文献1および特許文献2に記載された方法により製造された多層配線基板においては、前記配線導体用ペーストまたは前記金属シートが焼成されてなる板状金属体が、積層方向から見て中央から偏った位置に配置されていると、平面方向に歪んで変形した形状になってしまうという問題があった。なお、この変形の問題は平面方向に不均一な配線パターンが形成されていれば起こりうる問題であるが、このような板状金属体が埋設された場合には特に顕著な変形となってしまう。   However, in the multilayer wiring board manufactured by the method described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the plate-like metal body formed by firing the wiring conductor paste or the metal sheet is in the center when viewed from the stacking direction. If it is arranged at a position deviated from the above, there is a problem that the shape is distorted and deformed in the plane direction. The problem of this deformation is a problem that can occur if a non-uniform wiring pattern is formed in the plane direction. However, when such a plate-shaped metal body is embedded, it becomes a particularly remarkable deformation. .

同様に、前記配線導体用ペーストまたは前記金属シートが焼成されてなる板状金属体が、複数のセラミック絶縁層のうち前記絶縁基体のほぼ中央に配置されたセラミック絶縁層ではなく、中央からかけ離れた基板表面に近いセラミック絶縁層に設けられていると、基板に部分的な反りが発生してしまうという問題があった。   Similarly, the plate-like metal body formed by firing the wiring conductor paste or the metal sheet is not a ceramic insulating layer disposed at substantially the center of the insulating base among a plurality of ceramic insulating layers, but is far from the center. If it is provided on the ceramic insulating layer close to the substrate surface, there is a problem that the substrate is partially warped.

これに対し、配線として機能しないいわゆるダミーパターンを絶縁層表面の周縁近傍にメタライズにて形成することで、平面方向の変形を抑制する方法が挙げられる(特許文献3を参照。)。なお、メタライズにて形成されたダミーパターンは、1層あたりの厚みが15μm程度であって薄いものであるから、変形抑制効果を得るためには、各絶縁層の表面に形成される必要がある。
特開平5−21635号公報 特開2004−87990号公報 特開2004−153025号公報
On the other hand, a so-called dummy pattern that does not function as a wiring is formed by metallization in the vicinity of the periphery of the surface of the insulating layer to suppress deformation in the plane direction (see Patent Document 3). Since the dummy pattern formed by metallization has a thin thickness of about 15 μm per layer, it needs to be formed on the surface of each insulating layer in order to obtain a deformation suppressing effect. .
JP-A-5-21635 JP 2004-87990 A JP 2004-153025 A

しかしながら、このようにダミーパターンを各絶縁層の表面の周縁近傍に積層方向に重なるように形成すると、内部配線の設計自由度が減るとともに、加圧積層時の圧力のかかり具合が積層方向から見てダミーパターンの形成された領域と形成されていない領域との間で異なることから、これらの境界付近にデラミネーションが発生しやすくなるという問題がある。   However, if the dummy pattern is formed so as to overlap the periphery of the surface of each insulating layer in this way in the stacking direction, the degree of freedom in designing the internal wiring is reduced and the pressure applied during pressure stacking is viewed from the stacking direction. Therefore, there is a problem that delamination is likely to occur near the boundary between the region where the dummy pattern is formed and the region where the dummy pattern is not formed.

また、上記デラミネーションを防ぐためにセラミックグリーンシートと同じセラミック材料からなるペーストを、ダミーパターンの形成された領域と形成されていない領域とに亘ってコーティングした場合、製造コストが増すとともに、このペーストからセラミックグリーンシートに溶剤が浸透していくことで積層などの圧力がかかる工程でグリーンシートの伸びが生じ、逆に基板を変形させてしまうという問題がある。   In addition, when the paste made of the same ceramic material as the ceramic green sheet is coated over the area where the dummy pattern is formed and the area where the dummy pattern is not formed in order to prevent the above delamination, the manufacturing cost increases and As the solvent permeates into the ceramic green sheet, there is a problem that the green sheet is elongated in a process where pressure such as lamination is applied, and the substrate is deformed.

さらに、上記デラミネーションを防ぐためにダミーパターンを積層方向において少しずつずらして設けた場合は内部配線の設計自由度が減ってしまうという問題がある。   Furthermore, when the dummy patterns are provided by being gradually shifted in the stacking direction in order to prevent the delamination, there is a problem that the degree of freedom in designing the internal wiring is reduced.

一方、ダミーパターンの形成された領域を捨てしろとする場合は基板サイズを余計に大きくして取り数が減るという問題がある。   On the other hand, when the area where the dummy pattern is formed is to be discarded, there is a problem that the number of wafers is reduced by excessively increasing the substrate size.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、平面視したときの基板外形状の変形が小さくかつ基板主面に凹凸の少ない多層配線基板を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multilayer wiring board in which the deformation of the outer shape of the board when viewed in plan is small and the main surface of the board is less uneven.

本発明は、セラミック絶縁層が5層以上積層された矩形板状の絶縁基体と、該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、積層方向から見て重心の位置が前記絶縁基体の中央と異なるように、前記絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ前記絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層を貫通して埋設された板状金属体と、積層方向から見て前記絶縁基体の四隅に、前記絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ前記絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層を貫通して埋設された、前記絶縁基体の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面を有するコーナー金属体とを具備することを特徴とする。   The present invention relates to a rectangular plate-like insulating substrate in which five or more ceramic insulating layers are laminated, a wiring conductor formed inside the insulating substrate, and a position of the center of gravity when viewed from the lamination direction is the center of the insulating substrate. Differently, a plate-like metal body embedded through one or more ceramic insulating layers disposed in the middle of the thickness of the insulating base and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base; , Penetrating through one or more ceramic insulating layers disposed at the four corners of the insulating base as viewed from the stacking direction, at approximately the center of the thickness of the insulating base and within 20% or less of the thickness of the insulating base. And a corner metal body having two side surfaces parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating base.

ここで、前記板状金属体および前記コーナー金属体の厚みは、100μm以上1000μm以下であるのが好ましい。また、前記絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ前記絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される少なくとも一層のセラミック絶縁層に前記板状金属体および前記コーナー金属体が埋設されていることが好ましい。   Here, the thickness of the plate-like metal body and the corner metal body is preferably 100 μm or more and 1000 μm or less. Further, the plate-like metal body and the corner metal body are embedded in at least one ceramic insulating layer disposed at a substantially center of the thickness of the insulating base and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base. It is preferable.

