JP3631590B2

JP3631590B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP3631590B2
Application number: JP17258997A
Authority: JP
Inventors: 哲也木村; 洋二古久保; 秀人米倉; 正也國分; 謙一永江
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1117296A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスセラミックスから成る単板又は積層構造の基板に、該基板と一体的に焼結されるＣｕを主成分とするメタライズ配線層を表面又は内部に形成した配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラスセラミックスから成る基板に、該基板と一体的に焼結される内部配線層を表面配線層を有する配線基板は、ガラスセラミックス基板となる未焼成状態の基板と内部配線層又は表面配線層となる配線パターンを８００〜１０００℃で一体的に焼結して形成されるものであり、低温焼成配線基板と言われている。
【０００３】
この低温焼成配線基板は、８００〜１０００℃という比較的低温で焼成が可能であり、配線層を構成する材料に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの低抵抗材料が使用できることなどから、半導体素子が収容搭載される半導体素子収納用パッケージや、回路配線導体を有する各種回路基板、携帯電話やパーソナルハンディホンシステム、各種衛星通信用の高周波用多層配線基板に用いられている。
【０００４】
近年、配線基板においては、高周波回路の対応性、高密度化、高速化が要求され、アルミナ系セラミック材料に比較して低い誘電率が得られ、配線層の低抵抗化が可能な低温焼成配線基板が一層注目されている。
【０００５】
低温焼成配線基板に用いる低抵抗の配線層の材料、Ａｕ系、Ａｇ系、Ｃｕ系材料のうち、Ａｕ系材料は非常に高価な材料でコスト的に不利であり、Ａｇ系材料は基板材料にＡｇが拡散してしまい、また、マイグレーションなどを起こすために、配線基板の用途、構造などに制限があった。
【０００６】
これに対して、Ｃｕ系材料は、焼成処理を還元性雰囲気で行う必要があるものの、配線基板の高密度化、配線基板中の回路の高周波化の要求に充分に応えることができる材料である。
【０００７】
Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層を、ガラスセラミックからなる基板の表面及び内部に形成した配線基板は、一般に、（１）ガラスセラミック原料粉末、有機バインダーに溶剤を添加して調製したスラリーをドクターブレード法等によってシート状に成形し、（２）得られたガラスセラミックグリーンシートに貫通孔等を打ち抜き加工し、該貫通孔にＣｕを主成分とするメタライズペーストを充填し、同時にグリーンシート上にＣｕを主成分とするメタライズペーストを用いて配線層となる所定の配線パターンを周知のスクリーン印刷法等で印刷形成し、（３）配線パターンや貫通孔に充填された導体が形成されたガラスセラミックグリーンシートを複数枚加圧積層し、（４）得られた積層体を加熱して有機バインダーを焼失し、（５）次いで８００〜１０００℃で焼結することにより作製されていた。尚、表面配線層となる配線は、（２）の工程で印刷形成したり、また、（３）の工程で得られた未焼成の積層体に印刷形成していた。その後、必要応じて基板の表面配線層にＩＣなどの各種電子部品を実装していた。
【０００８】
上述の８００〜１０００℃の比較的低温で絶縁基板と同時に焼成され、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層となるメタライズペーストは、Ｃｕ系材料（Ｃｕ単体゛Ｃｕの酸化物、Ｃｕ合金）の導電材料と、メタライズペーストの焼結挙動をガラスセラミックに近似させるためのガラス成分と、有機ビヒクル（有機バインダー、有機溶剤）とを均一混合して形成していた。そして、ガラスセラミック材料の焼結挙動を近似されるためのガラス成分としては、Ｂｉ_２Ｏ_３やＭｏＯ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３などが用いられていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、一般にガラスセラミック材料の焼結開始温度は、８００〜１０００℃、例えば８５０℃前後であり、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層の焼結開始温度が７００〜８００℃、例えば７５０℃前後である。従って、この焼結開始温度の差異によって、焼成過程での収縮にズレを生じ、さらに焼結終了温度の相違によりＣｕを主成分とするメタライズ配線層が先に緻密化してガラスセラミック材料の収縮を抑制してしまう。その結果、焼成された配線基板には、例えばＲｍａｘで３０μｍを越える大きな反りやうねり等の変形が発生するという問題があった。
