JP2008109018A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】寸法精度が高く、かつ耐薬品性が良好な配線基板を提供する。
【解決手段】ガラスセラミックスからなり、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも２種類の絶縁層と、配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層のうち、低温側で焼成収縮する絶縁層を第１の絶縁層１１、２３、該第１の絶縁層１１、２３よりも高温側で焼成収縮する絶縁層を第２の絶縁層１３〜２１としたとき、前記第１の絶縁層１１、２３のガラスがＦを含有しており、前記第１の絶縁層１１、２３のＦの含有量が１〜６質量％であり、前記第１の絶縁層１１、２３のＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が１０質量％以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板に関するものであり、特に、高い寸法精度が必要とされる多層配線基板に関するものである。

従来、低抵抗で低融点のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを配線層とした、いわゆるガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板が用いられている。さらに、近年においては、配線基板に対して種々の機能の付加が求められ、ガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板においても異種の組成の絶縁層を組み合わせることが提案されている。

例えば、配線基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、低誘電率の絶縁層中に高誘電率の絶縁層などを積層したりした配線基板が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。

このような異種材料を積層した配線基板においては、組成や特性の異なる絶縁層間における焼成収縮率や熱膨張係数の不一致に起因して、絶縁層間にクラックやデラミネーション（層間剥離）が発生する恐れがあり、そのために各絶縁層材料の収縮率や熱膨張係数ができるだけ一致するように絶縁層の特性を選択、制御することが行われている。

また、近年においては、絶縁層間の焼成収縮率の差を積極的に利用して、焼成時の平面方向（積層方向に垂直な方向）における配線基板の収縮率を小さくして、配線基板上に形成される電極の寸法精度を高めることも提案されている。

すなわち、焼成収縮開始温度の異なる絶縁層を積層して同時焼成することにより、２種類の絶縁層を異なる温度で収縮させて、絶縁層が互いに平面方向の収縮を制限するようにして、焼成による平面方向の収縮率を小さくし寸法精度を高める方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。

このとき、焼成収縮開始温度の低い絶縁層は、焼成収縮開始温度が高い絶縁層が収縮を開始する際にはほぼ焼成収縮を完了していることが求められるため、絶縁層に含有するガラスは、多量のＢ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物を添加してガラス軟化点を低下させ、より低い温度でガラスの軟化流動が可能な状態にする必要がある（例えば、特許文献３を参照。）。
特開平８−２２８０７８号公報 特開２００１−１５８７５号公報 特開２００３−２４６６４４号公報

しかしながら、多量のＢ_２Ｏ_３を添加して焼成収縮開始温度を低下させた場合、焼成時にガラスが結晶化し難くなり、焼成温度域において軟化流動する状態が継続されるため、剛性が不足して焼成収縮開始温度が高い絶縁層の平面収縮を十分に抑制することが出来ない、あるいは基板が反って変形しまう等の不具合を生じる可能性がある。また、多量のアルカリ金属酸化物を添加して焼成収縮開始温度を低下させた場合、焼成時の結晶化が促進されて焼成温度域での剛性は向上するものの、絶縁抵抗値が低下してしまうという問題があった。

したがって、本発明は、Ｂ_２Ｏ_３やアルカリ金属酸化物の添加を最小限に抑え、寸法精度が高く、かつ反り等の変形が小さく、絶縁性良好な配線基板を提供することを目的とするものである。

本発明の配線基板は、ガラスセラミックスからなり、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも２種類の絶縁層と、配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層のうち、低温側で焼成収縮する絶縁層を第１の絶縁層、該第１の絶縁層よりも高温側で焼成収縮する絶縁層を第２の絶縁層としたとき、前記第１の絶縁層のガラスがＦを含有しており、前記第１の絶縁層のＦの含有量が１〜６質量％であり、前記第１の絶縁層のＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が１０質量％以下であることを特徴とする。

本発明の配線基板は、前記第２の絶縁層のＢ_２Ｏ_３とアルカリ金属酸化物との合量が前記第１の絶縁層よりも少なく、前記第２の絶縁層のガラスのＦの含有量が前記第１の絶縁層よりも少ないことが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記第１の絶縁層がＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜５質量％含有することが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記第２の絶縁層がＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種を含有するとともにその合量が第１の絶縁層よりも少ないことが望ましい。

