(57)【要約】      （修正有）【課題】ビア導体に銅を用いた配線基板において、焼成によるビア導体の突き出しを低減でき、且つ、ビア導体表面にガラスの浮き出しがなくメッキ処理が容易にできる銅ペーストとそれを用いた配線基板を提供する。【解決手段】銅粉末５と有機ビヒクルと平均粒子径が１００ｎｍ以下のセラミック粒子とを含有し、銅粉末１００質量部に対して有機ビヒクルを６質量部〜２０質量部含有した銅ペーストを得る。そして、この銅ペーストを、複数のセラミックグリーンシート１に形成した貫通孔に充填して焼成を行い、セラミック層を介して複数の導体層を接続するビア導体３を形成した配線基板を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック配線基板であって、
焼成後に形成される銅を含むビア導体の内部に、その形状が球状又は略球状である場合は、その長径が、また、不定形である場合には、その断面を円形に換算して得られた直径が１０μｍ以下の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物が存在することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ビア導体が、配線基板の少なくとも一方の表面に露出し、この露出面に、その形状が球状又は略球状である場合は、その長径が、また、不定形である場合には、その断面を円形に換算して得られた直径が１０μｍ以下の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物が露出していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
配線基板の厚み方向の断面において、ビア導体に分散されている粒径２μｍ以上の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の１０％以下、かつ、粒径５μｍ以上の無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の５％以下であり、さらに、粒径１０μｍ以上の無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の２％以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
前記ビア導体が、配線基板の少なくとも一方の表面に露出し、この露出した上面にメッキ層が形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか記載の配線基板。
【請求項５】
前記配線基板は、半導体素子が搭載され、この半導体素子の端子と前記ビア導体とが接合部材を介して接続されたことを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
【請求項６】
前記ビア導体が、熱伝導路となるサーマルビアとして構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層を介して積層された導体層（配線パターン）間を接続するために、セラミックグリーンシートに形成したビアホール孔に充填されて同時焼成される銅ペーストを用いた配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、配線基板は、情報通信の高速化に伴い、ＧＨｚ帯以上の高周波領域で使用され、伝送損失の低減が要求されている。このため、配線基板は、比較的低い誘電率をもつセラミック基板上に、導体抵抗が低くて低融点な金属である銀や銅等から成る導体層を形成することにより作製されている。また、回路の高密度実装化や多層化が進むにしたがい、銀よりも耐マイグレーション性に優れた銅を導体層やビア導体に用いた配線基板が要求されている。
【０００３】
配線基板を多層化する場合には、セラミック層と導体層とを交互に積層し、セラミック層を介して重なり合う導体層を、セラミック層を貫通して形成されたビア導体により接続する。
【０００４】
銅を導体層やビア導体に用いた配線基板を作製するには、銅の酸化を抑制しつつ、有機成分の除去を効率良く行う必要がある。この方法としては、例えば、湿潤窒素雰囲気中（水蒸気と窒素の混合雰囲気中）で焼成する方法が知られている。
【０００５】