【００１０】
この大きな反りやうねり等の変形の発生を防止するために、Ｃｕを主成分とするメタライズペーストのガラス成分を調整して、メタライズ配線パターンの焼結焼結挙動をガラスセラミック材料の焼結挙動に近似させることが考えられる。しかし、これでは、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層のもつ低抵抗特性を損ねることになり、ガラス成分の調整は、非常に難しかった。
【００１１】
また、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線パターンが過焼結されると、Ｃｕ粒子が緻密化し、ガラスセラミック材料のガラス成分で強固な接合を行うとしても、これを阻み、その結果、接着強度が悪くなる。例えば、２ｋｇ未満の引っ張り荷重で剥離してしまう。このような弱い接着強度では、前記ガラスセラミック基板の表面配線層に各種チップ部品を搭載したり、マザーボードなどに実装する際、接合不要等の不具合を生じるという問題もあった。
【００１２】
本発明者等は、鋭意研究の結果、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線材料中に、ＳｉＯ_２を含有させることにより、ガラスセラミック絶縁基板と強固に接合され、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層の焼結開始温度を遅らせ、焼結挙動をガラスセラミックス基板の焼結挙動に近似させることができ、基板の反り、うねり等の変形も低減できることを知見した。
【００１３】
本発明は上述の知見に基づくものであり、その目的は、Ｃｕメタライズ配線層とガラスセラミックからなる絶縁基板とを同時焼成しても、基板の反りやうねりを有効に防止することができ、Ｃｕメタライズ配線層とガラスセラミック材料との界面の接着強度が高く、しかも、Ｃｕメタライズ配線層がもつ低抵抗特性、ガラスセラミック材料がもつ低誘電率特性を損ねることがない配線基板を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、Ｃｕを主成分とし、０．５〜２．０ｗｔ％のＳｉＯ_２、及び０．５〜４０ｗｔ％の導電性繊維を含有するメタライズ配線層を、ガラスセラミックからなる基板の表面及び／または内部に具備した配線基板である。この導電繊維とは、カーボン（Ｃ）、ＳｉＣの内少なくとも一種以上の繊維体である。
【００１５】
尚、上述の導電性繊維は、直径０．１〜５μｍ、長さ１〜５０μｍである。
【００１６】
【作用】
本発明によれば、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層に、導電性繊維を含有させている。即ち導電性繊維を含有したＣｕを主成分とするメタライズペーストを周知のスクリーン印刷法等でガラスセラミックグリーンシート上にメタライズ配線層となる配線パターンを印刷形成すると、この導電性繊維は配線パターン中に実質的に水平方向に配向し分散される。その後の焼結により、配線パターンのＣｕ粒子が凝集しようとしても、導電性繊維がこのＣｕ粒子の凝集を阻害し、配線パターンの収縮開始温度を遅らせることとなる。これにより、メタライズ配線パターンとガラスセラミック材料の焼結挙動とが近似し、配線基板の表面に反り、うねり等の発生が減少される。
【００１７】
また、ガラスセラミック材料のガラス成分が、配線パターンのＣｕ粒子の隙間に浸透しやすくなる。このとき、配線パターンに含まれるＳｉＯ_２と互いにと強固に結合しあい、その結果、焼結されたメタライズ配線層とガラス−セラミック基板との接着強度を向上させる。
【００１８】
尚、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層にガラス成分を含有し、また、ガラスセラミック基板側からガラス成分が浸透することにより、メタライズ配線層の抵抗率を悪化させる傾向となるが、本発明では、上述の導電性繊維を含有させて、抵抗率を悪化を防止し、逆に低抵抗化を図っている。
【００１９】
