(57)【要約】【課題】高周波帯での導体界面付近の導電率が高く、低損失なガラスセラミック配線基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】結晶相を含むセラミック絶縁基板の表面に配線導体を具備する配線基板であって、前記セラミック絶縁基板と、前記配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することを特徴とし、また、結晶相を含むセラミック絶縁層を複数積層したセラミック絶縁基板からなり、該積層体の表面及び内部に配線導体を具備する配線基板であって、前記セラミック絶縁基板の内部に設けられたセラミック絶縁層の少なくとも１層が、該セラミック絶縁層の表面に形成された配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶相を含むセラミック絶縁基板の表面に配線導体を具備する配線基板であって、前記セラミック絶縁基板と、前記配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
結晶相を含むセラミック絶縁層を複数積層したセラミック絶縁基板からなり、該積層体の表面及び内部に配線導体を具備する配線基板であって、前記セラミック絶縁基板の内部に設けられたセラミック絶縁層の少なくとも１層が、該セラミック絶縁層の表面に形成された配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することを特徴とする配線基板。
【請求項３】
前記セラミック絶縁基板がガラスセラミックスからなることを特徴とする請求項１又は２記載の配線基板。
【請求項４】
前記配線導体と中間層の界面粗さＲｍａｘが３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記中間層の厚みが１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記中間層のガラスの軟化点が６００〜９００℃であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記配線導体が、導体ペーストをグリーンシートに印刷することにより形成され、該導体ペーストに含有される金属粉末の平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の配線基板。
【請求項８】
前記配線導体に１００ＭＨｚ以上の電磁波を流すことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の配線基板。
【請求項９】
ガラス粉末を具備するグリーンシートの上に、焼成時に実質的に結晶を析出しないガラス粉末を含むガラスペーストを塗布して非結晶化ガラス層を形成した後に、導体ペーストを前記非結晶化ガラス層の上に印刷して配線パターンを形成し、さらに導体パターンの上に非結晶化ガラス層を形成し、しかる後に焼成することを特徴とする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、配線基板及びその製造方法に関し、特に、高周波信号を使用する多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージ、混成集積回路装置等に好適に使用できる配線基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高集積化が進むＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板においては、低抵抗化が要求されており、配線導体として銅等の低抵抗金属を用いることができることから、ガラスセラミック配線基板が注目されている。
【０００３】
なお、ガラスセラミックは、一般的にガラスとフィラーとを組み合わせることにより得られるが、そのなかでもガラスに結晶化ガラスを用いることにより、所望の特性をもつ結晶を析出させ、種々の特性を有するガラスセラミックを得られる可能性があり、近年では重点的に研究が行われている。本発明で言う結晶化ガラスとは、焼成前にはガラス状態であり、焼成後に結晶化するガラスを指す。
【０００４】
また、導体の低抵抗化とともに、電子部品の特性を十分に引き出すために、低損失化が強く求められている。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るガラスセラミックスは低損失であるが、さらなる低損失化を図るため、配線導体の改善が求められている。即ち、基板を通る電気信号は、高周波になると、表皮効果によって導体と絶縁体の界面付近に集中するため、導体界面の導電率が損失に影響を及ぼすが、この導電率の低下を抑制するためには、導体と絶縁体の界面が平滑であることが求められる。
【０００５】
