(57)【要約】【課題】板厚が厚くても電気導電性が安定して高く、しかもビアホールの露出面が小さいためにその上に薄膜導電回路パターンを形成したときに電気的な接続が良好となる、半導体素子搭載用のサブマウントとして好適に使用できるビアホール付きセラミック基板及びこのような基板を効率良く製造する方法を提供する。【解決手段】例えば、或るパターンに配置された導電性ペーストが充填され貫通孔を有するグリーンシート上に該グリーンシートと同一パターンに配置された口径の小さい導電性ペーストが充填された貫通孔を有する別のグリーンシートを積層した後に脱脂及び焼成することにより製造される、基板を厚さ方向に貫通し、その露出端面が基板と実質的に同一面を形成する様に埋設された特定の形状を有する導電性部材からなるビアホールを有するセラミック基板。【選択図】  図１
2004165291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を厚さ方向に貫通し、その露出端面が基板と実質的に同一面を形成する様に埋設された導電性部材からなるビアホールを有するセラミック基板において、前記導電性部材が下記（１）〜（３）の何れか一であることを特徴とするビアホール付きセラミック基板。
（１）上方から下方に向かって連続的若しくは段階的に拡径又は縮径された柱状体。
（２）互いに形状及び大きさが異なっていてもよい柱状体１及び柱状体２が、柱状若しくは板状の中間部材を介して直列に接合した接合体であって、前記柱状体１及び柱状体２と接合する前記中間部材の両接合面の面積が夫々前記柱状体１及び柱状体２の接合端面の面積より大きく、且つ前記柱状体１及び柱状体２の接合端面の全面が前記中間部材の接合面に密着している接合体。
（３）一つ又は並列に配置された同じ高さを有する互いに形状及び大きさが異なっていてもよい複数の柱状体と、並列的に配置された同じ高さを有する互いに形状及び大きさが異なっていてもよい複数の柱状体とが、板状の中間部材を介して直列に接合した接合体であって、当該中間部材に接合する全ての柱状体の接合端面の全面が該中間部材の接合面に密着している接合体。
【請求項２】
複数のビアホールが存在することを特徴とする請求項１に記載のビアホール付きセラミック基板。
【請求項３】
グリーンシートに該グリーンシートの厚さ方向に連続的若しくは段階的に拡径又は縮径した貫通孔を設けた後に該貫通孔に導電性物質の粉末を含むペーストを充填し、次いで脱脂及び焼成を行なうことを特徴とする請求項１又は２に記載のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【請求項４】
（Ｉ）下記グリーンシートＡ及びＢを準備する工程、
グリーンシートＡ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔が配置されたグリーンシート
グリーンシートＢ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心の配置パターンが前記グリーンシートＡにおけるのと実質的に同一であり、且つその貫通孔の開口面積がグリーンシートＡの対応する貫通孔の開口面積より大きいグリーンシート
（ＩＩ）グリーンシートＡおよびＢを各グリーンシートのそれぞれ対応する貫通孔の中心が実質的に同軸になるようにして積層する工程、及び
（ＩＩＩ）前記工程（ＩＩ）で得られた積層体を脱脂した後に焼成する工程
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【請求項５】
（Ｉ’）下記グリーンシートＣ、Ｄ及びＥを準備する工程、
グリーンシートＣ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔が配置されたグリーンシート
グリーンシートＤ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心の配置パターンが前記グリーンシートＣにおけるのと実質的に同一であるグリーンシート
グリーンシートＥ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するか又は内部に金属板状体がグリーンシートを貫通するように埋設されたグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心又は該金属板状体の露出端面の中心の配置が前記グリーンシートＣ及びＤと実質的に同一であり、且つ該貫孔の開口面積又は金属板状体の露出端面の面積が前記グリーンシートＣの貫通孔の開口面積及び前記グリーンシートＤの貫通孔の開口面積より大きいグリーンシート
（ＩＩ’）グリーンシートＣ、Ｅ及びＤをこの順番で、これら全グリーンシートのそれぞれ対応する貫通孔及び／又は金属板状体の中心が実質的に同軸になるように積層する工程、及び
（ＩＩＩ’）前記工程（ＩＩ’）で得られた積層体を脱脂した後に焼成する工程