本発明において、Ｃｕを主成分とするメタライズペーストに用いるＣｕ系の材料は、Ｃｕ単体、自然に酸化、または意図的に酸化した酸化銅（ＣｕＯ、ＣｕＯ_２）、銅合金、それらの混合物が例示でき、いずれの粒子も、平均粒径が０．５〜１５μｍ、好ましくは、３〜５μｍの球状粉末を用いるのが好ましい。これはＣｕを主成分とするメタライズ配線パターンの焼結開始温度を遅らせるためである。
【００２０】
また、前記Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層中のＳｉＯ_２の含有量が０．５ｗｔ％未満の場合、配線パターンを焼成処理する際に、ガラスセラミック基板からメタライズ配線パターンに浸透してくるガラス成分との反応が少なくなり、その結果、焼成されたメタライズ配線層とガラスセラミック基板との接着強度が２．０ｋｇ／２ｍｍ角を下回ってしまう。
【００２１】
逆に、２．０ｗｔ％を越える場合、Ｃｕ系粒子の過焼結が起こるため、その結果、メタライズ配線層とガラスセラミック基板との接着強度が低下する。同時に、配線層の抵抗を増大させる傾向になる。
【００２２】
さらに、前記導電性繊維のうち少なくとも一種の含有量が、０．５ｗｔ％未満の場合、メタライズ配線層となる配線パターンの焼結開始温度を遅らせる効果が十分でないため、その結果、配線基板の反り、うねりが大きくなる。
【００２３】
逆に、４０ｗｔ％を越えて添加すると、メタライズ配線パターンの焼結の阻害の度合いが大きくなることから、焼結開始温度の遅れが大きくなり、その結果、メタライズ配線層とガラスセラミック基板との接着強度の低下し、配線抵抗の増大するという問題が発生する。
【００２４】
従って、前記ＳｉＯ_２の含有量は０．５〜２．０ｗｔ％、導電性繊維は０．５〜４０ｗｔ％が好適な範囲である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配線基板について、図面を基づいて説明する。
【００２６】
尚、説明では、配線基板の構造を複数のガラス−セラミック層からなる多層配線基板も用いて説明する。
【００２７】
図において、１は配線基板、１０は積層体、５はＩＣなどの各種電子部品である。積層体１０は、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅと、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅの各層間に配置されたＣｕを主成分とするメタライズ内部配線層（以下、単に内部配線層２という）とが積層して形成されるとともに、さらに、各ガラスセラミック層１ａ〜１ｅの厚み方向を貫くように形成されたビアホール導体４が形成され、積層体１０の表面に形成されたＣｕを主成分とするメタライズ表面配線層（以下、単に表面配線層３という）が形成されている。これにより、積層体１０で所定回路を達成するための回路網が形成される。
【００２８】
ガラスセラミック層１ａ〜１ｅは、例えば８５０〜１０００℃で焼成可能とするガラスセラミック材料から成る。具体的には、ガラスセラミック材料のガラス成分は、複数の金属酸化物を含むガラスフリットであり、焼成処理することによって、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類を析出するものである。例えば、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｋ_２Ｏ、ＺｎＯ、Ｎａ_２Ｏのリチウム珪酸ガラスやＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＰｂＯを含有するホウ珪酸ガラスなどが例示できる。また、ガラスセラミック材料のセラミック成分は、クリストバライト、石英、コランダム（αアルミナ）、ムライト、コージライトなどが例示できる。ガラス成分とセラミック成分の構成比率はガラス成分が３０〜７０ｗｔ％、セラミック成分が７０ｗｔ％〜３０ｗｔ％であり、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅの厚みは、例えば１００〜３００μｍ程度である。
【００２９】
内部配線層２は、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ酸化物、これらの合金）、Ｃ、ＳｉＣなどの耐熱性を有する導電性繊維、ＳｉＯ_２ガラス成分から成り、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅ間に厚み８〜２５μｍで、所定パターンに形成されている。
【００３０】