即ち、この方法では、まず、セラミック原料粉末と有機バインダー、溶媒等を用いて調製したスラリーを作製し、ドクターブレード法等のシート成形法によりセラミックグリーンシートを成形する。次いで、このセラミックグリーンシートにビアホール孔を形成し、このビアホール孔に銅ペーストを充填し乾燥させて焼成前のビア導体を形成する。そして、さらに、セラミクグリンシートの表面に銅ペーストを用いて配線パターンと成る導体層を印刷して乾燥させ、ビア導体と導体層とが接続されたセラミックグリーンシートを形成する。次いで、セラミックグリーンシートを、複数積層して積層体とし、この積層体を水蒸気と窒素ガスの混合雰囲気中において、数百℃の温度で脱バインダーを行って銅ペースト及びセラミックグリーンシートに含有される有機成分を除去し、略１０００℃以上に昇温して焼成を行う。これにより、セラミック層を介して積層された導体層がビア導体により接続され、多層化された配線基板が作製される。
【０００６】
このように作製された配線基板は、焼成工程においてビア導体となる銅と絶縁層となるセラミック層との焼結温度及び焼成収縮のタイミングが異なるので、焼成によってビア導体が配線基板の表面から突き出してしまう突き上げという問題が発生しやすい。そこで、この問題を改善するための銅メタライズ組成物及びそれを用いたガラスセラミック配線基板が知られている。
【０００７】
例えば、ガラスセラミック磁器と銅メタライズ組成物の焼成収縮挙動を整合してガラスセラミック配線基板の表面からビア導体の突き上げを低減するため、主成分の銅粉末１００重量部に対してガラス転移点が７００〜７５０℃のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＲＯ（Ｒ：ア
ルカリ土塁金属）−Ｂ2Ｏ3系ガラスフリットを２〜２０重量部含有したビアホール用の銅メタライズ組成物及びこの銅メタライズ組成物を用いて７００〜１０００℃の温度でガラスセラミック磁器と同時焼成したガラスセラミック配線基板がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−５３９４０号公報（第３−５頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
配線基板の小型化や伝送信号の高速化が進むにつれ、配線基板上に露出したビア導体上にメッキをして回路端子を形成し、この回路端子の上面に半導体の端子を重ねて半田で直接接合するフリチップ構造が要求されている。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された銅メタライズ組成物及びそれを用いたガラスセラミック配線基板によれば、銅メタライズ組成物にガラスフリットを添加しているので、ビア導体の表面にガラスが浮き出して残留し易く、ビアホール電極面にメッキ処理を行って配線回路を形成する場合、メッキ処理が困難になるという問題点がある。
【００１１】
本発明は、前記問題点を解決するもので、ビア導体に銅を用いた配線基板において、焼成によるビア導体の突き上げを低減でき、ビア導体表面にガラスの浮き出しがなくメッキ処理が容易にできる銅ペーストを用いた配線基板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、請求項１に記載の発明は、セラミック配線基板であって、焼成後に形成される銅を含むビア導体の内部に、その形状が球状又は略球状である場合は、その長径が、また、不定形である場合には、その断面を円形に換算して得られた直径が１０μｍ以下の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物が存在することを特徴とする配線基板である。
【００１３】
請求項１に記載の配線基板によれば、ビア導体内部に存在する無機物の大きさが１０μｍ以下なので、この無機物の一部がビア導体表面に露出しても、このビア導体表面のメッキ性を損なうことが無く、メッキ処理が容易に行えるという作用効果が得られる。前記無機物は、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が、集まってできたものである。この無機物は、球状または略球状あるいは不定形でビア導体内に存在する。その形状は略円径であることが多いので、その長径を無機物の大きさとしてよい。ただし、無機物の断面が円形で現れない場合には、その面積を円形に換算して得られた直径（ｄ）つまり、無機物の断面積＝π（ｄ／２）2の関係から、ｄ＝２×（無機物の断面積／π）0.5を無機物の大きさとする。