JP2005019678A

JP2005019678A - Composite circuit board and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2005019678A
Application number: JP2003182400A
Authority: JP
Inventors: Junzo Fukuda; 順三福田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite circuit board of a low conductive resistance at a low cost which can be reliably joined with a ceramic circuit board and a resin circuit board of high dimensional precision, and causes no electrical disconnection; and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The composite circuit board 10 has an arrangement wherein junction is made between the ceramic circuit board 11 having a first circuit pattern 14 and first via holes 13, which is suppressed from having burning shrinkage in a planar direction by effecting burning in advance to give burning shrinkage in the thickness direction, and the resin circuit board 12 having a second circuit pattern 17 and second via holes 16 with connector pads 18 being exposed to a surface thereof. The circuit board 10 is provided with metal bumps 15 which are each connected to the first via hole 13 of the ceramic circuit board 11 and/or the first circuit pattern 14 connected to the first via hole 13, and which are each connected to the connector pad 18 for establishing electrical connection between the ceramic circuit board 11 and the resin circuit board 12; and notches 21 provided to the resin circuit board 12, each consisting of a through hole which forms a cavity 20 for enclosing an electronic part 19 therein with the resin circuit board 12. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し焼成して形成されるセラミック配線基板と、Ｃｕ箔付き樹脂基材から形成される樹脂配線基板を接合して形成する複合配線基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、従来の複合配線基板５０は、複数枚のセラミックグリーンシートを積層し焼成してなるセラミック配線基板５１と、１又は複数枚の樹脂基材からなる樹脂配線基板５２がプリプレグ５３等で接合されて形成されている。この複合配線基板５０に用いられるセラミック配線基板５１は、セラミックグリーンシートに孔を穿設し金属導体ペーストを充填する第１のビアホール５４と、セラミックグリーンシートの表面に金属導体ペーストで印刷する第１の配線パターン５５を有する複数枚のセラミックグリーンシートを積層し、焼成して形成されている。また、樹脂配線基板５２は、Ｃｕ箔付き樹脂基材に孔が穿設され、あるいはＣｕ箔をエッチングしてパターンが形成され、無電界Ｃｕめっき及び電界Ｃｕめっきが施されることで、第２のビアホール５６や第２の配線パターン５７等を有し、１又複数枚をプリプレグ５３等で接合するようにして形成されている。そして、セラミック配線基板５１と樹脂配線基板５２が接合されて電気的に導通状態にされた複合配線基板５０の樹脂配線基板５２の上面には、コンデンサや、半導体素子等の電子部品５８が実装される。
【０００３】
複合配線基板は、セラミック配線基板と樹脂配線基板をプリプレグを介して接合する時に、両基板を電気的に導通状態とするために、プリプレグに形成されるビアホールを介して行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、複合配線基板は、セラミック配線基板と樹脂配線基板を絶縁体層を介して接合する時に、両基板を電気的に導通状態とするために、絶縁体層を貫通して対向する配線パターン間を接続する導電性樹脂バンプを介して行うことが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
セラミック配線基板は、セラミックグリーンシートの複数枚を積層し、加圧しながら焼成して平面方向（Ｘ、Ｙ方向）の焼成収縮を抑制し、厚み方向（Ｚ方向）に焼成収縮させて形成する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１４２８６７号公報
【特許文献２】
特開平１０−９３２４０号公報
【特許文献３】
特開平５−５０３４９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような従来の複合多層配線基板及びその製造方法は、次のような問題がある。
（１）セラミック配線基板は、通常、複数枚のセラミックグリーンシートを積層して焼成して形成しているが、焼成時にセラミックの平面方向の焼成収縮によって寸法バラツキや、反りが発生し、樹脂配線基板との接合において、接合位置がずれて電気的断線が発生する場合がある。
（２）セラミック配線基板を複数枚のセラミックグリーンシートの積層体の上下面に平面方向の焼成収縮を抑制できる拘束グリーンシートを積層して加圧しながら、又は無加圧で焼成して形成するとき時に、表面に電子部品を搭載するためのキャビティ用の凹部を有して形成する場合には、加圧時に凹部のセラミックグリーンシートに加圧力がかからなかったり、無加圧であっても凹部に拘束グリーンシートを配置するのが難しかったりするので、セラミック配線基板に変形が発生し、平面方向の焼成収縮を抑制してキャビティ部付きのセラミック配線基板を作製することが難しい。
【０００８】
（３）セラミック配線基板と樹脂配線基板の電気的接続に、プリプレグに形成するビアホールを用いる場合には、プリプレグにビアホールを形成するのが難しく歩留まりの低下を来している。また、接合時にプリプレグが流動するのでセラミック配線基板と樹脂配線基板の接合位置にズレが発生し電気的断線が発生する場合がある。
（４）セラミック配線基板と樹脂配線基板の電気的接続に導電性樹脂バンプを用いる場合には、導電性樹脂の導通抵抗が比較的大きいので、高信頼性を要求される電子部品を搭載させる場合には信頼性が低くなる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、寸法精度のよいセラミック配線基板と樹脂配線基板を用いて確実に接合でき、電気的断線がなく、安価で接合部の導通抵抗が低い複合配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る複合配線基板は、第１の配線パターンとビアホールを有し予め焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させて形成されたセラミック配線基板の片面又は両面と、第２の配線パターンとビアホールを有し第２のビアホールと接続する接続パッドを表面に露出して有する樹脂配線基板を接合してなる複合配線基板であって、セラミック配線基板の表面に露出する第１のビアホール、及び／又は第１のビアホールに接続する第１の配線パターンに接続して金属バンプを有し、金属バンプと接続パッドが接続されてセラミック配線基板と樹脂配線基板が電気的に接続され、しかも、樹脂配線基板に、電子部品をセラミック配線基板上に載置し樹脂配線基板で囲繞するキャビティ部を形成するための貫通孔からなる切り欠き部を有する。これにより、平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮するセラミック配線基板と切り欠き部を有する樹脂配線基板の接合によりキャビティ部付きであっても変形がなくて極めて寸法精度をよくすることができる。また、金属バンプを介して接合することによって電気的に導通抵抗を低くし、接続信頼性を高くすることができる。
【００１０】
ここで、複合配線基板は、セラミック配線基板がＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスとＡｌ_２Ｏ_３からなり８００〜１１００℃の焼成温度で焼結できる低温焼成基板であるのがよい。これにより、セラミック配線基板は平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させることが容易にできて、変形や反りを低減することができる。
【００１１】
