(57)【要約】      （修正有）【課題】  ビア導体の周囲にクラック等の欠陥を生じない、長期信頼性を実現することができるビア用導体ペーストとこれを用いたセラミック配線基板を提供する。【解決手段】  金属粉末とガラス粉末と有機成分とを少なくとも含有してなる導体ペーストであって、ガラス粉末が、金属粉末と同種の金属板との９００℃での濡れ角が９０〜１８０度のガラスからなる導体ペースト、及び、セラミック基板が１０００℃以下の温度で焼結可能な低温焼成セラミック材料からなる基板であり、ビア導体を構成するガラスは、そのガラス粉末とビア導体の構成金属からなる金属板との９００℃に於ける濡れ角度が９０〜１８０度であり、且つ、ビア導体が金属の連続相とガラス分散相からなると共にビア導体と低温焼成セラミック基板との境界又はビア導体内部の金属相とガラス相との境界のうちの少なくともいずれか一方には、微細で不連続の隙間状空隙が存在する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属粉末とガラス粉末と有機成分とを少なくとも含有してなる導体ペーストであって、前記ガラス粉末が、前記金属粉末と同種の金属板との９００℃に於ける濡れ角が９０〜１８０度のガラスからなることを特徴とする導体ペースト。
【請求項２】
前記ガラス粉末の含有量が、前記金属粉末の１００体積％当たり５〜４０体積％であることを特徴とする請求項１記載の導体ペースト。
【請求項３】
前記ガラス粉末の含有量が、前記金属粉末の１００体積％当たり１６〜３０体積％であることを特徴とする請求項２記載の導体ペースト。
【請求項４】
前記ガラス粉末が、９００℃における前記金属粉末と同種の金属板との濡れ角が異なる２種類以上のガラス粉末からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の導体ペースト。
【請求項５】
第一のガラスの前記濡れ角が９０〜１４０度、第二のガラスの濡れ角が１３０〜１８０度であることを特徴とする請求項４記載の導体ペースト。
【請求項６】
前記ガラス粉末の軟化点が７００〜９００℃であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の導体ペースト。
【請求項７】
前記金属粉末がＣｕまたはＡｇであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の導体ペースト。
【請求項８】
セラミック基板と金属及びガラスからなるビア導体とを少なくとも具備してなる配線基板であって、
前記セラミック基板が１０００℃以下の温度で焼結可能な低温焼成セラミック材料からなる低温焼成セラミック基板であり、前記ビア導体を構成するガラスは、該ガラス粉末と前記ビア導体の構成金属からなる金属板との９００℃に於ける濡れ角度が９０〜１８０度であり、且つ、前記ビア導体が金属の連続相と該金属連続相中に分散して存在するガラス分散相からなると共に前記ビア導体と前記低温焼成セラミック基板との境界又はビア導体内部に於ける前記金属相と前記ガラス相との境界のうちの少なくともいずれか一方には、微細で不連続の隙間状空隙が存在することを特徴とするセラミック配線基板。
【請求項９】
前記空隙は、空隙の界面部の平行方向の長さがビア導体の高さの１０分の１以下であることを特徴とする請求項８記載のセラミック配線基板。
【請求項１０】
前記空隙は、空隙の界面部の垂直方向の空隙厚みがビア導体の直径の５０分の１以下であることを特徴とする請求項８または９に記載のセラミック配線基板。
【請求項１１】
少なくともセラミック粉末を含有してなるグリーンシートに貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に請求項１乃至７のいずれかに記載の導体ペーストを充填する工程と、かくして得られたビア導体を有するグリーンシートを焼成する工程を具備することを特徴とするセラミック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、低温焼成セラミック焼結体と好適に同時焼成できる導体ペーストとこれを具備したセラミック配線基板とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、配線基板は、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された構造からなる。