本発明の配線基板によれば、低温側で焼成収縮する第１の絶縁層において、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量を１０％以下とすることにより、第１の絶縁層の焼成温度域においてＢ_２Ｏ_３添加によるガラス相の結晶化率の低下や、アルカリ金属酸化物添加による絶縁抵抗値の低下を最小限にすることができる。その上で、Ｆを１〜６質量％含有させることにより第１の絶縁層の焼成収縮開始温度を効果的に低下させ、また、結晶化を促進させることにより、焼成温度域における剛性が高くなるため、第２の絶縁層が焼成収縮を開始する際に効果的に平面方向の収縮を抑制することができ、寸法精度に優れた配線基板となる。また、配線基板の反り等の変形に対する抵抗が大きくなる。

また、本発明の配線基板によれば、前記第２の絶縁層が結晶相を具備するとともに、前記第２の絶縁層のＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が前記第１の絶縁層よりも少なく、前記第２の絶縁層のＦの含有量が前記第１の絶縁層よりも少ないことが望ましい。これにより、第２の絶縁層においても、Ｂ_２Ｏ_３およびアルカリ金属酸化物の添加による結晶化率の低下および絶縁抵抗値の低下を最小限に抑えることが出来る。また、Ｆを含有せしめることにより、結晶化を促進させ、第１の絶縁層と合わせて第２の絶縁層の強度も改善させることができ、基板全体としての強度を向上せしめることができる。さらには、第２の絶縁層に含まれるＢ_２Ｏ_３、アルカリ金属酸化物、Ｆの含有量がいずれも第１の絶縁層と比して少なくすることで、焼成の際にこれらの焼成開始温度を低下させる成分が第１の絶縁層に移動して、種々の不具合を発生させることを抑制できる。

また、本発明の配線基板によれば、前記第１の絶縁層がＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜５質量％含有することがより望ましい。ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２は、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果がある。結晶化が促進されることにより、焼成温度域における剛性を高くすることができるため、第２の絶縁層が焼成収縮を開始する際により効果的に平面方向の収縮を抑制することができ、また、基板の反り等の変形に対する抵抗がより大きくなる。また、焼成後の結晶質の割合が大きくなるためガラスを含有することにより第１の絶縁層の強度をより改善させることができる。さらに、収縮開始温度が低くなることにより、より確実に第２の絶縁層の収縮開始温度より低い温度で収縮を開始させることが容易となる。

また、本発明の配線基板によれば、前記第２の絶縁層がＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種を含有するとともに、その合量が第１の絶縁層よりも少ないことが望ましい。前述のように、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２は、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果があるから、結晶化が促進されることにより、第１の絶縁層と合わせて第２の絶縁層の強度も改善させることができ、基板全体としての強度を向上せしめることができる。特に、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の合量が第１の絶縁層よりも少なくすることにより、第２の絶縁層の焼成収縮開始温度を第１の絶縁層よりも高くすることが容易となる。

本発明を、添付図面に基づいて説明する。

例えば、図１に示すように、本発明の配線基板１００は、複数のガラスセラミックスからなる絶縁層からなる絶縁基板１、絶縁基板１の表裏面に形成された表面配線層３、絶縁基板１の内部に形成された内部配線層５、および、これらの配線層間を接続するビアホール導体７から構成されている。これらの表面配線層３、内部配線層５およびビアホール導体７は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有するものである。

本発明によれば、ガラス相を具備し、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも２種以上の絶縁層が積層されていることが重要である。例えば、絶縁基板１は、７層の絶縁層１１〜絶縁層２３からなっており、これらの絶縁層のうち、例えば、絶縁層１１と絶縁層２３は第１の絶縁層である。一方、絶縁層１３〜絶縁層２１は、第１の絶縁層である絶縁層１１、絶縁層２３とは組成が異なり、焼成収縮開始温度が第１の絶縁層よりも高い第２の絶縁層である。

なお、絶縁基板１の積層数は、例えば２〜５０層としてもよい。また、絶縁層１１〜絶縁層２３の厚みは、例えば、３〜３００μｍとすることができる。さらに、絶縁層１３〜絶縁層２１は、収縮を十分に制限できる限り第１の絶縁層あるいは第２の絶縁層のいずれでもさしつかえない。

また、図１では、配線層間に１種類の絶縁層が配置されているが、配線層間に複数の種類の絶縁層が配置されていても差し支えない。

上記のように、収縮開始温度の異なる２種類の絶縁層を組み合わせて焼成することにより、互いの平面方向の収縮を抑制する力が強くなり平面方向の焼成収縮率が５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができる。