前記目的に沿う本発明に係る複合配線基板の製造方法は、第１の配線パターンとビアホールを設けるセラミック配線基板と第２の配線パターンとビアホールを設ける樹脂配線基板を接合して形成する複合配線基板の製造方法において、セラミック配線基板を、セラミックグリーンシートの複数枚を積層する積層体の上下面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックからなる拘束グリーンシートを積層し、加圧、又は無加圧でセラミックグリーンシートの焼成温度で焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させた後、拘束グリーンシートの未焼結セラミックを剥離除去して形成する工程と、セラミック配線基板の樹脂配線基板との接合面となる側の第１のビアホールの先端部、及び／又は第１のビアホールと接続する第１の配線パターン上に金属導体ペーストを印刷し、焼成して金属バンプを形成する工程と、樹脂配線基板を、Ｃｕ箔付き樹脂基材を用いて表面に第２のビアホールと接続する接続パッドを形成すると共に、樹脂配線基板の所望の位置を切断して貫通孔からなる切り欠き部を形成する工程と、セラミック配線基板と樹脂配線基板を重ね合わせて金属バンプと接続パッドを接続させると共に、セラミック配線基板と樹脂配線基板を間に接着樹脂を介して加熱して接合する工程を有する。
【００１２】
これにより、セラミック配線基板は、拘束グリーンシートを介して加圧又は無加圧焼成することによって変形や、反りを少なくして形成でき、金属導体ペーストの印刷によって金属バンプを容易にビアホールや配線パターンに接続させて強固に接合して形成できる。また、変形の発生しない樹脂配線基板には、キャビティ部用の切り欠き部と金属バンプとの接合用の接続パッドを容易に形成できるので、金属バンプと接続パッドを容易に接続できると共に、間に接着樹脂を介して接合でき、セラミック配線基板と樹脂配線基板を精度よく強固に接合する複合配線基板の製造方法を提供することができる。
【００１３】
前記目的に沿う本発明に係る複合配線基板の他の製造方法は、第１の配線パターンとビアホールを設けるセラミック配線基板と第２の配線パターンとビアホールを設ける樹脂配線基板を接合して形成する複合配線基板の製造方法において、セラミック配線基板を、セラミックグリーンシートの複数枚を積層する積層体の上下面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックからなる拘束グリーンシートを積層し、加圧、又は無加圧でセラミックグリーンシートの焼成温度で焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させた後、拘束グリーンシートの未焼結セラミックを剥離除去して形成する工程と、樹脂配線基板との接合面となる側のセラミック配線基板の第１のビアホールの先端部、及び／又は第１のビアホールと接続する第１の配線パターンの所定位置上に金属バンプを形成するために、セラミック配線基板の接合面となる面上に、所定位置に対応する位置に設けた貫通孔に金属導体ペーストを充填した拘束グリーンシートを積層し、加圧、又は無加圧でセラミックグリーンシートの焼成温度で焼成した後、拘束グリーンシートの未焼結セラミックを剥離除去して金属バンプを形成する工程と、樹脂配線基板を、Ｃｕ箔付き樹脂基材を用いて表面に第２のビアホールと接続する接続パッドを形成すると共に、樹脂配線基板の所望の位置を切断して貫通孔からなる切り欠き部を形成する工程と、セラミック配線基板と樹脂配線基板を重ね合わせて金属バンプと接続パッドを接続させると共に、セラミック配線基板と樹脂配線基板を間に接着樹脂を介して加熱して接合する工程を有する。
【００１４】
これにより、セラミック配線基板は、拘束グリーンシートを介して加圧又は無加圧焼成することによって変形や、反りを少なくして形成でき、拘束グリーンシートに形成した貫通孔への金属導体ペーストの充填によって高さが高く、寸法精度のよい金属バンプを容易にビアホールや、配線パターンに接続させて強固に接合して形成できる。また、変形の発生しない樹脂配線基板には、キャビティ部用の切り欠き部と金属バンプとの接合用の接続パッドを容易に形成できるので、金属バンプと接続パッドを容易に接続できると共に、間に接着樹脂を介して接合でき、セラミック配線基板と樹脂配線基板を精度よく強固に接合する複合配線基板の製造方法を提供することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る複合配線基板の説明図、図２（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同複合配線基板の製造方法で用いられるセラミック配線基板の製造方法の説明図、図３（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同複合配線基板の製造方法で用いられる樹脂配線基板の製造方法の説明図、図４（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同複合配線基板の他の製造方法で用いられるセラミック配線基板の製造方法の説明図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る複合配線基板１０は、複数枚のセラミックグリーンシートの焼成体からなる矩形状のセラミック配線基板１１と、１又は複数枚の樹脂基材の接合体からなる矩形状の樹脂配線基板１２が接合されて形成されている。この複合配線基板１０に用いられるセラミック配線基板１１は、例えば、低温焼成基板のセラミックグリーンシートに孔を穿設し、第１のビアホール１３用に、例えば、Ａｇ等からなる金属導体ペーストを充填し、第１の配線パターン１４用にセラミックグリーンシートの表面に、例えば、Ａｇ等からなる金属導体ペーストで印刷して、例えば、３枚からなるセラミックグリーンシートが積層され、両面から加圧しながら焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させて形成されている。更に、セラミック配線基板１１の表面に露出する第１のビアホール１３の先端部、及び／又は第１のビアホール１３に接続する第１の配線パターン１４の所定位置には、金属バンプ１５を接続して有している。
【００１７】
一方、樹脂配線基板１２は、Ｃｕ箔付き樹脂基材に孔が穿設され、更に、Ｃｕ箔をエッチングしてパターンが形成され、無電界Ｃｕめっき及び電界Ｃｕめっきが施されることで、第２のビアホール１６や第２の配線パターン１７等を有し、１又複数枚をプリプレグ等で接合するようにして形成されている。更に、樹脂配線基板１２には、第２のビアホール１６と接続する接続パッド１８を表面に露出させて有している。
【００１８】
セラミック配線基板１１と樹脂配線基板１２の接合体からなる複合配線基板１０は、セラミック配線基板１１の金属バンプ１５と、樹脂配線基板１２の接続パッド１８が接続されることで、電気的接続がなされている。しかも、複合配線基板１０は、コンデンサや、半導体素子等の電子部品１９をセラミック配線基板１１上に載置して樹脂配線基板１２で囲繞するキャビティ部２０を形成するために、樹脂配線基板１２に貫通孔からなる１又は複数個の切り欠き部２１を有している。この複合配線基板１０は、加圧焼成して極めて寸法精度のよいセラミック配線基板１１に、切り欠き部２１を有する極めて寸法精度のよい樹脂配線基板１２を接合して形成されるので、極めて寸法精度のよいキャビティ部付き配線基板とすることができる。
【００１９】
セラミック配線基板１１は、これを作製するためのセラミック基材が８００〜１１００℃の低温の焼成温度で焼結可能な、ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを、例えば、５０〜６５重量％（好ましくは、６０重量％）と、Ａｌ_２Ｏ_３を、例えば、５０〜３５重量％（好ましくは、４０重量％）からなる低温焼成基板であるのがよい。この低温焼成基板は、シート状のセラミックグリーンシートから所望の大きさに切断して、容易に平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向の焼成収縮させて焼成できるので、寸法精度のよいセラミック配線基板１１を容易に作製することができる。
【００２０】
次いで、本発明の一実施の形態に係る複合配線基板１０の製造方法を説明する。
先ず、図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照しながら、複合配線基板１０に用いられるセラミック配線基板１１の製造方法を説明する。
図２（Ａ）に示すように、セラミック配線基板１１を形成するためのセラミックグリーンシート２２は、例えば、８００〜１１００℃の低温で焼結可能な、ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスと、Ａｌ_２Ｏ_３からなるセラミック粉末にバインダー、溶剤、及び可塑剤を添加して混合し、ドクターブレード法等で所望の厚みのシート状にし、所望の大きさの矩形状に切断して形成する。次に、複数枚の各セラミックグリーンシート２２には、セラミックグリーンシート２２間の導通を形成するための貫通孔をプレス金型やＮＣマシーン等を使用して穿設する。そして、この貫通孔には、第１のビアホール１３を形成するためにＡｇ系等の金属導体ペーストを充填する。また、各セラミックグリーンシート２２の表面には、第１の配線パターン１４を形成するためにＡｇ系等の金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷する。
【００２１】
これらのセラミックグリーンシート２２は、重ね合わせて積層して積層体を形成し、更に、この積層体には、上下面の最外層表面にセラミックグリーンシート２２の焼成温度では焼結しない、例えば、高純度のＡｌ_２Ｏ_３からなる拘束グリーンシート２３を積層する。そして、積層体は、拘束グリーンシート２３を介して外部より、例えば、約１００Ｎで加圧しながら、又は加圧を行わないで、８００〜１１００℃程度の低温の焼成温度で焼成されて、例えば、外形寸法が１００×１００ｍｍ程度、厚さが０．５ｍｍ程度のセラミック配線基板１１を形成している。なお、このセラミック配線基板１１は、拘束グリーンシート２３で拘束されて焼成されることで、セラミックグリーンシート２２の平面方向の焼成収縮が抑制され、セラミックグリーンシート２２の厚み方向に焼成収縮されて形成されている。また、セラミック配線基板１１は、拘束グリーンシート２３を介して加圧されて焼成されることで、セラミックグリーンシート２２の平面方向の焼成収縮が抑制され、セラミックグリーンシート２２の厚み方向に焼成収縮されて形成されていると同時に、反りや、曲がりが抑制されて形成されている。