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【請求項６】
（Ｉ”）下記グリーンシートＦ及びＧを準備する工程、
グリーンシートＦ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、前記貫通孔が単独又は２個以上組合わさって構成されるユニットが１以上配置されたグリーンシート
グリーンシートＧ：内部に金属板状体がグリーンシートを貫通するように埋設されたグリーンシートであって、シート面積及び埋設される金属板状体の数が前記グリーンシートＦに存在する前記ユニット数と実質的に同じであり、当該グリーンシートＧに埋設される各金属板状体は前記グリーンシートＦに存在する各ニットに含まれる全ての前記貫通孔の開口部を完全に覆うのに十分な面積を有しており、更にこれら各金属板状体は当該グリーンシートＧを前記グリーンシートＦ上に積層したときに前記グリーンシートＦに存在する各ニットに含まれる全ての前記貫通孔の開口部を完全に覆う様に配置されているグリーンシート
グリーンシートＨ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、前記貫通孔が単独又は２個以上組合わさって構成されるユニットの数が前記グリーンシートＧに埋設される金属板状体と実質的に同数であり、更に該ユニットは当該グリーンシートＨを前記グリーンシートＧ上に積層したときに当該グリーンシートＨの各ユニットに含まる全ての前記貫通孔の開口部が前記グリーンシートＧの各金属板状体でが完全に覆われるように配置されているグリーンシート
（ＩＩ”）グリーンシートＦおよびＨをグリーンシートＦおよびＨの各ユニットに含まれる全ての貫通孔の開口部がグリーンシートＧの夫々対応する導電層で完全に覆われるように積層する工程、及び
（ＩＩＩ”）前記工程（ＩＩ”）で得られた積層体を脱脂した後に焼成する工程
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のビアホール付き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、サブマウントとして好適に使用できるビアホールを有するセラミック基板、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サブマウントとは、半導体レーザー素子とヒートシンク（銅等の金属製ブロック）の間に位置する絶縁基板であり、半導体レーザー素子から発生される熱をヒートシンク側へ効率よく伝達出来る性能を持つものである。一般の半導体レーザー素子用のサブマウントは、絶縁基板の表裏面に回路パターンが設けられており、表裏面間を貫通する導電性のビアホールによってこれら表裏面の回路パターンが電気的に接続されているものである（特許文献１参照）。そして、片面に半導体レーザー等の素子を、もう一方の片面にヒートシンクをハンダ等によりボンディングして使用されている。
【０００３】
このようなサブマウントを製造する場合、一般的には電気絶縁性であるセラミック粉体を含む板状成形体（グリーンシート）にスルーホールを穿設し、そこに導電性物質を含むペーストを充填した後、セラミック粉体及び導電性物質を同時に焼結させ、次いで表面を研磨した後、絶縁基板全面をメタライズした上でリソグラフィー法により回路パターンを形成する方法が採用されている。
【０００４】
具体的には、基板の全面を覆うメタライズ膜上にフォトレジストを塗布し、回路パターンのマスク（フォトマスク）を用いた露光工程、現像・リンス工程、必要に応じてポストベーク工程を経た後にエッチング工程で不要なメタライズ層を除去し、さらにレジストを剥離することによって回路パターンが形成されている。
【０００５】
実装の態様によっては、特に素子を載置する側の面において、回路パターンはその面全面を覆うメタライズ層から成る場合もあるが、導電性物質が充填されたビアホールの導電性物質露出部分の全面とその周辺のみを覆うように形成される場合もある。この場合、電気的な接続信頼性を確保するため、実際に素子が載置される回路パターン部位と該回路パターンの下部に存在するビアホールとの位置関係を正確に制御する必要がある。
【０００６】
このような回路パターン形成過程の露光工程において回路パターンのマスク（フォトマスク）の位置合わせが正確に行なわれず、位置ずれが生じた場合には、ビアホールと絶縁基板表面の回路パターンとの接触面積が小さくなり、電気抵抗の上昇や接続不良等の不良品発生の原因となる。また、該回路パターンと絶縁部を挟んで隣接する別な回路パターンとの絶縁信頼性が低下したり、あるいは、電気的に接続されてしまったりするという問題が発生する。また、前記セラミック粉体及び導電性物質の同時焼結過程において、該焼結過程特有の収縮現象のために所望の位置にビアホールを形成することは困難である。特に、グリーンシートのシート密度のバラツキにより収縮率が変化するため、ビアホールの位置精度には限界がある。