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配線基板において、ビア導体が、配線基板の少なくとも一方の表面に露出し、この露出面に、その形状が球状又は略球状である場合は、その長径が、また、不定形である場合には、その断面を円形に換算して得られた直径が１０μｍ以下の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物が露出していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の配線基板は、ビア導体の表面に露出する無機物の大きさが１０μｍ以下であるので、ビア導体の表面のメッキ性を損なうことが無く、ピンホール等の欠陥の少ないメッキ皮膜が容易に形成できるという作用効果が得られる。
【００１６】
なお本発明は、ビア導体はそのまま実装端子として利用してよいが、さらにその上に実装パッドを同時焼成法や厚膜法により形成した構成としてもよい。実装パッドの表面に無機物が殆ど拡散してこないため、やはり良好なメッキ皮膜を形成することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、配線基板の厚み方向の断面において、ビア導体に分散されている粒径２μｍ以上の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の１０％以下、かつ、粒径５μｍ以上の無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の５％以下であり、さらに、粒径１０μｍ以上の無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の２％以下であることを特徴とする配線基板である。
【００１８】
請求項３に記載の配線基板によれば、配線基板の厚み方向の断面において、ビア導体に分散されている粒径２μｍ以上の、予め銅ペーストに含有されたセラミック粒子や、セラミックグリーンシートに含有されビア導体に拡散された無機成分が集まってできた無機物の合計面積が、ビア導体の断面積の１０％以下、かつ、粒径５μｍ以上の無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の５％以下であり、さらに、粒径１０μｍ以上の無機物の合計面積が、該ビア導体の断面積の２％以下であるので、この無機物の一部がビア導体表面に露出しても、このビア導体表面のメッキ性を損なうことが無く、メッキ処理が容易に行えるという作用効果が得られる。
【００１９】
尚、この無機物は、球状または略球状あるいは不定形でビア導体内に存在し、その形状は略円径であることが多いので、その長径を無機物の大きさとしてよい。ただし、無機物の断面が円形で現れない場合には、その面積を円形に換算して得られた直径（ｄ）つまり、無機物の断面積＝π（ｄ／２）2の関係から、ｄ＝２×（無機物の断面積／π）0.5を無機物の大きさとする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか記載の配線基板において、ビア導体が、配線基板の少なくとも一方の表面に露出し、この露出した上面にメッキ層が形成されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項４に記載の配線基板によれば、ビア導体の表面に無機物の残留が少ないため容易にメッキ処理ができ、メッキムラやピンホール等の欠損、剥離などの欠陥がなく良好なメッキ層を形成できるので、温度負荷、湿度負荷、熱負荷などの耐久性に優れた実装基板を構成できるという作用効果が得られる。
【００２２】
なお本発明は、メッキ層を形成したビア導体はそのまま実装端子として利用してよいが、ビアホール上に実装パッドを形成してからメッキ層を形成した構成としてもよい。実装パッドの表面に無機物が殆ど拡散してこないため、やはり良好なメッキ皮膜を形成することができる。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の配線基板において、半導体素子が搭載され、この半導体素子の端子と前記ビア導体とが接合材を介して接続されたことを特徴とする
請求項５に記載の配線基板によれば、ビア導体の導体抵抗が低く、このビア導体を、ハンダ、ロー材等の接合部材を介して半導体素子の端子に接続しているので、半導体の電気特性にバラツキや劣化を生じることなく信頼性に優れた配線基板を構成できるという作用効果が得られる。