【００２２】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１の配線パターン１４と、第１のビアホール１３を有するセラミック配線基板１１は、セラミック配線基板１１の表層に焼結されずに付着して残っている拘束用グリーンシート２３の未焼結セラミック２３ａを剥離除去することで形成される。この拘束用グリーンシート２３は、焼成されることで、シート内に含まれていた樹脂、溶剤等が除去されてセラミック粉体のみの未焼結セラミック２３ａとなっているので、セラミック配線基板１１から容易に剥離除去することができる。
【００２３】
次に、図２（Ｃ）に示すように、セラミック配線基板１１には、樹脂配線基板１２との接合面となる側の第１のビアホール１３の先端部、及び／又は第１のビアホール１３と接続する第１の配線パターン１４上の所定位置に接続するようにして、例えば、Ａｇ系等の金属導体ペーストを用いてスクリーン印刷し、焼成してセラミック配線基板１１の表面から若干盛り上がった形状の金属バンプ１５を形成している。
【００２４】
次いで、図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、複合配線基板１０に用いられる樹脂配線基板１２の製造方法を説明する。なお、樹脂配線基板１２は、Ｃｕ箔が接着されたガラスエポキシ基材を、通常のエッチング方式で回路配線パターンを形成した樹脂基板を用いることができるが、ここでは、配線密度の高い樹脂配線基板１２の製造方法を説明する。
図３（Ａ）に示すように、両面にＣｕ箔２４が接合された、例えば、ＢＴ樹脂（ビスマイレイミドトリアジンを主成分にした樹脂）や、ポリイミド樹脂等の高耐熱性、誘電特性、絶縁特性、加工性等に優れる樹脂からなるＣｕ箔付き樹脂基材２５には、ドリルマシーンや、パンチングマシーン等を用いて、第２のビアホール１６用の貫通孔を穿設している。この貫通孔の壁面、及び表、裏面のＣｕ箔２４の表面には、無電界Ｃｕめっき、及び電界Ｃｕめっきを施してＣｕめっき被膜２６を形成し、表、裏面を導通状態とするための第２のビアホール１６を形成している。次に、表、裏面のＣｕめっき被膜２６の表面には、感光性のアクリル樹脂を主成分とするドライフィルムを第２のビアホール１６の中心部空洞を塞ぎながら展着し、所望のパターンが得られるようにパターンマスクを当接して露光し、現像して形成するフォトリソグラフィ法で、所望のパターンと逆パターンを開口部とするエッチングレジストマスク２７を形成している。
【００２５】
次に、図３（Ｂ）に示すように、エッチングレジストマスク２７の開口部から露出するＣｕ箔２４、及びＣｕめっき被膜２６からなる金属層には、例えば、塩化第２鉄溶液、塩化第２銅溶液、アルカリエッチャント、又は過酸化水素−硫酸系エッチャント等のエッチング液を噴射させてエッチング処理を行っている。このエッチング処理によって、エッチングレジストマスク２７の開口部から露出する金属層を除去し、更に、エッチングレジストマスク２７を、例えば、ドライフィルムがアルカリ可溶タイプの場合の剥離液が５０℃、３％程度の水酸化ナトリウム水溶液等であるような剥離液を用いて、ドライフィルムを膨潤させながら金属層から剥離除去して第２の配線パターン１７を形成している。また、セラミック配線基板１１との接合面となる側の面には、金属バンプ１５と接続させるための接続パッド１８となり、第２のビアホール１６と接続している第２の配線パターン１７を形成している。
【００２６】
次に、図３（Ｃ）に示すように、樹脂配線基板１２には、所望の位置を切断して貫通孔とし、この貫通孔の壁面でコンデンサや、半導体素子等の電子部品を囲繞するための、例えば、５×５ｍｍ程度の切り欠き部２１を１又は複数個形成している。
【００２７】
次に、図３（Ｄ）に示すように、更に、樹脂配線基板１２には、セラミック配線基板１１との接合面となる側の第２の配線パターン１７の内の必要部分である接続パッド１８を開口部から露出させ、その他の部分を外部から保護するための絶縁性樹脂等からなる保護膜２８を形成している。また、樹脂配線基板１２の表面側にも、例えば、半導体素子と電気的に接続させるためのワイヤボンドパッド等を開口部から露出させて形成するための絶縁性樹脂等からなる保護膜２８を形成している。
【００２８】
次いで、上述のようにして作製されたセラミック配線基板１１と、セラミック配線基板１１と実質的に同じ外形寸法で、例えば、厚みが０．３ｍｍ程度からなる樹脂配線基板１２は、重ね合わされてセラミック配線基板１１の金属バンプ１５と、樹脂配線基板１２の接続パッド１８が、例えば、半田等を介して接続させて電気的導通を形成している。この接続と共に、セラミック配線基板１１と樹脂配線基板１２の絶縁体部分は、セラミック配線基板１１と樹脂配線基板１２の間に予め、例えば、エポキシ接着剤からなる接着樹脂シートを載置させておいたり、重ね合わせた後のセラミック配線基板１１と樹脂配線基板１２の間に接着樹脂液を注入したりして接合し、複合配線基板１０を作製している。
【００２９】
次いで、本発明の一実施の形態に係る複合配線基板１０の他の製造方法を説明する。
ここでは、前述の本発明の一実施の形態に係る複合配線基板１０の製造方法とは、複合配線基板１０に用いられるセラミック配線基板１１の製造方法が異なり、その外の製造方法は同じであるので、図４（Ａ）〜（Ｄ）を参照しながら、セラミック配線基板１１の製造方法について詳細に説明し、その外の説明は省略する。
【００３０】
図４（Ａ）に示すように、セラミック配線基板１１を形成するためのセラミックグリーンシート２２は、前述の場合と同様にして形成されている。複数枚のこのセラミックグリーンシート２２には、前述の場合と同様な方法で貫通孔に第１のビアホール１３を形成するための金属導体ペーストが充填、及び第１の配線パターン１４を形成するための金属導体ペーストがスクリーン印刷されている。そして、これらのセラミックグリーンシート２２は、前述の場合と同様に重ね合わせて積層して積層体を形成し、更に、この積層体の上下面の最外層表面にセラミックグリーンシート２２の焼成温度では焼結しない、拘束グリーンシート２３を積層している。積層体は、拘束グリーンシート２３を介して外部より加圧しながら、又は加圧は行わないで、前述の場合と同様に低温の焼成温度で焼成されて、セラミック配線基板１１を形成している。このセラミック配線基板１１は、拘束グリーンシート２３で拘束して焼成して、セラミックグリーンシート２２の平面方向の焼成収縮を抑制し、セラミックグリーンシート２２の厚み方向に焼成収縮して形成している。また、セラミック配線基板１１が加圧して焼成される場合には、セラミックグリーンシート２２の平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮して形成されると同時に、反りや、曲がりを抑制して形成されている。
【００３１】
次に、図４（Ｂ）に示すように、第１の配線パターン１４と、第１のビアホール１３を有するセラミック配線基板１１は、前述の場合と同様に、セラミック配線基板１１の表層に焼結されずに付着して残っている拘束用グリーンシート２３の未焼結セラミック２３ａを剥離除去することで形成される。この拘束用グリーンシート２３は、焼成されるとシート内に含まれていた樹脂、溶剤等が除去されてセラミック粉体のみの未焼結セラミック２３ａとなっているので、セラミック配線基板１１の表面から容易に剥離除去することができる。
【００３２】
次に、図４（Ｃ）に示すように、セラミック配線基板１１の樹脂配線基板１２との接合面となる側には、第１のビアホール１３の先端部、及び／又は第１のビアホール１３と接続する第１の配線パターン１４の所定位置に形成され、樹脂配線基板１２との接合を行うための金属バンプ１５ａを形成するために、セラミックグリーンシート２２の焼成温度では焼結しない拘束グリーンシート２３が積層される。この積層される拘束グリーンシート２３には、金属バンプ１５ａを形成する位置に対応する所定位置に貫通孔が穿設して設けられ、この貫通孔に、例えば、Ａｇ系等の金属導体ペーストが充填されている。そして、拘束グリーンシート２３が積層されたセラミック配線基板１１を加圧しながら、又は無加圧で、セラミックグリーンシート２２の焼成温度で焼成して、第１のビアホール１３の先端部、及び／又は第１のビアホール１３と接続する第１の配線パターン１４上に接合し、貫通孔内に立設する金属バンプ１５ａを形成している。
【００３３】
次に、図４（Ｄ）に示すように、焼成後は、セラミック配線基板１１の表層に焼結されずに付着して残っている拘束グリーンシート２３の未焼結セラミック２３ａを剥離除去し、セラミック配線基板１１上に、寸法精度よく、高さの高い金属バンプ１５ａを形成している。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１及びこれに従属する請求項２記載の複合配線基板は、第１の配線パターンとビアホールを有し予め焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させて形成されたセラミック配線基板の片面又は両面と、第２の配線パターンとビアホールを有し第２のビアホールと接続する接続パッドを表面に露出して有する樹脂配線基板を接合してなる複合配線基板であって、セラミック配線基板の表面に露出する第１のビアホール、及び／又は第１のビアホールに接続する第１の配線パターンに接続して金属バンプを有し、金属バンプと接続パッドが接続されてセラミック配線基板と樹脂配線基板が電気的に接続され、しかも、樹脂配線基板に、電子部品をセラミック配線基板上に載置し樹脂配線基板で囲繞するキャビティ部を形成するための貫通孔からなる切り欠き部を有するので、セラミック配線基板と切り欠き部のある樹脂配線基板の接合によりキャビティ部付きであっても変形がなくて極めて寸法精度をよくすることができる。また、金属バンプを介して接合することによって電気的に導通抵抗を低くし、接続信頼性を高くすることができる。