ところで、従来のガラスセラミック配線基板は、セラミック絶縁基板のスルーホール部あるいは表面に配線導体層が配設された構造からなる。このようなガラスセラミック配線基板において、スルーホール部および／または表面に銅、銀、金等を主成分とする配線導体層を形成する具体的方法としては、ガラスセラミック原料粉末、有機バインダ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スルーホールを打ち抜き加工し、該スルーホールに銅、銀、金等を主成分とする導体ペーストを充填してスルーホール導体を形成し、同時にグリーンシート上に銅、銀、金等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、スルーホール導体や配線パターン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ていた（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
ところが、特許文献１記載のガラスセラミックは、フィラーが配線パターンとの界面に存在すると界面の粗さが大きくなり、また、界面に結晶がガラスから析出すると界面形状の粗さが大きくなり、その結果、高周波の導通距離が実質的に長くなり、即ち、配線パターンの実質的な大型化につながり、損失が増大するという問題があった。
【０００７】
そこで、ガラスセラミック基板表面の粗さを低減することを目的に、ガラスセラミック積層体の両面に、前記ガラスセラミック材料の焼結温度よりも低い温度で焼結する平滑層を形成する手法が提案されている。平滑層によってガラスセラミック積層体の焼成収縮が抑制されるため、焼成収縮挙動が局所的に異なることによって発生する基板表面の凹凸が改善される。また、平滑層には、ガラスセラミック材料中のガラス成分の重量比よりも大きい重量比でガラス成分を含んでいるため、平滑層に導体を形成した場合には、導体と絶縁体（平滑層）の界面の粗さは改善される（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１−１１２６０５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４６７４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の手法は、基板表面を平滑にでき、平滑層に導体を形成した場合には、導体との界面の粗さが改善されるという利点があるものの、配線導体と絶縁体の界面を十分に平滑化することができないという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、高周波帯での導体界面付近の導電率が高く、低損失な配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ガラス材料がフィラーや結晶相を含み、それらが界面付近に存在すると界面に凹凸が発生し、界面の平滑性を低下させるとの新規な知見に基づき、配線基板のセラミック絶縁層と配線導体との界面に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を設けることで、セラミック絶縁層と配線導体との界面の平滑性を改善したものである。
【００１１】
即ち、本発明の配線基板は、結晶相を含むセラミック絶縁基板の表面に配線導体を具備する配線基板であって、前記セラミック絶縁基板と、前記配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の配線基板は、結晶相を含むセラミック絶縁層を複数積層したセラミック絶縁基板からなり、該積層体の表面及び内部に配線導体を具備する配線基板であって、前記セラミック絶縁基板の内部に設けられたセラミック絶縁層の少なくとも１層が、該セラミック絶縁層の表面に形成された配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することを特徴とする。
【００１３】
特に、前記セラミック絶縁基板がガラスセラミックスからなることが好ましい。
【００１４】
前記配線導体と中間層の界面粗さＲｍａｘが３μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
前記中間層の厚みが１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
前記中間層のガラスの軟化点が６００〜９００℃であることが好ましい。
【００１７】
前記配線導体が、導体ペーストをグリーンシートに印刷することにより形成され、該導体ペーストに含有される金属粉末の平均粒径が５μｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
前記配線導体に１００ＭＨｚ以上の電磁波を流すことが好ましい。
【００１９】
また、本発明の配線基板の製造方法は、ガラス粉末を具備するグリーンシートの上に、焼成時に実質的に結晶を析出しないガラス粉末を含むガラスペーストを塗布して非結晶化ガラス層を形成した後に、導体ペーストを前記非結晶化ガラス層の上に印刷して配線パターンを形成し、さらに導体パターンの上に非結晶化ガラス層を形成し、しかる後に焼成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、配線導体の界面に発生する凹凸の原因が、配線導体が接するセラミック絶縁基板又はセラミック絶縁層に含まれる結晶相によるものであり、中間層を設けることにより、配線導体の界面を平滑にすることができるとの知見に基づくものである。
