(57)【要約】【課題】  ガラスセラミック配線基板内に形成したコンデンサ周辺の空隙やデラミネーションの発生を防止して、信頼性の高い配線基板を提供すること。【解決手段】  配線基板は、ガラスセラミックスから成る第１の絶縁層１１ａと、第１の絶縁層１１ａ上に形成されたコンデンサ１２と、コンデンサ１２の上面位置と第１の絶縁層１１ａの表面との間に形成された傾斜面を有する側壁層１３と、コンデンサ１２の上面および側壁層１３の傾斜面を覆うように形成された第２の絶縁層１１ｂとを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスセラミックスから成る第１の絶縁層と、誘電体層と該誘電体層を挟んで対向する一対の電極層とを有し、前記第１の絶縁層上に形成されたコンデンサと、該コンデンサの上面位置と前記第１の絶縁層の表面との間に形成された傾斜面を有し、該コンデンサの側面を覆うように前記第１の絶縁層上に形成された側壁層と、ガラスセラミックスから成り、前記コンデンサの上面および前記側壁層の傾斜面を覆うように前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層とを備えていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記側壁層がガラス組成物から成ることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記誘電体層がペロブスカイト化合物から成り、前記側壁層がペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物から成ることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
【請求項４】
第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを準備する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートの表面に、コンデンサの電極層となる導電体ペーストと、前記コンデンサの誘電体層となる誘電体ペーストとを印刷する工程と、前記導電体ペーストおよび前記誘電体ペーストの側面を覆うとともに、前記コンデンサの上面となる位置と前記第１のガラスセラミックグリーンシートの表面との間に傾斜面を形成するように、前記第１のガラスセラミックグリーンシート上に絶縁体ペーストを塗布する工程と、前記導電体ペースト、前記誘電体ペーストおよび前記絶縁体ペーストを覆うように、前記第１のガラスセラミックグリーンシート上に前記第２のガラスセラミックグリーンシートを積層する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記誘電体ペーストとしてペロブスカイト化合物を主成分とするペーストを準備する工程と、前記絶縁体ペーストとしてペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物を主成分とするペーストを準備する工程とを有することを特徴とする請求項４記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセラミックスから成る絶縁層を積層して成る積層体の内部に容量素子（コンデンサ）を内蔵した配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電子機器や携帯用情報端末等の分野では、半導体素子を実装した配線基板と共に、受動部品として抵抗体、コンデンサ、インダクタ等をプリント回路基板等の配線基板上に実装したモジュール基板が用いられてきた。
【０００３】
しかしながら、近年、このような携帯電子機器や携帯用情報端末等に用いられる部品の小型化、複合化、高性能化が強く求められており、半導体素子を実装する配線基板の内部に受動部品に相当する機能を有する電子回路素子を内蔵させて、半導体素子と受動部品とを高密度に実装するという集積化の流れが進んでいる。これらの受動部品を配線基板内部に取り込むことは、配線基板表面に受動部品の実装スペースを確保する必要をなくし、また設計の自由度も増すため、配線基板の小型化に寄与できる。
【０００４】
また、上記の配線基板として、誘電率が低いため高周波用絶縁基板として好適であり、かつ、高周波信号を高速で伝送するために必要な低抵抗金属を配線導体として使用できるガラスセラミック配線基板に、受動部品としてコンデンサを内蔵したものが検討されている。
【特許文献１】特開平９−９２９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の配線基板において、内蔵コンデンサは、導電体ペーストや誘電体ペースト等が積み重ねられて形成されていることから、０．０５〜０．１ｍｍ程度の比較的大きな厚みを有している。このため、グリーンシートを加熱しながら圧力を印加して積層したときに、このコンデンサの突出によって、コンデンサが形成されたグリーンシートの上面に積層される他のグリーンシートが、コンデンサの形状に追従して接触することが困難となり、コンデンサが形成されたグリーンシートとコンデンサの側面との接合部分や、コンデンサの外周部分に空隙やデラミネーションが発生する可能性があった。その結果、同時焼成によってコンデンサを内蔵した配線基板としたときに、この空隙やデラミネーションからクラックが発生して配線導体が断線して信頼性が低下する可能性があった。
【０００６】
また、半導体素子等を実装するときに配線基板に熱が印加されると、コート層および絶縁層はそれぞれの熱膨張係数に応じて膨張し、表面の大きさに比べて厚みが小さな配線基板においては、垂直方向に比較して水平方向への熱膨張差が大きくなり、これに起因してコート層の側面とコート層の周囲の絶縁層との界面にマイクロクラックが生じて、このマイクロクラックが配線基板の内部にまで進行して、配線基板の強度が低下したり、配線導体が断線したりする可能性があった。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みて案出されたものであり、ガラスセラミック配線基板内に形成されたコンデンサ周辺の空隙やデラミネーションの発生を防止して、信頼性の高い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】
【０００８】
本発明の配線基板は、ガラスセラミックスから成る第１の絶縁層と、誘電体層と該誘電体層を挟んで対向する一対の電極層とを有し、前記第１の絶縁層上に形成されたコンデンサと、該コンデンサの上面位置と前記第１の絶縁層の表面との間に形成された傾斜面を有し、該コンデンサの側面を覆うように前記第１の絶縁層上に形成された側壁層と、ガラスセラミックスから成り、前記コンデンサの上面および前記側壁層の傾斜面を覆うように前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層とを備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の配線基板は、前記側壁層がガラス組成物から成ることを特徴とする。
【００１０】
本発明の配線基板は、前記誘電体層がペロブスカイト化合物から成り、前記側壁層がペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物から成ることを特徴とする。
【００１１】
本発明の配線基板の製造方法は、第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを準備する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートの表面に、コンデンサの電極層となる導電体ペーストと、前記コンデンサの誘電体層となる誘電体ペーストとを印刷する工程と、前記導電体ペーストおよび前記誘電体ペーストの側面を覆うとともに、前記コンデンサの上面となる位置から前記第１のガラスセラミックグリーンシート表面に達する傾斜面を形成するように、前記第１のガラスセラミックグリーンシート上に絶縁体ペーストを塗布する工程と、前記導電体ペースト、前記誘電体ペーストおよび前記絶縁体ペーストを覆うように、前記第１のガラスセラミックグリーンシート上に前記第２のガラスセラミックグリーンシートを積層する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の配線基板の製造方法は、前記誘電体ペーストとしてペロブスカイト化合物を主成分とするペーストを準備する工程と、前記絶縁体ペーストとしてペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物を主成分とするペーストを準備する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板によれば、側壁層が、コンデンサの上面位置と第１の絶縁層の表面との間に形成された傾斜面を有し、コンデンサの側面を覆うように第１の絶縁層上に形成していることにより、第２の絶縁層と側壁層との界面の接合面積を広いものとすることができる。このため、半導体素子等を実装するときなどに熱が印加されても、第２の絶縁層と側壁層との熱膨張係数の違いに起因する応力を、第２の絶縁層と側壁層の側面との接合界面に分散して作用するようにできる。その結果、第２の絶縁層と側壁層の側面との界面にマイクロクラックが発生することを抑制することができ、配線基板の強度が低下することや、配線導体が断線することを防止して、配線基板の信頼性を高いものとすることができる。
【００１４】
また、この配線基板をプリント回路基板に搭載して使用したときに、半導体素子等の動作にともなう発熱や使用環境の温度変化によって、プリント回路基板と配線基板との熱膨張差により、配線基板に対して、主として配線基板の主面に対して水平方向の熱応力が繰り返し作用しても、第２の絶縁層と側壁層との傾斜した接合界面に分散して作用するようにできる。その結果、第２の絶縁層と側壁層との界面を起点とするクラックの発生を抑制することができ、配線基板の強度を高いものとして、配線基板の信頼性をさらにより高いものとすることができる。
【００１５】
さらに、コンデンサの周囲において、側壁層が第１の絶縁層の表面に部分的に形成されていることにより、配線基板の内部にコンデンサを形成した第１の絶縁層の平面方向には、第１の絶縁層との誘電率が異なる側壁層を介在させずに、第１の絶縁層と第２の絶縁層とが接合する範囲を確保することができる。このため、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを跨ぐ配線導体のインピーダンスの変化を抑制することができる。その結果、配線導体に高周波信号を伝送したときに、高周波信号の遅延がなく、配線基板の特性を向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の配線基板において、側壁層をガラス組成物から成るものとした場合には、側壁層を内部にボイドが少なく緻密な焼結体とすることができるので、側壁層の絶縁抵抗を高いものとすることができる。このため、コンデンサ周囲に配線導体を配置した場合も、配線導体間の電気的な短絡の発生を防止して、高信頼性の配線基板を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の配線基板において、誘電体層をペロブスカイト化合物が主成分とする焼結体として、側壁層をペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物とした場合には、コンデンサを形成する誘電体層の比誘電率を高いものとすることができるとともに、同時焼成したときに側壁層の成分が誘電体層に流入しても誘電体層の比誘電率が低下することを抑制することができる。
【００１８】
本発明の配線基板およびその製造方法によれば、側壁層をコンデンサの上面位置と第１の絶縁層の表面との間に傾斜面を有し、コンデンサの側面を覆うように第１の絶縁層上に形成していることにより、突出したコンデンサ部分の厚みが側壁層によって漸次薄くなり、コンデンサ部分が形成された第１のガラスセラミックグリーンシートに積層される第２のガラスセラミックグリーンシートが、コンデンサ部分から絶縁体ペーストを介在して第１のガラスセラミックグリーンシートの表面に追従して変形するため、この第１および第２のガラスセラミックグリーンシートと、コンデンサ部分、絶縁体ペーストが隙間なく接触して一体化することができる。
【００１９】
さらに、側壁層をコンデンサの上面位置から第１の絶縁層との間に傾斜面を有するように形成するので、接着強度の低い絶縁体ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの接着面を小さくし、その周囲に接着強度の高いガラスセラミックグリーンシート同士の接着面を大きく形成することができるので、ガラスセラミック積層体に外力が加わった場合でも、ガラスセラミック積層体の層間に剥離が発生することを抑制することができる。このため、同時焼成した配線基板に空隙やデラミネーションが発生することを防止することができる。その結果、信頼性が高い配線基板とすることができる。
【００２０】
本発明の配線基板の製造方法は、誘電体層と、第１および第２の絶縁層とを同時焼成した場合において、配線基板に空隙やデラミネーションが発生することなく、側壁層と第２の絶縁層との間にクラックが発生することをより確実に防止することができる。また、側壁層の成分が誘電体層に流入しても誘電体層の比誘電率が低下することを一層抑制することができ、配線基板の電気的特性をより高いものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の配線基板について以下に詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。本発明の配線基板は、複数の絶縁層１１と、複数の絶縁層１１の内部に形成されたコンデンサ１２と、コンデンサ１２の側面に形成された側壁層１３とを備えている。
【００２２】
複数の絶縁層１１は、ガラス粉末とセラミック粉末との焼結体から成る。このガラス粉末としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は同じまたは異なっており、Ｃａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１Ｏ−Ｍ２Ｏ系（但し、Ｍ１およびＭ２は上記と同じである）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ３２Ｏ系（但し、Ｍ３は上記と同じである）、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００２３】
また、セラミック粉末としては、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、ＴｉＯ２とアルカリ土類金属酸化物との複合酸化物、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種を含む複合酸化物（例えばスピネル，ムライト，コージェライト）等が挙げられる。
【００２４】
図１に示した配線基板において、複数の絶縁層１１は、第１の絶縁層１１ａ、第２の絶縁層１１ｂ、その上に積層された絶縁層１１ｃ、１１ｄ（最上層の絶縁層）、および、絶縁層１１ｅ（最下層の絶縁層）からなる。
【００２５】
コンデンサ１２は、複数の絶縁層１１のうち内層に位置する絶縁層上に形成されている。図１に示した配線基板において、コンデンサ１２は、第１の絶縁層１１ａ上に形成されており、コンデンサ１２上に第２の絶縁層１１ｂが形成されている。すなわち、コンデンサ１２は、第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂ間に形成されている。
【００２６】
このコンデンサ１２は、誘電体層１４と、誘電体層１４を挟んで対向する一対の電極層１５（上部電極層１５ａ、下部電極層１５ｂ）とを有する。なお、図１には、上部電極層１５ａおよび下部電極層１５ｂ間に単層の誘電体層１４が形成された構造を示しているが、所望の容量に応じて、複数の誘電体層１４と複数の電極層１５とを交互に積層した構造としてもよい。
【００２７】
誘電体層１４は、誘電体粉末に焼結助剤、有機バインダ、溶剤が添加されて成る誘電体ペーストが焼成されることにより形成されている。誘電体粉末としては、複数の絶縁層１１となるガラスセラミックグリーンシートと同時焼成が可能であり、第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂよりも高い比誘電率を有するものが用いられる。なお、コンデンサ１２の小型化または高容量化を図るためには、比誘電率の高い、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３、ＰｂＺＯ３等のペロブスカイト化合物粉末を用いることが好ましい。また、この誘電体粉末は、絶縁層のガラスセラミックとの同時焼結が容易となるように、平均粒径が０．３μｍ以下であることがより好ましい。
【００２８】
また、焼結助剤としては、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ１２Ｏ系（但し、Ｍ１はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１２Ｏ系（但し、Ｍ１は上記と同じである）、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等を用いることができる。この焼結助剤の誘電体ペーストへの添加量は、誘電体粉末１００質量部に対して、２〜１０質量部であることが好ましい。焼結助剤の添加量が２質量部未満では、誘電体ペーストが焼結しにくい。他方、焼結助剤の添加量が１０質量部を超えると、誘電体層４の比誘電率が低下しやすい。
【００２９】
側壁層１３は、コンデンサ１２の側面を覆うように第１の絶縁層１１ａ上に形成されており、コンデンサ１２の上面位置と第１の絶縁層１１ａの表面との間に形成された傾斜面を有する。この側壁層１３は、図２に示すように、コンデンサ１２を取り囲むように、第１の絶縁層１１ａの表面全域のうち一部の領域に形成されている。図２は、図１に示した配線基板のコンデンサ１２が形成された部分の平面透視図である。本発明の配線基板は、図２に示すように、側壁層１３が、第１の絶縁層１１ａ上に部分的に形成されており、第１の絶縁層１１ａの側壁層１３が形成されている領域の周囲の領域には、第２の絶縁層１１ｂが直接積層されている。
【００３０】
なお、側壁層１３の傾斜角度は、４５度以下であることが好ましい。ここで、傾斜角度とは、図１に示すように第１の絶縁層１１ａの表面に対して、側壁層１３の傾斜面が形成する角度をいう。傾斜角度が４５度を超えると、第２の絶縁層１１ｂを積層したときに、側壁層１３と第２の絶縁層１１ｂとの界面に、空隙やデラミネーションが発生する可能性が高くなる。
【００３１】
また、配線基板の小型化および高集積化を図るために、側壁層１３の傾斜角度が１０度以上であることが好ましい。傾斜角度が１０度未満の場合には、コンデンサ１２の周囲に形成される側壁層１３の面積が大きくなりやすく、第１の絶縁層１１ａと第２の絶縁層１１ｂとの間に誘電率が異なる側壁層１３が形成された領域が多くなる。その結果、小型化、高集積化の観点から、この領域に配線導体を形成しなければならない場合が発生しやすくなり、この配線導体に高周波信号を伝送したときに、側壁層１３と、第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂとの境界部分で配線導体のインピーダンスが変化することにより高周波信号の遅延が生じたりして、配線基板の特性を高くすることが困難となる傾向がある。
【００３２】
また、図１に示すように、複数の絶縁層１１の内部には、複数の配線導体１６ａ〜１６ｃおよび複数の貫通導体１７ａ〜１７ｅが形成されており、最上層の絶縁層１１ｄの表面には、複数の接続パッド１９ａ〜１９ｄが形成されている。
【００３３】
コンデンサ１２の上部電極層１５ａは、複数の絶縁層１１の内部に形成された貫通導体１７ａを介して、複数の絶縁層１１の表面に形成された接続パッド１９ａに電気的に接続されている。また、コンデンサ１２の下部電極層１５ｂは、複数の絶縁層１１の内部に形成された貫通導体１７ｂ、絶縁層１１ｅ上に形成された配線導体１６ａおよび複数の絶縁層１１の内部に形成された貫通導体１７ｃを介して、複数の絶縁層１１の表面に形成された接続パッド１９ｂに電気的に接続されている。接続パッド１９ａには、第１の電源電位（例えば、電源電位ＶＤＤ）が供給され、接続パッド１９ｂには、第２の電源電位（例えば、接地電位ＧＮＤ）が供給される。
【００３４】
絶縁層１１ｂ上に形成された配線導体１６ｂおよび絶縁層１１ｃ上に形成された配線導体１６ｃは、それぞれ貫通導体１７ｄ、１７ｅを介して、複数の絶縁層１１の表面に形成された接続パッド１９ｃ、１９ｄに電気的に接続されている。接続パッド１９ｃ、１９ｄには、例えば、電子部品の電極が電気的に接続される。
【００３５】
本発明の配線基板は、コンデンサ１２の上面位置と第１の絶縁層１１ａの表面との間に形成された傾斜面を有し、コンデンサ１２の側面を覆うように形成された側壁層１３を備えていることにより、コンデンサ１２の周辺部に空隙やデラミネーションが発生する可能性を低減させることができ、信頼性の高い配線基板を実現することが可能となる。
【００３６】
すなわち、本発明の配線基板は、側壁層１３が、コンデンサ１２の上面位置と第１の絶縁層１１ａの表面との間に形成された傾斜面を有し、コンデンサ１２の側面を覆うように第１の絶縁層１１ａ上に形成されていることにより、第２の絶縁層１１ｂと側壁層１３との界面の接合面積を広いものとすることができる。このため、例えば、接続パッド１９ｃ、１９ｄに半導体素子等が実装される際に、配線基板に熱が印加されたとしても、第２の絶縁層１１ｂと側壁層１３との熱膨張係数の違いに起因する応力を、第２の絶縁層１１ｂと側壁層１３との接合界面に分散させることできる。その結果、第２の絶縁層１１ｂと側壁層１３との界面にマイクロクラック等が発生する可能性を低減させることができ、配線基板の強度が低下することや、配線導体が断線することを防止して、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、本発明の配線基板をプリント回路基板に搭載して使用するときに、半導体素子等の動作にともなう発熱や使用環境の温度変化によって、プリント回路基板と配線基板との熱膨張差により、配線基板に対して、主として配線基板の主面に対して水平方向の熱応力が繰り返し作用しても、第２の絶縁層１１ｂと側壁層１３との傾斜した接合界面に分散して作用するようにできる。その結果、第２の絶縁層１１ｂと側壁層１３との界面を起点とするクラックの発生を抑制することができ、配線基板の強度を高いものとして、配線基板の信頼性をさらにより高いものとすることができる。
【００３８】
さらに、本発明の配線基板は、側壁層１３が第１の絶縁層１１ａ上に部分的に形成されていることにより、第１の絶縁層１１ａと第２の絶縁層１１ｂとが直接接合されている領域を確保することができる。そして、第１の絶縁層１１ａと第２の絶縁層１１ｂとが直接接合されている領域に第１の絶縁層１と第２の絶縁層２とを跨ぐ貫通導体（例えば、貫通導体１７ｃ）を設けることにより、インピーダンスの変化を抑制することができる。その結果、配線導体に高周波信号を伝送するときに、高周波信号の遅延を低減させることができる。
【００３９】
また、第１の絶縁層１１ａと下部電極層１５ｂとの間、および、第２の絶縁層１１ｂと上部電極層１５ａとの間に、第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂと誘電体層１４とのガラスの相互拡散を防止し、反応を抑える拡散抑制層を形成すると、誘電体層１４の比誘電率が大幅に低下したりすることを抑制することができ、コンデンサ１２を高容量なものとすることができより好ましい。拡散抑制層としては、ガラス粉末やセラミック粉末、またはそれらの混合粉末に、誘電体ペーストに添加した誘電体粉末などを添加した拡散抑制ペーストの焼結体などを用いることができる。この焼結体の熱膨張係数が第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂの熱膨張係数と誘電体層１４の熱膨張係数の間となるような組成のものを用いると、より信頼性の高い配線基板を得ることができるので好ましい。さらには、この拡散抑制層と第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂとの間に、電極層１５、接続パッド１９、配線導体１６および貫通導体１７と電気的に接続されない金属粉末の焼結体を形成することで、より拡散抑制の効果を高めることが可能となる。
【００４０】
次に、本発明の配線基板の製造方法について図３を参照して説明する。本発明の配線基板の製造方法は、ガラスセラミックグリーンシート３１を準備する工程（ａ）と、ガラスセラミックグリーンシート３１の表面に導電体ペースト３５および誘電体ペースト３４を印刷する工程（ｂ）と、導電体ペースト３５および誘電体ペースト３４の側面を覆うように、ガラスセラミックグリーンシート３１上に絶縁体ペースト３３を塗布する工程（ｃ）と、他のガラスセラミックグリーンシート３１を積層する工程（ｄ）とを有する。
【００４１】
まず、ガラス粉末およびセラミック粉末と、有機バインダ、有機溶剤、可塑剤等とを混合してスラリーを生成し、そのスラリーをドクターブレード法やカレンダロール法によりシート状に成形することによって、複数のガラスセラミックグリーンシート３１を製造する（工程（ａ））。
【００４２】
有機バインダは、例えば、アクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体、具体的にはアクリル酸エステル共重合体,メタクリル酸エステル共重合体,アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等）、ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系、アクリル−スチレン系、ポリプロピレンカーボネート系、セルロース系等の単独重合体または共重合体である。
【００４３】
有機溶剤は、ガラス粉末、セラミック粉末および有機バインダを分散させ、グリーンシート成形に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば炭化水素類、エーテル類、エステル類、ケトン類、アルコール類等の有機溶剤が挙げられる。
【００４４】
次に、ガラスセラミックグリーンシート３１の表面に、コンデンサ１２の電極層１５となる導電体ペースト３５をスクリーン印刷等により印刷する（工程（ｂ））。導電体ペースト３５は、金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して成る。
【００４５】
金属粉末は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｇ−Ｐｔ合金のように、ガラスセラミックと同時焼結可能な金属粉末が用いられる。中でも、Ｃｕ粉末は、同時焼成したときの電気抵抗率が低いこと、マイグレーションの発生率が低いことなどから、配線基板用の金属導体として好ましい。
【００４６】
導電体ペースト３５に用いる金属粉末がＣｕ粉末の場合、積算５０％粒径が０．８〜１．２μｍで積算１０％粒径が０．５μｍ以上の球状のＣｕ粉末であることが好ましい。Ｃｕ粉末の積算５０％粒径が０．８μｍ未満の場合、ペースト化する際にＣｕ粉末の分散性が劣化しやすく、スクリーン印刷性が劣化する。一方、Ｃｕ粉末の積算５０％粒径が１．２μｍを超えると、電極層１５の焼結中に誘電体層１４の成分が相互拡散しやすく、誘電体層１４の焼結性が劣化する。
【００４７】
また、Ｃｕ粉末の積算１０％粒径が０．５μｍ未満では、微粉末が凝集しやすく、ペースト化する際にＣｕ粉末の分散性が劣化しやすく、スクリーン印刷性が劣化しやすい。なお、積算１０％粒径とは、例えばレーザ式粒度分布測定装置により粒度を測定して、測定した粒径が小さい方から粉末の個数を積算して、その積算した個数が全体の個数の１０％となった時点での粒径である。また、積算５０％粒径とは、同様に測定した粒径が小さい方から粉末の個数を積算して、その積算した個数が全体の個数の５０％となった時点での粒径である。
【００４８】
また、ガラスセラミックグリーンシート３１に、金型加工等により貫通孔を形成し、この貫通孔にＣｕ等の金属粉末に適当な有機バインダ、溶剤を添加混合して成る貫通導体用ペースト３７をスクリーン印刷等により充填する。また、ガラスセラミックグリーンシート３１の表面に配線導体となる配線導体用ペースト３６を印刷する。
【００４９】
そして、ガラスセラミックグリーンシート３１に印刷された電極層となる導電体ペースト３５上に、誘電体粉末に焼結助剤および有機バインダ、溶剤を添加して成る誘電体ペースト３４をスクリーン印刷等により塗布する。先に印刷した導電体ペースト３５と対向するように、誘電体ペースト３４上に、導電体ペースト３５をスクリーン印刷等により印刷する。このようにして、コンデンサ部分３２が形成される。
【００５０】
次に、ガラスセラミックグリーンシート３１上に、側壁層１３となる絶縁体ペースト３３をスクリーン印刷やディスペンス塗布等の塗布方法により塗布する（工程（ｃ））。この際に、コンデンサ部分３２の側面を覆うとともに、コンデンサ部分３２の上面となる位置とガラスセラミックグリーンシート３１の表面との間に傾斜面を形成するように、絶縁体ペースト３４を塗布する。
【００５１】
絶縁体ペースト３３は、絶縁体粉末と、有機バインダと、溶剤とを含むものである。有機バインダおよび溶剤としては、誘電体ペースト３４に配合される有機バインダおよび溶剤と同様のものを用いることができる。
【００５２】
絶縁体粉末は、ガラスセラミックグリーンシート３１やコンデンサ部分３２と同時焼成が可能であり、焼結後に対向配置させた電極層１５同士を電気的に短絡させないものであり、ガラスやセラミック、またはそれらを混合したものや、第１の絶縁層１１ａおよび第２の絶縁層１１ｂに用いられるものと同じものを使用することができる。
【００５３】
また、誘電体層１４と絶縁層１１との相互拡散による誘電体層１４の比誘電率の低下を抑制するために、絶縁体粉末として誘電体ペーストに用いる誘電体粉末を含む絶縁体ペーストを用いてもよい。
【００５４】
側壁層１３をボイドの少ない緻密な焼結体として、側壁層１３の絶縁抵抗を高いものとするために、絶縁体粉末としてガラス組成物を用いることが好ましい。この場合のガラス組成物としては、例えばＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ，Ｓｒ，Ｍｇ，ＢａまたはＺｎを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ｍ１２Ｏ系（但し、Ｍ１はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１２Ｏ系（但し、Ｍ１は上記と同じである）、Ｐｂ系ガラス・Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００５５】
絶縁体粉末にガラス組成物を用いた場合には、ペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物を用いることがより好ましい。誘電体層１４がペロブスカイト化合物で、側壁層１３がペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とするガラス組成物の場合には、同時焼成したときに側壁層１３のガラス成分が誘電体層１４に流入しても、比誘電率の高いペロブスカイト構造を構成する元素を主成分とすることから、誘電体層１４の比誘電率が低下することを抑制することができる。
【００５６】
特に、誘電体層１４がＢａＴｉＯ３から成る場合には、側壁層１３は、ＢａＯを５５．１〜５９．７質量部、ＴｉＯ２を３４．０〜３６．０質量部、ＳｉＯ２を７．７〜１１．３質量部、Ａｌ２Ｏ３を６．６〜９．７質量部含んで成るガラス組成物であることが好ましい。ここで、ＢａＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３は、ガラス化のための網目形成酸化物、中間酸化物、網目修飾酸化物である。ＢａＯが５９．７質量部を超え、ＴｉＯ２が３６．０質量部を超え、ＳｉＯ２が７．７質量部を超え、Ａｌ２Ｏ３が６．６質量部未満の場合には、この組成物をガラス化させることが困難となりやすい。また、ＢａＯが５５．１質量部未満、ＴｉＯ２を３４．０質量部未満、ＳｉＯ２が１１．３質量部未満、Ａｌ２Ｏ３が９．７質量部を超える場合には、誘電体層１４と同じ成分であるＢａＯ、ＴｉＯ２の割合が少なくなるため、誘電体層１４の誘電率が低下しやすい傾向がある。
【００５７】
絶縁体ペースト３３を塗布する方法としては、スクリーン印刷やディスペンス塗布などがある。スクリーン印刷で形成する場合には、コンデンサ部分３２の外周に対応するように開口部を配置した製版を用いて印刷形成を行なう。製版の開口部の大きさを順次小さくして、繰り返し印刷塗布すればよい。ディスペンス塗布する場合には、コンデンサ部３２に近い領域を重ね塗りしたり、絶縁体ペースト３３の吐出量を増したりすればよい。また、コンデンサ１２と側壁層１３の形状に対応して加工された金型を、印刷塗布後にガラスセラミックグリーンシート３１の表面に配置して、０．１〜３ＭＰａの圧力で押圧して、傾斜面を調整してもよい。また、絶縁体ペースト３３は、電極層１５となる導電体ペースト３５および誘電体ペースト３４を塗布形成する毎に塗布してもよい。
【００５８】