この内部配線層２は、所定回路網を形成する配線として、また、インダクタンス成分を形成する線路として、他の内部配線層２との間の容量成分を発生させるためにグランドプレートとして用いられる。
【００３１】
内部配線層２は、具体的にはガラスセラミック層１ａ〜１ｅなるガラスセラミックグリーンシート上に上述の固形成分を含むメタライズペーストを所定パターンに印刷し、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅと同時に還元性雰囲気で焼結されて形成される。
【００３２】
ビアホール導体４は、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅを貫くように形成された直径８０〜２００μｍの貫通孔内に、Ｃｕを主成分とする導体が充填されて形成されている。ビアホール導体４は、所定内部配線層２、２どうしを接続し、また、所定表面配線層３と所定内部配線層２とを接続する。
【００３３】
ビアホール導体４は、具体的にはガラスセラミック層１ａ〜１ｅなるガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、該貫通孔内に上述と同様のメタライズペーストを印刷・充填して、還元性雰囲気で焼結されて形成される。
【００３４】
表面配線層３は、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ酸化物、これらの合金）、炭素（Ｃ）、ＳｉＣなどの耐熱性を有する導電性繊維、ＳｉＯ_２ガラス成分から成り、積層体１０の表面に厚み８〜２５μｍで、所定パターンに形成されている。この表面配線層３は、所定回路網を形成する配線として、また、ＩＣチップなどの各種電子部品６を搭載するためのパッドとして、シールド用導体膜として、さらに、外部回路と接続する端子電極として用いられる。
【００３５】
表面配線層３は、具体的にはガラスセラミック層１ａ、１ｅとなるグリーンシートの積層体１０の表面となる面に、上述の固形成分を含むメタライズペーストを所定パターンに印刷し、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅと同時に還元性雰囲気で焼結されて形成される。
【００３６】
また、積層体１０の表面配線層３上には、必要に応じて、ＩＣチップなどの各種電子部品５が実装されている。具体的には、各種電子部品５は表面配線層３に半田や導電性樹脂接着剤などを介して接合される。尚、図示していないが、必要に応じて、積層体１０の表面には、珪化タンタル、珪化モリブデンなどの厚膜抵抗体膜や配線保護膜などを形成しても構わない。
【００３７】
本発明の特徴的なことは、ガラスセラミック材料からなる積層体１０に、該積層体１０と同時に焼結される内部配線層２及び／又は表面配線層３が形成されている。そして、内部配線層２、表面配線層３は、Ｃｕ系材料を主成分として、さらに、ＳｉＯ_２、導電性繊維を含んでいる。
【００３８】
また、ＳｉＯ_２は、配線層２、３を構成する固形成分（Ｃｕ系、ＳｉＯ_２、導電性繊維など）中、０．５〜２．０ｗｔ％の割合で含有しており、導電性繊維は固形成分中０．５〜４０ｗｔ％の割合で含有している。
【００３９】
これにより、内部配線層２、表面配線層３となる配線パターンとガラスセラミック層１ａ〜１ｅとなるガラスセラミック材料とが同時に焼成処理することができ、しかも、焼結された配線基板１の表面に反りやうねりを有効に防止することができる。
【００４０】
また、焼結された内部配線層２、表面配線層３とガラスセラミック層１ａ〜１ｅとの接着強度が強固となり、しかも、Ｃｕを主成分とする内部配線層２、表面配線層３のもつ低抵抗特性を悪化させることのない配線基板１０が得られる。
【００４１】
上述の内部配線層２は、上述したように、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅとなるガラスセラミックグリーシート上に、Ｃｕ系材料、導電性繊維、ＳｉＯ_２を含むＣｕを主成分とするメタライズペーストを用いて内部配線層２となる配線パターンを形成し、このようなガラスセラミックグリーシートを複数積層したのち、焼成処理されな形成される。
【００４２】
上述の表面配線層３は、上述したように、ガラスセラミック層１ａ、１ｅとなるガラスセラミックグリーシートの積層体１０の表面となる面上に、Ｃｕ系材料、導電性繊維、ＳｉＯ_２を含むＣｕを主成分とするメタライズペーストを印刷して形成し、上記の内部配線層２と同様に形成される。尚、この表面配線層３に関しては、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅとなるグリーンシートを積層して形成した未焼成状態の積層体の表面に、上述のメタライズペーストを印刷して表面配線層３となる配線パターンを形成し、未焼成状態の積層体を焼成処理する際に配線パターンを同時に焼成して形成して構わない。