【００２４】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか記載の配線基板において、ビア導体が、熱伝導路となるサーマルビアとして構成されたことを特徴とする。
請求項６に記載の配線基板によれば、ビア導体が緻密に焼成されて熱伝導率も高くなっているので、高密度実装型配線基板において、サーマルビアとして構成すると放熱効果が優れた配線基板が得られるという作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用された一実施例における焼成サンプルの切断面を表した断面図である。
【図２】比較例の焼成サンプルの切断面を表した断面図である。
【図３】本発明が適用された一実施例の配線基板の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、一実施例を用いて本発明について説明する。
「セラミックグリーンシートの作製」
まず、ＳｉＯ2が６３．３質量部、Ｂ2Ｏ3が２４．１質量部、Ａｌ2Ｏ3が５．７質量部
、ＣａＯが６．９質量部の組成を有するガラス粉末５０質量部と、アルミナフィラー５０質量部とを混合させて、粒径２．５μｍ、アルカリ金属不純物含有量が０．２ｍｏｌ％以下のアルミナとガラスの混合粉末を準備した。
【００２７】
次いで、アルミナとガラスの混合粉末１００質量部に対して、アクリル樹脂から成るバインダーを２０質量部とフタル酸ジブチルから成る可塑剤１０質量部、適量のトルエン・ＭＥＫ混合溶媒とを加えスラリーを作製した。
【００２８】
次いで、前記スラリーを用いてドクターブレード法等のシート成形により厚さ２５０μｍのセラミックグリーンシートを成形した。このセラミックグリーンシートは、比較的低温（ここでは、１０００℃をいう）で焼成できる低温焼成用のグリーンシートである。
【００２９】
「銅ペーストの作製」
次いで、平均粒径５μｍの球状銅紛１００質量部に対して、ビヒクルを１２質量部と（表１）に表した添加剤とを加え、３本ロールミルで混合して銅ペーストを作製した。なお、ビヒクルは７０質量部のテルピネオールに３０質量部のポリイソブチルメタクリレートを溶解して調整した。また、銅粉１００質量部に対するビヒクルの添加量は、所定の粘度（５０００ポイズ〜１００万ポイズ）が得られるように設定した。ビヒクルの添加量１２質量部、１４質量部、１６質量部の際、銅ペーストの粘度はそれぞれ、８０万ポイズ、６万ポイズ、５０００ポイズであった。
【００３０】
【表１】
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（表１）に示すように、本発明の実施例として実施例Ａ〜Ｆの組成を有する銅ペーストを作製するとともに、本発明の効果と比較するために比較例Ａ〜Ｄの組成を有する銅ペーストを作製した。
【００３１】
実施例Ａは、セラミック粒子として平均粒径１３ｎｍのＡｌ2Ｏ3を１．０質量部添加した銅ペーストである。
実施例Ｂは、セラミック粒子として平均粒径２１ｎｍのＴｉＯ2を１．０質量部添加し
た銅ペーストである。
【００３２】
実施例Ｃ〜Ｆは、セラミック粒子として平均粒径１２ｎｍのＳｉＯ2を添加し、このと
き、ＳｉＯ2の添加量を０．２質量部〜２．０質量部の範囲で変化させて添加した銅ペー
ストである。
【００３３】
比較例Ａは、添加剤を添加していない銅ペーストである。
比較例Ｂは、セラミック粒子として平均粒径３００ｎｍのＡｌ2Ｏ3を１．０質量部添加した銅ペーストである。
【００３４】
比較例Ｃ、Ｄは、セラミックグリーンシートの作製において添加したガラス粉末と同一の組成を有し、粒径が８００ｎｍのガラスフリットを、添加量を１．０質量部、５．０質量部と変化させて添加した銅ペーストである。
【００３５】
「焼成サンプルの作製」
次いで、前記のグリーンシートと銅ペーストを用いて、評価用のサンプルと成る焼成サンプルを作製した。
【００３６】
まず、セラミックグリーンシートを縦５０ｍｍ×横６０ｍｍの寸法に裁断してセラミックグリーンシート片を２枚作製し、このセラミックグリーンシート片の略中央部に２５０μｍの内径を有する貫通孔をあけてビアホール孔を形成した。
【００３７】
次いで、前記ビアホールの配置に合わせ、ビアホールと同径の貫通孔を形成した薄膜のメタルスクリーンで覆い、このメタルスクリーンの上方から銅ペーストをスキージで印刷し、セラミックグリーンシートのビアホール内に銅ペーストを充填した。
【００３８】
次いで、前記２枚のセラミックグリーンシートを、各ビアホール孔の中心がずれないで重なるように積層して圧着し、積層体を形成した。
次いで、前記積層体を、水蒸気と窒素ガスの混合雰囲気（水蒸気と窒素ガスの露点が７０℃の混合雰囲気である。）を調製した炉内に曝し、８５０℃の温度下で放置し、銅ペースト及びセラミックグリーンシート中に含有する有機成分を脱脂し、続けて、乾燥窒素ガスに置換した後１０００℃に昇温して２時間放置し、焼成を行って焼成サンプルを作製した。
【００３９】
「突き上げ量の測定」
次に、前記焼成サンプルを用いて、焼成サンプルの表面に露出して突き出したビア導体の突き上げ寸法を測定した。
【００４０】
ビア導体の突き上げ寸法は、ビア導体の中心より４００μｍ離れたセラミック層の上面を基準値とし、この基準値からビア導体が突き出した高さの最大寸法を顕微鏡で測定し、その結果を（表１）に示した。
【００４１】
「ビア導体表面のガラス浮き出しの有無を確認」
次に、前記焼成サンプルを用いて、焼成サンプルの表面に露出したビア導体の表面を顕微鏡で５００倍に拡大して観察し、ビア導体表面におけるガラスの浮き出しの有無を確認し、その結果を（表１）に示した。
【００４２】
（表１）に示すように、本発明の実施例Ａ〜Ｆは、焼成サンプル表面から突き出したビア導体の突き上げ量が１〜２７μｍの範囲であり、ビア導体表面のガラスの浮き出しが無く、メッキ処理が容易にでき、回路部品を精度良く実装できるビア導体を得ることができることが判る。
【００４３】
比較例Ａは、本発明の実施例Ａ〜Ｆとを比較すると、銅ペースト中に添加物が添加されておらず、その結果、ビア導体の突き上げ量が５４μｍと大きくなっていることが判る。
また、比較例Ｂは、本発明の実施例Ａとを比較すると、添加剤としてＡｌ2Ｏ3を１．０質量部添加しており、添加剤の種類と添加量が実施例Ａと等しいが、粒径が３００ｎｍであり本発明の実施例Ａの粒径１３ｎｍよりも大きく、その結果、ビア導体の突き上げ量が５２μｍと大きくなっていることが判る。
【００４４】
また、比較例Ｃ、Ｄは、本発明の実施例Ａ〜Ｆと比較すると、ガラスフリットを添加することによって、ビア導体の突き上げ量が本発明の実施例Ｃ、Ｅ、Ｆと同等の水準まで低減できているが、ビア導体表面にガラスの浮き出しが発生し、メッキ処理が困難になることが判る。尚、比較例Ｃ、Ｄは、ビア導体表面を顕微鏡で拡大して観察した結果、１５μｍ程度の大きさのガラスからなる多数の無機物が表面に浮き出していた。
【００４５】
また、本発明の実施例中、実施例Ｃは、実施例Ａ、Ｂと比較すると、実施例Ａ、Ｂのビア導体の突き上げ量が２７μｍ、２２μｍに対し、実施例Ｃのビア導体の突き上げ量が５μｍと小さく、ガラスの浮き出しも無いので、セラミック粒子としてＳｉＯ2を添加する
と特に好ましいことが判る。
【００４６】
更に、実施例中Ｃ〜Ｆは添加剤として同一のＳｉＯ2粒子を添加しているが、実施例Ｄ
に比べて実施例Ｃ、Ｅ、Ｆのビア導体の突き出し量が一層少ないので、ＳｉＯ2粒子の添
加量が０．５質量部〜２．０質量部の範囲にあるのが好ましいことが判る。
【００４７】
「ビア導体の断面観察」
次いで、本発明の実施例Ｅと比較例Ｄの焼成サンプルの、ビア導体の断面を顕微鏡で拡大して観察し、ビア導体内部の無機物の分散状態を確認した。
【００４８】
図１は本発明における実施例Ｅの焼成サンプルの断面を表した断面図であり、図２は比較例Ｄの焼成サンプルの断面を表した断面図である。
図１、図２において、１、２はセラミック磁器、３、４はビア導体、５、６は焼成された銅、７、８は無機物である。
【００４９】
図１と図２を用いて、本発明の実施例Ｅと比較例Ｄのビア導体の断面を比較する。図１に示した本発明の実施例Ｅは、ビア導体３中に含有されている無機物７が約５μｍ以下の細かく均一に分散され、銅５が緻密な焼結結晶に焼成されている。一方、図２に示した比較例Ｄは、ビア導体４中に１５μｍ程度の無機物８が分散し、銅６の焼結構造も粗いものとなっている。したがって、本発明の実施例Ｅによれば、無機物７がビア導体３内に細かく分散され、緻密に焼成されたビア導体３を得ることができることが判る。
【００５０】
次に、前記セラミックグリーンシートを用い、このセラミックグリーンシートに直径２５０μｍの貫通孔を形成した。
次いで、本発明の実施例Ｅの銅ペーストと比較例Ｄの銅ペーストとを用いて、それぞれ、セラミックグリーンシートのビアホール孔に充填して乾燥させた後、セラミックグリーンシートの表面に配線パターンを形成するために銅ペーストを印刷した。
【００５１】
次いで、前記セラミックグリーンシートを複数枚積層して加圧しグリーンシート積層体を作製し、このグリーンシート積層体を水蒸気と窒素ガスの混合雰囲気（水蒸気と窒素ガスの露点が７０℃の混合雰囲気である。）を調製した炉内に曝し、８５０℃の温度下で放置して脱脂し、銅ペースト及びセラミックグリーンシート中に含有する有機成分を脱脂し、続けて、乾燥窒素ガスに置換した後１０００℃の温度下で２時間放置して焼成を行った。
【００５２】
次いで、この配線基板の表面に露出したビア導体表面にＮｉをメッキし、さらにＮｉの上面に直径８０μｍの円形となるようにＡｕをメッキして配線基板を作製した。
得られた配線基板の表面を観察した結果、本発明の実施例Ｅの銅ペーストを用いて形成した配線基板は、ビア導体表面に直径８０μｍの円形のＡｕメッキ層が精度良く形成され、メッキ付着のむらが無く良好なものであった。一方、比較例Ｄの銅ペーストを用いた配線基板は、ビア導体表面にガラスが浮き出してメッキができなかった。
【００５３】
次に、実施例Ｅと比較例Ｄの銅ペーストを用いて作製した配線基板を切断して、切断面を研磨し、ビア導体の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し反射電子組成像を得た。そして、ビア導体の任意の断面積４０００μｍ2中に存在する粒径２μｍ以上、粒径５
μｍ以上、粒径１０μｍ以上の無機物をそれぞれ反射電子組成像にもとづいて検出した。かかる反射電子組成像において、Ｃｕ等の重元素は明部（白色の部分）、無機物は暗部（黒色の部分）で表されている。ビア導体断面積に対する無機物（暗部）の合計面積の割合を画像処理により算出した結果、実施例Ｅは、粒径２μｍ以上が１．９％、粒径５μｍ以上が０％であって、比較例Ｄは、粒径２μｍ以上が２９．５％、粒径５μｍ以上が２６．６％、粒径１０μｍ以上が１５．０％であった。
【００５４】
そこで、更に、ビア導体の断面積中における各粒径以上の無機物の合計面積を算出するとともに、ビア導体表面におけるメッキ性を評価した結果、ビア導体の断面積に対する各粒径以上の無機物の合計面積は、粒径２μｍ以上が１０％以下、粒径５μｍ以上が５％以下、粒径１０μｍ以上が２％以下であれば、無機物の一部がビア導体表面に露出しても、このビア導体表面のメッキ性を損なうことが無く、メッキ処理が容易に行うことができた。
【００５５】
次いで、前記セラミックグリーンシートと実施例Ｅで表した組成を有する銅ペーストを用いて、半導体素子を搭載した配線基板を作製した。
図３は、本発明が適用された実施例の配線基板の構成を表す断面図である。
【００５６】
図３において、１０は配線基板であり、この配線基板１０は複数のセラミックグリーンシートを積層して焼成し形成されたセラミック層１１〜１４と、このセラミック層１１〜１４の上面に設置された半導体素子１５と、この半導体素子１５を穴１７に収納し、周囲面をセラミック層１４とろう材（図示せず）で接合された蓋体１６とより構成されている。
【００５７】
前記セラミック層１１〜１４は、それぞれ重なり合う面に内部導体層２４〜２９が形成されている。この内部導体層２４〜２９はセラミック層１１〜１４を貫通するように形成されたビア導体３６〜４７と接続されている。
【００５８】
セラミック層１１の下面には、ビア導体３６〜４１に夫々接続するように回路端子１８〜２３が形成されている。この回路端子１８〜２３は、ビア導体３６〜４１の露出面上に銅ペーストを印刷して同時焼成により形成し、この導体の表面にＮｉメッキをし、次いでＮｉメッキの表面にＡｕメッキを行って形成したものである。セラミック層１４の上面には、ビア導体４２〜４７に夫々接続するようメッキ層３０〜３５が形成されている。このメッキ層３０〜３５はビア導体４２〜４７の露出面にＮｉメッキをし、Ｎｉメッキの表面にＡｕメッキを行って形成されたものである。そして、前記メッキ層３０〜３５に重なるように半導体素子１５の端子（図示せず）が半田付けして接続されている。
【００５９】
前記のように、配線基板１０は、下段のセラミック層１１の回路端子１８〜２３が、前記ビア導体３６〜４７、内部導体層２４〜２９等を介して上段のセラミック層１４のメッキ層３０〜３５と接続され、このメッキ層３０〜３５を介して半導体素子１５の端子と接続して電気回路が構成されている。
【００６０】
以上のように構成して得られた配線基板１０は、ビア導体３６〜４７が緻密に焼成されて電気抵抗が低く、半導体素子１５の電気特性のバラツキや劣化が少ないものであった。また、ビア導体３６〜４７は配線基板１０からの突き上げが少なくメッキ処理も容易で良好なメッキ層を得ることができた。
【００６１】
また、ビア導体３６〜４７は熱伝導性良好であり、半導体素子１５の温度上昇も低減できた。
前記の構成を有する本発明の実施例の銅ペーストと配線基板の作用効果を、以下に記載する。
【００６２】
本発明の実施例による銅ペーストは、セラミックグリーンシートのビアホール孔に充填され、一旦湿潤窒素雰囲気中で曝された後に焼成されると、ビア導体の突き上げが少なく、このビア導体表面のガラスの浮き出しが無くてメッキ処理が容易にでき、回路部品を精度良く実装できるビア導体を得ることができる。
【００６３】
また、本発明の実施例による銅ペーストは、セラミックグリーンシートのビアホール孔に充填され、一旦湿潤窒素雰囲気中で曝された後に焼成されると、緻密で低抵抗なビア導体が得られ、高周波信号の伝送損失の少ない配線基板を得ることができる。
【００６４】
また、本発明の実施例による配線基板は、ビア導体の表面に、メッキムラ、欠損、剥離などのない良好なメッキ層が形成されるので、温度負荷、湿度負荷、熱負荷などの耐久性に優れた電気回路を形成できる。
【００６５】
また、本発明の実施例による配線基板は、ビア導体の電気抵抗が低く、このビア導体の表面メッキ層を介して半導体素子の端子を接続すると、半導体の電気特性にバラツキや劣化を生じることのない電気回路を形成できる。
【００６６】
また、本発明の実施例による配線基板は、ビア導体が緻密に焼成されて熱伝導率が高いので、高密度に積層された配線基板において、サーマルビアとして構成すると放熱効果が優れている。
【００６７】
尚、本発明の実施例においては、導体層として銅の上面にＮｉをメッキし、さらにその上面にＡｕをメッキしたが、この銅の上面には低抵抗を有する他の金属をメッキしてもよい。
【００６８】
また、本発明の実施例においては、セラミックグリーンシートを貫通するビアホール孔に導電ペーストを充填してビア導体を形成したが、このビアホール孔に代えて、配線基板の端面に溝を形成し、この溝に本発明の導ペーストを充填して配線パターンの接続導体を形成すると、この接続導体は、配線基板から突き上げが少なく、緻密で低抵抗な接続導体が得られるので、各種電気回路の形成に好適である。
【００６９】
また、本発明の銅ペーストは、ガラスフリットを含むと、ビア導体のメッキ性を損なうのでガラスフリットを含むことの無いことが好ましいが、配線基板のパターン設計に合わせて、半田付け性やメッキ性が損なわれない程度に微量のガラスが含有されても良い。
【００７０】
尚、本発明の銅ペーストをビアホール孔に充填して配線基板を製造する際には、銅ペーストを塗布したセラミックグリーンシートを、６５０〜９００℃の湿潤窒素中（水蒸気と窒素ガスの露点が７０℃の混合雰囲気）で有機成分を除去（脱バインダー工程）し、次いで、８５０〜１０５０℃で焼成すると良い。ここで、脱バインダー工程は、続く焼成温度を越えない範囲で設定される。
【００７１】
まず、６５０〜９００℃の湿潤窒素中でセラミックグリーンシートおよび銅ペースト中に含まれる有機成分が除去（脱バインダー工程）される。ここで、脱バインダー工程は、続く焼成温度を越えない範囲で設定される。銅ペースト中の銅粉末の周囲にセラミック粒子が分散された状態で脱バインダーされているので、脱バインダー中は銅粉末の焼結開始が抑制されているが、続く高温下での焼成過程においては、脱バインダー時に湿潤窒素中に曝されたことにより銅粉末の焼結が促進されるので、緻密な導体層を得ることができる。
【００７２】
脱バインダー工程に次いで行われる焼成過程では、８５０〜１０５０℃の窒素中または湿潤窒素中で銅とセラミックグリーンシートとが同時に焼成される。それぞれの焼結開始の温度と焼成収縮のタイミングとが近くなるように制御されているので、ビア導体の突き上げが少なく、緻密で低抵抗で、高周波信号の伝送損失が少ない配線基板を得ることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１，２…セラミック磁器、３，４…ビア導体、５，６…銅、７，８…無機物、１０…配線基板、１１〜１４…セラミック層（絶縁層）、１５…半導体素子、１６…蓋体、１７…穴、１８〜２３…回路端子、２４〜２９…内部導体層、３０〜３５…メッキ層、３６〜４７…ビア導体。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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