【０００７】
このような問題は、ビアホール露出面積に対する該ビアホールを覆う回路パターン面積との面積比を大きくする、即ちビアホールの直径を小さくすることにより解決可能と考えられるが、前記したようにビアホールはグリーンシートへのスルーホールの穿設、次いで導電性物質を含むペースト（以下、導電性ペーストともいう。）の充填という工程を経て形成されるため、ビアホールの小径化には限界がある。そのため、前記のようなサブマウントに対する小型化、高密度実装化への要求には十分に応えられないのが実情である。
即ち、ビアホールの表面の全面に形成される回路パターンの微細化に伴うビアホールと回路パターンとの相対位置の高精度化や複数の機能を集約一体化させる目的からのサブマウントの厚板化に応えるためには、スルーホールの長さと直径の比（長さ／直径、アスペクト比ともいう。）の大きなビアホールを有するセラミック基板を高歩留りで作製しなければならないが、特に直径が０．１ｍｍ以下の小さなビアホールを形成する場合には、グリーンシートの穿孔工程で打ち抜き不良や金型の破損が発生したり、導電性ペーストの充填工程でペーストがスルーホール底部まで完全に充填されない充填不良等の不具合が発生したりするため、高歩留りでの製造が困難である。また、充填不良の発生を防止しようとして、導電性ペーストの流動性を上げるために該導電性ペーストの無機物濃度を下げることは、焼成後のビアホール内部に焼結不良による微細クラック・ボイドの発生を誘発することになり不適である。特に、半導体レーザー素子搭載用のサブマウントとして使用する場合には、前記微細クラック・ボイドにトラップされたガスや不純物により、ビアホール上に形成された薄膜の密着性が悪くなるため不適である。したがって、一般的には、ビアホールのアスペクト比が十分小さくなるような薄いグリーンシートに穿孔、導電性ペーストを充填し、該導電性ペーストが充填されたビアホールを有する全く同じ薄いグリーンシートを複数枚準備してそれらを積層接着後、脱脂および焼成を行う方法が採用されている。
【０００８】
この方法では、積層の際に発生する位置ずれを回避し導電不良や抵抗の上昇などの現象の発現を防止するために、スクリーン印刷法により導電性ペーストが充填された開口部（導電性ペーストの露出面）上に導電性の接続用パッド（キャップ導体ともいう）パターンを形成、数時間の自然乾燥、平坦化プレス工程を経た後、積層を行う必要があり、多くの工程と時間を要するという点で生産上問題があった（特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−３６２７４号公報
【特許文献２】
特開平９−２２３８７０号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、半導体素子搭載用のサブマウントとして好適に使用できるビアホールを有する両面回路基板であって、ビアホールと回路パターンとの電気的な接続が良好なビアホール付きセラミック基板、及びこのような基板を効率良く製造する方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく、ビアホールのアスペクト比が十分小さくなるような厚みのグリーンシートに同一配置パターンのスルーホールを穿孔し、導電性ペーストを充填した複数のグリーンシート（このようなグリーンシートは容易に且つ高歩留りで製造し得る）を、形成されたビアホールの中心が同軸となるように積層するという着想に基づき、鋭意検討を行なった。その結果、最終的に素子が載置される回路パターン部位の下部に存在するビアホールの直径に対し、該ビアホールの直径より大きな直径を有するビアホールを同一パターンで配置したグリーンシート体を互いのビアホールの中心が同軸となるように積層した場合には、導電性の接続用パッドを形成することなく、グリーンシート体同士の積層界面における該ビアホール同士の中心軸ずれによる接触面積の低下、即ち電気抵抗の上昇や接続不良等の発生を抑えることができ、十分な接続信頼性が得られることを見出した。そして、このような製法は、それ自体が有用であることを確認すると共に、該製法によって得られるビアホール付きセラミック基板も新規であり、超微細回路パターンの形成が可能で、板厚の厚いサブマウントの原料基板としても好適であることを確認し、本発明を完成するに至った。
即ち、第一の本発明は、基板を厚さ方向に貫通し、その露出端面が基板と実質的に同一面を形成する様に埋設された導電性部材からなるビアホールを有するセラミック基板において、前記導電性部材が下記（１）〜（３）の何れか一であることを特徴とするビアホール付きセラミック基板である。
【００１２】
（１）  上方から下方に向かって連続的若しくは段階的に拡径又は縮径された柱状体