【００３５】
特に、請求項２記載の複合配線基板は、セラミック配線基板がＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスとＡｌ_２Ｏ_３からなり８００〜１１００℃の焼成温度で焼結できる低温焼成基板であるので、平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させることが容易にでき、変形や反りを低減することができる。
【００３６】
請求項３記載の複合配線基板の製造方法は、セラミック配線基板を、セラミックグリーンシートの複数枚を積層する積層体の上下面に前記セラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックからなる拘束グリーンシートを積層し、加圧、又は無加圧でセラミックグリーンシートの焼成温度で焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させた後、拘束グリーンシートの未焼結セラミックを剥離除去して形成する工程と、セラミック配線基板の樹脂配線基板との接合面となる側の第１のビアホールの先端部、及び／又は第１のビアホールと接続する第１の配線パターン上に金属導体ペーストを印刷し、焼成して金属バンプを形成する工程と、樹脂配線基板を、Ｃｕ箔付き樹脂基材を用いて表面に第２のビアホールと接続する接続パッドを形成すると共に、樹脂配線基板の所望の位置を切断して貫通孔からなる切り欠き部を形成する工程と、セラミック配線基板と樹脂配線基板を重ね合わせて金属バンプと接続パッドを接続させると共に、セラミック配線基板と樹脂配線基板を間に接着樹脂を介して加熱して接合する工程を有するので、セラミック配線基板は、拘束グリーンシートを介して加圧又は無加圧焼成することによって変形や、反りを少なくして形成でき、金属導体ペーストの印刷によって金属バンプを容易にビアホールや配線パターンに接続させて強固に接合して形成できる。また、変形の発生しない樹脂配線基板には、キャビティ部用の切り欠き部と金属バンプとの接合用の接続パッドを容易に形成でき、金属バンプと接続パッドを容易に接続できると共に、間に接着樹脂を介して接合でき、セラミック配線基板と樹脂配線基板を精度よく強固に接合する複合配線基板の製造方法を提供することができる。
【００３７】
請求項４記載の複合配線基板の製造方法は、セラミック配線基板を、セラミックグリーンシートの複数枚を積層する積層体の上下面にセラミックグリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミックからなる拘束グリーンシートを積層し、加圧、又は無加圧でセラミックグリーンシートの焼成温度で焼成して平面方向の焼成収縮を抑制し、厚み方向に焼成収縮させた後、拘束グリーンシートの未焼結セラミックを剥離除去して形成する工程と、樹脂配線基板との接合面となる側のセラミック配線基板の第１のビアホールの先端部、及び／又は第１のビアホールと接続する第１の配線パターンの所定位置上に金属バンプを形成するために、セラミック配線基板の接合面となる面上に、所定位置に対応する位置に設けた貫通孔に金属導体ペーストを充填した拘束グリーンシートを積層し、加圧、又は無加圧でセラミックグリーンシートの焼成温度で焼成した後、拘束グリーンシートの未焼結セラミックを剥離除去して金属バンプを形成する工程と、樹脂配線基板を、Ｃｕ箔付き樹脂基材を用いて表面に第２のビアホールと接続する接続パッドを形成すると共に、樹脂配線基板の所望の位置を切断して貫通孔からなる切り欠き部を形成する工程と、セラミック配線基板と樹脂配線基板を重ね合わせて金属バンプと接続パッドを接続させると共に、セラミック配線基板と樹脂配線基板を間に接着樹脂を介して加熱して接合する工程を有するので、セラミック配線基板は、拘束グリーンシートを介して加圧又は無加圧焼成することによって変形や、反りを少なくして形成でき、拘束グリーンシートに形成した貫通孔への金属導体ペーストの充填によって高さが高く、寸法精度のよい金属バンプを容易にビアホールや、配線パターンに接続させて強固に接合して形成できる。また、変形の発生しない樹脂配線基板には、キャビティ部用の切り欠き部と金属バンプとの接合用の接続パッドを容易に形成でき、金属バンプと接続パッドを容易に接続できると共に、間に接着樹脂を介して接合でき、セラミック配線基板と樹脂配線基板を精度よく強固に接合する複合配線基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る複合配線基板の説明図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同複合配線基板の製造方法で用いられるセラミック配線基板の製造方法の説明図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同複合配線基板の製造方法で用いられる樹脂配線基板の製造方法の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ同複合配線基板の他の製造方法で用いられるセラミック配線基板の製造方法の説明図である。
【図５】従来の複合配線基板の説明図である。
【符号の説明】
１０：複合配線基板、１１：セラミック配線基板、１２：樹脂配線基板、１３：第１のビアホール、１４：第１の配線パターン、１５、１５ａ：金属バンプ、１６：第２のビアホール、１７：第２の配線パターン、１８：接続パッド、１９：電子部品、２０：キャビティ部、２１：切り欠き部、２２：セラミックグリーンシート、２３：拘束グリーンシート、２３ａ：未焼結セラミック、２４：Ｃｕ箔、２５：樹脂基材：２６：Ｃｕめっき被膜、２７：エッチングレジストマスク、２８：保護膜[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a composite wiring board formed by joining a ceramic wiring board formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, and a resin wiring board formed from a resin substrate with Cu foil, and a method for manufacturing the same About.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 5, a conventional composite wiring board 50 includes a ceramic wiring board 51 formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets, and a resin wiring board 52 made of one or a plurality of resin base materials. 53 and the like. A ceramic wiring board 51 used for the composite wiring board 50 includes a first via hole 54 for forming a hole in a ceramic green sheet and filling the metal conductive paste, and a first printed on the surface of the ceramic green sheet with the metal conductive paste. A plurality of ceramic green sheets having the wiring pattern 55 are laminated and fired. Further, the resin wiring board 52 has a hole formed in a resin base material with a Cu foil, or a pattern is formed by etching the Cu foil, and an electroless Cu plating and an electric field Cu plating are applied. The via hole 56, the second wiring pattern 57, and the like are formed so that one or more of them are joined by the prepreg 53 or the like. An electronic component 58 such as a capacitor or a semiconductor element is mounted on the upper surface of the resin wiring board 52 of the composite wiring board 50 in which the ceramic wiring board 51 and the resin wiring board 52 are joined and electrically connected. The
[0003]
It has been proposed that the composite wiring board is formed through a via hole formed in the prepreg so as to electrically connect both the ceramic wiring board and the resin wiring board via the prepreg. (For example, refer to Patent Document 1).