本発明によれば、絶縁基体の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面を有するコーナー金属体が、積層方向から見て絶縁基体を形成するセラミック絶縁層の四隅にそれぞれ埋設されていることで、その焼成工程において絶縁基体を形成するためのセラミックグリーンシートの四隅を均一に収縮させようとする力が働くことから、積層方向から見て重心の位置が絶縁基体の中央と異なるように板状金属体が配置されていたとしても平面視したときの基板外形状の変形が少ない多層配線基板を実現することができる。また、板状金属体は絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層に設けてあることから、基板主面のうち板状金属体と対向する領域に形成される凸や凹を小さくすることができ、基板主面の平坦度を高めることができる。   According to the present invention, the corner metal bodies having two side surfaces parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating base are embedded in the four corners of the ceramic insulating layer forming the insulating base as viewed from the stacking direction. As a result, a force that uniformly shrinks the four corners of the ceramic green sheet for forming the insulating substrate in the firing process works, so that the position of the center of gravity is different from the center of the insulating substrate when viewed from the stacking direction. Even if the plate-like metal body is disposed on the substrate, it is possible to realize a multilayer wiring board with little deformation of the outer shape of the board when viewed in plan. In addition, since the plate-like metal body is provided in one or more ceramic insulating layers disposed in the middle of the thickness of the insulating base and within 20% or less of the thickness of the insulating base, Among them, the protrusions and depressions formed in the region facing the plate-like metal body can be reduced, and the flatness of the substrate main surface can be increased.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の多層配線基板の一例を示す平面透視図であり、図2は図1のX−X線断面図である。   FIG. 1 is a plan perspective view showing an example of the multilayer wiring board of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG.

図1および図2に示す本発明の多層配線基板は、ほぼ同じ厚みを有する複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15が積層された矩形板状の絶縁基体1と、絶縁基体1の内部に形成された配線導体8と、積層方向から見て重心の位置が絶縁基体1の中央と異なるように、複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15のうち絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層(図1,2ではセラミック絶縁層13のみ)を貫通して埋設された板状金属体2と、積層方向から見て絶縁基体1の四隅に、複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15のうち絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層(図1,2ではセラミック絶縁層13のみ)を貫通して埋設された、絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面3aを有するコーナー金属体3とを具備することを特徴とする。   The multilayer wiring board of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 includes a rectangular plate-like insulating substrate 1 in which a plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, 15 having substantially the same thickness are laminated, and an insulating substrate 1. Of the plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, 15 so that the position of the center of gravity is different from the center of the insulating substrate 1 when viewed from the stacking direction. A plate embedded through one or more ceramic insulating layers (only the ceramic insulating layer 13 in FIGS. 1 and 2) disposed at approximately the center of the thickness and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating substrate 1 Of the plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, 15 at the center of the thickness of the insulating base 1 and at the thickness of the insulating base 1. Within 20% or less A corner having two side surfaces 3a parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating substrate 1, embedded through one or more ceramic insulating layers (only the ceramic insulating layer 13 in FIGS. 1 and 2). And a metal body 3.

絶縁基体1は、複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15が積層され、矩形板状に形成されたものである。セラミック絶縁層11、12、13、14、15を形成するセラミックスとしては、耐薬品性に優れるとともに安価なAlを主結晶相とするアルミナ質焼結体が好適である。ここで、Alを主結晶相とするアルミナ質焼結体とは、粉末X線回折によって、Alの回折ピークが主ピークとして検出されるもので、Alの結晶を体積比率で50体積%以上含有していることが望ましい。 The insulating base 1 is formed by laminating a plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, and 15 and forming a rectangular plate shape. As the ceramic for forming the ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, and 15, an alumina sintered body having excellent chemical resistance and inexpensive Al 2 O 3 as a main crystal phase is suitable. Here, the alumina sintered body to the Al 2 O 3 as a main crystal phase, the powder X-ray diffraction, in which the diffraction peak of Al 2 O 3 is detected as the main peak, crystal Al 2 O 3 It is desirable to contain 50 volume% or more by volume ratio.

このようなアルミナ質焼結体は、例えば平均粒径1.0〜2.0μmの純度99%以上のAl粉末に、平均粒径1.0〜2.0μmのMn、SiO、MgO、CaO、SrOの群から選ばれる少なくとも1種の焼結助剤を添加した成形体を1300〜1600℃の温度範囲で焼成することによって得ることができる。焼結助剤などのAl以外の組成物の添加量については、Alを主結晶とする緻密体を得るために、望ましくは15質量%以下、更に望ましくは、10質量%以下とすることが望ましい。特に、焼結助剤などのAl以外の組成物の添加量が15質量%以下とした場合には、得られる絶縁基体1の大部分をAl結晶により形成することができる。また、これらの焼結助剤は、焼成温度を低くするために5質量%以上、さらには7質量%以上添加することが望ましい。 Such an alumina sintered body is made of, for example, Al 2 O 3 powder having an average particle size of 1.0 to 2.0 μm and a purity of 99% or more, Mn 2 O 3 having an average particle size of 1.0 to 2.0 μm, It can be obtained by firing a molded body to which at least one kind of sintering aid selected from the group of SiO 2 , MgO, CaO, and SrO is added in a temperature range of 1300 to 1600 ° C. The addition amount of Al 2 O 3 other than the compositions, such as sintering aids, in order to obtain a dense body of the Al 2 O 3 as a main crystal, preferably 15 wt% or less, more desirably, 10 wt% The following is desirable. In particular, when the amount of a composition other than Al 2 O 3 such as a sintering aid is set to 15% by mass or less, most of the obtained insulating substrate 1 can be formed of Al 2 O 3 crystals. . These sintering aids are preferably added in an amount of 5% by mass or more, and more preferably 7% by mass or more in order to lower the firing temperature.

なお、セラミック絶縁層11、12、13、14、15を形成するセラミックスとしてはAl質焼結体に限定されず、例えば、配線導体として低融点でかつ低抵抗のものを用いることができ、1000℃未満の低温焼成が可能なガラスセラミックスを用いてもよく、さらには、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、ムライト、コーディエライトなどを主結晶とするセラミック焼結体を用いてもよい。 The ceramic for forming the ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, 15 is not limited to the Al 2 O 3 sintered body, and for example, a wiring conductor having a low melting point and low resistance is used. Glass ceramics that can be fired at a low temperature of less than 1000 ° C. may be used. Further, a ceramic sintered body mainly composed of magnesium oxide, zirconium oxide, aluminum nitride, silicon nitride, mullite, cordierite, etc. It may be used.

そして、複数のセラミック絶縁層11、12、13、14、15のうち絶縁基体1の厚みの中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層または複数層のセラミック絶縁層(図1,2ではセラミック絶縁層13)を貫通するように、積層方向から見て重心の位置が絶縁基体1の中央と異なるように板状金属体2が埋設されている。ここで、板状金属体2は一層あたり一様な厚みになっているものであって、積層方向から見た重心の位置とは積層方向から見た各層の面積によって特定できる。また、板状金属体2が複数個埋設されている場合は、それぞれの板状金属体2の重心を結んで描かれる仮想図形の重心が絶縁基体1の中央と異なっているか否かで判断する。なお、この板状金属体2は、例えば配線として用いることができる。   Of the plurality of ceramic insulating layers 11, 12, 13, 14, and 15, one or more layers of ceramic insulation are arranged in the center of the thickness of the insulating base 1 and within 20% or less of the thickness of the insulating base 1. The plate-like metal body 2 is embedded so as to penetrate through the layers (the ceramic insulating layer 13 in FIGS. 1 and 2) so that the position of the center of gravity is different from the center of the insulating substrate 1 when viewed from the stacking direction. Here, the plate-like metal body 2 has a uniform thickness per layer, and the position of the center of gravity viewed from the stacking direction can be specified by the area of each layer viewed from the stacking direction. When a plurality of plate-like metal bodies 2 are embedded, it is determined whether or not the center of gravity of a virtual figure drawn by connecting the centers of gravity of the respective plate-like metal bodies 2 is different from the center of the insulating substrate 1. . In addition, this plate-shaped metal body 2 can be used as wiring, for example.

