(57)【要約】【課題】ノイズ吸収のためのフェライト層が形成されたガラスセラミック基板において、従来はフェライト層に非磁性材料であるガラス等の焼結助剤を添加したフェライトペーストを塗布して同時焼成していたため透磁率が低下し、十分なノイズ吸収効果が得られなかった。【解決手段】複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体１の内部および表面の少なくとも一方に、配線導体３と、この配線導体３の上面および下面を覆うフェライトおよび１重量％以下のガラスから成る同じ大きさのフェライト層２とが、絶縁基体１との同時焼成で形成されている配線基板である。フェライト層２の透磁率が高く、安定した透磁率を得ることができ、このフェライト層２で配線導体３を覆っていることにより、配線導体３を通過するノイズを効果的に吸収することができる。【選択図】  図１
2004262741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体の内部および表面の少なくとも一方に、配線導体と、該配線導体の上面および下面を覆うフェライトおよび１重量％以下のガラスから成る、前記ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層とが、前記絶縁基体との同時焼成で形成されていることを特徴とするガラスセラミック基板。
【請求項２】
前記フェライトが、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とする請求項１記載のガラスセラミック基板。
【請求項３】
前記ガラスセラミック絶縁層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ１およびＴ２とし、前記フェライト層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ３およびＴ４としたとき、Ｔ３＜Ｔ１およびＴ２＜Ｔ４であることを特徴とする請求項１記載のガラスセラミック基板。
【請求項４】
ガラスセラミック・グリーンシートの複数枚と、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種を含む、前記ガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの、間に配線導体を配置した少なくとも２枚のフェライト・グリーンシートとを積層して、ガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する工程と、
前記ガラスセラミック・グリーンシート積層体から有機成分を除去し、次いで焼成する工程と
を有することを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
【請求項５】
ガラスセラミック・グリーンシートの複数枚と、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種を含む、前記ガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの、間に配線導体を配置した少なくとも２枚のフェライト・グリーンシートとを積層するとともに、最上層および最下層を前記ガラスセラミック・グリーンシートとしたガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する工程と、
前記ガラスセラミック・グリーンシート積層体の上下両面に、難焼結性無機材料とガラスと有機バインダとを含む拘束グリーンシートを積層する工程と、
前記拘束グリーンシートとガラスセラミック・グリーンシート積層体との積層体から有機成分を除去し、次いで焼成して拘束シートを保持したガラスセラミック基板を作製する工程と、
前記ガラスセラミック基板から拘束シートを除去する工程とを含み、
前記拘束グリーンシートのガラス含有量が、前記焼成時に拘束グリーンシートを前記ガラスセラミック・グリーンシートと結合させかつ拘束グリーンシートをその積層面内で実質的に収縮させない量であることを特徴とするガラスセラミック基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラスセラミックス焼結体から成る絶縁基体の内部および表面の少なくとも一方に同時焼成による配線導体およびこの配線導体を覆うノイズ吸収のためのフェライト層を備えるガラスセラミック基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報処理装置は高性能化が急激に進展し、これに伴って情報処理装置に搭載実装される半導体装置や混成集積回路装置も高速駆動が行なわれ、ノイズの影響をきわめて受けやすいものになってきた。そのため外部電気回路から高周波のノイズが入り込んだ場合、そのノイズはそのまま配線導体を通して半導体素子等の電子部品に入り込み、誤動作させてしまう危険がある。従って、そのような誤動作を防ぐためノイズ対策が必要とされる。
【０００３】
従来のガラスセラミック基板におけるノイズ対策としては、ノイズを吸収するフェライトビーズをガラスセラミック基板の表面に実装する方法や、フェライト基板をガラスセラミック基板の裏面に接合する方法が古くから行なわれてきた。
【０００４】
しかしながら、この方法では小型化および実装の簡略化が困難であった。そこで、近年ではガラスセラミック基板そのものにノイズを吸収させることによる表面実装工程の簡略化およびガラスセラミック基板の小型化が図られている。
【０００５】
その方法の一つとして、ガラスセラミック基板の内部にフェライト層を形成する方法が挙げられる。例えば絶縁基体そのものにフェライト粉末を混入させる方法や、絶縁基体の一部にフェライトを含む補助膜を形成する方法がある。これらの方法ではガラスセラミック基板の内部にフェライト層を形成するために、フェライト層と絶縁基体のガラスセラミックスとを同時焼成している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−９７６５６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平７−１９３３６９号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平１１−１６３１８９号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開２０００−２５２３８５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法では、フェライト層と絶縁基体の主成分であるガラスセラミックスとを同時焼成により密着させるために、またそれぞれの焼成収縮率を合わせるために、フェライト層にガラス粉末またはガラスセラミック粉末を添加しなければならなかった。これは、純粋なフェライト層をガラスセラミックスと同時焼成するとフェライト層とガラスセラミックスとの充分な密着力が得られず、さらに、焼成時のフェライト層の収縮率とガラスセラミックスの収縮率とが異なると、焼成後にガラスセラミック基板が変形する、またはフェライト層がガラスセラミック基板から剥離するというような不具合が発生するからである。
【００１１】
しかしながら、フェライト層に添加されるガラス粉末やガラスセラミック粉末は非磁性体であるため、これらはフェライト層中に非磁性の空間を形成することとなり、フェライト層中のフェライトの密度が低下してしまうという問題点があった。
【００１２】
一般的に、フェライト等の磁性体のノイズ吸収力は透磁率（μ）を指標として表される。透磁率が高ければ、磁性体のノイズ吸収力が高くなる。ただし、透磁率は磁性体中に非磁性部分が存在するとその非磁性部分の体積の３乗に比例して低下する。よって、前述のようにフェライト層にガラス粉末やガラスセラミック粉末を添加すると、フェライト層の透磁率が急激に低下するという問題点があった。
【００１３】
そして、透磁率が低下するとノイズを充分に吸収できなくなり、その結果、外部電気回路から高周波のノイズが入り込んだ場合に、そのノイズが完全に吸収されず配線導体を通して半導体素子等の電子部品に入り込み、誤動作させてしまうという問題点があった。
【００１４】
しかし、ノイズを充分に吸収するためにフェライト層を多量に形成すると、焼成後のフェライト層が剥離しやすくなるという問題点があった。これは焼成時の収縮および熱膨張係数がフェライト層とガラスセラミックスとで異なるためであり、フェライト層が多量に形成されれば剥離の発生は顕著になる。また、フェライト層が増加すると相対的にガラスセラミックスが少なくなり、絶縁基体全体としての誘電率や絶縁特性がガラスセラミック基板本来のものと異なってくるという問題点があった。
【００１５】
さらに、前記のいずれのフェライト層形成手法においても、フェライト層の厚みを再現性良く均一に形成することが困難であるという問題があった。通常、フェライト層のガラスセラミック・グリーンシート上への形成にはフェライトペーストをスクリーン印刷する手法がとられているが、これでは同じようにして作製したガラスセラミック基板のフェライト層間および同一ガラスセラミック基板内の異なるフェライト層間でも厚みがばらついてしまうという問題点があった。また、局所的に厚みの薄いフェライト層が形成されれば、その部分はノイズ吸収効果が充分に得られないので、これを回避するためにはフェライト層の厚みを必要以上に厚くする必要があるが、フェライト層を多量に形成することは前述のように焼成時の剥離を促進してしまうという問題点もあった。
【００１６】
以上のような理由から、絶縁基体の内部のフェライト層は微小体積または低密度のものしか形成できず、また同じように作製したガラスセラミック基板間でのノイズ吸収効果のばらつきもあり、フェライト層を用いて充分なノイズ吸収特性を持ったガラスセラミック基板を安定して得ることが困難であるという問題点があった。
【００１７】
本発明は以上のような従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、透磁率の高いフェライト層を備えており、そのノイズ吸収特性が高くかつ安定しているガラスセラミック基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラスセラミック基板は、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体の内部および表面の少なくとも一方に、配線導体と、この配線導体の上面および下面を覆うフェライトおよび１重量％以下のガラスから成る、前記ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層とが、前記絶縁基体との同時焼成で形成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明のガラスセラミック基板は、上記構成において、前記フェライトが、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種から成ることを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明のガラスセラミック基板は、上記構成において、前記ガラスセラミック絶縁層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ１およびＴ２とし、前記フェライト層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ３およびＴ４としたとき、Ｔ３＜Ｔ１およびＴ２＜Ｔ４であることを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、ガラスセラミック・グリーンシートの複数枚と、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種を含む、前記ガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの、間に配線導体を配置した少なくとも２枚のフェライト・グリーンシートとを積層して、ガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する工程と、前記ガラスセラミック・グリーンシート積層体から有機成分を除去し、次いで焼成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００２２】
さらに、本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、ガラスセラミック・グリーンシートの複数枚と、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種を含む、前記ガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの、間に配線導体を配置した少なくとも２枚のフェライト・グリーンシートとを積層するとともに、最上層および最下層を前記ガラスセラミック・グリーンシートとしたガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する工程と、前記ガラスセラミック・グリーンシート積層体の上下両面に、難焼結性無機材料とガラスと有機バインダとを含む拘束グリーンシートを積層する工程と、前記拘束グリーンシートとガラスセラミック・グリーンシート積層体との積層体から有機成分を除去し、次いで焼成して拘束シートを保持したガラスセラミック基板を作製する工程と、前記ガラスセラミック基板から拘束シートを除去する工程とを含み、前記拘束グリーンシートのガラス含有量が、前記焼成時に拘束グリーンシートを前記ガラスセラミック・グリーンシートと結合させかつ拘束グリーンシートをその積層面内で実質的に収縮させない量であることを特徴とするものである。
【００２３】
本発明のガラスセラミック基板によれば、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体の内部および表面の少なくとも一方に、配線導体と、この配線導体の上面および下面を覆うフェライトおよび１重量％以下のガラスから成る、ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層とが、絶縁基体との同時焼成で形成されていることから、フェライト層中に磁性を持たない空間を形成するガラス成分を１重量％以下としたことでフェライト層の透磁率の低下を抑えることができる。また、このフェライト層が複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体および配線導体と同時焼成によって形成されることから絶縁基体および配線導体との十分な密着性を得ることができる。さらに、このフェライト層がフェライト・グリーンシートを焼結させて形成されており、配線導体の上下面を覆うことによってフェライト層によるノイズ吸収効果を効率良く安定して発揮させることができるので、配線導体を通過するノイズが半導体素子等の電子部品へ侵入するのを効果的に防止することが可能となる。また、基板が焼成収縮挙動が異なる２種のガラスセラミック絶縁層およびフェライト層を積層して成ることから、一定の焼成温度領域において、セラミック絶縁層およびフェライト層がお互いの収縮を抑制して、熱応力を抑えつつ焼結する効果も有している。
【００２４】
また、本発明のガラスセラミック基板によれば、フェライト層を形成するフェライトが、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種から成る場合には、これらのフェライトの結晶相は高い透磁率を発現することから、これらのフェライトから成るフェライト層によってより効果的にノイズ吸収が可能な十分に高い透磁率を得ることができる。
【００２５】
また、本発明のガラスセラミック基板によれば、ガラスセラミック絶縁層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ１およびＴ２とし、フェライト層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ３およびＴ４としたとき、Ｔ３＜Ｔ１およびＴ２＜Ｔ４であるものとした場合には、フェライト・グリーンシートの焼成収縮開始温度Ｔ３がガラスセラミック・グリーンシートの焼成収縮開始温度Ｔ１よりも低いために、フェライト・グリーンシートはガラスセラミック・グリーンシートよりも先に焼結して収縮しようとするものの、ガラスセラミック・グリーンシートはその焼成収縮開始温度Ｔ１がフェライト・グリーンシートの焼成収縮開始温度Ｔ３よりも高いために未焼結の状態にあり、収縮がほとんど起こらないこととなる。そのため、フェライト・グリーンシートとガラスセラミック・グリーンシートとが密着して積層されている積層体においては、フェライト・グリーンシートはその厚み方向には収縮するものの、厚み方向に対して直角な方向、すなわち積層面に平行な方向には収縮しようとしてもガラスセラミック・グリーンシートによってその動きが拘束されるため、ほとんど収縮が起こらないものとなる。
【００２６】
次に、フェライト・グリーンシートの焼成収縮終了温度Ｔ４がガラスセラミック・グリーンシートの焼成収縮終了温度Ｔ２よりも高いために、フェライト・グリーンシートはすでに焼結されたガラスセラミック・グリーンシートによりその動きが拘束されるために積層面に平行な方向にはほとんど収縮が起こらず、厚み方向にのみ収縮が起こることとなる。そのため、積層体の焼成による収縮は厚み方向が主となって、積層面に平行な方向では収縮がほとんど発生しないものとなる。その結果、層間接続の不良や電極パターンの位置ずれの発生を抑えることができる。
【００２７】
さらに、本発明のガラスセラミック基板の製造方法によれば、ガラスセラミック・グリーンシートの複数枚と、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種を含む、ガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの、間に配線導体を配置した少なくとも２枚のフェライト・グリーンシートとを積層して、ガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する工程と、ガラスセラミック・グリーンシート積層体から有機成分を除去し、次いで焼成する工程とを有することから、高い透磁率を発現するフェライトから成るフェライト層が内蔵されるガラスセラミック基板を得ることができ、これらのフェライトから成るフェライト層によってより効果的なノイズ吸収が可能なガラスセラミック基板を得ることができる。また、ガラスセラミック基板の焼成時に生じる積層面に平行な方向の収縮を抑え、またフェライト層の変形を防止することができ、焼成時に熱収縮の異なるフェライト層が形成されたガラスセラミック・グリーンシート積層体を変形させることなく、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体と配線導体とフェライト層とを同時焼成することができる。
【００２８】
さらに、本発明のガラスセラミック基板の製造方法によれば、上記の各工程を含み、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の両面に積層した拘束グリーンシートのガラス含有量が、焼成時に拘束グリーンシートをガラスセラミック・グリーンシートと結合させかつ拘束グリーンシートをその積層面内で実質的に収縮させない量であることから、拘束グリーンシートによりガラスセラミック基板を焼成時に生じる積層面に平行な方向で実質的に収縮させず、更に精度よくガラスセラミック基板の焼成時に生じる積層面に平行な方向の収縮を抑え、またフェライト層の変形を防止することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明のガラスセラミック基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、１は複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体、２はフェライト層、３は配線導体である。
【００３１】
絶縁基体１は、複数のガラスセラミック絶縁層が積層されて構成されており、その内部および表面の少なくとも一方に配線導体３ならびにその上面および下面を覆うフェライト層２が形成されている。
【００３２】
複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体１は、まず、ガラス粉末およびフィラー粉末（セラミック粉末）、さらに有機バインダ，可塑剤，有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法，圧延法，カレンダーロール法等によってガラスセラミック・グリーンシートを製作し、このガラスセラミック・グリーンシートを複数積層した後、大気中または加湿窒素雰囲気中にて、８００〜１１００℃の温度で焼成して作製される。
【００３３】
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は同一または異なって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系ガラス等を用いることができる。
【００３４】
また、フィラー粉末としては、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や、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）等を用いることができる。
【００３５】
配線導体３は、フェライト層２に上下面を覆われて絶縁基体１の内部および表面の少なくとも一方に形成されており、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｇ合金等の金属粉末に、適当な有機バインダ，溶剤を混練して作製した導体ペーストを、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等によりガラスセラミック・グリーンシート表面に塗布し、ガラスセラミック・グリーンシートと同時に焼成されて形成される。
【００３６】
フェライト層２は、配線導体３の上下面を覆うようにして、絶縁基体１の内部および表面の少なくとも一方に配線導体３とともに形成されており、フェライトおよび１重量％以下のガラスから成るものである。このフェライト層２には、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種から成るフェライトを用いることが、より効果的にノイズ吸収が可能な十分に高い透磁率を得られる点で好ましい。
【００３７】
フェライト層２の形成は、まずフェライト粉末に適当な有機バインダ，可塑剤，有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法，圧延法，カレンダーロール法等によってフェライト・グリーンシートを製作する。次に、このフェライト・グリーンシートを所定の配線導体３を覆うものとしてガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの同形状にカットし、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の内部および表面の少なくとも一方に、間に配線導体３となる導体パターンを配置して、その配線導体３の上面および下面を覆うようにして積層する。
【００３８】
このとき、外部から配線導体３に侵入するノイズをフェライト層２により完全に吸収するためには、配線導体３の上下面をフェライト層２で完全に覆う必要がある。また、より完全なノイズ吸収のためには、配線導体３の側面もフェライト層２で覆っておくことが好ましい。よって、そのような配線導体３およびフェライト層２を形成するためには、所定のガラスセラミック・グリーンシートの表面に、下面のフェライト層２となるフェライト・グリーンシート，配線導体３となる導体ペーストのパターン，上面のフェライト層２となるフェライト・グリーンシートの順番に各層を配置して積層するとよい。
【００３９】
フェライト層２となるフェライト・グリーンシートを形成するのに用いるフェライト粉末は、仮焼済みのフェライト粉末で、粒径が均一で球形状に近い粒が望ましい。これは、均一な焼結状態を得ることができるからであり、例えばフェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在した場合は、その部分のみ結晶粒の成長が低下してしまい、焼結後に得られるフェライト層２の透磁率が安定しにくい傾向がある。
【００４０】
フェライト層２は、フェライトおよびフェライト層２全体に対して１重量％以下のガラスから成るものである。ただし、この１重量％以下のガラスは焼成時にガラスセラミックスから拡散して流入するものであり、焼成前のフェライト・グリーンシートには含まれない。
【００４１】
本発明のガラスセラミック基板の製造方法においては、まず、フェライト層２および配線導体３を前述の要領でガラスセラミック・グリーンシートの複数枚とともに積層してガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する。
【００４２】
そして、このガラスセラミック・グリーンシート積層体から有機成分を除去し、次いで焼成する。
【００４３】
有機成分の除去は、積層体に荷重をかけつつ１００〜８００℃の温度範囲で積層体を加熱することによって行ない、有機成分を分解し揮散させるとよい。また、焼成温度はガラスセラミック組成により異なるが、通常は約８００〜１１００℃の範囲内である。焼成は通常、大気中で行なうが、配線導体３の導体材料にＣｕを使用する場合には、１００〜７００℃の加湿窒素雰囲気中で有機成分の除去を行ない、次いで窒素雰囲気中で焼成を行なう。
【００４４】
また、有機成分の除去時ならびに焼成時には、積層体の反りを防止するために、積層体の上面に重しを載せる等して荷重をかけるとよい。このような重しによる荷重は５０Ｐａ〜１ＭＰａ程度が適当である。荷重が５０Ｐａ未満である場合は、積層体の反りを抑制する作用が充分でなくなる傾向がある。また、荷重が１ＭＰａを超える場合は、使用する重しが大きくなるため、焼成炉に入らなくなったり、また焼成炉に入っても重しが大きいために熱容量が不足することになり焼成できなくなったりする等の問題をひき起こすおそれがある。
【００４５】
この重しとしては、ガラスセラミック基板の焼成中に変形，溶融等して荷重が不均一になったり、分解した有機成分の揮散を妨げたりすることがないような耐熱性の多孔質のものが適している。具体的には、セラミックス等の耐火物、あるいは高融点の金属等が挙げられる。また、積層体の上面に多孔質の重しを置き、その上に非多孔質の重しを置いてもよい。
【００４６】
更に、拘束グリーンシートを用いたガラスセラミック基板の製造方法においては、まず、フェライト層２および配線導体３を前述の要領でガラスセラミック・グリーンシートの複数枚とともに積層するとともに、最上層および最下層をガラスセラミック・グリーンシートとしたガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する。
【００４７】
次に、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の上下両面に、難焼結性無機材料とガラスと有機バインダとを含む拘束グリーンシートを積層する。
【００４８】
そして、この拘束グリーンシートとガラスセラミック・グリーンシート積層体との積層体から有機成分を除去し、次いで焼成して拘束シートを保持したガラスセラミック基板を作製し、最後にこのガラスセラミック基板から拘束シートを除去する。
【００４９】
本発明における拘束グリーンシートは、難焼結性無機材科とガラスとから成る無機成分に有機バインダ，可塑剤，溶剤等を加えたスラリーを成形して得られる。難焼結性無機材料としては、Ａｌ２Ｏ３およびＳｉＯ２から選ばれる少なくとも１種が挙げられるが、これらに制限されるものではない。
【００５０】
拘束グリーンシートに加えられるガラスについても、特に制限されるものではなく、前述のガラスセラミック・グリーンシートに配合されるガラスと同様のものが使用可能である。また、拘束グリーンシート中のガラスは、ガラスセラミック・グリーンシート中のガラスと同一組成のものであってもよく、異なる組成のものであってもよい。
【００５１】
拘束グリーンシート中のガラス含有量は、この拘束グリーンシート中の全無機成分の０．５〜１５重量％であるのがよい。この範囲が焼成時にガラスセラミック・グリーンシートと結合しかつ拘束グリーンシートをその積層面内で実質的に収縮させない量となるが、必ずしもこの範囲に制限されるものではなく、使用するガラスの種類等によってガラス含有量は変化する。
【００５２】
拘束グリーンシート中のガラスの軟化点は、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の焼成温度以下で、かつ拘束グリーンシート中の有機成分の分解温度および揮散温度よりも高いのが好ましい。具体的には、拘束グリーンシート中のガラスの軟化点は４５０〜１１００℃程度であるのが好ましい。ガラスの軟化点が４５０℃未満の場合には、ガラスセラミック・グリーンシートからの有機成分の除去時に、軟化したガラスが分解、揮散した有機成分の除去経路を塞ぐことになり有機成分を完全に除去できないおそれがある。一方、ガラスの軟化点が１１００℃を超える場合には、通常のガラスセラミック・グリーンシートの焼成条件ではこのグリーンシートへの結合材として作用しなくなるおそれがある。
【００５３】
拘束グリーンシートは、ガラスセラミック・グリーンシートの作製と同様にして、有機バインダ，可塑剤，溶剤等を用いて成形することによって得られる。有機バインダ，可塑剤，溶剤としては、ガラスセラミック・グリーンシートで使用したのと同様な材料が使用可能である。ここで、可塑剤を添加するのは、拘束グリーンシートに可撓性を付与し、積層時にガラスセラミック・グリーンシートとの密着性を高めるためである。
【００５４】
ガラスセラミック・グリーンシート積層体の両面に積層される拘束グリーンシートの厚さは、片面だけでガラスセラミック・グリーンシート積層体の厚さに対して１０％以上であるのが好ましく、これよりも薄いと拘束グリーンシートの拘束性が低下するおそれがある。また、有機成分の揮散を容易にしかつガラスセラミック基板からの拘束シートの除去を考慮すると、拘束グリーンシートの厚さはガラスセラミック・グリーンシート積層体の厚さの約２００％以下であるのがよい。また、積層される拘束グリーンシートは１枚のシートからなるものであってもよく、あるいは所定の厚みになるように複数枚を積層したものであってもよい。
【００５５】
成形された拘束グリーンシートをガラスセラミック・グリーンシート積層体の両面に積層するには、積み重ねたグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダ，可塑剤，溶剤等からなる密着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。シート間に密着剤層を介在させる場合には、この密着剤層に拘束グリーンシートと同じガラス成分を含有させてシート間の結合力を高めるようにしてもよい。
【００５６】
拘束グリーンシートを積層した後、有機成分の除去と焼成を行なう。有機成分の除去は、積層体に荷重をかけつつ１００〜８００℃の温度範囲で積層体を加熱することによって行ない、有機成分を分解し揮散させる。また、焼成温度はガラスセラミック組成により異なるが、約８００〜１１００℃の範囲内である。焼成は大気中で行なうが、導体材料にＣｕを使用する場合には、１００〜７００℃の加湿窒素雰囲気中で有機成分の除去を行ない、次いで窒素雰囲気中で焼成を行なう。
【００５７】
また、有機成分の除去時ならびに焼成時には、積層体の反りを防止するために、積層体の上面に重しを載せる等して荷重をかけるとよい。このような重しによる荷重は５０Ｐａ〜１ＭＰａ程度が適当である。荷重が５０Ｐａ未満である場合は、積層体の反りを抑制する作用が充分でなくなるおそれがある。また、荷重が１ＭＰａを超える場合は、使用する重しが大きくなるため、焼成炉に入らなくなったり、また焼成炉に入っても重しが大きいために熱容量が不足することになり焼成できなくなったりする等の問題をひき起こすおそれがある。
【００５８】
この重しとしては、ガラスセラミック基板の焼成中に変形、溶融等して荷重が不均一になったり、分解した有機成分の揮散を妨げたりすることがないような耐熱性の多孔質のものが適している。具体的には、セラミックス等の耐火物、あるいは高融点の金属等が挙げられる。また、積層体の上面に多孔質の重しを置き、その上に非多孔質の重しを置いてもよい。
【００５９】
焼成後、拘束シートを除去する。除去方法としては、ガラスセラミック基板の表面に結合した拘束シートを除去できる方法であれば特に制限はなく、例えば超音波洗浄，研磨，ウォータージェット，ケミカルブラスト，サンドブラスト，ウェットブラスト（砥粒と水とを空気圧により噴射させる方法）等が挙げられる。
【００６０】
得られたガラスセラミック基板は、焼成時の収縮が拘束グリーンシートによって厚さ方向だけに抑えられているので、その積層面内の収縮をおよそ０．５％以下にも抑えることが可能となり、しかも、ガラスセラミック・グリーンシートは拘束グリーンシートによって全面にわたって均一にかつ確実に結合されているので、拘束グリーンシートの一部剥離等によってガラスセラミック基板およびフェライト層の反りや変形が起こるのを効果的に防止することができる。
【００６１】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００６２】
＜実施例１＞
本実施例では、図１に断面図で示すようなガラスセラミック基板を作製した。
【００６３】
まず、ガラスセラミックス成分として、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末６０重量％，ＣａＺｒＯ３粉末２０重量％，ＳｒＴｉＯ３粉末１７重量％およびＡｌ２Ｏ３粉末３重量％を使用した。このガラスセラミック成分１００重量％に有機バインダとしてアクリル樹脂１２重量％，フタル酸系可塑剤６重量％および溶剤としてトルエン３０重量％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３００μｍのガラスセラミック・グリーンシートを成形した。
【００６４】
次に、フェライト・グリーンシートとして平均粒径０．５〜１μｍのＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４の結晶相から構成される仮焼済みのフェライト粉末に、ブチラール樹脂１０重量％、高分子量のアルコールを希釈剤として添加し、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８０μｍのフェライト・グリーンシートを成形した。
【００６５】
同様に、配線導体ペーストとしてＣｕ粉末（平均粒径１μｍ）１００重量％に対してガラスセラミック・グリーンシートと同組成のガラス粉末２重量％、さらに所定量のエチルセルロース系樹脂とテルピネオールを加え、３本ロールにより適度な粘度になるように混合し配線導体ペーストを作製した。
【００６６】
まず、ガラスセラミック・グリーンシート所定枚数を重ね合わせ、その上にフェライト・グリーンシートを重ね合わせる。さらに導体ペーストをフェライト・グリーンシート全面に塗布し乾燥を行なった。導体ペーストは２０μｍの厚みとした。その後、乾燥した導体ペースト上にフェライト・グリーンシート、ガラスセラミック・グリーンシート所定枚数、の順に重ね合わせてガラスセラミック・グリーンシート積層体を得た。
【００６７】
得られた積層体をアルミナセッターに載置し、その上に重しを載せて約０．５ＭＰａの荷重をかけつつ大気中にて５００℃で２時間加熱して有機成分を除去した後、窒素雰囲気中にて９００℃で１時間焼成した。
【００６８】
このようにして得られたガラスセラミック基板の実施例１について、基板全体の収縮と収縮バラツキについて測定した結果を表１に示す。また、表１には後述の比較例の測定結果も記載している。
【００６９】
＜実施例２＞
本実施例では、図１に断面図で示すようなガラスセラミック基板を作製した。
【００７０】
まず、ガラスセラミックス成分として、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末６０重量％，ＣａＺｒＯ３粉末２０重量％，ＳｒＴｉＯ３粉末１７重量％およびＡｌ２Ｏ３粉末３重量％のものを使用した。このガラスセラミック成分１００重量部に、有機バインダとしてアクリル樹脂１２重量部，フタル酸系可塑剤６重量部および溶剤としてトルエン３０重量部を加え、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３００μｍのガラスセラミック・グリーンシートを成形した。
【００７１】
次に、フェライト・グリーンシートとして、平均粒径０．５〜１μｍのＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４の結晶相から構成される仮焼済みのフェライト粉末の９０重量％に、ブチラール樹脂１０重量％、高分子量のアルコールを希釈剤として添加し、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８０μｍのフェライト・グリーンシートを成形した。
【００７２】
同様に、配線導体用の導体ペーストとして、Ｃｕ粉末（平均粒径１μｍ）１００重量部に対してガラスセラミック・グリーンシートと同組成のガラス粉末２重量部、さらに５重量部のエチルセルロース系樹脂と７重量部のテルピネオールを加え、３本ロールにより適度な粘度になるように混合し導体ペーストを作製した。
【００７３】
一方、無機成分としてＡｌ２Ｏ３粉末９５重量％と軟化点７２０℃のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末５重量％とを用いて、ガラスセラミック・グリーンシートと同様にしてスラリーを作製し、次いで成形して厚さ２５０μｍの拘束グリーンシートを得た。
【００７４】
まず、ガラスセラミック・グリーンシートを２枚重ね合わせ、その上にフェライト・グリーンシートを重ね合わせる。さらに導体ペーストをフェライト・グリーンシート全面に塗布し乾燥を行なった。導体ペーストは２０μｍの厚みとした。その後、乾燥した導体ペースト上にフェライト・グリーンシート、ガラスセラミック・グリーンシートの３枚を順に重ね合わせて、ガラスセラミック・グリーンシート積層体を得た。このガラスセラミック・グリーンシート積層体の上下両面にそれぞれ拘束グリーンシートを１枚重ね合わせ、温度５５℃，圧力２０ＭＰａで圧着して積層体を得た。
【００７５】
得られた積層体をアルミナセッター上に載置し、その上に積層体上面を覆う大きさで、かつ積層体に０．５ＭＰａの荷重をかけるアルミナセラミックスから成る重しを載せて荷重をかけつつ大気中にて５００℃で２時間加熱して有機成分を除去した後、窒素雰囲気中にて９００℃で１時間焼成した。焼成後は、ガラスセラミック基板の両面に拘束シートが付着していた。この状態では、軽く叩いても拘束シートが剥がれることはなかった。
【００７６】
ガラスセラミック基板の表面に付着した拘束シートは、擦り取ることにより大部分は除去できたが、ガラスセラミック基板の表面に薄く残留していた。この残留した拘束シートを、球状Ａｌ２Ｏ３微粉末と水との混合物を高圧の空気圧で投射するウェットブラスト法により除去した。拘束シートを除去した後のガラスセラミック基板の表面は、表面粗さＲａが１μｍ以下の平滑な面であった。
【００７７】
また、得られたガラスセラミック基板の積層面内での収縮は０．５％以下であり、内層の全面にフェライト層が形成されているものの、基板に反りや変形も認められなかった。
【００７８】
このようにして得られたガラスセラミック基板の実施例２について、基板全体の収縮と収縮バラツキについて測定した結果を下記の表１に示す。
【００７９】
次に、比較例として、以下の２種類の評価用基板を作製し、同様に基板全体の収縮と収縮バラツキの測定を行なった。
【００８０】
＜比較例１＞
実施例１に対して、フェライト層を積層せず、５層のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体１と配線導体３のみから成る評価用基板を作製した。
【００８１】
＜比較例２＞
実施例１に対して、ガラスセラミック絶縁層を積層せず、フェライト層２と配線導体３のみから成る評価用基板を作製した。
【００８２】
以上のようにして作製した実施例１，２および比較例１，２の評価用基板の収縮と収縮バラツキの測定を、寸法測定機能のついた顕微鏡を用い、基板の外形寸法を測定することにより行なった。なお、表１に示す測定結果のうち基板全体の収縮バラツキは、サンプル数ｎ＝５個のデータによるものである。
【００８３】
【表１】
2004262741.tif 000003
【００８４】
表１より、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体と配線導体のみから成る比較例１の場合は、その評価用基板の基板全体の収縮は２０％と大きくなり、収縮バラツキも±０．５％と大きくなった。
【００８５】
また、フェライト層と配線導体のみから成る比較例２の場合においても、その評価用基板の基板全体の収縮は２０％と大きくなり、収縮バラツキも±０．６％と大きくなった。
【００８６】
一方、本発明のガラスセラミック基板である実施例１の基板全体の収縮は３％と小さく、収縮バラツキも±０．２％と小さかった。更に拘束グリーンシートを用いて製造したガラスセラミック基板である実施例２の基板全体の収縮は０．５％と実施例１に比べ更に小さく、収縮ばらつきも±０．１％と実施例１に比べ更に小さかった。すなわち、本発明のガラスセラミック基板およびその製造方法によると、ガラスセラミック基板全体の収縮を抑制することができるとともに、収縮バラツキも抑えることができることが分かった。
【００８７】
なお、本発明は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では配線導体にＣｕを用いたが、配線導体にＡｇ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ合金等を用いてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
本発明のガラスセラミック基板によれば、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体の内部および表面の少なくとも一方に、配線導体と、この配線導体の上面および下面を覆うフェライトおよび１重量％以下のガラスから成る、ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層とが、絶縁基体との同時焼成で形成されていることから、フェライト層中に磁性を持たない空間を形成するガラス成分を１重量％以下としたことでフェライト層の透磁率の低下を抑えることができる。また、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体および配線導体と同時焼成によって形成されることから絶縁基体および配線導体との十分な密着性を得ることができる。さらに、このフェライト層がフェライト・グリーンシートを焼結させて形成されていることから、安定した透磁率を再現性良く得ることができる。また、このフェライト層で配線導体の上下面を覆うことによってフェライト層によるノイズ吸収効果を効率良く発揮させることができるので、配線導体を通過するノイズが半導体素子等の電子部品へ侵入するのを効果的に防止することが可能となる。また、基板が焼成収縮挙動が異なる２種のガラスセラミック絶縁層およびフェライト層を積層して成ることから、一定の焼成温度領域において、セラミック絶縁層およびフェライト層がお互いの収縮を抑制して、熱応力を抑えつつ焼結する効果も有している。
【００８９】
また、本発明のガラスセラミック基板によれば、フェライト層を形成するフェライトが、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種から成る場合には、これらのフェライトの結晶相は高い透磁率を発現することから、これらのフェライトから成るフェライト層によってより効果的にノイズ吸収が可能な十分に高い透磁率を得ることができる。
【００９０】
また、本発明のガラスセラミック基板によれば、ガラスセラミック絶縁層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ１およびＴ２とし、フェライト層の焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度をそれぞれＴ３およびＴ４としたとき、Ｔ３＜Ｔ１およびＴ２＜Ｔ４であるものとした場合には、フェライト・グリーンシートの焼成収縮開始温度Ｔ３がガラスセラミック・グリーンシートの焼成収縮開始温度Ｔ１よりも低いために、フェライト・グリーンシートはガラスセラミック・グリーンシートよりも先に焼結して収縮しようとするものの、ガラスセラミック・グリーンシートはその焼成収縮開始温度Ｔ１がフェライト・グリーンシートの焼成収縮開始温度Ｔ３よりも高いために未焼結の状態にあり、収縮がほとんど起こらないこととなる。そのためフェライト・グリーンシートとガラスセラミック・グリーンシートとが密着して積層されている積層体においては、フェライト・グリーンシートはその厚み方向には収縮するものの、厚み方向に対して直角な方向、すなわち積層面に平行な方向には収縮しようとしてもガラスセラミック・グリーンシートによってその動きが拘束されるため、ほとんど収縮が起こらないものとなる。
【００９１】
次に、フェライト・グリーンシートの焼成収縮終了温度Ｔ４がガラスセラミック・グリーンシートの焼成収縮終了温度Ｔ２よりも高いために、フェライト・グリーンシートはすでに焼結されたガラスセラミック・グリーンシートによりその動きが拘束されるために積層面に平行な方向にはほとんど収縮が起こらず、厚み方向にのみ収縮が起こることとなる。そのため、積層体の焼成による収縮は厚み方向が主となって、積層面に平行な方向では収縮がほとんど発生しないものとなる。その結果、層間接続の不良や電極パターンの位置ずれの発生を抑えることができる。
【００９２】
さらに、本発明のガラスセラミック基板の製造方法によれば、ガラスセラミック・グリーンシートの複数枚と、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４およびＣｕＦｅ２Ｏ４のうちの少なくとも１種を含む、ガラスセラミック・グリーンシートと同じ大きさの、間に配線導体を配置した少なくとも２枚のフェライト・グリーンシートとを積層して、ガラスセラミック・グリーンシート積層体を作製する工程と、ガラスセラミック・グリーンシート積層体から有機成分を除去し、次いで焼成する工程とを有することから、高い透磁率を発現するフェライトから成るフェライト層が内蔵されるガラスセラミック基板を得ることができ、これらのフェライトから成るフェライト層によってより効果的なノイズ吸収が可能なガラスセラミック基板を得ることができる。また、ガラスセラミック基板の焼成時に生じる積層面に平行な方向の収縮を抑え、またフェライト層の変形を防止することができ、焼成時に熱収縮の異なるフェライト層が形成されたガラスセラミック・グリーンシート積層体を変形させることなく、複数のガラスセラミック絶縁層から成る絶縁基体と配線導体とフェライト層とを同時焼成することができる。
【００９３】
さらに、本発明のガラスセラミック基板の製造方法によれば、上記の各工程を含み、ガラスセラミック・グリーンシート積層体の上下両面に積層した拘束グリーンシートのガラス含有量が、焼成時に拘束グリーンシートをガラスセラミック・グリーンシートと結合させかつ拘束グリーンシートをその積層面内で実質的に収縮させない量であることから、拘束グリーンシートによりガラスセラミック基板を焼成時に生じる積層面に平行な方向で実質的に収縮させず、更に精度よくガラスセラミック基板の焼成時に生じる積層面に平行な方向の収縮を抑え、またフェライト層の変形を防止することができる。
【００９４】
以上により、本発明によれば、透磁率の高いフェライト層を備えており、そのノイズ吸収特性が高くかつ安定しているガラスセラミック基板およびその製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガラスセラミック基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基体
２：フェライト層
３：配線導体
【図１】
2004262741.tif 000004