【００２１】
即ち、配線導体と接するセラミック基板には、結晶相が含まれる。例えば、ガラスセラミックスには、ガラス及び結晶化ガラス、ガラス及びセラミックフィラー、ガラス、結晶化ガラス及びセラミックフィラー、結晶化ガラス、結晶化ガラス及びセラミックフィラーなどから構成され、原料中にガラスを含み、焼結体中に結晶相を含むものであり、ガラスセラミックスは結晶相を含む。
【００２２】
このようなガラスセラミックスを含むグリーンシートに、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の低融点の低抵抗金属を含有した導体ペーストを印刷し、同時焼成を行うと、焼成中に軟化した低抵抗金属の流動性が高いのに対して、フィラーや析出結晶等の結晶相は流動性が低いため、その界面は結晶相の配列によって決定され、大きな凹凸が発生する。
【００２３】
本発明は、結晶相を含むセラミック絶縁基板と配線導体との間に、非晶質の中間層を設けることにより、または、配線基板が、結晶相を含むセラミック絶縁層を複数積層したセラミック絶縁基板からなる場合には、高周波の通過する配線導体と隣接するセラミック絶縁層の間に非晶質の中間層を設けることにより、配線導体の界面を平滑にせしめ、高周波帯での導体界面付近の導電率が高く、低損失な配線基板及びその製造方法を実現することができる。
【００２４】
ここで、高周波帯での導体界面付近の導電率は、配線導体の比抵抗値と、配線導体とセラミック絶縁層との界面の形状に影響を受けるが、特に界面の形状が重要である。これは、導体を流れる電磁波の周波数が高くなると、表皮効果によって導体とセラミック絶縁層との界面を流れる電流密度が大きくなるためである。導体とセラミック絶縁層との界面の凹凸が大きいと、平滑な時と比較して電荷の移動距離が長くなり、また、凹凸の先端部に電荷が集中し、電荷の移動が滞るため、導電率が低下する。
【００２５】
従って、配線基板と配線導体との間に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を設けることにより、焼成温度でガラスが軟化流動し、セラミック絶縁基板表面の凹凸を中間層が吸収し、中間層と配線導体との界面が平滑になるため、配線導体の界面を平滑にすることができる。また、配線基板が、複数のセラミック絶縁層を積層したセラミック絶縁基板からなる場合には、セラミック絶縁基板を構成するセラミック絶縁層と配線導体との界面に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を設けることにより、同様に配線導体の界面を平滑にすることができる。それによって、導体界面の導電率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の配線基板は、結晶相を含むセラミック絶縁基板の表面に配線導体を具備する配線基板である。また、結晶相を含むセラミック絶縁層を積層したセラミック絶縁基板の表面及び内部に配線導体を具備する配線基板である。以下に、後者を例として取り上げ、さらにセラミック絶縁層としてガラスセラミックスを用いた場合について説明する。
【００２７】
なお、ガラスセラミックスを取り上げたのは、Ｃｕ等の低抵抗金属からなる配線導体と低温で同時焼成ができ、しかも、ガラスとセラミックフィラーの組み合わせによって様々な特性を得ることができるという特徴を持っており、多層配線基板、半導体素子収納用パッケージ、及び混成集積回路装置に使用できる配線基板に好適に適応することができるためである。
【００２８】
図１は、本発明の配線基板の構造を示す部分断面図である。
【００２９】
図１（ａ）によれば、本発明の配線基板Ａは、７層のセラミック絶縁層１ａ〜１ｇから構成され、配線基板Ａの表面には表面導体２ａが形成されている。また、セラミック絶縁層１ａ〜１ｇ間には内部導体２ｂが形成されている。またセラミック絶縁層１ａ〜１ｇにはその厚み方向に、内部導体２ｂ間を接続するため、また表面導体２ａと内部導体２ｂとを接続するためのビア導体４が形成されている。
【００３０】
本発明によれば、セラミック絶縁層１ａ〜１ｇと、セラミック絶縁層１ａ〜１ｇの表面に形成された表面導体２ａ及び内部導体２ｂからなる配線導体２と、の界面に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を具備することが重要である。
【００３１】
例えば、図１（ｂ）に示したように、内部配線２ｂとセラミック絶縁層１ｆとの界面、及び内部配線２ｂとセラミック絶縁層１ｇとの界面にそれぞれ中間層３が設けられていることが重要である。
【００３２】
