(57)【要約】【課題】低抵抗導体材料と同時焼結されたアルミナ、Ｎｂ及びＭｎを含む絶縁部を備える配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１をアルミナとＮｂ及びＭｎとを含有する絶縁部１１と、絶縁部１１の表面及び／又は内部に配設され且つＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層１２と、を備え、絶縁部１１全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、絶縁部１１全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナとＮｂ及びＭｎとを含有する絶縁部と、該絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、を備え、
該絶縁部全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、
該絶縁部全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満であることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
上記Ｍｎの含有量に対する上記Ｎｂの含有量の比は０．５５以上且つ５以下である請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
上記絶縁部は、更に、Ｓｉ及び１種又は２種以上のアルカリ土類金属元素Ａを含有し、
該絶縁部全体に対する、Ｎｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量、ＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量、ＳｉＯ２換算によるＳｉの含有量、及びＡＯ換算によるＡの含有量の合計含有量が１５質量％以下である請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
上記絶縁部を構成するアルミナ結晶粒子の平均粒径が０．５μｍ以上且つ２μｍ以下である請求項１乃至３のうちのいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板に関する。更に詳しくは、アルミナ、Ｎｂ及びＭｎを含有する絶縁部と、Ａｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、が同時焼成されてなる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、電子部品の絶縁材料には高強度、低誘電損失、高体積抵抗、及び高熱伝導等の種々の要求からアルミナの使用が求められている。また、電子部品に対する高周波特性における性能要求や、配線抵抗の低抵抗化の要求からＡｇ及びＣｕ等の低抵抗導体材料の使用も求められる。しかし、アルミナは焼結温度が高く低導体材料との同時焼結が困難である。
【０００３】
このため、従来、絶縁材料としてアルミナを用いるには、アルミナをフィラー化し、全体積の５０体積％近くを占める量のガラスをバインダとして機能させてアルミナフィラーを焼き固めたＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃ）として使用されている。ＬＴＣＣは、アルミナが有する低誘電損失をある程度維持しつつ低抵抗導体材料と同時焼成できる点において優れている。しかし、多量に混合されるガラス成分は機械的強度及び熱伝導性の両特性にとっては負要素となり、アルミナが有している本来の機械的強度、高体積抵抗及び高熱伝導性を十分に引き出せるには至っていない。近年、ＬＴＣＣを超える機械特性及び誘電特性が電子部品に求められるようになり、アルミナをより低温で焼結させつつ、アルミナの有する高強度、低誘電損失、高体積対抗、及び高熱伝導等の特性を維持させる技術が求められている。
【０００４】
このような技術として、還元性雰囲気下で焼結することで導体材料の酸化を防止しつつアルミナを焼結させる方法が知られている。しかし、還元性雰囲気下であっても１５００℃を超える高温で低抵抗導体であるＣｕ等の導体材料と同時焼成すると、導体材料がアルミナ焼結体内でマイグレーションを起こす等、導体層の保形成や導体層近傍における絶縁性能等を十分に維持することが困難となるという問題がある。しかし、アルミナを１５００℃以下の温度で焼結可能となる程度にまで焼結助剤を添加すると、粒界相にガラスが残留し、ＬＴＣＣにおけると同様に機械的強度及び体積抵抗が低下される一方、誘電損失は大きくなり易いという問題がある。