すなわち、第１の絶縁層からなる絶縁層１１、絶縁層２３が焼成収縮を開始する温度では、まだ焼成収縮を開始していない第２の絶縁層からなる絶縁層１３〜絶縁層２１に拘束されて平面方向の収縮が制限される。その後、第２の絶縁層からなる絶縁層１３〜絶縁層２１が焼成収縮を開始する温度では、すでに焼成収縮を開始している第１の絶縁層からなる絶縁層１１、絶縁層２３に拘束されて平面方向の収縮が制限される。このようにして互いの平面方向の収縮を制限しあい、平面方向の収縮量を５％以下とすることができるため、平面方向の収縮量のばらつきも抑制できる。

より効果的に平面方向の収縮を制限しあうためには、第２の絶縁層が焼成収縮を開始する際には、第１の絶縁層は焼成収縮をほぼ収縮していることが望ましい。

なお、ここでいう焼成収縮がほぼ終了しているとは、最終焼成体積収縮量の９８％以上の収縮が終了しているということであり、特に９８％収縮した温度を収縮完了温度と呼ぶ。一方、収縮開始温度とは、最終焼成体積収縮量の２％収縮した温度を指す。

本発明の配線基板によれば、第１の絶縁層のＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が１０％以下であり、第１の絶縁層のガラスがＦを含有し、第１の絶縁層のＦの含有量が１〜６質量％であることが重要である。このＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量は、絶縁層中のＢとアルカリ金属の含有量を、それぞれ酸化物換算した値である。

また、第２の絶縁層のＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が前記第１の絶縁層よりも少なく、前記第２の絶縁層のＦの含有量が前記第１の絶縁層よりも少ないことが望ましい。

このＢ_２Ｏ_３およびアルカリ金属酸化物の量は、絶縁層中のＢおよびアルカリ金属元素を酸化物に換算して求めた値であって、絶縁層中にＢ_２Ｏ_３とアルカリ金属酸化物の形態で存在する必要はない。

このようなアルカリ金属元素としては、例えば、ＬｉやＮａおよびＫがあげられるが、ガラスの軟化点を下げる効果が高く、結晶化しやすいＬｉが最も好ましい。そして、アルカリ金属元素は水和物を形成しやすいためガラス粉末の状態で用いることが望ましい。

また、アルカリ金属の炭酸塩の形態で用いることもできるが、焼成段階で炭酸塩はガラスに溶融するため、炭酸塩として添加したとしても、焼結性を向上させる機能はガラスとして用いた場合と同様である。

また、Ｂについては、水和物を形成しやすいためにガラス粉末の状態で用いることが望ましい。なお、Ｂについては水和物を形成しやすいために焼成後もガラス中に存在することが望ましい。

低温側で焼成収縮する第１の絶縁層において、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量を１０％以下とすることにより、第１の絶縁層の焼成温度域においてＢ_２Ｏ_３添加によるガラス相の結晶化率の低下や、アルカリ金属酸化物添加による絶縁抵抗値の低下を最小限にすることができる。その上で、Ｆを１〜６質量％含有させることにより第１の絶縁層の焼成収縮開始温度を効果的に低下させ、また、結晶化を促進させることにより、焼成温度域における剛性が高くなるため、第２の絶縁層が焼成収縮を開始する際に効果的に平面方向の収縮を抑制することができ、また、配線基板の反り等の変形に対する抵抗が大きくなるため、高寸法精度の配線基板となるのである。

このような第１の絶縁層は、例えば、結晶性を有するガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して作製した成形体を焼成することで作製することができる。なお、結晶性を有するガラス粉末とは、一般に結晶化ガラスと呼ばれ、加熱することで非晶質のガラスから結晶が析出する性質を備えたものである。また、ガラス粉末単独では結晶を析出しないものであっても、セラミックス粉末との組合せにより、結晶を析出させることもできるから、そのような組合せとしてもよい。

この第１の絶縁層および第２の絶縁層を構成する成分について以下に説明する。

Ｆは、ガラスの軟化点を低下させ、高温時の流動性を高めるため、絶縁層の焼結性を高める働きがあるとともに、ガラスの結晶化を促進するため、第１の絶縁層の高温時の剛性や焼結後の基板強度を向上せしめる働きがある。Ｂ_２Ｏ_３とアルカリ金属酸化物を組み合わせて含有させることによっても同様の効果が得られるが、Ｆを含有させることにより、より少量で上記効果が得られる。