次に、コンデンサ部分３２の導電体ペースト３５および誘電体ペースト３４、絶縁体ペースト３３を覆うようにガラスセラミックグリーンシート３１を積層する（工程（ｄ））。ガラスセラミックグリーンシート３１を積み重ねて、３〜１０ＭＰａの圧力および３０〜８０℃の温度で加熱圧着することにより積層体を作製する。ガラスセラミックグリーンシート３１同士の十分な接着性を得るために、ガラスセラミックグリーンシート３１に有機溶剤と樹脂バインダを混合するなどして作製した接着剤を塗布してもよい。この積層体中における誘電体層１４の位置や数や大きさには特に制限はなく、所望の内蔵容量素子を有する配線基板の構成となるように配設して積層すればよい。また、印加する圧力をさらに均一化するために、ゴム等の弾性体を介在させたり、液中に浸漬して加圧したりする静水圧プレス方法を用いると、より一層グリーンシートに等方向から圧力を印加することができる。
【００５９】
また、コンデンサ部分３２を形成したガラスセラミックグリーンシート３１に接触して積み重ねられるガラスセラミックグリーンシート３１の厚みは、コンデンサ部分３２の厚みの２倍以上の厚みにすることが好ましい。ガラスセラミックグリーンシート３１の厚みがコンデンサ部分３２の厚みの２倍未満の場合には、ガラスセラミックグリーンシート３１がコンデンサ部分３２の端部側面に形成した側壁層１２に追従しにくくなる傾向がある。
【００６０】
そして、加湿窒素雰囲気中で有機分を除去して、次いで８００〜１０００℃の温度で積層体を焼成することにより、本発明の配線基板が得られる。
【００６１】
本発明の配線基板の製造方法は、側壁層となる絶縁体ペースト３３を、コンデンサ部分３２の上面位置とガラスセラミックグリーンシート３１の表面との間に傾斜面を有し、コンデンサ部分３２の側面を覆うように、ガラスセラミックグリーンシート３１上に形成することにより、突出したコンデンサ部分３２の厚みが側壁層パターンによって漸次薄くなり、コンデンサ部分３２が形成されたラスセラミックグリーンシート３１に積層されるガラスセラミックグリーンシート３１が、コンデンサ部分３２から絶縁体ペースト３３を介在してガラスセラミックグリーンシート３１の表面に追従して変形するため、ガラスセラミックグリーンシー３１トと、コンデンサ部分３２と、絶縁体ペースト３３とを隙間なく接触させて、一体化させることができる。
【００６２】
また、絶縁体ペースト３３は、ガラスセラミックグリーンシート３１上に部分的に形成されているので、接着強度の低い絶縁体ペーストとガラスセラミックグリーンシート３１との接着面を小さくし、その周囲に接着強度の高いガラスセラミックグリーンシート３１同士の接着面を大きく形成することができるので、ガラスセラミック積層体に外力が加わった場合でも、ガラスセラミック積層体の層間に剥離が発生する可能性を低減させることができる。よって、空隙やデラミネーションの発生を低減させた配線基板を製造することができる。
【実施例】
【００６３】
本発明の配線基板の実施例を以下に説明する。まず、ガラスセラミック成分として、ＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラス粉末５０質量部と、Ａｌ２Ｏ３粉末５０質量部とを混合し、この無機粉末１００質量部に、有機バインダとしてのアクリル系樹脂１２質量部、フタル酸系可塑剤６質量部および溶剤としてのトルエン３０質量部を加え、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ２００μｍの第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを含むガラスセラミックグリーンシートを成形した。
【００６４】
このガラスセラミックグリーンシートに金型による打ち抜き加工によって、直径２００μｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に、貫通導体用ペーストをスクリーン印刷法によって充填し、７０℃で３０分乾燥して貫通導体となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体用ペーストとしては、Ｃｕ粉末１００質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末１０質量部に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００６５】
次に、このガラスセラミックグリーンシートに表面配線導体用ペーストをスクリーン印刷法によって２０μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥して表面配線導体となる表面配線導体パターンを形成した。表面配線導体用ペーストとしては、Ｃｕ粉末１００質量部に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００６６】
同様に、このガラスセラミックグリーンシートに内部配線導体用ペーストをスクリーン印刷法によって２０μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥して内部配線導体となる内部配線導体パターンを形成した。内部配線導体用ペーストとしては、Ｃｕ粉末１００質量部に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００６７】