【００４３】
また、上述の内部配線層２や表面配線層３を形成するためのＣｕを主成分とするメタライズペーストは、固定成分であるＣｕ系材料、ＳｉＯ_２、導電性繊維と、アクリル樹脂などからなる有機バンダーと、トルエン、イソプロピルアルコール、アセントンなどの有機溶剤とを均質混合して形成される。
【００４４】
固形成分を構成するＣｕ系材料としては、Ｃｕ単体、Ｃｕ合金、ＣｕＯやＣｕ_２Ｏなどの酸化Ｃｕの単体またはこれらの混合物が用いられる。尚、酸化銅は、還元性雰囲気で焼成されることによって実質的に還元される。
【００４５】
また、ＳｉＯ_２は、固形成分中に０．５〜２．０ｗｔ％の範囲で用いられる。
【００４６】
また、導電性繊維は炭素（Ｃ）やＳｉＣなどの高融点の導電性材料を直径０．１〜５μｍ、長さ１〜５０μｍに繊維状にしたものであり、固形成分中に０．５〜４０ｗｔ％の範囲で用いられる。尚、導電性繊維の直径、長さは、メタライズ配線パターンを印刷、形成する際に、スクリーンメッシュの開口を容易に通過し、且つパターン寸法から突出することがない値に設定される。
【００４７】
有機バインダーは、固形成分に対して、０．５〜５．０ｗｔ％の割合で分散し、有機溶剤は、固形成分及び有機バインダに対して５〜１００ｗｔ％の割合で混合されている。
【００４８】
上述のメタライズペーストは、ガラスセラミックスグリーン上に、内部配線層２、表面配線層３となる配線パターンが印刷により形成し、乾燥工程によって、有機溶剤が揮発し、さらに、焼成処理によって、有機バインダー、有機溶剤等の有機成分が消失される。
【００４９】
本発明の内部配線層２、表面配線層３には、０．５〜４０ｗｔ％の範囲で導電性繊維が含まれている。この含有する導電性繊維は、内部配線層２、表面配線層３を形成すべく、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅとなるガラスセラミックグリーンシート上に、上述のメタライズペーストをスクリーン印刷法で所定形状に印刷し、乾燥させて、配線パターンを形成した時に、該配線パターン中に実質的に水平方向に配向し分散されることになる。この状態で、ガラスセラミックグリーンシートとともに焼成処理すると、配線パターンのＣｕ系材料のＣｕ粒子の凝集しようとする。しかし、導電性繊維の存在により、Ｃｕ粒子の凝集を阻害し、実質的にその結果、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅが収縮開始されても、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線パターンでは、ある程度追随性が現れ、焼成された積層体１０の表面に反り、うねり等の発生を有効に抑えることができる。
【００５０】
即ち、ガラスセラミックが液相を生成する温度で、配線パターンでもほぼ同時に液相を生成するため、両者の収縮も同時に開始されるため、最終的に配線基板の反りやうねり等の変形が極めて小さくすることができものである。
【００５１】
また、内部配線層２、表面配線層３には、０．５〜２．０ｗｔ％の範囲でＳｉＯ_２が含有している。上述のように配線パターンの収縮開始温度が遅れることにより、ガラスセラミック材料に含有されたガラス成分が配線パターン側に浸透しやすくなり、配線パターン側に含まれる同質のガラス成分であるＳｉＯ_２と互いにと強固に結合しあう。その結果、焼成された配線層２、３とガラスセラミック層１ａ〜１ｅとの接着強度を非常に向上する。
【００５２】
また、Ｃｕを主成分とする内部配線層２、表面配線層３には、上述の導電性繊維が含有しているため、抵抗率を悪化するＳｉＯ_２やガラスセラミック材料から浸透したガラス成分が存在しても、抵抗率を悪化を防止し、逆に低抵抗化を向上させている。
【００５３】
尚、上述の説明では、焼成された積層体１０の表面に発生する反り、うねりの発生を抑制するのは、導電性繊維の存在によって、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線パターンの収縮開始温度を遅らせることによって達成しているが、導電性繊維が、印刷された配線パターン中に水平に配向されることによっても配線基板１の表面に発生する反り、うねりの発生を減少させている。即ち、積層体１０の焼結収縮は厚み方向の応力によって主に発生するが、高い融点の炭素（Ｃ）やＳｉＣから成る導電性繊維が配線パターン中に水平に配向されることによって、この応力を遮断するように働く。また、導電性繊維は原形を強固に維持するため、水平方向の収縮をも抑制するようにも働く。