[0004]
In addition, the composite wiring board is formed between the wiring patterns facing each other through the insulator layer so as to electrically connect both the ceramic wiring board and the resin wiring board via the insulator layer. It has been proposed to carry out via a conductive resin bump connecting the two (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
A method of forming a ceramic wiring board by laminating a plurality of ceramic green sheets, firing while applying pressure, suppressing firing shrinkage in the plane direction (X, Y direction), and firing shrinking in the thickness direction (Z direction). Has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-142867
[Patent Document 2]
JP-A-10-93240
[Patent Document 3]
JP-A-5-503498
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional composite multilayer wiring board and the manufacturing method thereof as described above have the following problems.
(1) A ceramic wiring board is usually formed by laminating and firing a plurality of ceramic green sheets. However, dimensional variations and warping occur due to firing shrinkage in the planar direction of the ceramic during firing, and resin wiring. In joining with the substrate, the joining position may be shifted and an electrical disconnection may occur.
(2) When a ceramic wiring board is formed by laminating a constrained green sheet capable of suppressing firing shrinkage in the planar direction on the upper and lower surfaces of a laminate of a plurality of ceramic green sheets and firing them while pressing them or applying no pressure. Sometimes, when forming with a cavity recess for mounting electronic parts on the surface, no pressure is applied to the ceramic green sheet in the recess during pressurization, or even if no pressure is applied Therefore, it is difficult to dispose the constraining green sheet in the ceramic wiring board, so that the ceramic wiring board is deformed, and it is difficult to produce a ceramic wiring board with a cavity by suppressing firing shrinkage in the planar direction.
[0008]
(3) When a via hole formed in a prepreg is used for electrical connection between a ceramic wiring substrate and a resin wiring substrate, it is difficult to form a via hole in the prepreg, resulting in a decrease in yield. In addition, since the prepreg flows at the time of bonding, there may be a case where a displacement occurs at the bonding position between the ceramic wiring board and the resin wiring board, resulting in an electrical disconnection.
(4) When conductive resin bumps are used for electrical connection between the ceramic wiring board and the resin wiring board, the conduction resistance of the conductive resin is relatively large, so that electronic components that require high reliability are mounted. Is less reliable.
The present invention has been made in view of such circumstances, and can be reliably bonded using a ceramic wiring board and a resin wiring board with good dimensional accuracy, is not electrically disconnected, is inexpensive, and has low conduction resistance at the bonding portion. An object of the present invention is to provide a composite wiring board and a manufacturing method thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The composite wiring board according to the present invention that meets the above-described object is a ceramic wiring board that has a first wiring pattern and a via hole and is fired in advance to suppress firing shrinkage in the planar direction and is fired and shrunk in the thickness direction. A composite wiring board formed by bonding a single side or both sides and a resin wiring board having a second wiring pattern and a via hole and a connection pad exposed on the surface and connected to the second via hole. The first via hole exposed on the surface and / or the first wiring pattern connected to the first via hole has a metal bump, the metal bump and the connection pad are connected, and the ceramic wiring substrate and the resin wiring substrate Are electrically connected to each other, and a through-hole is formed in the resin wiring board to form a cavity portion on which the electronic component is placed on the ceramic wiring board and surrounded by the resin wiring board. With a cut-out portion made of. This suppresses firing shrinkage in the planar direction, and there is no deformation even when a cavity wiring is provided by joining a ceramic wiring board that fires and shrinks in the thickness direction and a resin wiring board that has a notch, and extremely improves dimensional accuracy. be able to. Further, by joining via metal bumps, the electrical conduction resistance can be lowered and the connection reliability can be increased.
[0010]
Here, as for the composite wiring board, the ceramic wiring board is CaO-Al. ₂ O ₃ -SiO ₂ -B ₂ O ₃ Glass and Al ₂ O ₃ It is preferable that the substrate be a low-temperature fired substrate that can be sintered at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. Thereby, the ceramic wiring board can suppress firing shrinkage in the planar direction, and can easily be fired and shrunk in the thickness direction, thereby reducing deformation and warpage.
[0011]
A method for manufacturing a composite wiring board according to the present invention that meets the above-described object is a composite wiring board formed by bonding a ceramic wiring board provided with a first wiring pattern and a via hole, and a resin wiring board provided with a second wiring pattern and a via hole. In this manufacturing method, a ceramic wiring board is formed by laminating a constrained green sheet made of ceramic that is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated, A process of suppressing firing shrinkage in the plane direction by firing at a firing temperature of the ceramic green sheet by pressurization, firing and shrinking in the thickness direction, and peeling and removing the unsintered ceramic of the constrained green sheet; The tip end portion of the first via hole on the side of the wiring board that is to be joined to the resin wiring board, and / or the first via A step of printing a metal conductor paste on the first wiring pattern connected to the wire and firing to form a metal bump; a resin wiring board, and a second via hole on the surface using a resin base with Cu foil Forming a connection pad to be connected to the substrate, cutting a desired position of the resin wiring board to form a notch formed of a through hole, and superimposing the ceramic wiring board and the resin wiring board to form metal bumps and connection pads And connecting the ceramic wiring board and the resin wiring board by heating with an adhesive resin therebetween.
[0012]
As a result, the ceramic wiring board can be formed with less deformation and warping by baking with or without pressure through a constrained green sheet, and metal bumps can be easily formed by printing metal conductor paste via holes and wiring patterns. And can be formed by strongly joining. In addition, since a connection pad for joining the notch for the cavity and the metal bump can be easily formed on the resin wiring board that does not deform, the metal bump and the connection pad can be easily connected, It is possible to provide a method of manufacturing a composite wiring board that can be bonded via an adhesive resin and that bonds the ceramic wiring board and the resin wiring board firmly and accurately.
[0013]
Another method of manufacturing a composite wiring board according to the present invention that meets the above-described object is a composite that is formed by bonding a ceramic wiring board that provides a first wiring pattern and a via hole, and a resin wiring board that provides a second wiring pattern and a via hole. In the method for manufacturing a wiring board, a ceramic wiring board is laminated with a constrained green sheet made of ceramic that is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated, and pressurization. Or after firing at the firing temperature of the ceramic green sheet without pressure and suppressing firing shrinkage in the planar direction, firing and shrinking in the thickness direction, and peeling and removing the unsintered ceramic of the constrained green sheet; , The tip end portion of the first via hole of the ceramic wiring board on the side to be the bonding surface with the resin wiring board, and / or the first In order to form a metal bump on a predetermined position of the first wiring pattern connected to the hole, a metal conductor paste is applied to a through hole provided at a position corresponding to the predetermined position on the surface to be a bonding surface of the ceramic wiring board. A step of laminating the filled constrained green sheets and firing them at the firing temperature of the ceramic green sheets with or without pressure, and then peeling and removing the unsintered ceramics of the constrained green sheets to form metal bumps; and resin A connection pad for connecting the wiring board to the second via hole is formed on the surface using a resin base with a Cu foil, and a notch portion including a through hole is formed by cutting a desired position of the resin wiring board. The process and the ceramic wiring board and the resin wiring board are overlapped to connect the metal bumps and the connection pads, and the ceramic wiring board and the resin wiring board are bonded to each other. A step of joining heated through.
[0014]
As a result, the ceramic wiring board can be formed with reduced deformation and warping by baking with or without pressure through the constrained green sheet, and filling the through holes formed in the constrained green sheet with the metal conductor paste Therefore, a metal bump having a high height and good dimensional accuracy can be easily connected to a via hole or a wiring pattern and firmly bonded. In addition, since a connection pad for joining the notch for the cavity and the metal bump can be easily formed on the resin wiring board that does not deform, the metal bump and the connection pad can be easily connected, It is possible to provide a method of manufacturing a composite wiring board that can be bonded via an adhesive resin and that bonds the ceramic wiring board and the resin wiring board firmly and accurately.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings to provide an understanding of the present invention.