Ｆの含有量が上記範囲よりも多い場合には耐薬品性が悪化する。また、上記範囲より少ない場合はガラスが結晶化する割合が少なくなり第１の絶縁層の剛性が不足して強度が劣化する。特に第１の絶縁層においては、剛性不足により第２の絶縁層が焼成収縮を開始した際に平面方向の収縮を拘束する力が十分でなく５％以上収縮してしまったり、基板が反る等の変形を起こしたりする。また、ガラスの軟化点が高くなるため、第２の絶縁層よりも低温で焼成収縮を開始させることが困難となる。Ｆの特に望ましい範囲は、第１の絶縁層においては２〜５％、第２の絶縁層においては１〜４％である。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワークフォーマーであると同時に、軟化温度、溶解温度を低下せしめる働きがあり、Ｂ_２Ｏ_３がアルカリ金属酸化物との合量で前記範囲内である場合には、工業的に安価に製造することが容易になると同時にガラスのガラス転移点を低下させることができる一方、Ｂ_２Ｏ_３はガラスの結晶化を抑制する成分でもある。

その含有量が、アルカリ金属酸化物との合量で上記範囲よりも多い場合には、耐薬品性が著しく悪化するとともに、ガラスが結晶化する割合が不足して焼成温度域で軟化流動した状態が継続されるため、第１の絶縁層の剛性が不足して第２の絶縁層が焼成収縮を開始した際に平面方向の収縮を拘束する力が十分でなく５％以上収縮してしまったり、基板が反る等の変形を起こしたりする。Ｂ_２Ｏ_３の特に望ましい範囲は、第１の絶縁層においては３〜８質量％であり、第２の絶縁層においては２〜７質量％である。特に、その全量をガラス粉末中に含有せしめることが望ましい。

また、アルカリ金属酸化物は、ガラスの修飾体であり、軟化温度、溶解温度を低下せしめる働きがある。アルカリ金属酸化物がＢ_２Ｏ_３との合量で前記範囲内である場合には、工業的に安価に製造することが容易になると同時にガラスのガラス転移点を低下させることができる一方、アルカリ金属酸化物はガラスの絶縁抵抗値を低下させる成分でもある。

その含有量が、Ｂ_２Ｏ_３との合量で上記範囲よりも多い場合には、第１の絶縁層およびＢの絶縁抵抗値が低下し、配線基板においてはショートなどの不良を発生させてしまう可能性が高くなる。アルカリ金属酸化物の特に望ましい範囲は、第１の絶縁層においては０．１〜２％であり、第２の絶縁層においては０．０５％〜１．５％である。特に、その全量をガラス粉末中に含有せしめることが望ましい。

また、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２は、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果がある。ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種のその合量が、上記範囲よりも少ない場合には、結晶化不足となり、焼成収縮開始温度が高くなる。逆に、その合量が、上記範囲よりも多い場合には、緻密なガラスセラミック焼結体を得ることが困難となる。なお、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種のその合量の特に望ましい範囲は、第１の絶縁層においては２〜４質量％、第２の絶縁層においては１〜３質量％である。

また、第１の絶縁層ガラス相の例としては、ＳｉＯ_２−Ｆ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｆ−Ｂ_２Ｏ_３−ＭＯ系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｆ−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系ガラス等のほう珪酸系ガラスやＢｉ系ガラス等を例示できる。これらのガラス相は、ガラスセラミック材料中のガラスが、未焼成粉末状態時から焼成の際の結晶化に伴ってその組成が変化した、いわゆる残留ガラス相であってもよい。

さらに、本発明においては、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、結晶相、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＺｎＳｉＯ_４、ＺｒＯ_２、ＭｇＳｉＯ_３、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、ＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、Ｃａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、Ｂａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、ＺｒＳｉＯ_４、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６、ＣａＳｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＳｒＳｉＯ_３、ＢａＳｉＯ_３等を混合することもできる。

特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Ａｌ_２Ｏ_３結晶相を含有させることが望ましい。

なお、第１の絶縁層の剛性を高め、より効果的に平面方向の収縮を制限するためには、第１の絶縁層に用いるガラス粉末は、焼成により結晶層が析出する結晶化ガラスであることが好ましい。さらには、第１の絶縁層の焼成収縮開始温度が第２の絶縁層の焼成収縮開始温度より、１０℃以上、さらには５０℃以上、好適には８０℃以上低いことが２種の絶縁層の収縮する温度域の重畳が少なくなるので好ましい。

また、絶縁層１１、絶縁層２３と絶縁層１３〜絶縁層２１とは、いずれも１０５０℃以下での焼成が可能であり、配線層をＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗導体を用いて形成することが可能である。

なお、第１の絶縁層および第２の絶縁層は、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。

さらには、第１の絶縁層および第２の絶縁層以外の絶縁層を加えても良い。また、第１の絶縁層および第２の絶縁層以外の絶縁層が複数種類であっても良い。

続いて、本発明の配線基板の製造方法を詳述する。

本発明の配線基板の製造方法では、まず、焼成後に第１の絶縁層となる第１の絶縁層成形体と、焼成後に第２の絶縁層となり、焼成収縮開始温度が第１の絶縁層成形体よりも高い第２の絶縁層成形体を準備する。

第１の絶縁層成形体の組成としては、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が１０％以下であり、Ｆの含有量が１〜６質量％となるようなガラス粉末を用いることが望ましい。これにより、ガラスの結晶化率低下や絶縁抵抗値低下を最小限とした上で、第１の絶縁層成形体の焼成収縮開始温度を効果的に低下させ、また、結晶化を促進させることが容易となるため、第２の絶縁層の平面方向の収縮の抑制、配線基板の反り抑制、および強度向上が可能となるという観点から重要である。

さらには、第１の絶縁層成形体が、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜５質量％含有することが、ガラスの結晶化を促進させ、第２の絶縁層が焼成収縮を開始する際により効果的に平面方向の収縮をより確実に抑制することができるという点、また、収縮開始温度が低くなることにより、より確実に第２の絶縁層の収縮開始温度より低い温度で収縮を開始させることが可能となる点から、より望ましい。

第２の絶縁層成形体の組成としては、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が第１の絶縁層成形体よりも少なく、Ｆの含有量が前記第１の絶縁層成形体よりも少ないことが望ましい。前述の第１の絶縁層成形体における効果と同様、ガラスの結晶化率低下や絶縁抵抗値低下を最小限とした上で、結晶化を促進させることが容易となるため、配線基板の強度を向上せしめることが可能となるという点、さらには、焼成収縮開始温度をより確実に第１の絶縁層成形体の焼成収縮開始温度より高くすることが可能となるという点から望ましい。

また、第２の絶縁層成形体が、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種を含有するとともにその合量が第１の絶縁層成形体よりも少ないことが、ガラスの結晶化を促進させ、配線基板の強度を向上せしめることが可能となるという点、また、より確実に第１の絶縁層成形体の収縮開始温度より高い温度で収縮を開始させることが可能となる点から、より望ましい。

これらの第１の絶縁層成形体および第２の絶縁層成形体が焼成されてなる第１の絶縁層および第２の絶縁層は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕといった低融点の配線層を同時焼成にて形成するために、１０５０℃以下の低温で焼成する必要があるため、低温で軟化するガラス粉末を用い、その軟化流動により低温焼成するガラスセラミックスにて構成される。

まず、原料粉末として、第１の絶縁層成形体および第２の絶縁層成形体を構成するガラス粉末およびセラミックス粉末を準備する。

そして、これらのガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して焼成収縮挙動の異なる２種の絶縁層成形体を作製する。

また、ガラス粉末の量は、６０〜９５質量％、特に７０〜９０質量％であることが焼成収縮率の低減と、良好な絶縁層の焼結性を確保することができるため望ましい。なお、残部はセラミックス粉末である。

また、セラミックス粉末は、本発明の範囲を逸脱しない限りは特に制限されるものではなく、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｎＳｉＯ_４、ＺｒＯ_２、ＭｇＳｉＯ_３、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４、ＭｇＡｌ_２Ｏ_４、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４、ＣａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、ＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、ＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、Ｃａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、Ｓｒ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、Ｂａ_２ＭｇＳｉ_２Ｏ_７、ＺｒＳｉＯ_４、ＣａＭｇＳｉ_２Ｏ_６、ＣａＳｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＳｒＳｉＯ_３、ＢａＳｉＯ_３等を選択することもできる。

ガラス粉末の組成、ガラス粉末の量、セラミックス粉末の種類および量を選択することにより、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。

セラミックス粉末として、特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Ａｌ_２Ｏ_３が望ましい。

これら２種の絶縁層成形体の原料粉末と、有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合しセラミックスラリーを作製する。

このセラミックスラリーを用いて、リップコーター法やドクターブレード法などの公知の成形法によってグリーンシートを作製する。なお、場合によっては、片方の絶縁層はペースト化し、印刷により絶縁層を形成することも可能である。

次にこのグリーンシートにパンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填し、また、表面配線層や内部配線層を、導体ペーストを用いてスクリーン印刷法やグラビア印刷法などの公知の印刷法によって被着形成する。

このようにして得られた各グリーンシートからなる第１の絶縁層となる第１の絶縁シートおよび第２の絶縁層となる第２の絶縁シートを所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。

焼成にあたっては、昇温して、第１の絶縁シートの収縮開始温度に達した後、徐々に昇温するか、または収縮開始温度、あるいは収縮開始温度以上、第２の絶縁シートの収縮開始温度よりも低い温度で、一時的に炉内温度を保持して第１の絶縁シートが最終収縮率の９０％以上焼成が進行するまで保持する。このとき第１の絶縁シートは、その温度で焼成収縮しない第２の絶縁シートによって平面方向への収縮が抑制されるため、厚み方向に焼成収縮する。

その後、第１の絶縁シートが最終収縮率の９０％以上収縮した後、第２の絶縁シートの収縮開始温度に昇温して焼成する。この焼成によって、第２の絶縁シートは、焼結がほぼ完了した第１の絶縁シートに起因する第１の絶縁層によって平面方向への焼成収縮が抑制され、厚み方向に焼成収縮する。その結果、第１の絶縁シートおよび第２の絶縁シートともに平面方向への焼成収縮が抑制され、厚み方向に焼成収縮した寸法精度の高い基板を作製することができる。

得られた焼結体を必要に応じて、例えば、アルカリ脱脂やガラスエッチング等の前処理を行った後、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｕ−Ａｕ等のめっき処理を施すことにより、本発明の配線基板を得ることができる。

まず、以下のようにして絶縁シートを作製した。表１および表３に示す平均粒径が２．０μｍのガラス粉末Ａ１〜Ａ１７およびＢ１〜Ｂ６と、平均粒径が２．０μｍのアルミナ粉末を焼成後の磁器の組成が表２および表４のａ１〜ａ１７およびｂ１〜ｂ６の組成となるように秤量し、有機バインダーとしてアクリルバインダー、有機溶剤としてトルエンとを混合してスラリーを作製し、これをドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、配線基板用の絶縁シートとした。

なお、表２の第１の絶縁層は、表１のガラス粉末を７５質量％とアルミナ粉末を２５質量％混合したものである。また、表４の第２の絶縁層は、表３のガラス粉末を６０質量％とアルミナ粉末を４０質量％混合したものである。

得られた絶縁シートの所定の位置にパンチング等により貫通孔を形成し、この貫通孔に平均粒径５μｍのＡｇ粉末を含む導電性ペーストを充填するとともに、この導電性ペーストを絶縁シート表面にスクリーン印刷して配線パターンを形成した後、これを乾燥させた。

そして、これらの配線パターンを形成した絶縁シートを、第１の絶縁層成形体Ａおよび第２の絶縁層成形体Ｂとして使用した。

次に、厚み方向の積層形態がＡＢＡＢＡＢＡＢＡの９層構成となるように、第１の絶縁層成形体および第２の絶縁層成形体である絶縁シートを交互に積層し、積層成形体を作成した。

得られた積層成形体を、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃、１ｈで焼成し、多層基板を作製した。また、前処理後に、Ｎｉ−Ａｕめっき処理を施すことにより、本発明の配線基板を作製した。なお、各絶縁層１１〜２３の厚みは０．０５ｍｍであり、多層基板の大きさは、縦７０ｍｍ、横７０ｍｍとした。

次に、焼成前の積層成形体と焼成後の多層基板に対して、長さ６５ｍｍのポイント間の収縮率を表裏面双方について測定し、収縮率の大きい方の値を表５に記載した。平面方向の寸法精度として、収縮率の最大値と最小値の差を評価した。なお、ｎ数は２２とし、収縮率の最大値と最小値の差が±０．１％以下を合格とし、結果を表５に記載した。

また、レーザー式３次元形状測定器を用いて基板表面の中央６５ｍｍ角の部位の凹凸形状を測定し、その部位（正方形）の２本の対角線上の最高点と最低点の高低差のうち大きいほうをその基板の反り値とした。ｎ数は２２とした。反りの最大値が２００μｍ以下を合格とし、反りの最大値の結果を表５に記載した。

また、第１の絶縁層の絶縁抵抗値を測定した。第１の絶縁層成形体Ａ１の表裏面の同じ平面位置に対向電極となる１０ｍｍ角の導電性ペーストを上述のスクリーン印刷法により形成し、電極付きの第１の絶縁層成形体Ａ１とした。さらに、第１の絶縁層成形体Ａおよび第２の絶縁層成形体Ｂを４枚ずつ用意し、それぞれ同じ平面位置にビアホールとなる貫通孔を形成し、導電性ペーストを充填した。

次に、積層形態がＡＢＡＢＡ１ＢＡＢＡとなるように、また、電極付きの第１の絶縁層成形体Ａ１以外の絶縁シートに形成されたビアホールが厚み方向に電気的に接続されるように位置あわせしながら積層し、積層成形体を作成した。

得られた積層成形体を、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃、１ｈで焼成し、対向電極を具備した絶縁抵抗値測定用サンプルとした。サンプル表面の表面および裏面に露出したビアホールに抵抗測定端子を接触させて、対向電極間の絶縁抵抗値を測定した。ｎ数は２２とした。絶縁抵抗の最小値が１×１０^９Ω以上を合格とし、絶縁抵抗の最小値を表５に記載した。なお、絶縁抵抗値が１×１０^１２Ω以上であるものは１×１０^１２Ωであるとし、ｎ数２２の全てが１×１０^１２Ω以上であったものは結果の欄に＞１×１０^１２と記載した。

また、第１の絶縁層に用いたガラス粉末のガラス転移点Ｔｇ、第２の絶縁層に用いたガラス粉末のガラス転移点Ｔｇを、ＤＴＡ（示唆熱分析）により測定した。なお、昇温速度は１０℃／分とした。結果を表１および表３に示す。

また、各絶縁シートの焼成収縮開始温度および収縮終了温度を、大気中にてＴＭＡ（熱機械分析）による４０℃〜１０００℃の温度範囲により各絶縁層の収縮開始温度、収縮終了温度を評価した。結果を表２および表４に示す。

第１の絶縁層と第２の絶縁層の組成が、本発明の範囲内である試料では、収縮率は５％以下、寸法精度は±０．１％以下と小さく、また、基板の反りは２００μｍ以上で、配線基板に変色などの欠陥は観察されなかった。このように、本発明の配線基板は、寸法精度が高く、かつ反り等の変形が小さく、絶縁性が良好な特徴を持つ。

一方、第１の絶縁層または第２の絶縁層の組成が本発明の範囲外である試料Ｎｏ．８〜１６では、収縮率が５％を超える、または基板反りが２００μｍ以上、または、絶縁抵抗値が１×１０^９Ω以下であった。

なお、第１の絶縁層および第２の絶縁層をＸ線回折で分析したところ、セラミック粉末のＡｌ_２Ｏ_３の結晶が存在することが確認された。また、Ｆがガラス中に存在することも確認された。

本発明の配線基板の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基板
１１、２３・・・第１の絶縁層
１３、１５、１７、１９、２１・・・第１の絶縁層
３・・・配線層、表面配線層
５・・・配線層、内部配線層
１００・・・配線基板

Claims (4)

1. ガラスセラミックスからなり、焼成収縮開始温度が異なる少なくとも２種類の絶縁層と、配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層のうち、低温側で焼成収縮する絶縁層を第１の絶縁層、該第１の絶縁層よりも高温側で焼成収縮する絶縁層を第２の絶縁層としたとき、前記第１の絶縁層のガラスがＦを含有しており、前記第１の絶縁層のＦの含有量が１〜６質量％であり、前記第１の絶縁層のＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物との合量が１０質量％以下であることを特徴とする配線基板。
2. 前記第２の絶縁層のＢ_２Ｏ_３とアルカリ金属酸化物との合量が前記第１の絶縁層よりも少なく、前記第２の絶縁層のガラスのＦの含有量が前記第１の絶縁層よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記第１の絶縁層がＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜５質量％含有することを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記第２の絶縁層がＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｙ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２の群から選ばれる少なくとも１種を含有するとともに、その合量が第１の絶縁層よりも少ないことを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
   
   

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