このように、配線導体とセラミック絶縁層との界面に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を設けることにより、焼成温度でガラスが軟化流動し、セラミック絶縁基板の凹凸を中間層が吸収するため、配線導体とセラミック絶縁基板の界面を平滑にすることができる。それにより、導体界面の導電率を向上させることが可能となる。
【００３３】
即ち、結晶化ガラスやフィラーを含有するため、中間層３とセラミック絶縁層１ｆ、１ｇとの界面５ａは凹凸が大きいが、中間層３が結晶相を含まないガラスで構成されているため、中間層３と内部配線２ｂとの界面５ｂは、界面５ａに比べて平滑性が改善されている。
【００３４】
なお、本発明の配線基板Ａは、図１に示したように、セラミック絶縁層を複数積層して積層体からなるセラミック絶縁基板１を形成し、内部配線２ｂとセラミック絶縁層１ａ〜１ｇとの間に設けても、また、表面配線２ａとセラミック絶縁層１ａ〜１ｇとの界面５ａに設けることも、可能である。
【００３５】
特に、近年の配線基板では、低損失が要求される伝送線路を、積層体からなるセラミック絶縁基板１の内部に設けることが多いため、中間層３をセラミック絶縁基板１の内部に設けることが、より低損失な配線基板を実現できる上で好ましい。
【００３６】
配線導体２と中間層３の界面５ｂの最大粗さＲｍａｘは、信号の損失をより低減するために、３μｍ以下、特に２．５μｍ以下、更には２μｍ以下であることが好ましい。ここで、配線導体２と中間層３の界面５ｂの最大粗さＲｍａｘは、配線基板Ａの断面をＳＥＭによって観察し、配線の長さ方向に対して１００μｍの長さを測定範囲とし、算出した。具体的には、配線導体２と中間層３の界面に平均線を引き、界面で最も高い山頂を通る平均線に平行な線と、界面で最も低い谷底を通る平均線に平行な線の距離をＲｍａｘとした。
【００３７】
また、配線導体２直下にのみ中間層３を形成する場合、配線導体層６の端部で、セラミック絶縁層１ｆ、１ｇ間の積層不良が発生することを効果的に抑制するため、中間層３の厚みは薄いことが望ましい。また、ガラスは一般的に誘電正接の値が高いため、低損失化を考えると、中間層３の厚みは薄い方が望ましい。具体的には、中間層３の厚みが、１０μｍ以下、特に９μｍ以下、更には８μｍ以下であることが好ましい。
【００３８】
また、中間層３のガラスの軟化点は、６００〜９００℃、特に６２０〜８８０℃、更には６５０〜８７０℃であることが好ましい。即ち、セラミック絶縁層１ａ〜１ｇと配線導体との界面に形成される凹凸を中間層３が吸収し、配線導体２と中間層３との界面を平滑にするためには、ガラスセラミックスの焼成温度で、中間層３のガラスに適度な流動性を持たせることが必要であり、具体的には、中間層３に用いるガラスの軟化点は、用いるガラスセラミックスの種類にもよるが、一般的には６００〜９００℃であることが望ましい。
【００３９】
中間層３に用いるガラス粉末としては、例えば、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスを例示できる。これらのガラスを用いるのは、金属粉末と同時焼成した際に、金属粉末との濡れ性に優れており、特に、ホウケイ酸系ガラス、中でもＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスを用いるのが好ましい。
【００４０】
また、配線導体２を形成する導体ペーストに含有される金属粉末の粒径が小さいことが好ましい。金属粉末の粒径が大きいと、ペースト中の金属粒子間の空間が大きくなり、この空間は、焼成後の導体起因の凹凸に大きく影響する。具体的には、導体ペーストに用いる金属粉末の粒径は小さいことが望ましい。
【００４１】
即ち、配線導体２は、平均粒径が５μｍ以下、特に４μｍ以下、更には３μｍ以下の金属粉末を含む導体ペーストをグリーンシートに印刷することにより形成してなることが好ましい。
【００４２】
また、配線導体２に１００ＭＨｚ以上、特に５００ＭＨｚ以上、さらには１ＧＨｚ以上の電磁波を流すことが好ましい。信号の損失に対して配線導体２とセラミック絶縁層１ａ〜１ｇの界面が影響するのは、配線導体２を流れる電磁波が高周波になると表皮効果が発生するためである。そのため、配線導体２とセラミック絶縁層１ａ〜１ｇの間に中間層３を設ける効果を十分に引き出すには、配線導体２に流れる電磁波の周波数が高いことが好ましい。
【００４３】
次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。図１の配線基板を作製する方法を例として取り上げて説明する。
【００４４】
図１のような配線基板は、ガラス粉末を具備するグリーンシートの上に、焼成時に実質的に結晶を析出しないガラス粉末を含むガラスペーストを塗布して非結晶化ガラス層を形成した後に、導体ペーストを前記非結晶化ガラス層の上に印刷して配線パターンを形成し、さらに導体パターンの上に非結晶化ガラス層を形成し、しかる後に焼成することが重要である。
【００４５】
具体的には、まず、焼成後に結晶相を含むグリーンシートを作製する。そのようなグリーンシートを作製するためには、結晶化ガラス粉末単体、或いは、原料粉末としてガラス粉末とセラミックフィラー粉末、結晶化ガラス粉末とガラス粉末、結晶化ガラス粉末とセラミックフィラー粉末、結晶化ガラス粉末とガラス粉末とセラミックフィラー粉末、などの組合せが可能である。