FIG. 1 is an explanatory view of a composite wiring board according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2C are diagrams of a method for manufacturing a ceramic wiring board used in the method for manufacturing the composite wiring board, respectively. 3A to 3D are explanatory diagrams of a method of manufacturing a resin wiring board used in the method of manufacturing the composite wiring board, respectively, and FIGS. 4A to 4D are diagrams of the composite wiring board, respectively. It is explanatory drawing of the manufacturing method of the ceramic wiring board used with another manufacturing method.
[0016]
As shown in FIG. 1, a composite wiring board 10 according to an embodiment of the present invention includes a rectangular ceramic wiring board 11 made of a sintered body of a plurality of ceramic green sheets and one or a plurality of resin base materials. A rectangular resin wiring board 12 made of the bonded body is joined and formed. The ceramic wiring board 11 used in the composite wiring board 10 is formed, for example, by making a hole in a ceramic green sheet of a low-temperature fired board and filling a metal conductor paste made of Ag or the like for the first via hole 13. The first wiring pattern 14 is printed on the surface of the ceramic green sheet with, for example, a metal conductor paste made of Ag or the like. For example, three ceramic green sheets are laminated and fired while pressing from both sides. Thus, it is formed by suppressing firing shrinkage in the plane direction and firing shrinkage in the thickness direction. Furthermore, metal bumps 15 are connected to predetermined positions of the front end portion of the first via hole 13 exposed on the surface of the ceramic wiring substrate 11 and / or the first wiring pattern 14 connected to the first via hole 13. Have.
[0017]
On the other hand, the resin wiring board 12 has holes formed in the resin base material with Cu foil, and further, a pattern is formed by etching the Cu foil, and electroless Cu plating and electric field Cu plating are applied. 2 via holes 16, second wiring patterns 17, etc., and one or a plurality of them are formed to be joined by a prepreg or the like. Further, the resin wiring board 12 has a connection pad 18 connected to the second via hole 16 exposed on the surface.
[0018]
The composite wiring board 10 composed of the joined body of the ceramic wiring board 11 and the resin wiring board 12 is electrically connected by connecting the metal bumps 15 of the ceramic wiring board 11 and the connection pads 18 of the resin wiring board 12. ing. Moreover, the composite wiring board 10 is formed on the resin wiring board 12 in order to form a cavity portion 20 on which the electronic components 19 such as capacitors and semiconductor elements are placed on the ceramic wiring board 11 and surrounded by the resin wiring board 12. It has one or a plurality of notches 21 formed of a through hole. Since this composite wiring board 10 is formed by bonding a resin wiring board 12 having a notch portion 21 to a ceramic wiring board 11 having a very high dimensional accuracy by pressure firing, the dimensional accuracy is extremely high. A wiring board with a good cavity portion can be obtained.
[0019]
The ceramic wiring board 11 is a CaO-Al that can be sintered at a low firing temperature of 800 to 1100 ° C. ₂ O ₃ -SiO ₂ -B ₂ O ₃ For example, 50 to 65% by weight (preferably 60% by weight) of glass based on Al ₂ O ₃ Is a low-temperature fired substrate made of, for example, 50 to 35% by weight (preferably 40% by weight). This low-temperature fired substrate can be cut from a sheet-like ceramic green sheet to a desired size, easily suppressing firing shrinkage in the planar direction, and firing by shrinking in the thickness direction. The substrate 11 can be easily manufactured.
[0020]
Next, a method for manufacturing the composite wiring board 10 according to one embodiment of the present invention will be described.
First, a method for manufacturing a ceramic wiring board 11 used for the composite wiring board 10 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2A, the ceramic green sheet 22 for forming the ceramic wiring substrate 11 is, for example, a CaO—Al that can be sintered at a low temperature of 800 to 1100 ° C. ₂ O ₃ -SiO ₂ -B ₂ O ₃ Glass and Al ₂ O ₃ A binder, a solvent, and a plasticizer are added to and mixed with the ceramic powder made of, and formed into a sheet having a desired thickness by a doctor blade method or the like, and cut into a rectangular shape having a desired size. Next, through holes for forming electrical conduction between the ceramic green sheets 22 are formed in each of the plurality of ceramic green sheets 22 using a press die, an NC machine, or the like. The through hole is filled with an Ag-based metal conductor paste to form the first via hole 13. On the surface of each ceramic green sheet 22, screen printing is performed using an Ag-based metal conductor paste to form the first wiring pattern 14.
[0021]
These ceramic green sheets 22 are superposed and laminated to form a laminated body. Furthermore, the laminated body does not sinter at the firing temperature of the ceramic green sheet 22 on the outermost surface of the upper and lower surfaces. Purity Al ₂ O ₃ A constrained green sheet 23 is laminated. Then, the laminate is fired at a low firing temperature of about 800 to 1100 ° C., for example, while being pressurized at about 100 N from the outside through the constrained green sheet 23 or without being pressurized, for example, A ceramic wiring board 11 having an outer dimension of about 100 × 100 mm and a thickness of about 0.5 mm is formed. The ceramic wiring substrate 11 is formed by being restrained by the restraining green sheet 23 and being fired, so that the firing shrinkage in the plane direction of the ceramic green sheet 22 is suppressed and is fired and shrunk in the thickness direction of the ceramic green sheet 22. Has been. Further, the ceramic wiring board 11 is pressed and fired through the constraining green sheet 23, so that the firing shrinkage in the planar direction of the ceramic green sheet 22 is suppressed and the ceramic green sheet 22 is fired and shrunk in the thickness direction of the ceramic green sheet 22. At the same time, warping and bending are suppressed.
[0022]
Next, as shown in FIG. 2B, the ceramic wiring board 11 having the first wiring pattern 14 and the first via hole 13 remains attached to the surface layer of the ceramic wiring board 11 without being sintered. The unsintered ceramic 23a of the constraining green sheet 23 is peeled and removed. Since the constraining green sheet 23 is fired, the resin, solvent, and the like contained in the sheet are removed to form an unsintered ceramic 23a made of only ceramic powder. It can be easily peeled and removed.
[0023]
Next, as shown in FIG. 2C, the ceramic wiring substrate 11 includes a tip end portion of the first via hole 13 on the side to be a bonding surface with the resin wiring substrate 12 and / or the first via hole 13. For example, it is screen-printed using a metal conductor paste such as Ag-based, and baked so as to be connected to a predetermined position on the first wiring pattern 14 to be connected, and is slightly raised from the surface of the ceramic wiring substrate 11. Metal bumps 15 are formed.
[0024]
Next, a method for manufacturing the resin wiring board 12 used in the composite wiring board 10 will be described with reference to FIGS. The resin wiring board 12 can be a glass epoxy base material to which a Cu foil is bonded, and a resin board in which a circuit wiring pattern is formed by a normal etching method. Here, a resin wiring board having a high wiring density is used. 12 manufacturing methods will be described.
As shown in FIG. 3 (A), Cu foil 24 is bonded on both sides, for example, BT resin (resin mainly composed of bis-maleimide triazine), polyimide resin, etc., high heat resistance, dielectric properties, insulation A through-hole for the second via hole 16 is formed in the resin substrate 25 with a Cu foil made of a resin excellent in characteristics, workability, and the like using a drill machine, a punching machine, or the like. Electroless Cu plating and electric field Cu plating are formed on the wall surface of the through hole and the surface of the Cu foil 24 on the front and back surfaces to form a Cu plating film 26, and the front and back surfaces are made conductive. Two via holes 16 are formed. Next, a dry film mainly composed of a photosensitive acrylic resin is spread on the surface of the Cu plating film 26 on the front and back surfaces while closing the central cavity of the second via hole 16 to obtain a desired pattern. The etching resist mask 27 having an opening opposite to the desired pattern is formed by a photolithography method in which the pattern mask is brought into contact with light, exposed and developed.