【００５４】
【実施例】
本発明者らは、本発明の効果を調べるために、Ｃｕを主成分とするメタライズペーストの組成を種々変えて、ガラスセラミック層１ａ〜１ｅとともに、同時に焼成される配線層２、３による効果を調べた。
【００５５】
まず、ガラスセラミック材料のガラス成分の材料としては、ＳｉＯ_２、Ｌｉ_２Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｋ_２Ｏ、ＺｎＯ、Ｎａ_２Ｏのリチウム珪酸ガラス粉末を、無機物フィラーとして、ＳｉＯ_２粉末を、バインダーにアクリル樹脂を、可塑剤にＤＢＰ（ジブチルフタレート）を、有機溶剤にトルエン、イソプロピルアルコールを、夫々調製したスラリーを形成し、ドクターブレード法により厚さ５００μｍのグリーンシートを作製した。
【００５６】
また、Ｃｕを主成分とするメタライズペーストとして、平均粒径が５μｍのＣｕ単体を用い、固形成分全体に対してＳｉＯ_２、導電性繊維を表１に示す割合で秤量し、それに有機バインダーとしてアクリル樹脂と、溶媒としてＤＢＰを添加混練し、Ｃｕを主成分とするメタライズペーストを作製した。
【００５７】
尚、有機バインダー量は、固形成分に対して２．０ｗｔ％であり、固形成分、有機バインダーに対して７５ｗｔ％の割合で溶剤を加えた。
【００５８】
そして、ガラスセラミックグリーンシートの一方主面に、上述のＣｕを主成分とするメタライズペーストで配線抵抗を評価するサンプルパターンとして、焼成後の寸法で幅０．２ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ約１５μｍとなる配線パターンを形成し、このようなガラスセラミックグリーンシートを３枚加圧積層した。同時に、ガラスセラミックグリーンシートの一方主面に、上述のＣｕを主成分とするメタライズペーストで印刷接着強度、反りを評価するサンプルパターンとして、焼成後の寸法で縦横２ｍｍ、厚さ約１５μｍとなる配線パターンを形成し、このようなガラスセラミックグリーンシートを３枚加圧積層した。
【００５９】
次いで、この未焼成状態のサンプルパターンが形成された積層体を、有機バインダ等の有機成分を分解除去するために、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中、７００℃の温度で３時間保持して脱脂した後、炉内雰囲気を乾燥窒素に切り替え、９００℃に昇温して１時間保持し、積層体１０の内部及び表面にＣｕを主成分とする配線層２、３が形成された配線基板１の試料を作製した。
【００６０】
先ず、印刷接着強度、反りを評価する配線基板１の２ｍｍ角のＣｕを主成分とするメタライズ配線パターン上に厚さ２．０μｍのＮｉメッキを行い、その上に厚さ０．１μｍのＡｕメッキを施した後、該メッキ被覆層上のＣｕ系のリード線を配線層表面と平行に半田付けし、リード線を配線層表面に対して垂直方向に曲げ、該リード線を１０ｍｍ／ｍｉｎの引っ張り速度で垂直方向に引っ張り、リード線が剥離したときの荷重を配線層の接着強度として評価した。尚、良否の判断としては、リード線が剥離したときの荷重が２ｋｇ／２ｍｍ角を越える場合を良品とした。
【００６１】
また、ガラスセラミック配線基板の反りは、前述の２ｍｍ角の配線層直下のガラスセラミック基板表面を、配線層部を含めて長さ７ｍｍ、該配線層を横切るように表面状態を計測し、そのＲｍａｘを反り量として評価した。尚、良否の判断としては、Ｒｍａｘが３０μｍ以下のものを良品とした。
【００６２】
次に、配線抵抗を評価する配線基板を用いて、幅０．２ｍｍ、長さ２０ｍｍの配線層の抵抗をテスターで測定し、配線層の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、配線の長さを４０倍の顕微鏡を用いて測定し、得られた面積、長さから抵抗率を算出した。尚、良否の判断としては、抵抗率が１０．０μΩ・ｃｍ以下を良品とした。
【００６３】
表１の結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】

【００６５】
表１から明らかなように、試料番号１、２、８は、Ｃｕを主成分とする配線層とガラスセラミック基板との接着強度が弱いものとなり、良品の範囲からはずれる。
【００６６】