ここで、複数のセラミック絶縁層のうち絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置されるセラミック絶縁層とは、セラミック絶縁層の一層あたりの厚みが100μmから200μmであることから、例えば複数のセラミック絶縁層が5層構造の場合は上から3層目(図1に示すセラミック絶縁層13)のことをいい、6層構造の場合は上から3層目または4層目のことをいい、7層構造の場合は上から3層目または4層目あるいは上から4層目または5層目のことをいい、8層構造の場合は上から4層目または5層目のことをいい、9層構造の場合は上から4層目または5層目あるいは5層目または6層目のことをいい、10層構造の場合は上から5層目または6層目のことをいう。そして、絶縁基体を構成するセラミック絶縁層の数としては、一層あたり厚みとの関係から5層以上設けることが必要である。   Here, among the plurality of ceramic insulating layers, the ceramic insulating layer disposed at approximately the center of the thickness of the insulating substrate and within 20% or less of the thickness of the insulating substrate is a thickness of 100 μm per ceramic insulating layer. Therefore, for example, when a plurality of ceramic insulating layers have a five-layer structure, the third layer from the top (ceramic insulating layer 13 shown in FIG. 1) is used, and in the case of a six-layer structure, three layers from the top. This refers to the 4th or 4th layer. In the case of the 7-layer structure, it refers to the 3rd or 4th layer from the top or the 4th or 5th layer from the top. In the case of a 9-layer structure, it refers to the 4th or 5th layer or the 5th or 6th layer from the top. In the case of a 10-layer structure, the 5th layer from the top or It means the 6th layer. And as a number of the ceramic insulating layers which comprise an insulating base | substrate, it is required to provide five or more layers from the relationship with thickness per layer.

そして、板状金属体2は、絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層または複数層のセラミック絶縁層(図1,2ではセラミック絶縁層13)を貫通するように埋設されていて、後述するようにセラミック絶縁層13を形成するためのセラミックグリーンシートの一部に貫通穴を形成し、この貫通穴部分に金属シート片を埋め込むようにして形成されるのが好ましい。このような位置のセラミック絶縁層13に板状金属体2を埋設することで多層配線基板(絶縁基体1)の上下主面に形成される凹凸を抑制することができる。   The plate-like metal body 2 is composed of one or more ceramic insulating layers (in FIG. 1 and FIG. 2, ceramic insulating layers) which are arranged in the approximate center of the thickness of the insulating base 1 and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base 1. As will be described later, a through hole is formed in a portion of the ceramic green sheet for forming the ceramic insulating layer 13 and a metal sheet piece is embedded in the through hole portion. Thus, it is preferable to form. By embedding the plate-like metal body 2 in the ceramic insulating layer 13 at such a position, irregularities formed on the upper and lower main surfaces of the multilayer wiring board (insulating base 1) can be suppressed.

なお、板状金属体2は、絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層または複数層のセラミック絶縁層を貫通するように埋設されていればよく、例えば、積層するセラミック絶縁層が5層構造の場合は上から3層目に、積層するセラミック絶縁層が6層構造の場合は上から3層目または4層目に、7層構造の場合は上から3層目または4層目あるいは上から4層目または5層目に、8層構造の場合は上から4層目または5層目に、9層構造の場合は上から4層目または5層目あるいは5層目または6層目に、10層構造の場合は上から5層目および6層目のいずれか一方又は両方にそれぞれ貫通して形成されていれば良い。   The plate-like metal body 2 is embedded so as to penetrate through one or a plurality of ceramic insulating layers disposed in the approximate center of the thickness of the insulating base 1 and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base 1. For example, when the ceramic insulating layer to be laminated has a five-layer structure, the third layer from the top, and when the ceramic insulating layer to be laminated has a six-layer structure, the third or fourth layer from the top, 7 In the case of a layer structure, the third or fourth layer from the top or the fourth or fifth layer from the top, in the case of an eight-layer structure, the fourth or fifth layer from the top, and in the case of a nine-layer structure, the top In the case of the 10-layer structure, it is only necessary to penetrate through either one or both of the 5th layer and the 6th layer from the top to the 4th layer, the 5th layer, the 5th layer, or the 6th layer. .

この板状金属体2は、Cu、Cu−W、Ag、Al、W、Moを主体とする金属又はその合金により形成することができ、配線として用いた場合には大電流を流すことができる。板状金属体2の形状としては、直方体形状、円板形状などが挙げられ、直方体形状の場合は、板状金属体2の体積を最大限に大きくすることができ、大電流の実現という点で効果的であり、円板形状の場合は、応力集中を防ぎ、高信頼性を持たせるという点で効果的である。さらには多段形状であってもよく、この形状の場合は、絶縁基体1との接触面積が大きいため、絶縁基体1との接合信頼性を高くすることができる点で効果的である。なお、この多段形状の場合は、板状金属体2は絶縁基体1のほぼ中央に配置された複数層のセラミック絶縁層を貫通して形成することで得られる。   The plate-like metal body 2 can be formed of a metal mainly composed of Cu, Cu-W, Ag, Al, W, and Mo or an alloy thereof, and can pass a large current when used as a wiring. . Examples of the shape of the plate-shaped metal body 2 include a rectangular parallelepiped shape and a disk shape. In the case of a rectangular parallelepiped shape, the volume of the plate-shaped metal body 2 can be maximized and a large current can be realized. In the case of a disk shape, it is effective in preventing stress concentration and providing high reliability. Further, a multi-stage shape may be used, and in this case, since the contact area with the insulating base 1 is large, the bonding reliability with the insulating base 1 can be improved. In the case of this multi-stage shape, the plate-like metal body 2 is obtained by penetrating and forming a plurality of ceramic insulating layers disposed almost at the center of the insulating base 1.

また、板状金属体2は多層配線基板に用いられるものであることから、設計される配線パターン等によって積層方向からみて絶縁基体1の中央に配置されていることはほとんどなく、重心の位置が絶縁基体1の中央と異なる位置(中央から偏った位置)に配置されることになる。そして、多層配線基板を製造する際に、セラミック絶縁層13となるセラミックグリーンシートと板状金属体2となる金属シート片との収縮挙動が異なるから、このような配置の影響により焼成収縮時に絶縁基体1の四隅が均一に収縮して絶縁基体1が形成されず、絶縁基体1の外形状を所定寸法内に形成することができなくなる。   Further, since the plate-like metal body 2 is used for a multilayer wiring board, it is rarely arranged at the center of the insulating substrate 1 as viewed from the lamination direction depending on the designed wiring pattern or the like, and the position of the center of gravity is The insulating substrate 1 is disposed at a position different from the center (a position deviated from the center). And when manufacturing a multilayer wiring board, since the shrinkage | contraction behavior of the ceramic green sheet used as the ceramic insulating layer 13 and the metal sheet piece used as the plate-shaped metal body 2 differs, it is insulated at the time of baking shrinkage by the influence of such arrangement | positioning. The four corners of the base 1 are uniformly shrunk so that the insulating base 1 is not formed, and the outer shape of the insulating base 1 cannot be formed within a predetermined dimension.