【００４６】
ガラス粉末としては、少なくともＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、例えば、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。
【００４７】
これらのガラスは焼成処理することによっても非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によってリチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、コ−ジェライト、ムライト、アノ−サイト、セルジアン、スピネル、ガ−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイド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が用いられる。
【００４８】
これらのうち、高強度化という点で、ディオプサイド系結晶化ガラスが、低誘電率化、低熱膨張化という点で、コージェライト系結晶化ガラスが好ましい。
【００４９】
また、セラミックフィラー粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ２や、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が好適に用いられる。これらの中でも、高強度、低コスト等の点でアルミナが好ましい。
【００５０】
上記の原料粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダ、有機溶剤、及び所望により可塑剤等を加えてスラリーを調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して厚さ５０〜５００μｍのセラミック配線基板をなすグリーンシートを作製する。
【００５１】
次に、中間層を形成するためのガラスペーストを作製する。原料粉末として、ガラス粉末を準備する。ガラス粉末は、焼成時に実質的に結晶を析出しないものであることが重要であり、具体的にはホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、及びホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できる。特に、８００〜１１００℃での金属粉末との同時焼成性に優れているという点で、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスが好ましい。
【００５２】
ここで、実質的に結晶を析出しないとは、焼成中に結晶を析出せず、焼成後もガラス状態で存在しているという意味である。
【００５３】
また、ガラスペーストに含まれるガラス粉末の軟化点は、６００〜９００℃、特に６２０〜８８０℃、更には６５０〜８７０℃であることが好ましい。
【００５４】
この温度に設定すると、導体と絶縁層との焼結タイミングのずれによって発生する基板反りやうねりを抑制することができる。この基板反りやうねりは、ガラスが導体に拡散し、拡散したガラスが導体の焼結を促進し、導体と絶縁体との焼結タイミングのずれを大きくすることによって発生する。軟化点を前記温度に設定することで、低い温度からのガラスの拡散を抑制できるため、基板反りやうねりを抑制できる。また、ガラスの軟化点を前記温度に設定すると、ガラスが絶縁層の凹凸を吸収するために十分粘度が下がることができるために、より平滑化を達成することが容易になる。
【００５５】
上記のガラス粉末と、有機バインダと、有機溶剤と、所望により分散剤とを加えてガラスペーストを調整する。ペーストの粘度としては、ぺ−ストの印刷性、ペーストのレベリング性、ペーストを薄く塗布するという観点から、１００〜１０００ポイズ、特に１５０〜８００ポイズ、更には２００〜６００ポイズであることが好ましい。
【００５６】
また、導体ペーストを作製する。原料粉末として、金属粉末を準備する。金属粉末としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔ等の金属及びこれらの合金を例示できる。これらのうち、低抵抗、低コストという点でＣｕが、大気焼成が可能であるという点で、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｐｔが好ましい。
【００５７】
導体ペーストに含まれる金属粉末の平均粒径は５μｍ以下、特に４μｍ以下、更には３μｍ以下であることが好ましい。金属粉末の平均粒径を５μｍ以下、特に４μｍ以下、更には３μｍ以下に小さくすることにより、非結晶化ガラス層と導体パターンの界面の粗さをより小さくでき、非結晶化ガラス層のガラスが、導体パターンの気孔を通って内部に浸透するのをより効果的に抑制し、また、界面に形成される大きなボイドにガラスが流れ込んで界面粗さを大きくするのをより効果的に抑制することができる。