このような問題に対して、下記特許文献１及び２が知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０９７７６７号公報
【特許文献２】特開２００５−０５３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示された技術は、低抵抗導体材料と還元雰囲気下において同時焼成が可能であり、誘電損失が小さく優れた材料（アルミナ質焼結体）である。しかし、抗折強度は５００ＭＰａを超えるには至っておらず、アルミナが本来有している高い機械的強度を更に効果的に発揮させることが求められる。
上記特許文献２に開示された技術は、優れた熱伝導性及び６５０ＭＰａを超える極めて高い抗折強度を発揮できる点において優れている。しかし、導体材料としては白金が使用され、また、焼成雰囲気は大気であり、酸化性雰囲気で焼成した場合に得られた性能である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、低抵抗導体材料と同時焼結されたアルミナ、Ｎｂ及びＭｎを含む絶縁部を備える配線基板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】
【０００７】
即ち、本発明は以下の通りである。
（１）アルミナとＮｂ及びＭｎとを含有する絶縁部と、該絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、を備え、
該絶縁部全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、
該絶縁部全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満であることを特徴とする配線基板。
（２）上記Ｍｎの含有量に対する上記Ｎｂの含有量の比は０．５５以上且つ５以下である上記（１）に記載の配線基板。
（３）上記絶縁部は、更に、Ｓｉ及び１種又は２種以上のアルカリ土類金属元素Ａを含有し、
該絶縁部全体に対する、Ｎｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量、ＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量、ＳｉＯ２換算によるＳｉの含有量、及びＡＯ換算によるＡの含有量の合計含有量が１５質量％以下である上記（１）又は（２）に記載の配線基板。
（４）上記絶縁部を構成するアルミナ結晶粒子の平均粒径が０．５μｍ以上且つ２μｍ以下である上記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載の配線基板。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の配線基板によれば、Ａｇ及びＣｕを含む導体層と同時焼結されたアルミナ、Ｎｂ及びＭｎを含む絶縁部を備える配線基板とすることができる。また、高強度、低誘電損失且つ高体積抵抗の特性を得ることができる。更に、この配線基板を１４００℃以下の焼成温度で得ることができる。
Ｍｎの含有量に対するＮｂの含有量の比が０．５５以上且つ５以下である場合は、絶縁部の焼結性が特に向上される。また、誘電損失をより小さく抑えることができる。
絶縁部全体に対するＮｂ、Ｍｎ、Ｓｉ及びアルカリ土類金属元素の合計含有量が１５質量％以下である場合は、誘電損失をより小さく且つ体積抵抗値をより大きくできる。
絶縁部を構成するアルミナ結晶粒子の平均粒径が０．５μｍ以上且つ２μｍ以下である場合は特に高い強度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の配線基板をより詳しく説明する。
［１］配線基板
本発明の配線基板は、アルミナとＮｂ及びＭｎとを含有する絶縁部と、該絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む導体層と、を備え、該絶縁部全体に対するＮｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量は０．９質量％以上且つ８質量％以下であり、該絶縁部全体に対するＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量は０．５質量％以上且つ２質量％未満であることを特徴とする。
【００１０】
即ち、例えば、図１に例示するように、配線基板１は、絶縁部１１と、導体層１２とを備える。
上記「絶縁部」は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含有する。絶縁部に含まれるアルミナは、通常、絶縁部全体に対して８０質量％以上（好ましくは８５〜９９質量％、より好ましくは８５〜９７質量％、更に好ましくは８８〜９５質量％）である。アルミナ含有量が８０質量％以上である場合は、アルミナが有する高強度、低誘電損失、及び高体積対抗である特性を維持することができる。
【００１１】
絶縁部はＮｂを含有する。Ｎｂの含有量は絶縁部全体を１００質量％とした場合にＮｂ２Ｏ５換算で０．９質量％以上且つ８質量％以下{即ち、Ｎｂ２Ｏ５換算によるＮｂの含有量（質量％）をＸＮｂとした場合に０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦８}である。ＸＮｂが０．９質量％未満であると焼結性が低下する傾向にあり、焼結不足から絶縁部の強度が劣化するため好ましくない。また、ＸＮｂが８質量％を超えると誘電損失が過度に低下するため好ましくない。０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦８であれば、特に非酸化性雰囲気において温度１４００℃以下で焼結できる。
【００１２】
この含有量ＸＮｂは、０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦６．５がより好ましい。この範囲では誘電損失をより小さく抑えることができる。また、０．９≦ＸＮｂ（質量％）≦５．５が更に好ましい。この範囲では誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをよりバランスよく得ることができる。
尚、絶縁部におけるＮｂの含有形態は特に限定されず、Ｎｂの酸化物（Ｎｂ２Ｏ５等）として含有されてもよく、他の金属元素（他の金属元素にはケイ素を含む）との複酸化物として含有されてもよい。
【００１３】
絶縁部はＭｎを含有する。Ｍｎの含有量は絶縁部全体を１００質量％とした場合にＭｎＯ２換算で０．５質量％以上且つ２質量％未満{即ち、ＭｎＯ２換算によるＭｎの含有量（質量％）をＸＭｎとした場合に０．５≦ＸＭｎ（質量％）<２}である。ＸＭｎが０．５質量％未満であると焼結性が低下する傾向にある。また、ＸＭｎが２質量％以上であると焼成時のアルミナ粒成長が促進され、アルミナ結晶粒子が大きくなり、絶縁部の強度が劣化するため好ましくない。
【００１４】
この含有量ＸＭｎは、０．５≦ＸＭｎ（質量％）≦１．９がより好ましい。この範囲では誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをバランスよく得ることができる。また、０．９≦ＸＭｎ（質量％）≦１．９が更に好ましい。この範囲では誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをよりバランスよく得る
尚、絶縁部におけるＭｎの含有形態は特に限定されず、Ｍｎの酸化物（ＭｎＯ２等）として含有されてもよく、他の金属元素（他の金属元素にはケイ素を含む）との複酸化物として含有されてもよい。
【００１５】
上記Ｍｎの含有量ＸＭｎに対するＮｂの含有量ＸＮｂの比（ＸＮｂ／ＸＭｎ）は０．５５以上且つ５以下（０．５５≦ＸＮｂ／ＸＭｎ≦５）とすることが好ましい。この範囲であれば、絶縁部の焼結性が特に向上される。この比（ＸＮｂ／ＸＭｎ）は、０．５５≦ＸＮｂ／ＸＭｎ≦４がより好ましい。この範囲であれば誘電損失を抑えつつ、高い体積抵抗と、優れた強度とをよりバランスよく得る
【００１６】
更に、絶縁部には、Ａｌ、Ｎｂ及びＭｎ以外に他の金属元素（他の金属元素にはケイ素を含む）を含有することができる。他の金属元素としてはケイ素（Ｓｉ）が挙げられる。ケイ素の含有量は特に限定されないが、ＳｉＯ２換算で２質量％以上且つ７質量％以下であることが好ましい。この範囲ではアルミナの強度、誘電損失及び体積抵抗を大きく低下させることなく、焼結性を向上させることができる。この含有量は、２質量％以上且つ６質量％以下であることがより好ましく（焼結性向上効果がより得られる）、２質量％以上且つ４質量％以下であることが特に好ましい（焼結性向上効果と強度向上効果とが得られる）。
【００１７】
また、絶縁部には、Ｎｂ、Ｍｎ及びＳｉ以外に他の金属元素を含有することができる。他の金属元素としてはアルカリ土類金属元素（Ｍｇ、Ｂａ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｒａ及びＢｅ）が挙げられる。アルカリ土類金属元素は１種のみが含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。アルカリ土類金属元素の含有量は特に限定されないが、アルカリ土類金属元素をＡとした場合にＡＯ換算で０．６質量％以上且つ６質量％以下であることが好ましい。この範囲ではアルミナの強度、誘電損失及び体積抵抗を大きく低下させることなく、焼結性を向上させることができる。この含有量は、０．８質量％以上且つ５質量％以下であることがより好ましく（焼結性向上効果がより得られる）、０．９質量％以上且つ３質量％以下であることが更に好ましく（焼結性向上効果が更に得られる）、０．９質量％以上且つ２．５質量％以下であることが特に好ましい（焼結性向上効果が特に得られる）。
【００１８】
アルカリ土類金属元素が含有される場合、含有されるアルカリ土類金属元素の種類は特に限定されないが、Ｍｇ又はＢａが好ましい。また、アルカリ土類金属元素が２種以上含有される場合にはＭｇ及びＢａが含有されることが好ましい。
Ｍｇ及びＢａが含有される場合、各々含有量は特に限定されないが、ＭｇはＭｇＯ換算で０．１質量％以上且つ２質量％以下含有されることが好ましく、０．１質量％以上且つ１．５質量％以下含有されることがより好ましく、０．２質量％以上且つ１．１質量％以下含有されることが好ましい。
一方、ＢａはＢａＯ換算で０．５質量％以上且つ４質量％以下含有されることが好ましく、０．７質量％以上且つ３．５質量％以下含有されることがより好ましく、０．９質量％以上且つ２質量％以下含有されることが好ましい。
【００１９】
絶縁部に含有されるＡｌ以外の金属元素（金属元素にはケイ素を含む）は、絶縁部全体に対して酸化物換算で２０質量％以下とすることが好ましい。この範囲を超えると誘電損失の低下や体積抵抗の低下を招くために好ましくない。この合計含有量は５質量％以上且つ１５質量％以下とすることがより好ましく、６質量％以上且つ１４質量％以下とすることが更に好ましい。
【００２０】
更に、この絶縁部には実質的にＴｉは含有されないことが好ましい。即ち、絶縁部全体に対してＴｉＯ２換算によるＴｉの含有量が０．５質量％以下であることが好ましく、検出限界以下であることが好ましい。
Ｔｉの酸化物はアルミナに対して焼結助剤として機能することが知られており、Ｔｉを含有させることで絶縁部の特性の低下を抑制しつつ焼結性を向上させることができる。しかし、この効果は酸化性雰囲気では非常に効果的に機能されるものの、非酸化性雰囲気ではＴｉの酸化物が還元されて導電性を生じる場合があり、酸化性雰囲気で焼結した場合に比べて絶縁部の誘電損失の低下及び体積抵抗の低下が認められる場合がある。
尚、この絶縁部は、Ｎｂ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＡ以外に他の成分を含有できる。他の成分としては各種着色成分等が挙げられる。着色成分としては、Ｗ、Ｍｏ及びＣｒ等が挙げられる。これらの着色成分を含有する場合、絶縁部全体を１００質量％としてその合計含有量は２質量％以下である。
【００２１】
本発明の配線基板の絶縁部を構成するアルミナは、通常、主としてアルミナ結晶粒子として含有される。含有されるアルミナ結晶粒子の平均粒径は特に限定されないが、０．５μｍ以上且つ２μｍ以下（より好ましくは０．８５〜１．７μｍ、更に好ましくは０．９〜１．６μｍ）であることが好ましい。この範囲ではより高い機械的強度が得られる。
また、アルミナ結晶粒子のアスペクト比は特に限定されないが１〜１．５であることが好ましい。この範囲であれば絶縁部内で微細なクラックを生じたとしてもクラックの進展が効果的に抑止され、配線基板において更に高い機械的強度が得られる。
【００２２】
尚、上記アルミナ結晶粒子の平均粒径は、線インターセプト法により測定される値である。即ち、絶縁部を１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍ程度の板状に切り出し、その後、一面を鏡面研磨し、次いで、この面をエッチングしてアルミナ結晶粒子が確認できるように露出させる。その後、走査型電子顕微鏡を用いてエッチング面を１０，０００倍に拡大した画像を得る。次いで、得られた画像上にランダムに３本の直線を描画し、これらの各直線が横切る全てのアルミナ結晶粒子について直線毎の平均直径を求め、更にこれら３本の各直線における平均直径の平均値をアルミナ結晶粒子の平均粒径とした。
また、上記アスペクト比は、上記と同様にして描画された各直線が横切る全てのアルミナ結晶粒子について（長径）／（短径）の計算によるアスペクト比を算出し、直線毎の平均アスペクト比を求め、更にこれら３本の各直線における平均アスペクト比の平均値をアルミナ結晶粒子のアスペクト比とした。
【００２３】
本発明の配線基板を構成する絶縁部の密度は３．７５〜３．９５（更に３．７９〜３．９３）とすることができる。
本発明の配線基板を構成する絶縁部の機械的強度（曲げ強さ）は、５５０〜６５０ＭＰａ（更に６００〜６５０ＭＰａ、特に６１０〜６５０ＭＰａ）とすることができる。
また、本発明の配線基板を構成する絶縁部の体積固有抵抗は、１×１０１４Ω・ｃｍ以上（更に２×１０１４Ω・ｃｍ以上、特に３×１０１４Ω・ｃｍ以上）とすることができる。
更に、本発明の配線基板を構成する絶縁部の誘電率は、１〜２０ＧＨｚ（特に９ＧＨｚにおいて）８〜１２（更に８．５〜１１、特に９〜１０．５）とすることができる。
また、本発明の配線基板を構成する絶縁部の誘電損失は、１〜２０ＧＨｚ（特に９ＧＨｚにおいて）において５０×１０−４以下（更に４０×１０−４以下、特に３０×１０−４以下）とすることができる。
更に、本発明の配線基板を構成する絶縁部の熱伝導率は、１０〜２０Ｗ／ｍＫ（更に１３〜２０Ｗ／ｍＫ、特に１５〜２０Ｗ／ｍＫ）とすることができる。
【００２４】
本発明の配線基板は、上記絶縁部の表面及び／又は内部に配設され且つ絶縁部と同時焼成された導体層を備える。この導体層は１層のみを絶縁部の表面又は内部に備えてもよく、２層以上を絶縁部の表面又は内部に備えてもよい。また、２層以上の導体層を備える場合、絶縁部を挟んで配設できる。更に、この場合、各々の導体層は絶縁部を貫通して層間接続することができる。導体層としては、例えば、通常の導通用配線、抵抗用配線、パッド形状等のコンデンサ用配線、インダクタンス用配線及びボンディングパッドなどが挙げられる。
【００２５】
また、この導体層はＡｇ及びＣｕのうちの少なくとも一方を含む。これらの成分は各金属は単体として含有されてもよく、合金として含有されてもよい。Ａｇ及びＣｕの含有量は特に限定されないが、導体層全体を１００質量％とした場合に、Ａｇ及び／又はＣｕを２０〜８０質量％含有することが好ましい。
【００２６】
また、導体層は、上記Ａｇ及びＣｕ以外にも他の金属成分を含有できる。他の金属成分の種類は特に限定されないが、例えば、Ｗ及びＭｏが挙げられる。これらは１種のみが含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。即ち、より低融点金属（Ａｇ及びＣｕ）と高融点金属（Ｗ及びＭｏ）とが併用されることが好ましい。低融点金属と高融点金属とが併用される場合、これらの合計量を１００質量％とした場合に、低融点金属は２０〜８０質量％とすることが好ましい。これにより高い電気伝導性を得ることができる。即ち、例えば、導体層の体積抵抗を２０μΩ・ｃｍ以下（更には１５μΩ・ｃｍ以下、より更には１０μΩ・ｃｍ以下、特に８μΩ・ｃｍ以下）とすることができる。
【００２７】
また、導体層には、Ａｇ、Ｃｕ、Ｗ及びＭｏ以外の他の金属を含有してもよい。他の金属の種類は特に限定されないが、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｎ、Ｓｉ及びＦｅ等が挙げられる。これらは１種のみが含有されてもよく、２種以上が含有されてもよい。但し、他の金属が含有される場合、他の金属の含有量は導体層全体１００質量％に対して２０質量％以下（好ましくは１０質量％以下、より好ましくは５質量％以下）である。
更に、導体層の形状は特に限定されないが、最細部における幅は３０〜１００μｍとすることができる。また、最薄部における厚さは５〜１０μｍとすることができる。
【００２８】
本発明の配線基板は、絶縁部及び導体層以外にも更に、２つの異なる層間配設された導体層同士を絶縁部を挟んで導通するためのビア導体を備えることができる。即ち、例えば、図１におけるビア導体１３が挙げられる。このビア導体は、導体層と同じ成分構成であってもよく、異なる成分構成であってもよい。
【００２９】
［２］配線基板の製造方法
本発明の配線基板の製造方法は特に限定されないが、例えば、未焼成セラミックシートを作製する未焼成セラミックシート作製工程（１）と、得られた未焼成セラミックシートの表面及び／又は裏面にメタライズ組成物（焼成されて導体層となる組成物）を用いて未焼成導体層を形成する未焼成導体層形成工程（２）と、これらの未焼成セラミックシートを積層して未焼成配線基板を得る積層工程（３）と、未焼成配線基板を焼成して配線基板を得る焼成工程（４）と、をこの順に備えて得ることができる。
【００３０】
（１）未焼成セラミックシート作製工程
アルミナ原料、焼結助剤、バインダ樹脂（アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリペプチド、ポリビニルブチラール樹脂、フェノキシ樹脂、セルロース誘導体、ポリオキシエチレン及びポリビニルアルコール等）及び溶剤（エタノール、アセトン、トルエン及び水等）等を、ボールミル等の混合機により湿式混合してスラリーを調製する。
【００３１】
上記アルミナ原料としてはアルミナ粉末が好ましい。このアルミナ粉末の平均粒径は特に限定されないが０．１〜１．８μｍが好ましい。この範囲では取扱い性及びコスト面において優れ、本助剤成分を含有することでこの範囲の粒径のアルミナ原料を用いても温度１４００℃以下において非酸化性雰囲気で焼結できる。
【００３２】
上記焼結助剤としては、Ｎｂ及びＭｎを必須成分とし、その他、前述のとおり、Ｓｉ及びアルカリ土類金属元素を用いることができる。これらの成分は酸化物として用いてもよく、非酸化物であって加熱により酸化される化合物等として用いてもよい。即ち、例えば、炭酸塩、水酸化物、炭酸水素塩、硝酸塩及び有機金属化合物等が挙げられる。これらは併用することができる。更に、必要に応じて上記スラリーには可塑剤、分散剤、消泡剤、着色剤及び酸化剤等のうちの少なくとも１種を配合できる。
【００３３】
上記スラリーを用いて成形（例えば、ドクターブレード法、ロールコータ法等）する。配線基板を得る目的においては、通常、シート状に成形する。得られたシート状の成形体は乾燥させて溶剤を除去して未焼成セラミックシートとなる。この未焼成セラミックシートは、焼成されて絶縁部を構成する。尚、上記スラリーはスプレードライ等の方法により一度乾燥させ、更には造粒を行った後、再度、成形に適した性状に調整してもよい。
【００３４】
（２）未焼成導体層形成工程
上記で得られた未焼成セラミックシートには、一面又は両面にスクリーン印刷法等によりメタライズ組成物からなるパターンを形成し、乾燥して未焼成導体層を形成する。メタライズ組成物によるパターンが形成された未焼成セラミックシートは、必要に応じて積層し、未焼成配線基板が得られる。配線基板において２層以上の導体層が絶縁部を挟んで配設されている場合には、これらの導体層間の導通を行うためのビア導体を形成できる。ビア導体は、未焼成セラミックシートの所定位置に設けられたビアホールにビアペーストを充填し、この未焼成ビア導体を挟んで上記２層の未焼成導体層を接するようにすることで、焼成後に得られる配線基板において、これら２層の導体層はビア導体により電気的に接続される。
【００３５】
上記メタライズ組成物に含有される金属成分の形態は特に限定されず、固体状でもよく、液体状（有機金属化合物等）でもよい。含有される金属成分が固体状であり且つ粉末状である場合、粉末の平均粒径（球状でない場合は最大寸法の平均値）は０．５〜８μｍ（好ましくは０．８〜５μｍ、より好ましくは１〜４μｍ）が好ましい。この範囲であれば、メタライズ組成物により形成された導体層の保形性を向上させることができる。
このメタライズ組成物は、未焼成導体層としてもビアペーストとしても用いることができる。
【００３６】
（３）積層工程
未焼成導体層及び／又は未焼成ビア導体が形成された各未焼成セラミックシートを必要に応じて積層することで未焼成配線基板が得られる。積層に際しては、接合剤を用いてもよく、圧着又は熱圧着等の手法を用いてもよい。
更に、未焼成配線基板は多数個取りに形成してもよく、個別に形成してもよい。多数個取りとは、未焼成配線基板が複数個連なった状態に形成することである。尚、単層の配線基板を目的とする場合には、この積層工程を行う必要はない。
【００３７】
（４）焼成工程
作製した未焼成配線基板は、通常、非酸化性雰囲気下で焼成して配線基板を得る。この非酸化性雰囲気とは、酸素分圧が低い雰囲気である。この非酸化性雰囲気を構成する気体成分は特に限定されず、不活性気体（窒素、アルゴン等）であってもよく、還元性気体（一酸化炭素、水素等）であってもよい。
焼成温度は、通常、１４００℃以下（好ましくは１３００〜１３７０℃）である。この範囲では導体層の機能をより程度よく維持することができる。
【００３８】
この製造方法では、（１）未焼成セラミックシート作製工程、（２）未焼成導体層形成工程、（３）積層工程及び（４）焼成工程以外にも他の工程を備えることができる。他の工程としては、（５）脱脂工程が挙げられる。即ち、未焼成配線基板に有機成分が含有される場合、通常、未焼成配線基板を加熱して有機成分を除去し、その後、上記焼成がなされる。この脱脂のための加熱の温度及び時間は、有機成分の種類及び含有量により設定することができる。例えば、加熱温度は１５０〜６００℃（特に２００〜５００℃）とすることができ、加熱時間は１〜２４時間とすることができる。また、この脱脂工程は、焼成工程と連続して行ってもよく、別工程として設けてもよい。更に、前述のように多数個取りの形態で未焼成配線基板を作製した場合には、焼成工程後に（６）切り離し工程を備えることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
［１］未焼成セラミックシートの製造
平均粒径０．８μｍのアルミナ原料（粉末）と、各々の元素（Ｓｉ、Ｍｇ、Ｂａ、Ｍｎ、Ｎｂ及びＴｉ）を酸化物換算した場合に表１に示す割合を１００質量％とした場合の）となるＳｉＯ２粉末、ＭｇＣＯ３粉末、ＢａＣＯ３粉末、ＭｎＯ２粉末、Ｎｂ２Ｏ５粉末及びＴｉＯ２粉末と、溶剤と、分散剤と、を湿式混合した後、有機バインダと可塑剤とを添加して更に混合して未焼成セラミックシート用のスラリーを調製した。次いで、得られたスラリーをドクターブレード法により厚さ２５０μｍのシート状に成形して、未焼成セラミックシートを得た。
尚、表１における各配合量は、アルミナ原料質量、ＳｉのＳｉＯ２換算質量、ＭｇのＭｇＯ換算質量、ＢａのＢａＯ換算質量、ＭｎのＭｎＯ２換算質量、ＮｂのＭｂ２Ｏ５換算量質量、及びＴｉのＴｉＯ２換算質量の合計質量を１００質量％とした換算値である。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
［２］積層工程
上記［１］で得られた未焼成セラミックシートを複数枚積層して、未焼成積層体を得た。得られた未焼成積層体を各試験法の試験片サイズの大きさに裁断した。即ち、密度測定用には３０ｍｍ×３０ｍｍ×５ｍｍに裁断し、アルミナ結晶粒径測定用には１０ｍｍ×１０ｍｍ×１０ｍｍに裁断した。
［３］焼成工程
上記［２］で得られた未焼成試験片を、脱脂した後、非酸化性雰囲気（Ｎ２−Ｈ２、露点３０℃）において表１に示す温度を最高温度として焼成し、実施例１〜９、比較例１〜７及び参考例の絶縁部試験片を得た。
【００４２】
［４］絶縁部試験片の評価
上記［３］で得られた各絶縁部試験片を下記評価に供した。
（１）密度測定
ＪＩＳ  Ｒ１６３４（ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法）に従って、各絶縁部試験片について密度の測定を行った。その結果を表２に示した。尚、比較例１、比較例２及び比較例３では、測定において吸水が認められたため、表２には「吸水有」と示した。
（２）アルミナ結晶粒径測定
前述したインターセプト法によりアルミナ結晶粒径の測定を行った。この結果を表２に併記した。
（３）誘電率及び誘電損失の測定
得られた絶縁部試験片の表面を研磨し、研磨した試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｒ１６４１（ファインセラミックス基板のマイクロ波誘電特性の試験方法）に従って、測定周波数９ＧＨｚにおける、誘電率及び誘電損失を測定した。この結果を表２に併記した。
（４）体積抵抗測定
得られた絶縁部試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｃ２１４１（電気絶縁用セラミック材料試験方法）に従って、体積抵抗を測定した。この結果を表２に併記した。尚、比較例１、２及び３では正常な測定を行うことができなかったため、表２には「−」と示した。
（５）強度測定
得られた絶縁部試験片を用いて、ＪＩＳ  Ｒ１６０１（ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法）に従って、曲げ強さを測定した。この結果を表２に併記した。尚、比較例１及び３では正常な測定を行うことができなかったため、表２には「−」と示した。
【００４３】
【表２】
2008205047.tif 000004
【００４４】
［５］実施例の効果
表１及び表２のうち比較例１、比較例２及び実施例１〜４を基に、Ｘ軸をＮｂ含有量とし、第１Ｙ軸を強度とし、第２Ｙ軸を誘電率、誘電損失及び体積抵抗値として、グラフ化し、図２に示した。
表１及び表２の参考例の結果から、非酸化性雰囲気で焼成した場合にＴｉが絶縁部全体に対して１．３質量％含有されると、曲げ強さには優れるものの、誘電損失が大きくなり、体積抵抗が低下することが分かる。このことから、非酸化性雰囲気での焼成ではＴｉが実質的に含有されないことが好ましいことが分かる。
【００４５】
一方、表１、表２及び図２（比較例１〜２及び実施例１〜４）から、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｂａ及びＭｎの含有量を固定してＮｂの含有量を増加させると、Ｎｂ２Ｏ５換算含有量で０．８〜１．０質量％の範囲で各種物性（曲げ強さ、誘電率、誘電損失、密度）が変化する現象が認められる。特に比較例２の密度３．５５ｇ／ｃｍ３に対して実施例１の密度３．８０ｇ／ｃｍ３は７％程度の向上し、比較例１の曲げ強さ４５０ＭＰａに対して実施例１の曲げ強さ６４０ＭＰａは４２％もの飛躍的な向上であることが分かる。このうち曲げ強さの向上効果については、図２においても分かる。即ち、他の物性に対して曲げ強さは０．８〜１．０質量％の範囲で極めて特異的に急峻に向上されていることが分かる。また、この効果はＮｂの含有量が増しても持続されていることが分かる。更に、この効果は、誘電率に対してはほとんど影響することなく得られていることが分かる。
また、比較例３では、Ｎｂが含有されないためにＭｎが単独で含有されたとしても焼結されないことが分かる。これらのことから、ＮｂがＭｎと併存された結果、焼結性が向上され、粒成長を抑制しつつアルミナが焼結されて、極めて高い強度が実現されているものと考えることができる。
【００４６】
しかし、比較例４及び比較例５は、Ｍｎ及びＮｂの両元素を含有しているが、その量が不適切であるために、強度は低下し、比較例５では誘電損失が大きくなり且つ体積抵抗が低下していることが分かる。また、比較例６及び比較例７では、Ｎｂの含有量は適切な範囲であるものの、Ｍｎの含有量が多い例である。これらの例では、誘電損失及び体積抵抗はいずれも優れた値を示すものの、強度が不十分であることが分かる。
これらの比較例の結果に対して、実施例は前記１〜３を含め、実施例４〜９まで誘電損失は小さく、体積抵抗は大きく、強度も大きく、非常にバランスに優れた特性が得られていることが分かる。特にＭｎ含有量に対するＮｂ含有量の比が０．５５以上且つ５以下の範囲では、強度が急激に大きくなる範囲を含み、誘電損失が急激に大きくなる範囲を含まず、優れた強度と誘電特性とを併せて得ることができる。
【００４７】
［６］配線基板の製造
上記［１］と同様にして未焼成セラミックシート（実験例３と同様）を製造した。得られた未焼成セラミックシートの表面にメタライズ組成物をスクリーン印刷法により印刷して未焼成導体層を形成した。
用いたメタライズ組成物はＣｕ粉末（平均粒径３μｍ）と、Ｗ粉末（平均粒径１．５μｍ）と、アセトン及びブチルカルビトールと、を加えてボールミルで湿式混合した。その後、エチルセルロース等を加えてペースト状のメタライズ組成物を調製した。尚、Ｃｕ粉末とＷ粉末とは、これらの合計質量を１００質量％とした場合にＣｕ粉末が４０質量％となるように混合した。更に、各導体層間は未焼成ビア導体を介して接続した。
得られた未焼成導体層が形成された未焼成セラミックシートを４枚積層して、未焼成多層配線基板を得た。得られた未焼成多層配線基板を５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに裁断し、その後、脱脂した後、非酸化性雰囲気（Ｎ２−Ｈ２、露点３０℃）において１３５０℃を最高温度として１時間焼成して、本発明の配線基板を得た。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は電子機器分野において広く利用される。例えば、電子部品が実装される配線基板及びセラミックパッケージとして好適である。その他、ＬＣフィルタ（セラミック積層型ＬＣフィルタ、ダイプレクサ、バンドパスフィルタ及びローパスフィルタなど）、アンテナ、バランやカプラ等にも利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の配線基板の一例の模式的な断面図である。
【図２】実施例において測定を行った各種特性とＮｂ含有量との相関を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５０】
１；配線基板、１１；絶縁部、１２；導体層、１３；ビア導体。
【図１】
2008205047.tif 000005
【図２】
2008205047.tif 000006