そこで、絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層(図1,2ではセラミック絶縁層13)の四隅に、絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面を有するコーナー金属体3を埋設する。   Therefore, at the four corners of one or a plurality of ceramic insulating layers (ceramic insulating layer 13 in FIGS. 1 and 2), which is disposed at approximately the center of the thickness of the insulating substrate 1 and within 20% or less of the thickness of the insulating substrate 1. The corner metal body 3 having two side surfaces parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating substrate 1 is embedded.

このように、絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面を有するコーナー金属体3をセラミック絶縁層13の四隅に設けることで、焼成収縮時にセラミック絶縁層となるセラミックグリーンシートの四隅の収縮を規制することができるため、焼成後において基板外形状が大きく変形することを抑制することができる。   Thus, by providing the corner metal bodies 3 having two side surfaces parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating base 1 at the four corners of the ceramic insulating layer 13, the ceramic green that becomes the ceramic insulating layer during firing shrinkage is provided. Since the shrinkage of the four corners of the sheet can be restricted, the outer shape of the substrate can be prevented from being greatly deformed after firing.

ここで、絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置されるセラミック絶縁層とは、セラミック絶縁層の一層あたりの厚みが100μmから200μmであることから、例えば複数のセラミック絶縁層が5層構造の場合は上から3層目(図1に示すセラミック絶縁層13)のことをいい、6層構造の場合は上から3層目または4層目のことをいい、7層構造の場合は上から3層目または4層目あるいは上から4層目または5層目のことをいい、8層構造の場合は上から4層目または5層目のことをいい、9層構造の場合は上から4層目または5層目あるいは5層目または6層目のことをいい、10層構造の場合は上から5層目または6層目のことをいう。   Here, the ceramic insulating layer disposed at approximately the center of the thickness of the insulating base 1 and within 20% or less of the thickness of the insulating base 1 has a thickness per layer of the ceramic insulating layer of 100 μm to 200 μm. For example, when a plurality of ceramic insulating layers have a five-layer structure, it refers to the third layer from the top (ceramic insulating layer 13 shown in FIG. 1), and in the case of a six-layer structure, the third or fourth layer from the top. In the case of a 7-layer structure, the 3rd or 4th layer from the top or the 4th or 5th layer from the top. In the case of an 8 layer structure, the 4th or 5th layer from the top In the case of a 9-layer structure, the 4th or 5th layer or the 5th or 6th layer from the top. In the case of a 10-layer structure, the 5th or 6th layer from the top. Say.

コーナー金属体3も板状金属体2と同じくセラミック絶縁層(セラミック絶縁層13)を貫通するように埋設されていて、板状金属体2と同様に、セラミック絶縁層13を形成するためのセラミックグリーンシートの一部に貫通穴を形成し、この貫通穴部分に金属シート片を埋め込むようにして形成されるのが好ましい。このような位置のセラミック絶縁層13にコーナー金属体3を埋設することで多層配線基板(絶縁基体1)の上下主面に形成される凹凸を抑制することができる。   The corner metal body 3 is also embedded so as to penetrate the ceramic insulating layer (ceramic insulating layer 13) similarly to the plate-like metal body 2, and the ceramic for forming the ceramic insulating layer 13 is formed in the same manner as the plate-like metal body 2. It is preferable that a through hole is formed in a part of the green sheet, and a metal sheet piece is embedded in the through hole portion. By embedding the corner metal body 3 in the ceramic insulating layer 13 at such a position, unevenness formed on the upper and lower main surfaces of the multilayer wiring board (insulating base 1) can be suppressed.

なお、コーナー金属体3は、絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層または複数層のセラミック絶縁層を貫通するように埋設されていればよく、例えば、積層するセラミック絶縁層が5層構造の場合は上から3層目に、積層するセラミック絶縁層が6層構造の場合は上から3層目または4層目に、7層構造の場合は上から3層目または4層目あるいは上から4層目または5層目に、8層構造の場合は上から4層目または5層目に、9層構造の場合は上から4層目または5層目あるいは5層目または6層目に、10層構造の場合は上から5層目および6層目のいずれか一方又は両方にそれぞれ貫通して形成されていれば良い。   The corner metal body 3 is embedded so as to penetrate one layer or a plurality of ceramic insulating layers disposed in the approximate center of the thickness of the insulating base 1 and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base 1. For example, when the ceramic insulating layer to be laminated has a five-layer structure, the third layer from the top, and when the ceramic insulating layer to be laminated has a six-layer structure, the third layer or the fourth layer from the top has seven layers. 3rd or 4th layer or 4th or 5th layer from the top in the case of structure, 4th or 5th layer from the top in the case of 8 layer structure, or from the top in the case of 9 layer structure In the case of a 10-layer structure, the fourth layer, the fifth layer, the fifth layer, or the sixth layer may be formed so as to penetrate either one or both of the fifth layer and the sixth layer from the top.

このコーナー金属体3は、特に配線の一部として機能する場合は板状金属体2と同様にCu、Cu−W、Ag、Al、W、Moを主体とする金属又はその合金により形成することができるが、配線の一部として用いない場合は他の金属体を用いても良い。ただし、多層配線基板の設計のし易さの点で板状金属体2と同種の金属や合金を用いることが好ましい。   The corner metal body 3 is formed of a metal mainly composed of Cu, Cu-W, Ag, Al, W, and Mo or an alloy thereof in the same manner as the plate-like metal body 2 when it functions as a part of the wiring. However, other metal bodies may be used if not used as part of the wiring. However, it is preferable to use the same type of metal or alloy as the plate-like metal body 2 in terms of the ease of designing the multilayer wiring board.

そして、コーナー金属体3は、絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に沿って平行な2つの側面3aを有していることが重要である。このような形状のコーナー金属体3が絶縁基体1の四隅にそれぞれ埋設されていることで、その焼成工程において絶縁基体1を形成するためのセラミックグリーンシートの四隅を均一に収縮させようとする力が働くことから、板状金属体2の重心の位置が絶縁基体1の中央と異なる位置に配置されることの影響による平面方向の変形の少ない多層配線基板が得られる。ここで、図2に示すコーナー金属体3は積層方向から見てL字状に形成されたものであり、このような形状であるのが他の配線パターン(配線導体8)の設計自由度の点から好ましいが、変形抑制の点からは絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に沿う2つの側面を有していればよく、例えば、積層方向から見て四角形をしたものや三角形をしたものでも構わない。   It is important that the corner metal body 3 has two side surfaces 3a parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating base 1. Since the corner metal bodies 3 having such a shape are embedded in the four corners of the insulating substrate 1, the force for uniformly shrinking the four corners of the ceramic green sheet for forming the insulating substrate 1 in the firing process. Therefore, a multilayer wiring board with less deformation in the plane direction due to the influence of the position of the center of gravity of the plate-like metal body 2 being arranged at a position different from the center of the insulating base 1 can be obtained. Here, the corner metal body 3 shown in FIG. 2 is formed in an L-shape when viewed from the stacking direction, and such a shape is the degree of freedom in designing other wiring patterns (wiring conductors 8). Although it is preferable from the point of view, it is only necessary to have two side surfaces along the two side surfaces forming the corners of the insulating base 1 from the viewpoint of suppressing deformation. It does not matter if you do it.

絶縁基体1の角部を形成する2つの側面に平行なコーナー金属体3の各側面3aの長さ(絶縁基体1の一辺に沿ったコーナー金属体3の一辺の長さ)は、絶縁基体1の一辺の長さに対して25%以上の比率の長さを有していることが良く、コーナー金属体3を2個合わせて絶縁基体1の一辺あたり50%以上の比率の長さとなっているのが好ましい。このように絶縁基体1の側面に沿って平行な側面3aを構成するコーナー金属体3の一辺(積層方向から見て絶縁基体1の側面に平行な辺)の長さを、近接して対向する絶縁基体1の一辺の長さの25%以上とすることによって、変形の抑制効果が高まる。   The length of each side surface 3a (the length of one side of the corner metal body 3 along one side of the insulating base body 1) parallel to the two side surfaces forming the corners of the insulating base body 1 is determined as follows. The length of one side is preferably 25% or more, and the two corner metal bodies 3 are combined to form a length of 50% or more per side of the insulating substrate 1. It is preferable. Thus, the length of one side (side parallel to the side surface of the insulating substrate 1 when viewed from the stacking direction) of the corner metal body 3 constituting the side surface 3a parallel to the side surface of the insulating substrate 1 is opposed to each other. By setting it to 25% or more of the length of one side of the insulating substrate 1, the effect of suppressing deformation is enhanced.

また、積層方向から見たコーナー金属体3の一個片の面積は、配線として機能させない場合は変形抑制効果を有するとともに他の配線パターンの設計自由度をもたせる範囲として、積層方向から見た絶縁基体1の面積に対して2.5%〜12.5%の割合であるのが好ましく、配線も兼ねる場合は上限として22.5%までの割合であってもよい。   In addition, the area of each piece of the corner metal body 3 viewed from the stacking direction is an insulating base viewed from the stacking direction as a range that has a deformation suppressing effect when not functioning as a wiring and has a degree of freedom in designing other wiring patterns. A ratio of 2.5% to 12.5% with respect to the area of 1 is preferable, and when it also serves as a wiring, the ratio may be up to 22.5% as an upper limit.

なお、板状金属体2およびコーナー金属体3の厚みは、絶縁基体1の上下面に形成される凹凸を抑制するとともに、平面方向の変形抑制効果の高い範囲として、100μm以上1000μm以下であるのが好ましい。また、同様の効果の観点から、板状金属体2の上側に積層されたセラミック絶縁層11,12および下側に積層された複数のセラミック絶縁層14,15の合計厚みはそれぞれ板状金属体2の厚みの2〜3倍であるのが好ましく、コーナー金属体3の上側に積層されたセラミック絶縁層11,12および下側に積層された複数のセラミック絶縁層14,15の合計厚みはそれぞれコーナー金属体3の厚みの2〜3倍であるのが好ましい。   In addition, the thickness of the plate-like metal body 2 and the corner metal body 3 is 100 μm or more and 1000 μm or less as a range in which the unevenness formed on the upper and lower surfaces of the insulating substrate 1 is suppressed and the deformation suppressing effect in the planar direction is high. Is preferred. From the viewpoint of the same effect, the total thickness of the ceramic insulating layers 11 and 12 stacked on the upper side of the plate-shaped metal body 2 and the plurality of ceramic insulating layers 14 and 15 stacked on the lower side is respectively set to the plate-shaped metal body. The thickness of the ceramic insulating layers 11 and 12 stacked on the upper side of the corner metal body 3 and the plurality of ceramic insulating layers 14 and 15 stacked on the lower side are preferably 2 to 3 times the thickness of 2, respectively. The thickness of the corner metal body 3 is preferably 2 to 3 times.

また、基板外形状の変形や基板主面の凹凸を抑制する観点から絶縁基体1の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体1の厚みの20%以下の範囲内に配置される少なくとも一層のセラミック絶縁層に板状金属体2およびコーナー金属体3が埋設されるように形成することが好ましい。   Further, from the viewpoint of suppressing deformation of the outer shape of the substrate and unevenness of the main surface of the substrate, at least one ceramic insulating layer disposed approximately in the center of the thickness of the insulating base 1 and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base 1 Preferably, the plate-like metal body 2 and the corner metal body 3 are formed so as to be embedded.

次に、本発明の多層配線基板の製造方法について具体的に説明する。   Next, the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention is demonstrated concretely.

図3は、本発明の多層配線基板の製造方法の説明図であって、図3には焼成後にセラミック絶縁層となるセラミックグリーンシート4と、焼成後に板状金属体2やコーナー金属体3となる金属シート5が示してある。なお、図に示す6は金型である。   FIG. 3 is an explanatory view of a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention. FIG. 3 shows a ceramic green sheet 4 that becomes a ceramic insulating layer after firing, and a plate-like metal body 2 and a corner metal body 3 after firing. A metal sheet 5 is shown. In addition, 6 shown to a figure is a metal mold | die.

まず、以下に説明するように、セラミックグリーンシート4、金属シート5、および導体ペーストを作製する。 First, as described below, the ceramic green sheet 4, the metal sheet 5, and the conductor paste are prepared.

セラミックグリーンシート4は、セラミック粉末と有機樹脂と溶剤とを所定の割合で混合して調整したセラミックスラリーから、従来周知のドクターブレード法などによりシート状に形成する。   The ceramic green sheet 4 is formed into a sheet shape from a ceramic slurry prepared by mixing ceramic powder, an organic resin, and a solvent at a predetermined ratio by a conventionally known doctor blade method or the like.

また、金属シート5も、金属粉末と有機樹脂と溶剤とを所定の割合で混合して調整した金属スラリーからドクターブレード法などによりシート状に形成する。なお、金属スラリーには必要に応じてセラミック粉末を含有させてもよい。   Further, the metal sheet 5 is also formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like from a metal slurry prepared by mixing metal powder, an organic resin, and a solvent at a predetermined ratio. The metal slurry may contain ceramic powder as necessary.

セラミックグリーンシート4を形成するセラミック粉末および金属シート5を形成する金属粉末の平均粒径は0.01〜10μm程度のものが好適に用いられ、特に、1〜5μmの範囲の粉末が取り扱いや焼結性に優れている。   The average particle size of the ceramic powder forming the ceramic green sheet 4 and the metal powder forming the metal sheet 5 is preferably about 0.01 to 10 μm, and in particular, the powder in the range of 1 to 5 μm is handled and sintered. Excellent binding.

セラミックグリーンシート4にマイクロドリルやレーザー等によりスルーホールを形成し、印刷等の方法でこのスルーホールに導体ペーストを充填するとともに、セラミックグリーンシート4の表面に導体ペーストを印刷して配線導体8を形成する。   A through hole is formed in the ceramic green sheet 4 by a micro drill or a laser, and the conductive paste is filled into the through hole by a method such as printing, and the conductor paste is printed on the surface of the ceramic green sheet 4 to form the wiring conductor 8. Form.

次に、焼成後に板状金属体となる金属シート5の一部および/またはコーナー金属体3となる金属シート5の一部をセラミック絶縁性層となるセラミックグリーンシート4に埋め込む方法について説明する。   Next, a method of embedding a part of the metal sheet 5 that becomes the plate-like metal body and / or a part of the metal sheet 5 that becomes the corner metal body 3 in the ceramic green sheet 4 that becomes the ceramic insulating layer will be described.

セラミックグリーンシート4の所定箇所に貫通穴41を形成した後、貫通穴41を形成したセラミックグリーンシート4に金属シート5を積層し、セラミックグリーンシート4における貫通穴41の形成された部分を金属シート5側(図3では上側)から押圧することによって、金属シート5の一部を貫通穴41内に埋め込んだあと、残りの金属シート5を取り除くことにより、セラミックグリーンシート4と金属シート片5aを一体化して複合シート7を形成する。このとき、セラミックグリーンシート4と金属シート片5aとは略同一厚みであることが望ましい。   After the through hole 41 is formed at a predetermined position of the ceramic green sheet 4, the metal sheet 5 is laminated on the ceramic green sheet 4 having the through hole 41, and the portion of the ceramic green sheet 4 where the through hole 41 is formed is the metal sheet. By pressing from the 5 side (upper side in FIG. 3), a part of the metal sheet 5 is embedded in the through hole 41, and then the remaining metal sheet 5 is removed, whereby the ceramic green sheet 4 and the metal sheet piece 5a are removed. The composite sheet 7 is formed by integrating. At this time, it is desirable that the ceramic green sheet 4 and the metal sheet piece 5a have substantially the same thickness.

なお、複合シート7の形成方法(セラミックグリーンシート4の貫通穴41への金属シート片5の埋め込み方法)については、図3に示すようにセラミックグリーンシート4に貫通穴41を形成した後に、このセラミックグリーンシート4の上に金属シート5を貼り合わせて金属シート5の一部を貫通穴41内に埋め込む方法に限らず、図4に示すようにセラミックグリーンシート4の上に金属シート5を貼り合わせた状態で金属シート5側(図4では上側)から押圧することによって、金属シート5の一部を貫通穴41内に埋め込む方法であってもよい。   In addition, about the formation method (the embedding method of the metal sheet piece 5 to the through-hole 41 of the ceramic green sheet 4) of the composite sheet 7, after forming the through-hole 41 in the ceramic green sheet 4 as shown in FIG. The metal sheet 5 is stuck on the ceramic green sheet 4 and the metal sheet 5 is stuck on the ceramic green sheet 4 as shown in FIG. A method of embedding a part of the metal sheet 5 in the through hole 41 by pressing from the metal sheet 5 side (upper side in FIG. 4) in the combined state may be used.

また、複合シート7とは別に、主面に導体ペーストを所定の配線パターンとなるように印刷したセラミックグリーンシート4やさらに上下主面を貫通するスルーホールを形成し、このスルーホール内に導体ペーストを充填してスルーホール導体を形成したセラミックグリーンシート4等を準備する。   Separately from the composite sheet 7, a ceramic green sheet 4 printed with a conductor paste on the main surface so as to have a predetermined wiring pattern and a through hole penetrating the upper and lower main surfaces are formed, and the conductor paste is formed in the through hole. A ceramic green sheet 4 or the like having a through-hole conductor filled therein is prepared.

そして、これらのセラミックグリーンシート4と複合シート7とを積層して5層以上のグリーンシート積層体を形成する。このとき、板状金属体2となる金属シート片5aおよびコーナー金属体3となる金属シート片5aを埋設した複合シート7は、グリーンシート積層体の厚みのほぼ中央で、焼成後における全体厚みの20%以下の領域に配置されるようにする。ただし、板状金属体2となる金属シート片5aおよびコーナー金属体3となる金属シート片5aは、後述する焼成工程における反りや表面の凹凸を抑制する観点から、できるだけグリーンシート積層体の厚み中央に配置されるように設計することが好ましい。   Then, these ceramic green sheets 4 and the composite sheet 7 are laminated to form a green sheet laminate having five or more layers. At this time, the composite sheet 7 in which the metal sheet piece 5a to be the plate-like metal body 2 and the metal sheet piece 5a to be the corner metal body 3 are embedded is substantially at the center of the thickness of the green sheet laminate, It should be arranged in an area of 20% or less. However, the metal sheet piece 5a to be the plate-like metal body 2 and the metal sheet piece 5a to be the corner metal body 3 are as thick as possible in the center of the thickness of the green sheet laminate from the viewpoint of suppressing warpage and surface irregularities in the firing step described later. It is preferable to design so that it may be arrange | positioned.

また、板状金属体2となる金属シート片5aとコーナー金属体3となる金属シート片5aとを同一のセラミックグリーンシート4に埋め込むようにすれば、埋め込みに必要となる金型の数を減らすことができるため、作業工程の簡素化およびコスト低減を図ることができ、好ましい。 Further, if the metal sheet piece 5a to be the plate-like metal body 2 and the metal sheet piece 5a to be the corner metal body 3 are embedded in the same ceramic green sheet 4, the number of molds required for embedding is reduced. Therefore, the work process can be simplified and the cost can be reduced, which is preferable.

次いで、作製したグリーンシート積層体を、酸化雰囲気、還元雰囲気、あるいは不活性雰囲気で焼成することで、多層配線基板を作製することができる。   Next, the produced green sheet laminate is fired in an oxidizing atmosphere, a reducing atmosphere, or an inert atmosphere, whereby a multilayer wiring board can be produced.

ここで、セラミックグリーンシート4と金属シート片5aとの間に隙間がほとんどない場合でも、この複合シート7を焼成した際にセラミックグリーンシート4と金属シート片5aとの収縮差によって隙間が形成されることがある。このように互いの間に隙間があると、水分や酸素が隙間を通って内部に達し、金属層を酸化させたり、配線層のマイグレーションを助長したり、絶縁基体1を形成するセラミックスの変色や腐食を招くことになるが、本発明のように絶縁基体1中に板状金属体2およびコーナー金属体3を埋設することにより、このような問題も解消することができる。   Here, even when there is almost no gap between the ceramic green sheet 4 and the metal sheet piece 5a, a gap is formed by the difference in contraction between the ceramic green sheet 4 and the metal sheet piece 5a when the composite sheet 7 is fired. Sometimes. Thus, when there is a gap between each other, moisture and oxygen reach the inside through the gap, oxidize the metal layer, promote migration of the wiring layer, discoloration of ceramics forming the insulating base 1, Although corrosion will be caused, such problems can be solved by embedding the plate-like metal body 2 and the corner metal body 3 in the insulating substrate 1 as in the present invention.

パワーモジュール基板を構成する多層配線基板を作製した。   A multilayer wiring board constituting the power module substrate was produced.

焼成後に絶縁基体となるセラミックグリーンシートの原料粉末として、純度99%以上で平均粒径が1.5μmのAl粉末を90質量%、純度99%以上で平均粒径1.0μmのSiO粉末を5質量%、純度99%以上で平均粒径1.5μmのMn粉末5質量%を混合し、成形用有機樹脂(バインダ)としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として混合し、スラリーを作製した。このスラリーを用いてドクターブレード法にて厚み200μmのセラミックグリーンシートを作製した。なお、セラミックグリーンシートの焼成後の外形状は長さ80mm、幅50mmの長方形となるように設計した。 As a raw material powder for a ceramic green sheet that becomes an insulating base after firing, 90% by mass of Al 2 O 3 powder having a purity of 99% or more and an average particle size of 1.5 μm, SiO having a purity of 99% or more and an average particle size of 1.0 μm 5% by mass of 2 powders, 5% by mass of Mn 2 O 3 powder with a purity of 99% or more and an average particle size of 1.5 μm, and an acrylic binder as a molding organic resin (binder) and toluene as a solvent A slurry was prepared. Using this slurry, a ceramic green sheet having a thickness of 200 μm was prepared by a doctor blade method. The external shape of the ceramic green sheet after firing was designed to be a rectangle with a length of 80 mm and a width of 50 mm.

また、焼成後に板状金属体およびコーナー金属体となる金属シートの原料粉末として、平均粒径2.0μmのCu粉末30質量%と平均粒径2.0μmのW粉末70質量%とを混合し、成形用有機樹脂(バインダ)としてアクリル系バインダと、トルエンを溶媒として添加し、セラミックグリーンシート4と同様に金属スラリーを作製した。そして、この金属スラリーを用いてドクターブレード法にて厚み200μmの金属シート5を作製した。   Further, as a raw material powder of a metal sheet that becomes a plate-like metal body and a corner metal body after firing, 30% by mass of Cu powder having an average particle size of 2.0 μm and 70% by mass of W powder having an average particle size of 2.0 μm are mixed. Then, an acrylic binder and toluene were added as a forming organic resin (binder) as a solvent, and a metal slurry was prepared in the same manner as the ceramic green sheet 4. And the metal sheet 5 of thickness 200micrometer was produced with the doctor blade method using this metal slurry.

また、平均粒径2.0μmのCu粉末30質量%と平均粒径2.0μmのW粉末70質量%を、アクリル系バインダおよびアセトンを溶媒として混合し、溶剤を減圧加熱等によって除くことにより導体ペーストを作製した。   Further, conductor is obtained by mixing 30% by mass of Cu powder having an average particle size of 2.0 μm and 70% by mass of W powder having an average particle size of 2.0 μm using an acrylic binder and acetone as a solvent and removing the solvent by heating under reduced pressure or the like. A paste was prepared.

そして、上記のセラミックグリーンシートに対して打ち抜き加工を施し、直径が100μmのビアホールを形成し、このビアホール内に、導体ペーストをスクリーン印刷法によって充填するとともに、セラミックグリーンシートの表面に配線パターンを印刷した。   Then, the ceramic green sheet is punched to form a via hole having a diameter of 100 μm. The via hole is filled with a conductive paste by a screen printing method, and a wiring pattern is printed on the surface of the ceramic green sheet. did.

次に、セラミックグリーンシートの所定箇所に貫通穴を形成し、この貫通穴にセラミックグリーンシートと同一厚みの金属シートを埋め込み、セラミックグリーンシートと金属シートとが一体化された複合シートを作製した。このとき、図2に示すように、セラミックグリーンシートのコーナー部近傍に形成された貫通穴内に挿入されるコーナー金属体としての金属シートの形状は、積層方向から見てセラミックグリーンシートのコーナーを形成する2つの側面に沿う2つの側面を有するL字状とし、セラミックグリーンシートのコーナーを形成する2側面に沿った部分の長さを22mm、幅を10mmとした。また、積層方向から見てセラミックグリーンシートの中央と異なる位置に重心が位置するように形成された貫通穴内に挿入される板状金属体となる金属シートの形状は、積層方向から見て長さ45mm、幅15mmをした長方形とし、所定の間隔をあけて2本平行に配置するようにした。   Next, a through hole was formed at a predetermined location of the ceramic green sheet, and a metal sheet having the same thickness as the ceramic green sheet was embedded in the through hole to produce a composite sheet in which the ceramic green sheet and the metal sheet were integrated. At this time, as shown in FIG. 2, the shape of the metal sheet as the corner metal body inserted into the through hole formed in the vicinity of the corner portion of the ceramic green sheet forms the corner of the ceramic green sheet as viewed from the stacking direction. An L-shape having two side surfaces along the two side surfaces is formed, and the length of the portion along the two side surfaces forming the corner of the ceramic green sheet is 22 mm and the width is 10 mm. In addition, the shape of the metal sheet, which is a plate-like metal body inserted into the through hole formed so that the center of gravity is located at a position different from the center of the ceramic green sheet when viewed from the stacking direction, is the length when viewed from the stacking direction. The rectangular shape was 45 mm and the width was 15 mm, and two were arranged in parallel at a predetermined interval.

このようにして作製したセラミックグリーンシートおよび複合シートを表1のように組み合わせ、積層圧着して積層体を作製した。   The thus produced ceramic green sheet and composite sheet were combined as shown in Table 1 and laminated and pressed to produce a laminate.

その後、窒素と水素の混合雰囲気にて1300℃の最高温度で2時間焼成し、多層配線基板を作製した。なお、試料No.8以外は板状金属体とコーナー金属体とが同一のセラミック絶縁層に形成されている構造とした。また、比較例として図5に示すようにコーナー金属体を3個備えたものについても作製した。   Thereafter, the substrate was baked at a maximum temperature of 1300 ° C. for 2 hours in a mixed atmosphere of nitrogen and hydrogen to produce a multilayer wiring board. Sample No. Except for 8, a plate-like metal body and a corner metal body were formed in the same ceramic insulating layer. In addition, as a comparative example, a sample having three corner metal bodies as shown in FIG.

そして、作製した多層配線基板(各試料)について、非接触型の3次元計測器(コムス株式会社製)にて多層配線基板の2つの主面を測定し、部分的に凸部を有する側の基板主面を上面とし、この上面における凸部の高さを評価値として用いた。即ち、基板主面における凹凸は絶縁基体の厚み方向における板状金属体やコーナー金属体の埋設位置に起因するものであり、一方の基板主面に部分的な凸部がある場合、他方の基板主面のうち凸部と対向する領域には凹部が形成されているからで、いずれか一方の基板主面を確認することで評価できるためである。なお、基板主面の測定にあたり、基板主面に形成された配線は除去するか、予め基板主面に配線を形成しないようにしたものを用いた。   And about the produced multilayer wiring board (each sample), the two main surfaces of a multilayer wiring board are measured with a non-contact type three-dimensional measuring device (made by Combs Co., Ltd.), and the side which has a convex part partially is measured. The main surface of the substrate was the upper surface, and the height of the convex portion on this upper surface was used as the evaluation value. That is, the unevenness on the main surface of the substrate is caused by the embedded position of the plate-like metal body or the corner metal body in the thickness direction of the insulating base, and when there is a partial projection on one main surface of the substrate, the other substrate This is because a concave portion is formed in a region of the main surface that faces the convex portion, and the evaluation can be performed by checking one of the main surfaces of the substrate. In the measurement of the main surface of the substrate, the wiring formed on the main surface of the substrate was removed, or the wiring that was not previously formed on the main surface of the substrate was used.

また、積層方向から見た外形状の変形については、図6に示すように、予め設計した多層配線基板(絶縁基体)の各コーナーの先端を原点とするX−Y座標を設け、焼成後の多層配線基板の各コーナー先端のズレ量を測定した。例えば左下隅のコーナー先端がX−Y座標において左上にある場合、X方向のズレはマイナス側に、Y方向のズレはプラス側にズレていることになる。このようにして絶縁基体の四隅の変形を測定した。   As for the deformation of the outer shape viewed from the stacking direction, as shown in FIG. 6, XY coordinates with the origin at the tip of each corner of the multilayer wiring board (insulating base) designed in advance are provided, and after firing The amount of misalignment at each corner tip of the multilayer wiring board was measured. For example, when the corner tip of the lower left corner is at the upper left in the XY coordinates, the X-direction shift is shifted to the minus side, and the Y-direction shift is shifted to the plus side. In this way, the deformation of the four corners of the insulating substrate was measured.

その結果を表1に示す。なお、良品の判定規格として多層配線基板の上面の凸量が100μm以下、外形状の変形については、多層配線基板の各コーナー先端がX−Y座標に対して±100μm以下の範囲にあるものとした。

Figure 2009087965
The results are shown in Table 1. Note that the convexity of the upper surface of the multilayer wiring board is 100 μm or less as a non-defective product judgment standard, and for the deformation of the outer shape, each corner tip of the multilayer wiring board is within ± 100 μm or less with respect to the XY coordinate. did.
Figure 2009087965

金属板状体及びコーナー金属体が一層目のセラミック絶縁層に埋設されている試料No.1,2および金属板状体及びコーナー金属体が絶縁基体の厚みの中央に配置されるセラミック絶縁層以外のセラミック絶縁層に設けられた試料No.3,5,10では、多層配線基板の上面に大きな凸が形成されていた。   Sample No. in which the metal plate and the corner metal are embedded in the first ceramic insulating layer. Sample No. 1 and 2, and the metal plate-like body and the corner metal body are provided in a ceramic insulating layer other than the ceramic insulating layer disposed in the center of the thickness of the insulating base. In 3, 5, and 10, large protrusions were formed on the upper surface of the multilayer wiring board.

セラミック絶縁層の四隅にコーナー金属体を埋設していない試料No.1,9,13では、図5の紙面において多層配線基板の右上のコーナーにコーナー金属体がないため、焼成後の多層配線基板において左下および左上のコーナー部が大きく変形していた。   Sample No. with no corner metal embedded in the four corners of the ceramic insulating layer. In Nos. 1, 9, and 13, since there is no corner metal body in the upper right corner of the multilayer wiring board in FIG. 5, the lower left and upper left corners of the fired multilayer wiring board were greatly deformed.

これに対し、セラミック絶縁層の積層数が5層以上で、絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層に板状金属体とコーナー金属体を有する本発明の試料No.4,6,7,8,11,12,14では、多層配線基板の上面の凸量が100μm以下、外形状の変形については、多層配線基板の各コーナー先端がX−Y座標に対して±100μm以下とすることができた。   On the other hand, the number of laminated ceramic insulating layers is 5 or more, and is disposed on one or more ceramic insulating layers arranged in the range of approximately the center of the thickness of the insulating base and 20% or less of the thickness of the insulating base. Sample No. of the present invention having a metal body and a corner metal body. In 4, 6, 7, 8, 11, 12, and 14, the convex amount of the upper surface of the multilayer wiring board is 100 μm or less, and the deformation of the outer shape is such that each corner tip of the multilayer wiring board is ± with respect to the XY coordinates. It could be 100 μm or less.

本発明の多層配線基板の一例を示す平面透視図である。It is a plane perspective view which shows an example of the multilayer wiring board of this invention. 図1のX−X線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line of FIG. 本発明の多層配線基板の製造方法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention. 本発明の多層配線基板の他の製造方法を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the other manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention. 比較例として、本発明の構成の四隅のうちの一つのコーナー金属体を除いた構成の多層配線基板の平面透視図である。As a comparative example, it is a plane perspective view of a multilayer wiring board having a configuration excluding one corner metal body of the four corners of the configuration of the present invention. 多層配線基板の基板外形状の変形量を測定するための概念図である。It is a conceptual diagram for measuring the deformation amount of the external shape of a multilayer wiring board.

符号の説明Explanation of symbols

1:絶縁基体
2:板状金属体
3:コーナー金属体
3a:側面
4:セラミックグリーンシート
5:金属シート
5a:金属シート片
6:金型
7:複合シート
8:配線導体
1: Insulating substrate 2: Plate-shaped metal body 3: Corner metal body 3a: Side surface 4: Ceramic green sheet 5: Metal sheet 5a: Metal sheet piece 6: Mold 7: Composite sheet 8: Wiring conductor

Claims (3)

セラミック絶縁層が5層以上積層された矩形板状の絶縁基体と、
該絶縁基体の内部に形成された配線導体と、
積層方向から見て重心の位置が前記絶縁基体の中央と異なるように、前記絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ前記絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層を貫通して埋設された板状金属体と、
積層方向から見て前記絶縁基体の四隅に、前記絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ前記絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される一層又は複数層のセラミック絶縁層を貫通して埋設された、前記絶縁基体の角部を形成する2つの側面に平行な2つの側面を有するコーナー金属体とを具備することを特徴とする多層配線基板。
A rectangular plate-like insulating substrate in which five or more ceramic insulating layers are laminated;
A wiring conductor formed inside the insulating substrate;
A single layer or a plurality of layers arranged at a substantially center of the thickness of the insulating base and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base so that the position of the center of gravity is different from the center of the insulating base as viewed from the stacking direction. A plate-like metal body embedded through the ceramic insulating layer;
As viewed from the stacking direction, through one or a plurality of ceramic insulating layers disposed at the four corners of the insulating base, approximately in the center of the thickness of the insulating base and within a range of 20% or less of the thickness of the insulating base. A multilayer wiring board, comprising: a corner metal body having two side surfaces parallel to two side surfaces forming a corner portion of the insulating base.
前記板状金属体および前記コーナー金属体の厚みが、100μm以上1000μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の多層配線基板。 2. The multilayer wiring board according to claim 1, wherein a thickness of the plate-like metal body and the corner metal body is 100 μm or more and 1000 μm or less. 前記絶縁基体の厚みのほぼ中央でかつ前記絶縁基体の厚みの20%以下の範囲内に配置される少なくとも一層のセラミック絶縁層に前記板状金属体および前記コーナー金属体が埋設されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の多層配線基板。 The plate-like metal body and the corner metal body are embedded in at least one ceramic insulating layer disposed in the middle of the thickness of the insulating base and within 20% or less of the thickness of the insulating base. The multilayer wiring board according to claim 1 or 2, characterized in that
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