[0025]
Next, as shown in FIG. 3B, the metal layer formed of the Cu foil 24 and the Cu plating film 26 exposed from the opening of the etching resist mask 27 is formed of, for example, a ferric chloride solution or a second chloride chloride. Etching is performed by spraying an etchant such as a copper solution, an alkali etchant, or a hydrogen peroxide-sulfuric acid etchant. By this etching process, the metal layer exposed from the opening of the etching resist mask 27 is removed, and the etching resist mask 27 is, for example, about 50% at 3 ° C. as a peeling solution when the dry film is an alkali-soluble type. The second wiring pattern 17 is formed by peeling and removing from the metal layer while swelling the dry film using a stripping solution such as an aqueous sodium hydroxide solution. Further, a connection pad 18 for connecting to the metal bump 15 and a second wiring pattern 17 connected to the second via hole 16 are formed on the surface that becomes the bonding surface with the ceramic wiring substrate 11. ing.
[0026]
Next, as shown in FIG. 3 (C), the resin wiring board 12 is cut at a desired position to form a through hole, and a wall surface of the through hole surrounds an electronic component such as a capacitor or a semiconductor element. For example, one or a plurality of cutout portions 21 of about 5 × 5 mm are formed.
[0027]
Next, as shown in FIG. 3D, the resin wiring board 12 is further provided with a connection pad 18 which is a necessary part of the second wiring pattern 17 on the side to be a bonding surface with the ceramic wiring board 11. A protective film 28 made of an insulating resin or the like for protecting the other part from the outside is formed. Also, a protective film 28 made of an insulating resin or the like is formed on the surface side of the resin wiring substrate 12 so as to expose a wire bond pad or the like for electrical connection with a semiconductor element from the opening. is doing.
[0028]
Next, the ceramic wiring board 11 manufactured as described above and the resin wiring board 12 having substantially the same outer dimensions as the ceramic wiring board 11 and having a thickness of, for example, about 0.3 mm are overlapped to form the ceramic wiring. The metal bumps 15 of the substrate 11 and the connection pads 18 of the resin wiring substrate 12 are connected via, for example, solder or the like to form electrical continuity. Along with this connection, for example, an insulating resin sheet made of an epoxy adhesive is placed between the ceramic wiring board 11 and the resin wiring board 12 in advance on the insulator portion of the ceramic wiring board 11 and the resin wiring board 12. The composite wiring board 10 is manufactured by injecting or bonding an adhesive resin solution between the ceramic wiring board 11 and the resin wiring board 12 after being superposed.
[0029]
Next, another method for manufacturing the composite wiring board 10 according to one embodiment of the present invention will be described.
Here, the manufacturing method of the ceramic wiring board 11 used for the composite wiring board 10 is different from the manufacturing method of the composite wiring board 10 according to the embodiment of the present invention described above, and the other manufacturing methods are the same. Therefore, the manufacturing method of the ceramic wiring substrate 11 will be described in detail with reference to FIGS.
[0030]
As shown in FIG. 4A, the ceramic green sheet 22 for forming the ceramic wiring substrate 11 is formed in the same manner as described above. The plurality of ceramic green sheets 22 are filled with a metal conductor paste for forming the first via hole 13 in the through hole and the first wiring pattern 14 is formed by the same method as described above. Metal conductor paste is screen printed. These ceramic green sheets 22 are stacked and laminated in the same manner as described above to form a laminated body. Further, the ceramic green sheets 22 are fired at the firing temperature of the ceramic green sheet 22 on the outermost surface of the upper and lower surfaces of the laminated body. A constrained green sheet 23 that is not tied is laminated. The laminate is fired at a low firing temperature to form the ceramic wiring substrate 11 while being pressurized from outside via the constraining green sheet 23 or without being pressurized, as in the case described above. The ceramic wiring substrate 11 is formed by restraining and firing with the restraining green sheet 23, suppressing firing shrinkage in the plane direction of the ceramic green sheet 22, and firing shrinking in the thickness direction of the ceramic green sheet 22. In addition, when the ceramic wiring substrate 11 is fired under pressure, the ceramic green sheet 22 is formed by firing shrinkage in the plane direction and firing shrinkage in the thickness direction, and at the same time restrains warping and bending. Is formed.
[0031]
Next, as shown in FIG. 4B, the ceramic wiring board 11 having the first wiring pattern 14 and the first via hole 13 is sintered on the surface layer of the ceramic wiring board 11 as described above. It is formed by peeling and removing the unsintered ceramic 23a of the constraining green sheet 23 that remains attached. Since the constraining green sheet 23 is fired, the resin, solvent, and the like contained in the sheet are removed to form an unsintered ceramic 23a made of only ceramic powder. It can be easily peeled and removed.
[0032]
Next, as shown in FIG. 4 (C), the tip of the first via hole 13 and / or the first via hole 13 is formed on the side of the ceramic wiring board 11 that becomes the bonding surface with the resin wiring board 12. A constrained green sheet 23 that is formed at a predetermined position of the first wiring pattern 14 to be connected and is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet 22 in order to form metal bumps 15a for bonding to the resin wiring board 12. Are stacked. The constrained green sheet 23 to be laminated is provided with a through hole formed at a predetermined position corresponding to the position where the metal bump 15a is formed. The through hole is filled with, for example, an Ag-based metal conductor paste. Has been. Then, the ceramic wiring board 11 on which the constraining green sheet 23 is laminated is fired at the firing temperature of the ceramic green sheet 22 with or without pressure, so that the front end portion of the first via hole 13 and / or the first A metal bump 15 a is formed on the first wiring pattern 14 connected to the first via hole 13 and standing in the through hole.
[0033]
Next, as shown in FIG. 4 (D), after firing, the unsintered ceramic 23a of the constrained green sheet 23 that remains without being sintered on the surface layer of the ceramic wiring substrate 11 is peeled off. A high metal bump 15a is formed on the ceramic wiring substrate 11 with high dimensional accuracy.
[0034]
【The invention's effect】
The composite wiring board according to claim 1 and claim 2 dependent thereon is formed by having a first wiring pattern and a via hole and firing in advance to suppress firing shrinkage in a plane direction and firing shrinkage in a thickness direction. A composite wiring board formed by bonding one or both sides of a ceramic wiring board and a resin wiring board having a second wiring pattern and a via hole, and a connection pad connected to the second via hole exposed on the surface. The metal wiring is connected to the first via hole exposed on the surface of the ceramic wiring substrate and / or the first wiring pattern connected to the first via hole, and the ceramic bump is connected to the metal bump and the connection pad. The board and the resin wiring board are electrically connected, and a cavity is formed on the resin wiring board so that the electronic component is placed on the ceramic wiring board and surrounded by the resin wiring board. Because it has a cutout portion consisting because of the through hole, it is possible to improve extremely dimensional accuracy without deformation even with a cavity portion by the bonding of the resin wiring substrate with a ceramic wiring substrate with notches. Further, by joining via metal bumps, the electrical conduction resistance can be lowered and the connection reliability can be increased.
[0035]
Particularly, in the composite wiring board according to claim 2, the ceramic wiring board is CaO-Al. ₂ O ₃ -SiO ₂ -B ₂ O ₃ Glass and Al ₂ O ₃ Since it is a low-temperature fired substrate that can be sintered at a firing temperature of 800 to 1100 ° C., it can suppress firing shrinkage in the planar direction, can be easily fired and shrunk in the thickness direction, and can reduce deformation and warpage. .