【００５８】
そして、上記ガラスペーストを、グリーンシートの表面に、スクリーン印刷法等の塗布法を用いて非結晶化ガラス層を塗布する。非結晶化ガラス層の厚みは、焼成後に１０μｍ以下、特に９μｍ以下、更には８μｍ以下であるように調製することが、導体の端部に発生する積層不良を抑制でき、また、誘電正接の値が高いガラス層を薄くするという理由で望ましい。
【００５９】
ただし、マイクロ波の領域では、絶縁体起因の損失よりも、導体起因の損失が支配的であるため、本発明の基板をマイクロ波で使用する場合は、ガラス層の誘電正接の影響は小さい。しかし、ミリ波帯などのさらに高周波の領域で使用する場合は、その影響が大きくなるため、ガラス層起因の損失を低くするということから、ガラス層をより薄くするのが望ましい。この時、非結晶化ガラス層は、後に形成する配線導体と同一パターンで印刷することも、グリーンシート全体に印刷することも可能である。
【００６０】
さらに、ガラス層の表面に、スクリーン印刷法等で、焼成後に配線導体となる導体パターン層を形成する。即ち、グリーンシート上の非結晶化ガラス層の表面に上記導体ペーストをスクリーン印刷し、配線パターンを形成する。
【００６１】
なお、グリーンシートには所望によりビアホールを形成し、ビアホールの内部にビア導体を充填することができる。ビアホール及びビア導体は、非結晶化ガラス層の形成前であっても、形成後であっても作製できる。
【００６２】
本発明によれば、このように、グリーンシートと導体パターンとの間にガラス層を形成すること、そして、このような非結晶化ガラス層と配線パターンとを形成したグリーンシート又はその積層体を焼成して、セラミック絶縁基板の表面に中間層を介して配線導体を形成することが重要である。
【００６３】
グリーンシートを焼成してセラミック絶縁基板を作製する過程において、グリーンシートは、ガラスが液相となって軟化流動し、それによってフィラーが再配列することにより焼結する。この際に、中間層との界面付近では、フィラーの形状にならうように凹凸が発生するとともに、結晶化ガラスが結晶となって析出し、中間層との界面付近に大きな凹凸が発生する。一方、中間層として非結晶化ガラス層が存在するため、中間層に含まれる非結晶化ガラスが軟化流動し、中間層は、配線パターンとの界面がガラスペーストの形成面にならった境界となり、更に表面張力によってその境界が平滑な界面となるため、セラミック絶縁基板表面の大きな凹凸を吸収することができる。
【００６４】
また、配線パターンは、界面平滑性への影響は少ないが、導体ペースト中の金属粉末の粒径を小さくすることによって、さらに一層の界面平滑性を得ることができる。即ち、導体ペースト中の金属粉末の粒径を５μｍ以下、特に４μｍ以下、更には３μｍ以下とすることが好ましい。
【００６５】
このように、中間層が結晶化ガラスを含まない非結晶化ガラスからなるため、界面の凹凸を大きくする結晶の析出がなく、配線導体と中間層との界面を平滑にすることができる。
【００６６】
なお、焼成に先立って、所望によりグリーンシート又はその積層体を１００〜８００℃、特に４００〜７５０℃で加熱処理して絶縁基板中の有機成分を分解除去することができる。また、焼成は８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃で同時焼成するのが、十分に焼結させる、また過焼結を防止するという点で好ましい。このとき、導体中の金属としてＣｕを用いる場合は、Ｃｕの酸化を防止するという観点から、窒素雰囲気中で焼成を行うのが好ましい。
【００６７】
このような製造方法によって、高周波信号の流れる配線導体とセラミック絶縁基板の界面を平滑にすることができ、高周波帯での導体界面付近の導電率が高く、低損失な配線基板を得ることができる。
【実施例】
【００６８】
図２の導電率評価用配線基板を作成した。図２の配線基板は、厚み２００μｍのセラミック絶縁層８ａ、８ｂを積層してセラミック絶縁基板８を形成し、層間に直径４０ｍｍの導体層９を埋設したものである。この時、本実施例の試料Ｎｏ．２〜２３には、セラミック絶縁層８ａ、８ｂと導体層９の界面に、実質的に結晶相を含まないガラスからなる中間層を設け、比較例の試料Ｎｏ．１には、この中間層を形成しなかった。図２の基板の作製手順について、以下に示した。
【００６９】
まず、セラミック絶縁層を構成するグリーンシートを作製した。原料粉末を準備し、ＳｉＯ２を５０質量％、ＭｇＯを１８．５質量％、ＣａＯを２６質量％、Ａｌ２Ｏ３を５．５質量％の組成を有する結晶化ガラス粉末を６０質量％と、セラミックフィラー成分としてＡｌ２Ｏ３を４０質量％秤量し、ガラスセラミック組成物を作製した。
【００７０】
上記ガラスセラミック組成物に、バインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジブチルフタレート、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコールを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、縦及び横が２００ｍｍ、厚さが２５０μｍのグリーンシートを作製した。