また、この配線基板を用いた代表的な例として、半導体素子、特にＬＳＩ（大規模集積回路素子）等の半導体集積回路素子を収容するための半導体素子収納用パッケージがある。
【０００３】
これらの半導体素子収納用パッケージは、一般にアルミナセラミックス等の電気絶縁材料を用いており、その絶縁基板の表面および、内部にかけてＷ、Ｍｏ等の高融点金属粉末から成る複数個のメタライズ配線層が形成される。
さらに、その絶縁基板下面には接続パッドが形成されており、その接続パッドには適当な接続端子が取り付けられ、外部回路基板と電気的に接続する。
絶縁基板上面に搭載された半導体素子は、蓋体によって気密に封止された構造からなる。
【０００４】
また、最近では、半導体素子収納用パッケージにおける絶縁基板として、前記アルミナセラミックス等に代えて、メタライズ配線層にＣｕ、Ａｇなどの低抵抗金属を用いることができる１０００℃前後で焼成可能なセラミック材料が用いられる傾向にあり、例えば、ガラス粉末にセラミックフィラー粉末を添加し焼成してなる、いわゆるガラスセラミックスなどの絶縁材料が提案されている。
【０００５】
前記ガラスセラミックスからなる絶縁基板の表面と内部のうち少なくとも一方に銅を主成分とするメタライズ配線層を形成する具体的方法としては、ガラスセラミックス原料粉末、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などによってシート状に成形し、得られたグリーンシートに貫通孔を打ち抜き加工し、該貫通孔に銅を主成分とする導体ペーストを充填してビアホール導体を形成し、同時にグリーンシート上に銅を主成分とする導体ペーストを配線パターン状にスクリーン印刷法などで印刷形成し、配線パターンやビアホール導体が形成されたグリーンシートを複数枚加圧積層し、８００〜１０００℃で焼成することにより作製される。
【０００６】
この場合に、焼成により形成されたビア導体や配線層が、その後、基板からの剥離、脱落等の不都合を生じず、充分にガラスセラミックス層に融着固定されることが重要である。
このため、例えば、特許文献１には、導体ペースト中に金属との濡れ角が３０度以下といった濡れ性が良好なガラスを添加し、基板との接着強度を高める手法が提案されている。
【０００７】
しかるに、この手法の導体ペーストをビアホール用導体に適用した場合、ビア導体と基板との接着強度が高すぎ、セラミック材料との焼成収縮挙動の不一致や、熱膨張率差による応力を緩和できず、セラミックやビア導体中にクラックが発生したり、セラミックとビア導体の界面にセパレーションが発生したりするという課題が懸念される。
【０００８】
上述のクラックやセパレーションの発生防止策としては、次のような事例が挙げられる。
例えば、特許文献２には、導体材料とセラミック材料の収縮挙動を一致させる手法として、セラミック材料よりも焼結温度が高い導電性の金属酸化物を添加することが開示されており、収縮挙動の不一致と導体抵抗の上昇の２つの課題を解決している。
【０００９】
また、ビア導体の直径と充填率によるクラックの発生率への影響を的確に捉え、例えばビア直径が０．２ｍｍの場合には、ビア充填率を９０％にすることでクラックの発生を抑制する提案もなされている（特許文献３）。
さらに、特許文献４には、ビアメタライズ中にＷや無機ホウ素化合物からなる無機空孔形成剤を添加し、焼成中に発泡現象を誘発しビア導体中に空孔を導入し、熱応力を緩和しクラックが抑制できることが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１８２４３５公報
【特許文献２】特開平８−２４２０４９号公報
【特許文献３】特開平１０−２７０８５４号公報
【特許文献４】特開２００２−１７６２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献２の方法では導電性金属酸化物としてＩｎ２Ｏ３、ＳｎＯを採用しているが、これらの物質はアルカリに対して可溶であるためメッキ処理を施すことが困難であると同時に、水分浸入による絶縁抵抗の劣化が懸念される。
【００１２】
また特許文献３および４の方法では、例えば、図３に示されているように、ビア中には無数の球に近い形状の空隙が存在することとなる。
これらの空隙は独立してはいるものの、その数の多さから、ほんのわずかな製造条件の変動により水分浸入が発生し、長期信頼性の低下が懸念される。
【００１３】
従って、本発明は上記問題点に鑑み案出されたものであって、その目的はメッキ処理が可能でかつ低抵抗でありながら、熱膨張差による応力でビア導体の周囲にクラックが発生するのを防止でき、さらにはビア導体とセラミック相との間に水分浸入が可能なセパレーションが発生するのを防ぎ良好な長期信頼性を実現することができるビア用導体ペーストとこれを用いたセラミック配線基板とその製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、金属粉末とガラス粉末と有機成分とを少なくとも含有してなる導体ペーストであって、前記ガラス粉末が、前記金属粉末と同種の金属板との９００℃に於ける濡れ角が９０〜１８０度のガラスからなることを特徴とする導体ペーストが提供される。
【００１５】
本発明に係るビア用メタライズは、金属粉末とガラス粉末と有機成分とを含有してなる導体ペーストであって、該ガラス粉末として９００℃における前記金属粉末と同種の金属板との濡れ角が９０〜１８０度の範囲にあるものを選択使用した点を特徴とする。
【００１６】
上記の導体ペーストをセラミック層のビア孔に充填し、焼成して得られたビア導体は、ビア導体とセラミック層との境界部及びビア導体内部の金属相とガラス相との境界部のうち少なくとも一方に微細で不連続の隙間状空隙が形成され、これにより、熱膨張差による応力が緩和されてビア導体の周囲にクラックが発生するのを防止でき、さらにはビア導体とセラミック相との間への水分浸入が可能なセパレーションの発生を防ぎ良好な長期信頼性を実現することができる。
即ち、濡れ角が９０度以上であることにより焼結中に金属相とガラス相（ビア導体内部）、或いは、基体セラミックと金属相及び／又はガラス相（基体・ビア導体境界部）との濡れ角が大きくなり、上述のような空隙を効果的に形成し熱膨張差による応力を緩和しクラックの発生を防止できる。
【００１７】
又、上記導体ペーストは、ガラス粉末の含有量が、金属粉末１００体積％当たり５〜４０体積％であることが好ましい。
ガラス粉末の含有量を５体積％以上にすることにより金属粉末とセラミックとの収縮挙動差を緩和することが出来る。
また、ビア導体とセラミック相との結合を強固にし、セパレーションの発生を防止し長期信頼性が向上する。
ガラス粉末の含有量を４０体積％以下にすることによりビア導体の抵抗値の上昇を防止することが出来る。
前記ガラス粉末の含有量は１６〜３０体積％であることが特に好ましい。
【００１８】
更に、前記ガラス粉末は、９００℃における前記金属粉末と同種の金属板との濡れ角が異なる２種類以上のガラス粉末からなることが好ましい。
これにより、空隙を効果的に発生させる機能と水分の浸入を防ぐ機能とを同時に発現させることができるため、クラックと長期信頼性の両方を効果的に満足させることが出来る。
【００１９】
特に、前記２種類以上のガラスは、第一のガラスの前記濡れ角が９０〜１４０度であり、第二のガラスの濡れ角が１３０〜１８０度であることが望ましく、これにより、上述のような不連続の微小隙間状空隙を形成し熱膨張差による応力を緩和しクラックの発生を防止できる。
【００２０】
更に、前記ガラス粉末の軟化点が７００〜９００℃であることが好ましく、軟化点を７００℃以上にすることにより、金属粉末の焼結を抑制し、セラミック基板との収縮挙動を整合させることが出来るため、セパレーションの発生を防止することが出来る。
また軟化点を９００℃以下にすることにより、ビア導体中のガラスが軟化し、大きな空隙を塞ぎ、水分の浸入を防止し、長期信頼性を向上させることが出来る。
【００２１】
また前記金属粉末はＣｕまたはＡｇであることが望ましく、いずれの場合においても導体の低抵抗化が実現できると共に、焼成温度を１０００℃以下に設定できるため、ローコスト化が達成できる。
【００２２】
本発明によれば、又、セラミック基板と金属及びガラスからなるビア導体とを少なくとも具備してなる配線基板であって、前記セラミック基板が１０００℃以下の温度で焼結可能な低温焼成セラミック材料からなる低温セ焼成セラミック基板であり、前記ビア導体を構成するガラスは、該ガラス粉末と前記ビア導体の構成金属からなる金属板との９００℃に於ける濡れ角度が９０〜１８０度であり、且つ、前記ビア導体が金属の連続相と該金属連続相中に分散して存在するガラス分散相からなると共に前記ビア導体と前記低温焼成セラミック基板との境界又はビア導体内部に於ける前記金属相と前記ガラス相との境界のうちの少なくともいずれか一方には、微細で不連続の隙間状空隙が存在することを特徴とするセラミック配線基板が提供される。
【００２３】
本発明のセラミック配線基板は、ビア導体が、例えば、本発明の上記導体ペーストを用いて形成されることにより金属連続相とガラス分散相からなると共にビア導体と低温焼成セラミック基板との境界又はビア導体内部に於ける金属相とガラス相との境界に、微細で不連続の隙間状空隙が存在することが構成上の顕著な特徴である。
即ち、この空隙の形状は、図３に示されているような球体ではなく、例えば、図２に示したような隙間状のものである。
又、空隙は必ずしも鉛直方向に形成されているとは限らず、傾きを有していたり、曲線形状になっていたりしても良い。
【００２４】
上記本発明のセラミック配線基板に於いて、前記空隙は、空隙の界面部の平行方向の長さがビア導体の高さの１０分の１以下であることが好ましい。
この長さがビア導体の高さの１０分の１以下であることにより、水分の浸入を防止できると共に、たとえ水分が浸入した場合でも途中で浸入が止まり、絶縁抵抗の劣化を防止できる。
【００２５】
又、前記空隙の界面部の垂直方向の空隙厚みがビア導体の直径の５０分の１以下であることが好ましい。
この厚みが５０分の１以下であることにより熱応力によるクラックを抑制することが出来、さらに水分の浸入を防止できる。
また、たとえ水分が浸入した場合でも途中で浸入が止まり、絶縁抵抗の劣化を防止できる。
【００２６】
更に、本発明は、少なくともセラミック粉末を含有してなるグリーンシートに貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に請求項１乃至７のいずれかに記載の導体ペーストを充填する工程と、かくして得られたビア導体を有するグリーンシートを焼成する工程を具備することを特徴とするセラミック配線基板の製造方法をも提供する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係るビア導体メタライズ用の導体ペーストは、焼結中に於ける金属相とガラス相との濡れ角が大きく、これにより、焼結後に、ビア導体と基板セラミック層との境界部やビア内部の金属相とガラス相との境界部に、不連続の微小隙間状空隙が形成され、この空隙の生成により熱膨張差による応力を緩和しクラックの発生が防止される。
従って、得られたセラミック配線基板は、メッキ処理が可能でかつ低抵抗でありながら、熱膨張差による応力でビア導体の周囲にクラックが発生するのを防止でき、さらにはビア導体とセラミック相との水分浸入が可能なセパレーションの発生を防ぎ良好な長期信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の内容を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の配線基板の一例を示すもので、絶縁基板の表面あるいは内部にメタライズ配線層が配設された、いわゆる配線基板の基礎的構造のものであるが、図１は、その代表例としての半導体素子収納用パッケージの概略断面図である。
【００２９】
図１の半導体素子収納用パッケージは、絶縁基板１と蓋体２とメタライズ配線層３と接続端子４およびパッケージの内部に収納される半導体素子５により構成され、絶縁基板１及び蓋体２は半導体素子５を内部に気密に収容するための容器６を構成する。
つまり、絶縁基板１は上面に半導体素子５が載置収容され半導体素子５はガラス、樹脂等の接着剤を介して絶縁基板１に接着固定される。
【００３０】
また、絶縁基板１には半導体素子５が載置された周辺から下面にかけて複数個のメタライズ配線層３が被着形成されており、３ａ（表層配線）、３ｂ（ビア導体）、３ｃ（内層配線）に細別される。
【００３１】
更に絶縁基板１の下面には多数の接続パッド４ａが設けられており、メタライズ配線層３と電気的に接続されている。
この接続パッド４ａの表面には半田（錫−鉛合金）などのロウ材から成る突起状端子４ｂが外部回路基板（図示せず）への接続端子として取着されている。
この突起状端子４ｂの取付け方法としては、球状もしくは柱状のロウ材を接続パッド４ａに並べる方法と、スクリーン印刷法によりロウ材を接続パッド４ａ上に印刷する方法がある。
なお、接続パッド４ａと電気的に接続されたメタライズ配線層３は、半導体素子５の各電極とボンディングワイヤを介して電気的に接続されることにより、半導体素子５の電極は、接続パッド４ａと電気的に接続されることになる。
【００３２】
この発明に係るビア用メタライズペーストは、少なくとも金属粉末とガラスと有機成分を含有してなる導体ペーストであって、前記ガラスの９００℃における前記金属粉末と同種の金属板との濡れ角が９０〜１８０度であることを特徴とする。
例えば、メタライズ金属としての銅との濡れ角を９０度以上にすることにより、上述のような空隙を形成することができ、熱応力によるクラックが防止できる。
濡れ角は好ましくは１００〜１７０度、さらには１１０〜１６０度が最も好ましい。
【００３３】
前記金属粉末としては、メタライズ用の導電性金属であれば特に限定されることなく用いることが出来るが、導電抵抗が低く安定である点から、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）の粉末が好適に用いられる。
金属粉末は、平均粒径が１〜５μｍ、特に２〜３μｍのものが好ましい。
【００３４】
前記ガラスとしてはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−アルカリ土類酸化物系が挙げられる。
尚、上記ガラスに用いられるアルカリ土類酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ等を例示出来る。
【００３５】
またこのビア用メタライズは、前記金属粉末１００体積％に対して、前記ガラスの含有量が５〜４０体積％であることが好ましい。
ガラス量を５体積％以上にすることにより、ビアメタライズの収縮を抑制し、セラミック基材部との収縮挙動差によるセパレーションを防止できる。
一方、ガラス量を４０体積％以下にすることによりビア導体の抵抗値を低くすることが出来る。
ガラス添加量としてはより好ましくは１０〜３５体積％、さらには１６〜３０体積％が最も好ましい。
【００３６】
さらに前記ガラスは濡れ角が異なる２種類以上のガラスからなることがより好ましく、これにより空隙を効果的に発生させる部分と水分の浸入を防ぐ部分のメリハリが出来、クラック抑制と長期信頼性の両方をより好適に満たすことが出来る。
【００３７】
例えば、第１のガラスとしては、９００℃における銅との濡れ角が９０〜１４０度が好ましい。
濡れ角を９０度以上にすることにより、焼結中の金属相とガラス相との濡れ角が大きくなり、上述のような空隙を形成し熱膨張差による応力を緩和しクラックの発生を防止できる。
また濡れ角を１４０度以下にすることにより空隙の大きさを小さくすることが出来、水分浸入を防止し、長期信頼性が向上する。
より好ましくは１００〜１３０度、さらには１１０〜１２０度が最も好ましい。
【００３８】
第２のガラスとしては、９００℃における銅との濡れ角が１３０〜１８０度が好ましい。
濡れ角を１３０度以上にすることにより、焼結中に金属相とガラス相との濡れ角が大きくなり、上述のような空隙を容易に形成し、熱膨張差による応力を緩和してクラックの発生を防止できる。
より好ましくは１４０〜１７０度、さらには１５０〜１６０度であることが最も好ましい。
【００３９】
なお濡れ角の制御はガラス中のアルカリ土類金属の含有量で制御でき、一般にアルカリ土類の原子番号が低くかつ含有量が多い場合は濡れ角が低くなる傾向にある。
さらにはＬｉ、Ｎａ、Ｋ等のアルカリ金属やＮｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ等の遷移金属を微量に含有させることによっても濡れ角が低くなる。
逆に濡れ角を大きくするためにはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの含有量を多くすればよい。
【００４０】
また前記ガラスの軟化点は７００〜９００℃であることが好ましい。
軟化点を７００℃以上にすることにより、金属粉末の焼結を抑制し、セラミック基板との収縮挙動を整合させることが出来るため、セパレーションの発生を防止することが出来る。
また軟化点を９００℃以下にすることにより、ビア導体中のガラスが軟化し、大きな空隙を塞ぎ、水分の浸入を防止し、長期信頼性を向上させることが出来る。
軟化点はより好ましくは７５０〜８５０℃、さらには７７０〜８３０℃が最も好ましい。
【００４１】
又、導体ペースト中には、上記無機物成分以外に、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系高分子、ポリビニルアルコール等からなる有機バインダー、αーテルピネオール、ジブチルフタレート、ブチルカルビトール、エチルセルロース、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トルエン、キシレン、ミネラルスピリットなどの有機溶剤等の有機成分が配合される。
上記有機成分の配合量は、例えば有機バインダーは、無機成分１００質量部に対して２〜５質量部、有機溶剤は、８〜１４質量部配合されることが好ましい。
【００４２】
尚、本発明のビア用メタライズ導体ペーストでは、脱脂乃至焼成処理に依り前記有機成分は散逸又は焼失し、ビア導体内部は、前記金属粉末の焼結により形成された金属連続相と該連続相中に粒子状に分散するガラス分散相とからなる（図２参照）。
【００４３】
次に本発明のセラミック基板は、ビア導体を有し、かつ１０００℃以下の温度で焼結可能な低温焼成セラミック材料を含むセラミック基板であって、前記ビア導体と前記セラミックとの境界部とビア導体内部の金属相とガラス相との境界部の少なくとも一方に不連続の隙間状微小空隙が存在することを特徴とする。
この不連続な空隙により、熱応力を緩和すると共に、水分浸入を抑制し、長期信頼性に優れたセラミック基板を得ることができる。
【００４４】
この空隙の形状は図３（符号２９）に示すような球体ではなく、図２の７に示すようなほぼ該境界面に沿って延びる微細で不連続の偏平空隙、即ち、隙間状のものである。
尚、図２の符号７ａ、７ｂ、７ｃに於いて、７ａはビア導体の金属相１３とセラミック相（基板）１１との界面部分の空隙を、７ｂはビア導体内部の金属相１３とガラス相１８の界面部分の空隙を、７ｃはセラミック相（基板）１１とビア導体金属相１３とガラス相１８で囲まれた界面の空隙を夫々示す。
尚、７ｄはビア導体の金属相内の空隙を表す
【００４５】
また、空隙は、その間隙状の界面の平行方向の長さがビア導体高さの１０分の１以下であることが好ましい。
この長さをビア導体の高さの１０分の１以下にすることにより、水分の浸入を防止できると共に、たとえ水分が浸入した場合でも途中で浸入が止まり、絶縁抵抗の劣化を防止できる。
より好ましくは１５分の１以下、さらには２０分の１以下が最もこのましい。
【００４６】
また該空隙の界面の垂直方向の厚さは、ビアホール直径の５０分の１以下であることが好ましい。
この厚さを５０分の１以下にすることにより熱応力によるクラックを抑制することが出来、さらに水分の浸入を防止できる。
また、たとえ水分が浸入した場合でも途中で浸入が止まり、絶縁抵抗の劣化を防止できる。
より好ましくは７５分の１以下、さらには１００分の１以下が最もこのましい。
【００４７】
次に本発明のセラミック配線基板の製造方法は、貫通孔に導体ペーストが充填されたグリーンシートを一体焼成する製造方法において、前記導体ペーストとして上記本発明の導体ペーストを用いることを特徴とするものである。
【００４８】
前記基板を構成するセラミックには、ガラスと、アルミナ、石英などのセラミックフィラーとを含むガラスセラミック組成物を焼成したものが好適例として挙げられる。
本発明において用いられる上記ガラスセラミック中のガラス成分としては、硼珪酸ガラス、硼珪酸亜鉛系ガラス、リチウム珪酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ系ガラスなどが用いられ、これらのガラスは、非晶質または焼成によって結晶相が析出する結晶化ガラスであってもよい。
【００４９】
また、セラミックフィラーとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２（クオーツ、トリジマイト、クリストバライト）、ムライト、コージェライト、フォルステライト、ペタライト、ネフェリン、リチウムシリケート、カーネギアナイト、ガーナイト、ジルコニアなどが使用される。
上記ガラスとフィラーとは、ガラスが３０〜９０質量％、特に４０〜７０質量％、フィラーが１０〜７０質量％、特に３０〜６０質量％の割合で混合されたものであることが望ましい。
【００５０】
上記セラミック基板を作製するには、上記ガラスとフィラーとの混合物を、適当な成形用有機樹脂バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿物を作った後、所望の成形手段、例えば、ドクターブレード、圧延法、金型プレス等によりシート状に任意の形状に成形後、成形のために配合した有機樹脂バインダー成分を７００℃前後の大気雰囲気中で熱処理して除去する（脱脂工程）。
【００５１】
この時、成形体の収縮開始温度は７００〜８５０℃程度であることが望ましく、かかる収縮開始温度がこれより低いとバインダーの除去（脱脂）が困難となるため、成形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を好適範囲に制御することが困難となる。
【００５２】
焼成は、８５０℃〜１０５０℃の非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密度９０％以上まで緻密化される。
この時の焼成温度が８５０℃より低いと緻密化することができず、１０５０℃を越えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ層が溶融してしまう。
【００５３】
また上記ガラスセラミックスからなる絶縁基板の表面に、Ｃｕ等からなるメタライズ配線層を配設した配線基板を製造するには、絶縁基板を構成するための前述したようなガラスとフィラーからなる原料粉末に適当な有機バインダー、可塑剤、溶剤を添加混合して泥漿物を作るとともに該泥漿物をドクターブレード法やカレンダーロール法を採用することによってグリーンシート（生シート）を作製する。
【００５４】
そして、メタライズ配線層及び接続パッド用として、表面に金属酸化物が被覆されたＣｕ粉末と有機バインダー、可塑剤、溶剤を加えて混合しメタライズペーストを作製する。
なお、Ｃｕ粉末表面への被覆層の形成は、メッキ法、スパッタリング法などによって形成することができる。
そして、このメタライズペーストを前記グリーンシートに周知のスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布する。
【００５５】
また、前記グリーンシートの一部のものには、前記グリーンシートに適当な打ち抜き加工してスルーホールを形成し、このホール内に本発明のメタライズペーストを充填する。
そしてこれらのグリーンシートを複数枚積層する。
【００５６】
その後、この積層体を５００〜７００℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で熱処理して有機樹脂バインダーを除去した後に、８５０℃〜１０５０℃の窒素などの非酸化性雰囲気中で焼成して、絶縁基板が相対密度９０％以上まで緻密化されるまで焼成する。
その後、配線基板の表面のメタライズ配線層の表面に、電解めっき法や無電解めっき法によってＣｕ、Ａｕ、Ｎｉなどのめっき層を形成することによって、配線基板を完成することができる。
【実施例】
【００５７】
重量比率で４０％ＳｉＯ２−３２％Ａｌ２Ｏ３−７％ＭｇＯ−１０％ＺｎＯ−１１％Ｂ２Ｏ３の結晶性ガラス（平均粒径３μｍ）を準備した。
このガラスを７５％、アルミナを２０％、コージェライトを５％の比率で調合し、この混合物に有機バインダーとしてアクリル系樹脂を添加し、さらに溶媒としてトルエンを用いて粉砕後、ドクターブレード法により厚さ１００μｍのテープを作製した。
このシートにＮＣ加工機により直径５０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、３００μｍの貫通孔を夫々形成した。
【００５８】
次に、表１に示す組成になるように各原料を調整し、１５００℃で溶融した後、ステンレス製の水冷ロールにより急冷しガラスカレットを得た。
これをボールミルで粉砕し、平均粒径が３μｍのガラス粉末を得た。
次に平均粒径が５μｍの銅または銀粉末１００体積％に対して表２に示されたような比率でガラスを添加し、有機バインダーとしてアクリル樹脂を１０体積％、有機溶剤としてα‐テルピネオールを４０体積％添加混錬し、ビア導体用のペーストを調製した。
なお、表２の試料番号１６、１７、１８は異なる２種類のガラスを含有せしめたものである。
【００５９】
かくして得られたペーストを前記ガラスセラミックグリーンシートの貫通孔にスクリーン印刷法により充填し、これを４層加圧積層し、金属材料が銅の場合には水蒸気含有の窒素雰囲気中で、７００℃、３時間の脱バインダー処理の後、９００℃１時間で、銀の場合には空気中で５００℃、３時間、の脱バインダー処理の後、９００℃、１時間の条件で焼成した。
【００６０】
＜クラック／セパレーション評価＞
得られたサンプルを断面研磨し、２０倍の実体顕微鏡、２００倍の金属顕微鏡、１０００倍の電子顕微鏡にてクラック、セパレーションの有無を確認した。  ここでクラックとはセラミック層内部またはビア導体内部のクラックを表し、セパレーションとはビア導体とセラミック層の剥離を表す。
また電子顕微鏡により空隙の形状を測定した。
【００６１】
＜抵抗評価＞
得られたサンプルを４端子法にて抵抗値を測定し、ビア導体の断面積、高さから比抵抗をもとめた。
尚、６×１０の−８乗Ωｍ以上をＮＧと判断した。
【００６２】
＜信頼性評価＞
得られたサンプルをもちいて信頼性試験を実施した。
隣接する２つのビア導体に５．５Ｖの電圧をかけ、温度８５℃、湿度８５％の環境下にさらし、高温高湿バイアス試験を実施し、絶縁抵抗が１×１０の９乗未満になったものをＮＧ判定した。
【００６３】
＜濡れ角評価＞
導体ペーストに用いたガラスの金属材料に対する濡れ角は以下のようにして測定した。
測定は導体材料が銅の場合は銅板、銀の場合は銀板で行い、これらの板の上に、直径５ｍｍ高さ５ｍｍの大きさでプレス加工したガラス粉末をのせ、前述の焼成条件で焼成した後、断面観察を行い、濡れ角を測定した。
尚、上記条件による測定では、銅板と銀板で濡れ角に実質的な差は生じなかった。
【００６４】
【表１】
2006236921.tif 000003
【００６５】
【表１】
2006236921.tif 000004
【００６６】
表２より明らかなように、試料番号１及び２６では濡れ角が９０度未満であるためセラミック層との接着強度が強固になりすぎ、クラックが発生した。
【００６７】
試料番号９ではガラスの含有量が２％と５％より可成り少ないため、ビアメタライズとセラミックとの収縮挙動に差が生じ、セパレーションが発生した。
このセパレーションは軸方向の長さが２０μｍ、半径方向の長さが３μｍと大きく、水分の浸入により信頼性後の絶縁抵抗が低下した。
資料番号１５ではガラスの含有量が４５％と４０％を超えており、信頼性試験後の絶縁抵抗は１０の９乗であるが、比抵抗が６×１０の−８乗と高くなった。
【００６８】
資料番号１９ではガラスの軟化点が６５０℃と７００℃より低いためビアメタライズとセラミックとの収縮挙動に差が生じ、セパレーションが発生した。
このセパレーションは軸方向の長さが２４μｍ、半径方向の長さが２μｍと大きく、水分の浸入により信頼性後の絶縁抵抗が低下した。
資料番号２５ではガラスの軟化点が９５０℃と高いため信頼性試験後の絶縁抵抗が劣化した。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の配線基板の代表例である半導体素子収納用パッケージの概略断面図である。
【図２】従来のビア導体の断面略図である。
【図３】本発明のビア導体の断面略図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  絶縁基板
２  蓋体
３  メタライズ配線層
４  接続端子
５  半導体素子
６  容器
７  空隙（本発明）
１１、２１  セラミック（基板）
１３  金属相
１８  ガラス相
２３  基板／ビア導体境界
２９  空隙（従来技術）
【図１】
2006236921.tif 000005
【図２】
2006236921.tif 000006
【図３】
2006236921.tif 000007