[0036]
4. The method of manufacturing a composite wiring board according to claim 3, wherein the ceramic wiring board is a constrained green sheet made of ceramic that is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated. And then firing at the firing temperature of the ceramic green sheet with pressure or no pressure to suppress firing shrinkage in the plane direction and firing shrinkage in the thickness direction, and then peeling the unsintered ceramic of the constrained green sheet The metal conductor is formed on the first wiring pattern connected to the front end portion of the first via hole and / or the first via hole on the side of the ceramic wiring substrate that becomes the bonding surface with the resin wiring substrate. A step of printing paste and baking to form metal bumps; and a resin wiring board with a second via hole on the surface using a resin substrate with Cu foil Forming a connection pad to be continued, cutting a desired position of the resin wiring board to form a notch formed of a through hole, and superimposing the ceramic wiring board and the resin wiring board to form metal bumps and connection pads; Since there is a step of connecting and heating and bonding the ceramic wiring board and the resin wiring board via an adhesive resin between them, the ceramic wiring board is subjected to pressure or non-pressure firing through a constrained green sheet. It can be formed with less deformation and warpage, and metal bumps can be easily connected to via holes and wiring patterns by printing with a metal conductor paste and firmly bonded. In addition, it is possible to easily form a connection pad for joining the notch portion for the cavity and the metal bump to the resin wiring board which does not cause deformation, and the metal bump and the connection pad can be easily connected and bonded in between. It is possible to provide a method of manufacturing a composite wiring board that can be bonded via a resin and that bonds the ceramic wiring board and the resin wiring board with high accuracy and strength.
[0037]
5. The method of manufacturing a composite wiring board according to claim 4, wherein the ceramic wiring board is formed of a constrained green sheet made of ceramic that is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated. Laminate and fire at the firing temperature of the ceramic green sheet with pressure or no pressure to suppress firing shrinkage in the plane direction, fire and shrink in the thickness direction, and then peel and remove the unsintered ceramic on the constrained green sheet And a predetermined position of the first wiring pattern connected to the tip end portion of the first via hole and / or the first via hole of the ceramic wiring substrate on the side to be a bonding surface with the resin wiring substrate. In order to form metal bumps, a metal conductor paste is placed in a through hole provided at a position corresponding to a predetermined position on the surface to be a bonding surface of the ceramic wiring board. A step of laminating the filled constrained green sheets and firing them at the firing temperature of the ceramic green sheets with or without pressure, and then peeling and removing the unsintered ceramics of the constrained green sheets to form metal bumps; and resin A connection pad for connecting the wiring board to the second via hole is formed on the surface using a resin base with a Cu foil, and a notch portion including a through hole is formed by cutting a desired position of the resin wiring board. A ceramic wiring board and a resin wiring board are superposed to connect metal bumps and connection pads, and the ceramic wiring board and the resin wiring board are heated and bonded via an adhesive resin between the ceramic wiring board and the ceramic wiring board. The wiring board can be formed with reduced deformation and warping by firing with or without pressure through a constrained green sheet, and the constrained green sheet can be formed. Height by the filling of the metal conductor paste into the through hole formed in the preparative high, can be formed by firmly bonded by connected a good metal bumps dimensional accuracy easily and via holes, the wiring pattern. In addition, it is possible to easily form a connection pad for joining the notch portion for the cavity and the metal bump to the resin wiring board which does not cause deformation, and the metal bump and the connection pad can be easily connected and bonded in between. It is possible to provide a method of manufacturing a composite wiring board that can be bonded via a resin and that bonds the ceramic wiring board and the resin wiring board with high accuracy and strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a composite wiring board according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are explanatory views of a method for manufacturing a ceramic wiring board used in the method for manufacturing the composite wiring board, respectively.
FIGS. 3A to 3D are explanatory views of a resin wiring board manufacturing method used in the composite wiring board manufacturing method, respectively.
4A to 4D are explanatory views of a method for manufacturing a ceramic wiring board used in another method for manufacturing the composite wiring board, respectively.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional composite wiring board.
[Explanation of symbols]
10: Composite wiring board, 11: Ceramic wiring board, 12: Resin wiring board, 13: First via hole, 14: First wiring pattern, 15, 15a: Metal bump, 16: Second via hole, 17: First 2 wiring pattern, 18: connection pad, 19: electronic component, 20: cavity part, 21: notch part, 22: ceramic green sheet, 23: restraint green sheet, 23a: unsintered ceramic, 24: Cu foil, 25: Resin substrate: 26: Cu plating film, 27: Etching resist mask, 28: Protective film

Claims

Having a first wiring pattern and a via hole, firing in advance to suppress firing shrinkage in the plane direction, firing one side or both sides of the ceramic wiring board formed by firing shrinkage in the thickness direction, and the second wiring pattern and via hole A composite wiring board formed by bonding a resin wiring board having a connection pad that is exposed on the surface and connected to the second via hole;
Metal bumps are connected to the first via holes exposed on the surface of the ceramic wiring substrate and / or the first wiring patterns connected to the first via holes, and the metal bumps and the connection pads are connected to the first via holes. The ceramic wiring board and the resin wiring board are electrically connected to each other, and a cavity portion is formed on the resin wiring board so that an electronic component is placed on the ceramic wiring board and surrounded by the resin wiring board. A composite wiring board having a notch portion formed of a through hole for the purpose.

2. The composite wiring board according to claim 1, wherein the ceramic wiring board is made of CaO—Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —B ₂ O ₃ glass and Al ₂ O ₃ and can be sintered at a firing temperature of 800 to 1100 ° C. A composite wiring board characterized by being a fired board.

In a method for manufacturing a composite wiring board formed by bonding a ceramic wiring board provided with a first wiring pattern and a via hole and a resin wiring board provided with a second wiring pattern and a via hole,
The ceramic wiring board is formed by laminating a constrained green sheet made of ceramic that is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated, and with or without pressure The step of firing at the firing temperature of the ceramic green sheet to suppress firing shrinkage in the planar direction and firing shrinkage in the thickness direction, and then peeling and removing the unsintered ceramic of the constrained green sheet; and
A metal conductor paste is printed on the tip end portion of the first via hole on the side of the ceramic wiring substrate that becomes the bonding surface with the resin wiring substrate and / or on the first wiring pattern connected to the first via hole. And firing to form metal bumps;
A connection pad for connecting the second via hole to the surface of the resin wiring board by using a resin base with a Cu foil is formed, and a notch formed by a through hole by cutting a desired position of the resin wiring board. Forming a part;
The ceramic wiring board and the resin wiring board are overlapped to connect the metal bumps and the connection pads, and the ceramic wiring board and the resin wiring board are heated and bonded via an adhesive resin. A method of manufacturing a composite wiring board, comprising:

In a method for manufacturing a composite wiring board formed by bonding a ceramic wiring board provided with a first wiring pattern and a via hole and a resin wiring board provided with a second wiring pattern and a via hole,
The ceramic wiring board is formed by laminating a constrained green sheet made of ceramic that is not sintered at the firing temperature of the ceramic green sheet on the upper and lower surfaces of a laminate in which a plurality of ceramic green sheets are laminated, and with or without pressure The step of firing at the firing temperature of the ceramic green sheet to suppress firing shrinkage in the planar direction and firing shrinkage in the thickness direction, and then peeling and removing the unsintered ceramic of the constrained green sheet; and
Metal bumps on the tip of the first via hole of the ceramic wiring board on the side to be a joint surface with the resin wiring board and / or on a predetermined position of the first wiring pattern connected to the first via hole To form the constrained green sheet filled with metal conductor paste in a through hole provided at a position corresponding to the predetermined position on the surface to be the joint surface of the ceramic wiring board, pressurizing, Or after firing at the firing temperature of the ceramic green sheet without pressure, the step of peeling and removing the unsintered ceramic of the constrained green sheet to form the metal bumps;
A connection pad for connecting the second via hole to the surface of the resin wiring board by using a resin base with a Cu foil is formed, and a notch formed by a through hole by cutting a desired position of the resin wiring board. Forming a part;
The ceramic wiring board and the resin wiring board are overlapped to connect the metal bumps and the connection pads, and the ceramic wiring board and the resin wiring board are heated and bonded via an adhesive resin. A method of manufacturing a composite wiring board, comprising: