(57)【要約】【課題】絶縁層に形成した溝に金属導体を充填して成る断面積の大きな層内配線導体を積み重ねて大きな断面積の配線導体を形成すると、機械的な衝撃や繰り返しの温度変化により、層内配線導体と絶縁層との間に剥離が生じ、この剥離を起点としたクラックの進展により配線導体が断線してしまう。【解決手段】絶縁層１および配線導体が多層に積層されて成り、前記配線導体は、絶縁層１に配線パターン状に形成された溝が導体で充填された層内配線導体部３と、層内配線導体部３の溝の開口側の主面に被着された、その主面より幅を広くして前記配線パターン状に形成された層状の層表面配線導体部４とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部６を有する多層配線基板である。多重配線導体部６において、層表面配線導体部４が層内配線導体部３と絶縁層１との接合を補強するので、両者の間の剥離の発生を防止することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層および配線導体が多層に積層されて成り、前記配線導体は、前記絶縁層に配線パターン状に形成された溝が導体で充填された層内配線導体部と、該層内配線導体部の前記溝の開口側の主面に被着された、前記主面より幅を広くして前記配線パターン状に形成された層状の層表面配線導体部とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部を有することを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記層表面配線導体部の幅が前記層内配線導体部の前記主面の端部からそれぞれ前記層内配線導体部の幅の５％以上３４％以下の大きさで広くされており、かつ前記層表面配線導体部の厚みが前記層内配線導体部の厚みの５％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記層表面配線導体部に含まれるガラス含有量が前記層内配線導体部のそれより多いことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記層表面配線導体部に含まれる導体粉末の粒径が前記層内配線導体部のそれより大きいことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項５】
前記層表面配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度が前記層内配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度以上であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項６】
前記層内配線導体部に含まれるガラス含有量が１５質量％以下であり、かつ前記層表面配線導体部より少ないことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記層内配線導体部と該層内配線導体部が形成された前記絶縁層との界面に、ガラス含有量が前記層内配線導体部よりも多い界面層を有することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配線基板の機能を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることができる配線構造を有する多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や電子部品等を搭載するための配線基板としてセラミックスから成る絶縁基体に配線導体を形成したセラミック配線基板が従来よりよく知られているが、このセラミック配線基板はセラミックグリーンシート積層法を採用することによって製作されており、具体的には、セラミック原料粉末にガラス粉末・有機バインダ・溶剤・可塑剤等を添加混合して泥漿状となし、これをドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得るとともに、セラミックグリーンシート表面に金（Ａｕ）・銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）・白金（Ｐｔ）・銅（Ｃｕ）・タングステン（Ｗ）・モリブデン（Ｍｏ）等の金属粉末に適当なガラス粉末・有機バインダ・溶剤・可塑剤等を添加混合して得られる金属ペーストをスクリーン印刷法により所定パターンに印刷塗布し、しかる後、このセラミックグリーンシートを複数枚積層して積層体となすとともに、この積層体を約８００〜１６００℃の適切な温度で焼成することによって製作される。
【０００３】
一方、車載機器等に用いられる配線基板においては、機器の高機能化に伴い配線基板に流れる電流値は増加する一途をたどっており、従来から用いられていた厚膜印刷法や蒸着スパッタ法にて形成された、厚みが薄く断面積の小さな配線導体では、抵抗値が高く、大電流を流すことができなかった。
【０００４】
これに対して、アルミニウム板や銅板等を回路パターン形状に加工した金属片をセラミック基板等の絶縁基板の表面にロウ材等で接合して配線導体を形成した配線基板もあるが、このような配線基板では回路は絶縁基板の表面にのみ形成されるので回路の多層化が困難であるため、多機能化や小型化に対応できなかった。
【０００５】
そこで、配線導体の断面積が大きく、なおかつ多層化された配線基板として、セラミック配線基板の絶縁層に配線用空間部や溝を形成し、そこに金属導体を充填して形成した断面積の大きな層内配線導体を有するものが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２１６３５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開昭６３−１９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような層内配線導体を有する従来の多層配線基板においては、絶縁層と層内配線導体との熱膨張差に起因する熱応力が残留応力として存在していた。例えば絶縁層をガラスセラミック基板で形成し、層内配線導体として銅金属粉体を充填して、絶縁層と層内配線導体とを同時焼成で形成した場合では、焼成温度である約１０００℃から室温までの降温過程において熱応力が発生し、この応力が多層配線基板内に残留することとなる。
【０００９】
このような残留応力は、絶縁層と配線導体の中でも断面積の大きい層内配線導体との間でとりわけ大きいものとなるので、多層配線基板に対して落下等により機械的な衝撃が加わった際や、配線基板に半導体素子を搭載して使用した際の半導体素子の動作時発熱による熱印加および冷却の繰り返し等の温度変化によって、絶縁層と層内配線導体との間に剥離が発生してしまうという問題点があった。また、層内配線導体は通常その厚みより幅の方が大きいので、層内配線導体とその側面の絶縁層との間の剥離が発生しやすく、また、この剥離を起点として絶縁層にクラックが発生し、このクラックの進展により他の配線導体が断線してしまうという問題点があった。
【００１０】
また、さらに大きな配線断面積が必要な場合は層内配線導体を積み重ねることが必要となってくるが、前述の問題点と同様の理由により層内配線導体とその側面の絶縁層との間の剥離が発生しやすく、また、この剥離を起点として絶縁層にクラックが発生し、このクラックの進展により他の配線導体が断線してしまうことがあるという問題点があった。
【００１１】
その結果、従来の多層配線基板を用いた機器は、その機能を長期間にわたり正常かつ安定に発揮させることができないという問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、以上のような従来の技術の問題点を解決すべく案出されたものであり、その目的は、層内配線導体を積み重ねて大きな断面積の配線導体を形成した場合であっても、多層配線基板の絶縁層と断面積が大きい層内配線導体との間の剥離の発生を防止することにより、この多層配線基板を使用した機器・装置の機能を長期間にわたり正常かつ安定に発揮させることができる多層配線基板を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、絶縁層および配線導体が多層に積層されて成り、前記配線導体は、前記絶縁層に配線パターン状に形成された溝が導体で充填された層内配線導体部と、この層内配線導体部の前記溝の開口側の主面に被着された、前記主面より幅を広くして前記配線パターン状に形成された層状の層表面配線導体部とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部を有することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記層表面配線導体部の幅が前記層内配線導体部の前記主面の端部からそれぞれ前記層内配線導体部の幅の５％以上３４％以下の大きさで広くされており、かつ前記層表面配線導体部の厚みが前記層内配線導体部の厚みの５％以上５０％以下であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記層表面配線導体部に含まれるガラス含有量が前記層内配線導体部のそれより多いことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記層表面配線導体部に含まれる導体粉末の粒径が前記層内配線導体部のそれより大きいことを特徴とするものである。
【００１７】
さらにまた、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記層表面配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度が前記層内配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度以上であることを特徴とするものである。
【００１８】
加えて、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記層内配線導体部に含まれるガラス含有量が１５質量％以下であり、かつ前記層表面配線導体部より少ないことを特徴とするものである。
【００１９】
加えて、本発明の多層配線基板は、上記構成において、前記層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された前記絶縁層との界面に、ガラス含有量が前記層内配線導体部よりも多い界面層を有することを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の多層配線基板によれば、配線導体が、絶縁層に配線パターン状に形成された溝が導体で充填された層内配線導体部を有するとともに、その溝の開口側の層内配線導体部の主面に被着された、その主面より幅を広くして前記配線パターン状に形成された層状の層表面配線導体部を有することから、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面の絶縁層）の両方と接合された構造となるので、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合を補強することとなる。
【００２１】
また、層内配線導体部の溝の開口側の主面が対向する位置に絶縁層が形成される場合は、層表面配線導体部は層間配線導体部として機能し、層内配線導体部の溝の開口側の主面が対向する絶縁層と層内配線導体部との接合も強固なものとなり、層内配線導体部とその絶縁層との間における剥離の発生も防止される。
【００２２】
そして、本発明の多層配線基板によれば、層内配線導体部と層表面配線導体部とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部を有することから、多重配線導体部による大きな断面積の配線導体によって大電流を流す用途にも良好に使用することができるとともに、前述の剥離の発生を防止する効果はこの多重配線導体部の層表面配線導体部と層内配線導体部が交互に積み重ねられた構造においても同様に得られるので、積み重ねられた各々の層内配線導体部とその側面の絶縁層およびその開口側の主面が対向する絶縁層との間における剥離の発生も防止される。
【００２３】
また、層表面配線導体部の幅を層内配線導体部の主面の端部からのそれぞれの張り出し量を層内配線導体部幅の５％以上３４％以下の大きさで広くし、かつ層表面配線導体部の厚みをそれが被着されている層内配線導体部の厚みの５％以上５０％以下としたときには、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）の両方と接合された構造となるため、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合をより適切に補強することができる。
【００２４】
また、層表面配線導体部に含まれるガラス含有量が層内配線導体部のそれより多いものとしたときには、焼成時に層表面配線導体部から層内配線導体部や層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）へのガラスの拡散量が多くなるために、ガラスによるアンカー効果が強まる。よって、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層の両方とより強く接合された構造となるため、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合をより適切に補強することができる。
【００２５】
また、層表面配線導体部に含まれる導体粉末の粒径が層内配線導体部のそれより大きいものとしたときには、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）の両方と接合している部位におけるガラス接合面積が大きくなるために、より強く接合された構造となるため、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合をより適切に補強することができる。
【００２６】
さらにまた、層表面配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度が層内配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度以上の場合には、層内配線導体部のバインダが昇温時に気化する際に、隣接する層表面配線導体部のバインダはこの時点ではまだ存在しており、層表面配線導体部は焼結が開始されておらずポーラスな状態のため、層内配線導体部のバインダは容易に気化することができる。これにより、層内配線導体部の焼結が均一に密に行なわれることとなるため、層表面配線導体部が、層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）の両方と安定してより強く接合された構造となる。その結果、層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合を、この層表面配線導体部でもってより適切に補強することができる。
【００２７】
また、層内配線導体部に含まれるガラス含有量を１５質量％とし、かつ層表面配線導体部より少ないものとしたときには、層内配線導体部と層表面配線導体部とが強く接合された構造を保ちながら、層内配線導体部と層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）との界面でのガラス接合が生じるようになり、層内配線導体部と層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）との接合をより適切に補強することができる。
【００２８】
また、層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部が接している絶縁層）との界面に、ガラス含有量が層内配線導体部よりも多い界面層を有するものとした場合には、層内配線導体部と、層表面配線導体部および層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部が接している絶縁層）との接合をより適切に補強することができるとともに、接合強度を向上させるために層内配線導体部にガラスを含有させた場合と比較して、層内配線導体部に通電を阻害するガラスが含有されないため電気抵抗値を低くすることができ、その結果、大電流を流した場合の層内配線導体部の発熱を効果的に抑制することができる。
【００２９】
その結果として、剥離を起点とした絶縁層のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止することが可能な多層配線基板となるので、この多層配線基板を用いた機器・装置を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の多層配線基板を添付図面に基づき説明する。
【００３１】
図１は本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。図１において、１は絶縁層、２は配線導体のうちの配線導体層、３および４は同じく配線導体のうちの層内配線導体部および層表面配線導体部、５は同じく配線導体のうちの貫通導体であり、６は層内配線導体部３と層表面配線導体部４とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部である。また、７は層表面配線導体部４の層内配線導体部３の主面の端部からの張り出し部である。
【００３２】
絶縁層１は、酸化アルミニウム質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・炭化珪素質焼結体・窒化珪素質焼結体・ガラスセラミックス焼結体等のセラミックスから成る電気絶縁材料である。
【００３３】
ガラスセラミックス質焼結体はガラス成分とフィラー成分とから成るが、ガラス成分としては、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は前記と同じである）・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は前記と同じである）・Ｐｂ系ガラス・Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。また、フィラー成分としては、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）等が挙げられる。
【００３４】
配線導体は、層内配線導体部３および層表面配線導体部４ならびに多重配線導体部６とは別に、通常の層状の配線パターン状あるいはベタパターン状の配線導体層２や貫通導体５も有している。それらを形成する導体には、例えば、タングステン（Ｗ）・モリブデン（Ｍｏ）・金（Ａｕ）・銀（Ａｇ）・パラジウム（Ｐｄ）・白金（Ｐｔ）・ニッケル（Ｎｉ）・銅（Ｃｕ）等の金属材料粉末を主成分とするメタライズ金属が用いられる。メタライズ金属はメタライズペーストを焼結させることにより得られるが、メタライズペーストの焼成収縮とガラスセラミックスの焼成収縮とを合わせたり、表層に形成される配線導体層２とガラスセラミックス質焼結体から成る絶縁層１との接合強度を確保したりするために、メタライズペースト中にガラス粉末やセラミック粉末を添加してもよく、配線導体層２・層内配線導体部３・層表面配線導体部４・貫通導体５・多重配線導体部６を含む配線導体は、それぞれの部分で添加するガラス粉末やセラミック粉末の種類および添加量が異なるものであってもよい。
【００３５】
本発明の多層配線基板は以下のようにして作製される。例えば絶縁層１がガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、まずセラミック粉末・ガラス粉末等の原料粉末に適当な有機バインダ・可塑剤・有機溶剤等を添加混合して泥漿状となし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。また、銅や銀等の低融点金属粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合してメタライズペーストを作製する。次に、セラミックグリーンシートに、例えば打ち抜き法により貫通導体５や層内配線導体部３を形成するための貫通孔および配線パターン状の溝を形成し、例えばスクリーン印刷法により、その貫通孔および溝にメタライズペーストを埋め込み、続いてその他の配線導体層２・層表配線導体部４の形状にメタライズペーストを印刷する。これら導体が印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、必要に応じて５０〜１００℃の温度で３〜２０ＭＰａの圧力で加圧して圧着し、約８００〜１０００℃の温度で焼成する。さらに、多層配線基板の表面に露出する配線導体２や層表面配線導体４の表面には、腐食防止等のためにニッケルめっきおよび金めっきを被着させるとよい。
【００３６】
本発明の多層配線基板は、絶縁層１および配線導体が多層に積層されて成り、配線導体は、絶縁層１に配線パターン状に形成された溝が導体で充填された層内配線導体部３と、この層内配線導体部３の前記溝の開口側の主面に被着された、層内配線導体部３の主面より幅を広くして前記配線パターン状に形成された層状の層表面配線導体部４とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部６を有することを特徴とするものである。このような多重配線導体部６によれば、層表面配線導体部４を有することから、この層表面配線導体部４がこれと交互に積み重ねられた層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３の側面の絶縁層１）の両方と接合された構造となるので、層表面配線導体部４が層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合を補強するように作用し、両者の間における剥離の発生が防止され、大きな断面積の多重配線導体部６を形成した場合であっても、この多重配線導体部６と絶縁層１との間における剥離が発生することはない。
【００３７】
また、多重配線導体部６の上端または下端において層内配線導体部３の溝の開口側の主面が対向する位置に絶縁層１が形成される場合（層表面配線導体４が２つの絶縁層１の間にある場合）は、層表面配線導体部４は層間配線導体部として機能し、層内配線導体部３の溝の開口側の主面が対向する絶縁層１と層内配線導体部３との接合も強固なものとなり、層内配線導体部３とその絶縁層１との間における剥離の発生も防止される。これは、層表面配線導体部４と層内配線導体部３とが焼結して一体となるので、層内配線導体部３の溝の開口側の主面とその開口が対向する絶縁層１との接合面積が実質的に大きくなるからである。
【００３８】
これらの結果として、多重配線導体部６を構成する断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止することが可能な多層配線基板となるので、この多層配線基板を用いた機器・装置を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３９】
多重配線導体部６における層表面配線導体部４は、層内配線導体部３の溝の開口側の主面に層内配線導体部３と同様の配線パターン状にその主面より幅を広くして形成され被着されるので、溝が絶縁層１を貫通する場合には層内配線導体部３の両主面に被着されるものとなり、溝が絶縁層１を貫通しない場合は層内配線導体部３の片方の主面にしか被着されないものとなるが、いずれの場合でも同様の剥離の発生防止の効果が得られる。
【００４０】
また、多重配線導体部６における層表面配線導体部４の層内配線導体部３端部からの配線幅の張り出し量を層内配線導体部幅４の５％以上３４％以下とし、かつ層表面配線導体部４の配線厚みを層内配線導体部３の配線厚みの５％以上５０％以下とすることにより、層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３の側面が接している絶縁層）の両方と接合された構造となるため、層表面配線導体部４が層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合をより適切に補強することとなる。
【００４１】
層表面配線導体部４の層内配線導体部３端部からの配線幅の張り出し量（張り出し部６の張り出し幅）が層内配線導体部幅３の５％未満の場合では、層表面配線導体部４のスクリーン印刷工程による形成時において発生する印刷ズレにより、その層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方と接合されない場合が発生することがある。その結果、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、前述した断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止できないことがある。よって、層表面配線導体部４の層内配線導体部３端部からの配線幅張り出し量（張り出し部６の張り出し幅）は層内配線導体部幅３の５％以上が望ましい。
【００４２】
一方、３４％を超えると、層内配線導体部３および層表面配線導体部４を電気信号の電流が通過する際、表皮効果が大きくなり層表面配線導体部４の電流密度が増大することがあり、このため表１および図２に示すように、層内配線導体部３の抵抗値が見かけ上増大し電気信号の電流の通過を妨げる要因となることがある。
【００４３】
【表１】
2004319531.tif 000003
【００４４】
なお、表１は張り出し幅（％）を変化させたときに配線導体層２に電流値８Ａの電流を流すのに必要な印加電圧値（Ｖ）およびそのときの配線抵抗値（Ω）の例を示したものである。また、図２は、その張り出し幅に対する印加電圧値の変化の様子を、横軸に張り出し幅（％）を、縦軸に印加電圧値（Ｖ）をとって、各点の値をプロットするとともに特性曲線で示したものである。ここで、配線導体層２に大電流を通せることが要求される車載用の配線基板への使用を考えると、その印加電圧値として許容される上限値が約１２Ｖであることから、表１および図２に示した評価結果によれば、層表面配線導体部４の張り出し部７の張り出し幅が層内配線導体部３の３４％を超えると、配線抵抗値が急激に増加して８Ａの電流を通過させるのに必要な印加電圧値が１２Ｖを超えてしまい、不適当なものとなってしまうことが分かる。
【００４５】
よって、層表面配線導体部４の層内配線導体部３の主面の端部からの配線幅の張り出し量（張り出し部６の張り出し幅）は層内配線導体部３の幅の３４％以下が望ましい。
【００４６】
さらに、多重配線導体部６における層表面配線導体部４の配線厚みが層内配線導体部３の配線厚みの５％未満の場合は、層表面配線導体部４を導体ペーストで作製するためのスクリーン印刷工程にて不可避的に発生する印刷ズレにより、層内配線導体部３に対する層表面配線導体部４の位置ズレが発生するため、その層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方と接合されない場合が発生することがある。その結果、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、前述した断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止できないことがある。よって、層表面配線導体部４の配線厚みは層内配線導体部３の配線厚みの５％以上が望ましい。
【００４７】
他方、層表面配線導体部４の配線厚みが層内配線導体部３の配線厚みの５０％を超えると、前述のセラミックグリーンシートの積層時に必要に応じて５０〜１００℃の温度で３〜２０ＭＰａの圧力で加圧して圧着するが、その際に層内配線導体部３の配線厚みが上下の層表面配線導体部４の厚み分と同じ厚みとなり、層内配線導体部３と層表面配線導体部４との弾性収縮力が等しくなるために、加圧しても層表面配線導体部４の中央部は薄くならず、端部は平面方向に圧力が加わっていないために極端に薄くなり変形が生じることがある。よって、層表面配線導体部４の配線厚みは層内配線導体部３の配線厚みの５０％以下が望ましい。
【００４８】
さらにまた、多重配線導体部６における層表面配線導体部４に含まれるガラス含有量を層内配線導体部３のそれより多いものとすることにより、焼成時の層表面配線導体部４から層内配線導体部３やこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３の側面が接している絶縁層１）へのガラスの拡散量が多くなるために、ガラスによるアンカー効果が強まる。よって、層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方とより強く接合された構造となるため、層表面配線導体部４が層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合をより適切に補強することとなる。
【００４９】
層表面配線導体部４に含まれるガラス含有量が層内配線導体部３のそれより少ない場合では、その層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方と接合されない場合が発生することがある。その結果、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、前述した断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止できないことがある。よって、層表面配線導体部４に含まれるガラス含有量が層内配線導体部３のそれより多いことが望ましい。
【００５０】
一方、層表面配線導体部４単独でのガラス含有量が大きくなりすぎると、焼成工程における焼結収縮の際に、層表面配線導体部４と層内配線導体部３との熱収縮速度に差が生じる。このため層表面配線導体部４と層内配線導体部３との間にクラックが生じ、そのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止できないことがある。また、一般的に、層表面配線導体部４単独に含まれるガラス含有量が４５質量％以上になると、層表面配線導体部４内でガラス組織が連続的につながってしまい導電性を妨げてしまうことがある。このため、層表面配線導体部４単独に含まれるガラスの含有量は４５質量％未満が望ましい。
【００５１】
また、多重配線導体部６における層表面配線導体部４に含まれる導体粉末の粒径を層内配線導体部３のそれより大きいものとすることにより、層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３の側面が接している絶縁層）の両方と接合している部位におけるガラス接合面積が大きくなるために、層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびそれが形成された絶縁層１の両方とより強く接合された構造となるため、層表面配線導体部４が層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合をより適切に補強することができる。
【００５２】
層表面配線導体部４に含まれる導体粉末の粒径が層内配線導体部３のそれより小さい場合は、焼結時に層表面配線導体部４が層内配線導体部３より先に焼結してしまい、層内配線導体部３の焼結収縮を阻害することがあるために、その層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方と強く接合されない場合が発生することがある。その結果、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、前述した断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止できないことがある。よって、層表面配線導体部４に含まれる導体粉末の粒径が層内配線導体部３のそれより大きいことが望ましい。
【００５３】
一方、層表面配線導体部４と層内配線導体部３との導体粉末の粒径が同じ大きさの場合は、焼結収縮は安定しているが、層表面配線導体部４と層内配線導体部３とのバルク強度が同じ程度のものとなるために、補強構造として存在する層表面配線導体部４へ熱的応力が加わった際に、層表面配線導体部４と絶縁層１との間は十分な強度で接合されているが、層表面配線導体部４の内部で破壊が生じ、絶縁が起こる可能性がある。このため層表面配線導体部４の内部にクラックが生じ、本来の目的である、層内配線導体部３のクラックの進展による他の配線導体の断線の防止を行なえないことがある。よって、層表面配線導体部４に含まれる導体粉末の粒径が層内配線導体部３のそれより大きいことが望ましい。
【００５４】
さらにまた、層表面配線導体部４に含まれるバインダの熱分解温度を層内配線導体部３に含まれるバインダの熱分解温度以上にすることにより、層内配線導体部３のバインダが昇温時に気化する際に、隣接する層表面配線導体部４のバインダはこの時点ではまだ存在しており、層表面配線導体部４は焼結が開始されておらずポーラスな状態のため、層内配線導体部３のバインダは容易に気化することができる。これにより、層内配線導体部３の焼結が均一に密に行なわれることとなるため、層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３の側面が接している絶縁層）の両方とこの層表面配線導体部４との焼結状態が均一になって、安定に、かつより強く接合された構造となり、層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合をこの層表面配線導体部４がより適切に補強することができるようになる。
【００５５】
層表面配線導体部４に含まれるバインダの熱分解温度が層内配線導体部３に含まれるバインダの熱分解温度より低い場合には、焼結工程時に、層内配線導体部３のバインダが昇温時に気化する際に、隣接する層表面配線導体部４のバインダがこの時点ですでに気化しており層表面配線導体部４は焼結を開始している状態となる。すなわち、層内配線導体部３のバインダは焼結した層表面配線導体部４に阻まれることとなり、容易に気化ができない場合がある。これにより、層内配線導体部３内のバインダが層内配線導体部３内で炭化して、層内配線導体部３が疎な焼結状態となる場合がある。このため、層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方と十分な強度で接合されないか、もしくは、脆弱な接合となることがある。その結果、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、前述した断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を確実に防止できなくなることがある。よって、層表面配線導体部４に含まれるバインダの熱分解温度が層内配線導体部３に含まれるバインダの熱分解温度より高いことが望ましい。
【００５６】
一方、層表面配線導体部４と層内配線導体部３とに含まれるバインダの熱分解温度が同じ温度の場合は、層内配線導体部３内のバインダの気化は層表面配線導体部４内のバインダの気化とほぼ同時に開始され、その気化の状態が安定しているため、層表面配線導体部４と層内配線導体部３とに含まれるバインダの熱分解温度が同じであっても本発明の効果を確実に得ることができる。
【００５７】
なお、このように層表面配線導体部４に含まれるバインダの熱分解温度を層内配線導体部３に含まれるバインダの熱分解温度以上にする場合には、絶縁層１のセラミックスに含まれるバインダの熱分解温度を超えない範囲に設定することが好ましい。これは、層表面配線導体部４に含まれるバインダの熱分解温度が絶縁層１のセラミックスに含まれるバインダの熱分解温度を超えると、絶縁層１のセラミックスが層表面配線導体部４より早く焼結することとなり、そうなると層表面配線導体部４に含まれるバインダが気化できなくなってしまい、絶縁層１の内部に炭素分が残留することとなってしまうためである。
【００５８】
そのような好適な例としては、絶縁層１のセラミックスの焼結温度が８００〜１０００℃である場合には、セラミックグリーンシートに含まれるバインダの熱分解温度は４００〜６００℃であるので、これに対して層表面配線導体部４に含まれるバインダの熱分解温度を４００℃未満とすることが適当である。
【００５９】
また、層内配線導体部３に含まれるガラス含有量を１５質量％とし、かつ層表面配線導体部４より少ない含有量でガラスを添加することにより、層内配線導体部３と層表面配線導体部４との強く接合された構造を保ちながら、層内配線導体部３と層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）との界面でのガラス接合を生じさせることができるようになり、層内配線導体部３と層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）との接合をより適切に補強することができる。
【００６０】
これに対し、層内配線導体部３に含まれるガラス含有量が層表面配線導体部４のそれより多い場合は、その層表面配線導体部４が層内配線導体部３およびこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１の両方と十分な強度で接合されない場合が発生することがある。その結果、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線の発生を防止できないことがある。よって、層表面配線導体部４に含まれるガラス含有量は、層内配線導体部３のそれより多いことが望ましい。
【００６１】
また、層内配線導体部３のガラス量がこの層内配線導体部３に占める割合で１５質量％を超えると、層内配線導体部３内に十分な量を超えるガラスが存在することになり、焼成時に層表面配線導体部４から層内配線導体部３へのガラスの拡散が生じにくくなり、ガラスによるアンカー効果が弱まることがある。この結果、層表面配線導体部４と層内配線導体部３とが十分な強度で接合されなくなる場合が発生し、層表面配線導体部４が補強構造として不十分な状態になり、断面積の大きい層内配線導体部３と絶縁層１との間における剥離を起点とした絶縁層１のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線の発生を防止できなくなることがある。よって、層内配線導体部３に含まれるガラス含有量は、１５質量％より少ないことが望ましい。
【００６２】
また、多重配線導体部６における層表面配線導体部４は層内配線導体部３の主面の幅より広い層状の導体部であるが、層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合を補強するのが目的であるから、ここでいう幅とは幅方向だけでなく長さ方向も含まれ、層表面配線導体部４の大きさは層内配線導体部３の幅方向に広いだけでなく、長さ方向にも長いものである。
【００６３】
また、層表面配線導体部４と層内配線導体部３とが交互に積み重ねられて多重配線導体部６を構成しているので、これらが積層された各部において以上の作用効果を得ることができるため、配線導体に大電流を流す場合にその大電流の大きさに応じて所望の大きな断面積を有する多重配線導体部６を形成したときにも、絶縁層１との間の剥離の発生がない、信頼性が高い多層配線基板を得ることができる。
【００６４】
多重配線導体部６を構成する層内配線導体部３および層表面配線導体部４の形成は、上述したようにセラミックグリーンシートに配線パターン状に形成した溝に層内配線導体部３を形成する導体となるメタライズペーストを埋め込んで充填し、その主面上に層表面配線導体部４の形状にメタライズペーストを印刷すればよいが、多重配線導体部６の中間部分で配線パターン状の溝がセラミックグリーンシートを貫通している場合は、層表面配線導体部４の形状にメタライズペーストを印刷したセラミックグリーンシートの上に、貫通した溝を形成したセラミックグリーンシートをその層表面配線導体４の印刷パターンと貫通した溝とを位置合わせして積層した後に、その溝にメタライズペーストを埋め込み、そのメタライズペーストが充填された溝上に層表面配線導体部４の形状にメタライズペーストを印刷すれば、層内配線導体部３の両主面に層表面配線導体部４が形成される。
【００６５】
このような多重配線導体部６としては、例えば、絶縁層１にＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末およびＡｌ２Ｏ３粉末から成るガラスセラミックスを用い、層内配線導体部３および層表面配線導体部４にＡｇの金属粉末およびＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末から成る導体を用いて、１０Ａ程度の大電流を流す回路を構成する場合であれば、層内配線導体層３の導体幅を２．０ｍｍ、導体厚みを０．２ｍｍおよび層表面配線導体層４の配線幅の張り出し量を０．５ｍｍ、導体厚みを０．０５ｍｍとし、併せてガラス粉末の添加量については、層内配線導体部３にはＡｇを１００として３質量％および層表面配線導体部４にはＡｇを１００として７．５質量％とし、さらにＡｇ粉末の粒径については、層内配線導体部３には平均で３μｍおよび層表面配線導体部４には平均で５μｍとして、この層内配線導体部３の３層と、その間および上下に配置した層表面配線導体部４の４層とを交互に積み重ねて多重配線導体部６とすることにより、絶縁層１との間の剥離の発生もなく、長期間にわたって正常かつ安定に作動させることができる、大電流に対応した多層配線基板とすることができる。
【００６６】
次に、図３は本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を示す、図１と同様の断面図である。図３において図１と同様の個所には同じ符号を付してあり、１は絶縁層、２は配線導体のうちの配線導体層、３および４は同じく配線導体のうちの層内配線導体部および層表面配線導体部、５は同じく配線導体のうちの貫通導体であり、６は層内配線導体部３と層表面配線導体部４とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部である。また、７は層表面配線導体部４の層内配線導体部３の主面の端部からの張り出し部である。そして、８は層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３が接している絶縁層１）との間に形成された界面層である。
【００６７】
この界面層８は、層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１（層内配線導体部３が接している絶縁層１）との界面に、ガラス含有量が層内配線導体部３のガラス含有量よりも多い層として形成されたものであり、このような界面層８を形成したときには、層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との界面でガラス接合を生じさせることができ、層内配線導体部３とこの層内配線導体部３が形成された絶縁層１との接合をより適切に補強することができる。さらに、層内配線導体部３に通電を阻害するガラスが含有されないため電気抵抗値を低くすることができ、その結果、大電流を流した場合の層内配線導体部３の発熱を効果的に抑制することができる。
【００６８】
なお、界面層８の形状は、層内配線導体部３の材質や通電量等に応じて任意の形状を選択できるが、基板の内層配線構造の自由度を高め、かつ、基板の小型化に対応するためにはその厚みを層内配線導体部３の幅の０．１％から５％とすることが望ましい。
【００６９】
なお、本発明は上述の実施の形態の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であれば種々の変更は可能である。
【００７０】
例えば、上述した作製方法においてガラスセラミック材料が焼結する温度では実質的に焼結収縮しない無機成分、例えばアルミナのグリーンシートをセラミックグリーンシート積層体の両面に積層して焼成すると、いわゆるＸ−Ｙ平面方向の焼成収縮を抑制できるので、焼成収縮のバラツキによる配線基板の寸法のバラツキや反りを抑えることが可能となるので、好ましいものとなる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の多層配線基板によれば、配線導体が、絶縁層に配線パターン状に形成された溝が導体で充填された層内配線導体部を有するとともに、その溝の開口側の層内配線導体部の主面に被着された、その主面より幅を広くして前記配線パターン状に形成された層状の層表面配線導体部を有することから、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面の絶縁層）の両方と接合された構造となるので、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合を補強することとなる。
【００７２】
また、層内配線導体部の溝の開口側の主面が対向する位置に絶縁層が形成される場合は、層表面配線導体部は層間配線導体部として機能し、層内配線導体部の溝の開口側の主面が対向する絶縁層と層内配線導体部との接合も強固なものとなり、層内配線導体部とその絶縁層との間における剥離の発生も防止される。
【００７３】
そして、本発明の多層配線基板によれば、層内配線導体部と層表面配線導体部とを交互に積み重ねて成る多重配線導体部を有することから、多重配線導体部による大きな断面積の配線導体によって大電流を流す用途にも良好に使用することができるとともに、前述の剥離の発生を防止する効果はこの多重配線導体部の層表面配線導体部と層内配線導体部が交互に積み重ねられた構造においても同様に得られるので、積み重ねられた各々の層内配線導体部とその側面の絶縁層およびその開口側の主面が対向する絶縁層との間における剥離の発生も防止される。
【００７４】
また、層表面配線導体部の幅を層内配線導体部の主面の端部からのそれぞれの張り出し量を層内配線導体部幅の５％以上３４％以下の大きさで広くし、かつ層表面配線導体部の厚みをそれが被着されている層内配線導体部の厚みの５％以上５０％以下としたときには、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）の両方と接合された構造となるため、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合をより適切に補強することができる。
【００７５】
また、層表面配線導体部に含まれるガラス含有量が層内配線導体部のそれより多いものとしたときには、焼成時に層表面配線導体部から層内配線導体部や層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）へのガラスの拡散量が多くなるために、ガラスによるアンカー効果が強まる。よって、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層の両方とより強く接合された構造となるため、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合をより適切に補強することができる。
【００７６】
また、層表面配線導体部に含まれる導体粉末の粒径が層内配線導体部のそれより大きいものとしたときには、層表面配線導体部が層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）の両方と接合している部位におけるガラス接合面積が大きくなるために、より強く接合された構造となるため、層表面配線導体部が層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合をより適切に補強することができる。
【００７７】
さらにまた、層表面配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度が層内配線導体部に含まれるバインダの熱分解温度以上の場合には、層内配線導体部のバインダが昇温時に気化する際に、隣接する層表面配線導体部のバインダはこの時点ではまだ存在しており、層表面配線導体部は焼結が開始されておらずポーラスな状態のため、層内配線導体部のバインダは容易に気化することができる。これにより、層内配線導体部の焼結が均一に密に行なわれることとなるため、層表面配線導体部が、層内配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）の両方と安定してより強く接合された構造となる。その結果、層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層との接合を、この層表面配線導体部でもってより適切に補強することができる。
【００７８】
また、層内配線導体部に含まれるガラス含有量を１５質量％とし、かつ層表面配線導体部より少ないものとしたときには、層内配線導体部と層表面配線導体部とが強く接合された構造を保ちながら、層内配線導体部と層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）との界面でのガラス接合が生じるようになり、層内配線導体部と層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部の側面が接している絶縁層）との接合をより適切に補強することができる。
【００７９】
また、層内配線導体部とこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部が接している絶縁層）との界面にガラス含有量が層内配線導体部よりも多い界面層を有するものとした場合には、層内配線導体部と、層表面配線導体部およびこの層内配線導体部が形成された絶縁層（層内配線導体部が接している絶縁層）との接合をより適切に補強することができるとともに、接合強度を向上させるために層内配線導体部にガラスを含有させた場合と比較して、層内配線導体部に通電を阻害するガラスが含有されないため電気抵抗値を低くすることができ、その結果、大電流を流した場合の層内配線導体部の発熱を効果的に抑制することができる。
【００８０】
その結果として、剥離を起点とした絶縁層のクラックの発生およびそのクラックの進展による他の配線導体の断線を防止することが可能な多層配線基板となるので、この多層配線基板を用いた機器・装置を長期間にわたり正常かつ安定に作動させることが可能となる。
【００８１】
以上により、本発明によれば、層内配線導体を積み重ねて大きな断面積の配線導体を形成した場合であっても、多層配線基板の絶縁層と断面積が大きい層内配線導体との間の剥離の発生を防止することにより、この多層配線基板を使用した機器・装置の機能を長期間にわたり正常かつ安定に発揮させることができる多層配線基板を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】層表面配線導体部の張り出し幅と印加電圧との関係を示す線図である。
【図３】本発明の多層配線基板の実施の形態の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・絶縁層
２・・・・配線導体層
３・・・・層内配線導体部
４・・・・層表面配線導体部
５・・・・貫通導体
６・・・・多重配線導体部
７・・・・層表面配線導体部の層内配線導体部の主面の端部からの張り出し部
８・・・・層内配線導体部と絶縁層との界面層
【図１】
2004319531.tif 000004
【図２】
2004319531.tif 000005
【図３】
2004319531.tif 000006