次に、第１のガラスセラミックグリーンシートに導電体ペーストをスクリーン印刷法によって２５μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥して電極層１５となる電極層パターンを形成した。この電極層パターンの形状は２×２ｍｍの四角形のパターンとした。導電体ペーストとしては、Ｃｕ粉末１００質量部に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００６８】
次に、電極層１５となる電極層パターン上に、誘電体ペーストをスクリーン印刷法によって３０μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥して誘電体層１４となる誘電体層パターンを形成した。この誘電体層パターンの形状は２×２ｍｍの四角形のパターンとした。誘電体層用ペーストとしては、ＢａＴｉＯ３粉末１００質量部に対して５質量部のＢ２Ｏ３,ＳｉＯ２，ＣａＯ,ＢａＯ,ＺｎＯを含むガラス粉末の混合物に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００６９】
次に、誘電体層１４となる誘電体層パターンの上に、上記と同様の導電体ペーストを２５μｍの厚みに塗布して、電極層１５が誘電体層１４を挟んで対向配置されて成るコンデンサ１２が形成されるように構成した。
【００７０】
次に、側壁層１３となる側壁層パターンを、コンデンサ部分３２の側面を覆うように、コンデンサ部分の上面位置から第１のガラスセラミックグリーンシート表面に達する傾斜面を形成するように、スクリーン印刷を用いて塗布した。このコンデンサ部分３２と側壁層パターンとに、傾斜角度４０度に作製した金型を１ＭＰａの圧力で押圧して、側壁層１３の傾斜角度を４０度に調整した。絶縁体ペーストとしては、ＢａＯを５７．１質量部、ＴｉＯ２を２５．０質量部、ＳｉＯ２を９．３質量部、Ａｌ２Ｏ３を８．７質量部含んで成るガラス組成物に樹脂バインダとしてアクリル樹脂３５．０質量部、分散剤としてノニオン系分散剤３．５質量部を加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。
【００７１】
次に、コンデンサ１２となる部位を形成した第１のガラスセラミックグリーンシートと、コンデンサ６となる部位を形成していない第２のガラスセラミックグリーンシートとを積み重ねて、１０ＭＰａの圧力と５０℃の温度で加熱圧着して、ガラスセラミックグリーンシートの積層体を作製した。
【００７２】
なお、電極層１５となる電極層パターンは、貫通導体となる貫通導体組成物と、内部配線導体となる内部配線導体パターンとによって、積層体の表面に形成した表面配線導体となる表面配線導体パターンに電気的に引き出されるようにした。
【００７３】
次に、この積層体を、加湿窒素場雰囲気中で５００℃で３時間焼成して有機分を除去し、窒素雰囲気中で９００℃で１時間焼成して、緻密なガラスセラミック焼結体から成る第１の絶縁層１１ａと第２の絶縁層１１ｂとの内部に同時焼成により形成された、一対の電極層１５と誘電体層１４とを配設したコンデンサ１２を有する配線基板サンプル１を作製した。また、側壁層１３を形成しない構造の配線基板サンプル２を作製した。
【００７４】
そして、得られた配線基板サンプル１および２について、そのコンデンサ１２の電気的な容量を測定した。容量の測定は、測定周波数１ＭＨｚ、測定温度２５℃の条件で、インピーダンス測定器（型式「４２９４Ａプレシジョンインピーダンスアナライザ」、アジレントテクノロジー株式会社製、測定精度±０．０８％）を用いて測定した。
【００７５】
次に、コンデンサ１２の電極層１５の面積、誘電体層１４の厚みを測定した。電極層１５の面積は、配線基板サンプルの上面から平面研磨していき、電極層１５を露出させて光学顕微鏡鏡（倍率１０倍）により測定した。誘電体層４の厚みは、配線基板サンプルの断面を鏡面研磨仕上げした後、金属顕微鏡（倍率１００倍）により測定した。
【００７６】
そして、測定によって得られた容量、電極層１５の面積、誘電体層１４の厚みに基づいて比誘電率を算出した。誘電体層１４の比誘電率は、平行平板コンデンサの場合にはＣ＝ε０・εｒ・Ｓ／ｄ（ただし、Ｃ：コンデンサの容量、ε０：空気中の誘電率、εr：誘電体層１４の比誘電率、Ｓ：電極層１５の面積、ｄ：対向配置された電極層１５間の距離）の関係となることから、上記式によって算出した。
【００７７】
また、コンデンサ１２の断面を研磨してコンデンサ１２端部の空隙とデラミネーションの発生を光学顕微鏡（倍率２０倍）により確認した。この断面確認を、各配線基板サンプルそれぞれ２０基板実施して、空隙とデラミネーションが発生している基板数を比較した。
【００７８】
その結果、側壁層１３を形成したサンプル１は、空隙とクラックの発生数が２０基板中に０基板で、比誘電率が７００の高い比誘電率を有する誘電体層１４が形成されていることがわかった。これに対して、側壁層１３を形成していないサンプル２は、空隙とデラミネーションの発生数が２０基板中に１８基板で、多く発生していることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した配線基板のコンデンサ１２が形成された部分の平面透視図である。
【図３】本発明の配線基板の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００８０】
１１・・・複数の絶縁層
１１ａ〜１１ｄ・・・絶縁層
１２・・・コンデンサ
１３・・・側壁層
１４・・・誘電体層
１５・・・電極層
１５ａ・・・上部電極層
１５ｂ・・・下部電極層
１６ａ〜１６ｃ・・・配線導体
１７ａ〜１７ｅ・・・貫通導体
１９ａ〜１９ｄ・・・接続パッド
【図１】
2006278601.tif 000003
【図２】
2006278601.tif 000004
【図３】
2006278601.tif 000005