【００７１】
次に、中間層を作製した。即ち、表１に示した軟化点を有するガラス粉末に対して、有機バインダとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（重量比で８０：２０）を添加、混練して、中間層となるガラスペーストを作製した。
【００７２】
さらに、導体ペーストを作製した。即ち、表１に示した平均粒径を有する導電性粉末、即ち、Ｃｕ粉末、平均粒径２μｍのＡｇ粉末、及び平均粒径２μｍのＣｕ−Ａｇ合金粉末（Ｃｕ：Ａｇ比率は９０：１０）を用意し、それぞれの金属粉末に対して、それに有機バインダとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、導体ペースト試料を作製した。
【００７３】
続いて、先に得られたガラスペーストを、印刷法により、上記グリーンシートの表面に直径６５ｍｍの円形のガラス層を形成した。この時のガラス層の厚みを５〜１５μｍとした。次に、作製したガラス層の上に、上記作製した導体ペーストを印刷し、直径６０ｍｍ、厚み２０μｍの円形の配線パターンを形成した。さらに、上記ガラス層の上に、配線パターンを覆うようにガラスペーストを印刷し、ガラス層を形成し、ガラス層内部に配線パターンを埋設するように形成した。
【００７４】
このようにして得られた配線パターンをガラス層の内部に埋設したグリーンシート上に、表面にガラス層も配線パターンも形成されていない他のグリーンシート（以下、単にグリーンシート単体と言う）を積層し、積層体を作製した。この時、グリーンシート間に接着剤を均一に塗布し、４５℃、４ＭＰａの条件で加圧積層を行った。
【００７５】
また、試料Ｎｏ．１は、比較例として、中間層を設けず、グリーンシート上に直接パターンを形成し、その上にグリーンシート単体を積層し、積層体を作製した。
【００７６】
続いて、これらの積層体をＡｌ２Ｏ３の台板上に載置して有機バインダ等の有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中、７２０℃で加熱処理し、次に窒素雰囲気中、９００℃で１時間焼成を行った。
【００７７】
得られた導電率評価用配線基板を２枚用意し、円柱共振器法を用いて導体と絶縁体の界面の導電率を測定した。導電率は、銅の導電率５．８×１０７／Ω・ｍで規格化している。測定法の詳細については、特開平１２−４６７５６号公報に開示されている方法を用いた。
【００７８】
次に基板反りの評価を行うために、反り評価用配線基板を作製した。即ち、グリーンシートに焼成後の形状が１０ｍｍ×１０ｍｍとなるガラスペースト及び導体ペーストを順番にグリーンシートの全面に印刷した。得られたグリーンシートを最上層として、配線パターンが表面に形成されるように、グリーンシート単体４枚を積層圧着した。
【００７９】
反りの測定は、１０ｍｍ×１０ｍｍの導体パターンを形成したセラミック基板に対し、表面粗さ計を用いて行った。
【００８０】
また、積層不良の有無を、基板の断面組織をＳＥＭにて観察することにより判断した。その際、パターン端部に積層不良のないものを○、有るものを×として表１に表示した。
【００８１】
Ｒｍａｘは、導電率評価用配線基板に対して厚み方向に荷重をかけて破断し、破断面が鏡面になるまで研磨を行い、その断面を、SEMを用いて２０００倍の倍率で観察し、前記Rｍａｘ算出法にて算出した。
【００８２】
結果を表１に示した。
【表１】
2006229144.tif 000003
【００８３】
本発明の試料Ｎｏ．２〜２３は、導電率が７５％以上、反りが１２０μｍ以下であった。特に、金属粉末の粒径が５μｍ以下、中間層のガラスの軟化点が６００〜９００℃とした試料では、導電率が８５％以上、反りが１００μｍ以下であった。
【００８４】
一方、中間層を設けなかった本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１では、導電率が７０％と低かった。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の配線基板の構造を示すもので、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は電極付近の部分断面図である。
【図２】実施例で作製した、導電率測定試料を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・配線基板
１ａ〜１ｇ・・・セラミック絶縁基板
２・・・配線導体
２ａ・・・表面導体
２ｂ・・・内部導体
３・・・中間層
４・・・ビア導体
５ａ・・・セラミック絶縁基板と中間層の界面
５ｂ・・・中間層と配線導体の界面
６・・・中間層を含めた配線導体層
７・・・グリーンシート積層体
８・・・配線基板
８ａ〜８ｇ・・・セラミック絶縁基板
９・・・配線導体
【図１】
2006229144.tif 000004
【図２】
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