試料番号１、２のように、ＳｉＯ_２の含有量が０．５ｗｔ％未満の場合、ガラスセラミック基板から配線層中に浸透してくるガラス成分との反応が少なくなり、配線層とガラスセラミック基板との接着強度が低下する。尚、試料番号１、２では、抵抗率も大きく実用的ではない。
【００６７】
試料番号８のように、ＳｉＯ_２の含有量が２．０ｗｔ％を越える場合、Ｃｕ粒子の過焼結が起こるため、配線層とガラスセラミック基板との接着強度が低下する。
【００６８】
試料番号９、１０は、資料番号４のようにＳｉＯ_２の含有量が特性上最も安定する含有量（０．８ｗｔ％）であっても、配線層とガラスセラミック基板との接着強度が１．６ｋｇ／２ｍｍ角以下と弱く、しかも、ガラスセラミック配線基板の反りがいづれも３０μｍ越えて大きくなる。
【００６９】
試料番号９、１０のように、導電性繊維のうち少なくとも一種の含有量が、０．５ｗｔ％未満の場合、配線層の収縮開始温度を遅らせる効果がなくなるため、ガラスセラミック基板側から浸透するガラス成分が少なくあり、接着強度が低下し、同時にガラスセラミック基板の反り、うねりが増大する。
【００７０】
試料番号２１、２２は配線層とガラスセラミック磁器との接着強度が２ｋｇ／２ｍｍ角以下と弱く、抵抗率も大であるため実用的ではない。
【００７１】
試料番号２１、２２のように、導電性繊維のうち少なくとも一種の含有量が、４０ｗｔ％を越えて添加すると、配線層の焼結の阻害の度合いが大きくなることから、収縮開始温度の遅れが大きくなり、その結果、配線層とガラスセラミック基板との接着強度の低下、配線抵抗の増大という問題が発生する。
【００７２】
また、試料番号２３、２４のように、導電性繊維として、ＳｉＣから炭素（Ｃ）に変えても、良好な結果が得られ、さらに、試料番号２５〜２７のように、Ｃｕ系材料を酸化銅単体、またはＣｕ単体と酸化銅を混合した場合でも、良好な結果が得られる。さらに、試料番号２８〜３０のように、Ｃｕ系材料を酸化銅単体、またはＣｕ単体と酸化銅を混合し、且つ導電性繊維として、炭素（Ｃ）を用いても良好な結果が得られる。
【００７３】
さらに、Ｃｕ系材料を銅合金に変えても、良好な結果が得られることを確認した。
【００７４】
尚、上述の実施例では、基板構造が積層体で説明したが、単状のガラスセラミックシート上に上述のＣｕを主成分とするメタライズペーストを用いて、所定配線パターンを形成し、グリーンシートと所定配線パターンとを一体的に焼結した配線基板でも構わない。
【００７５】
また、基板構造が積層構造であっても、内部配線層２のみを積層体と同時に焼成処理し、表面配線層を既に焼成された積層体に焼き付け処理で形成しても構わない。
【００７６】
【発明の効果】
以上、本発明の配線基板は、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層が、ガラスセラミック材料のガラス成分と反応するためにＳｉＯ_２とＣｕを主成分とするメタライズ配線層の収縮開始温度を遅らせる導電繊維を含有することから、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層の収縮開始温度をガラスセラミック基板の収縮開始温度に近似させることができ、一体的な焼結が可能となる。
【００７７】
しかも、ガラスセラミックスが液相を生成する温度で、Ｃｕを主成分とするメタライズ配線層組成物もほぼ同時に液相を生成し、両者の収縮も同時に開始されるため、最終的に配線基板の反りやうねり等の変形が極めて小さくすることができる。
【００７８】
配線層の収縮開始温度が遅れることによって、ガラスセラミック材料のガラス成分が配線層側に浸透し、その結果、配線層に含有したＳｉＯ_２と強固に結合するため、配線層とガラスセラミックからなる基板との界面の接着強度が高くなる。しかも、ＳｉＯの存在、ガラス成分が浸透したとしても、導電性繊維の含有によって、配線層の低抵抗特性を安定的に維持または向上することがてきる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の一例を示す配線基板の断面図である。
【符号の説明】
１・・・・配線基板
１０・・・積層体
１ａ〜１ｅ・・・ガラスセラミック層
２・・・・メタライズ内部配線層
３・・・・メタライズ表面配線層
４・・・・ビアホール導体
５・・・・電子部品

Claims

Ｃｕを主成分とし、０．５〜２．０ｗｔ％のＳｉＯ_２、及び０．５〜４０ｗｔ％の導電性繊維を含有するメタライズ配線層を、ガラスセラミックからなる基板の表面及び／または内部に具備した配線基板。
前記導電繊維が、カーボン（Ｃ）、ＳｉＣの内少なくとも一種以上の繊維体であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。