（２）互いに形状及び大きさが異なっていてもよい柱状体１及び柱状体２が、柱状若しくは板状の中間部材を介して直列に接合した接合体であって、前記柱状体１及び柱状体２と接合する前記中間部材の両接合面の面積が夫々前記柱状体１及び柱状体２の接合端面の面積より大きく、且つ前記柱状体１及び柱状体２の接合端面の全面が前記中間部材の接合面に密着している接合体
（３）  一つ又は並列に配置された同じ高さを有する互いに形状及び大きさが異なっていてもよい複数の柱状体と、並列的に配置された同じ高さを有する互いに形状及び大きさが異なっていてもよい複数の柱状体とが、板状の中間部材を介して直列に接合した接合体であって、当該中間部材に接合する全ての柱状体の接合端面の全面が該中間部材の接合面に密着している接合体。
【００１３】
上記本発明のビアホール付きセラミック基板は、ビアホールの露出面積を十分小さくすることが可能なため、微細且つ精密な回路パターン形成する際にビアホール配置に若干の位置ずれが発生しても回路パターンからビアホールがはみ出すことがなく、高歩留まりで回路パターンを形成し、サブマウントを製造することができる。そのため、本発明の基板に存在するビアホールは、露出端面が小さく且つ導電抵抗も小さいという特徴を有する。また、板厚を厚くしてもこのような効果を保持することができる。上記本発明のビアホール付きセラミック基板の中でも基板の同一面内に複数のビアホールが存在するものは、回路パターン形成後にチップ状に切断することにより多くのサブマウントを一度に製造できるという特徴を有する。
また、本発明は、本発明のビアホール付きセラミック基板を簡便且つ効率よく製造し得る方法として、下記本発明の製造方法１〜４を提供する。
〔本発明の製法１〕
グリーンシートに該グリーンシートの厚さ方向に連続的若しくは段階的に拡径又は縮径した貫通孔を設けた後に該貫通孔に導電性物質の粉末を含むペーストを充填し、次いで脱脂及び焼成を行なうことを特徴とする本発明のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【００１４】
〔本発明の製法２〕
（Ｉ）下記グリーンシートＡ及びＢを準備する工程、
グリーンシートＡ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔が配置されたグリーンシート
グリーンシートＢ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心の配置パターンが前記グリーンシートＡにおけるのと実質的に同一であり、且つその貫通孔の開口面積がグリーンシートＡの対応する貫通孔の開口面積より大きいグリーンシート
（ＩＩ）グリーンシートＡおよびＢを各グリーンシートのそれぞれ対応する貫通孔の中心が実質的に同軸になるようにして積層する工程、及び
（ＩＩＩ）前記工程（ＩＩ）で得られた積層体を脱脂した後に焼成する工程
を含むことを特徴とする本発明のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【００１５】
〔本発明の製法３〕
（Ｉ’）下記グリーンシートＣ、Ｄ及びＥを準備する工程、
グリーンシートＣ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔が配置されたグリーンシート
グリーンシートＤ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心の配置パターンが前記グリーンシートＣにおけるのと実質的に同一であるグリーンシート
グリーンシートＥ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するか又は内部に金属板状体がグリーンシートを貫通するように埋設されたグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心又は該金属板状体の露出端面の中心の配置が前記グリーンシートＣ及びＤと実質的に同一であり、且つ該貫孔の開口面積又は金属板状体の露出端面の面積が前記グリーンシートＣの貫通孔の開口面積及び前記グリーンシートＤの貫通孔の開口面積より大きいグリーンシート
（ＩＩ’）グリーンシートＣ、Ｅ及びＤをこの順番で、これら全グリーンシートのそれぞれ対応する貫通孔及び／又は金属板状体の中心が実質的に同軸になるように積層する工程、及び
（ＩＩＩ’）前記工程（ＩＩ’）で得られた積層体を脱脂した後に焼成する工程
を含むことを特徴とする本発明のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【００１６】
〔本発明の製法４〕
（Ｉ”）下記グリーンシートＦ、及びＧを準備する工程、
グリーンシートＦ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、前記貫通孔が単独又は２個以上組合わさって構成されるユニットが１以上配置されたグリーンシート
グリーンシートＧ：内部に金属板状体がグリーンシートを貫通するように埋設されたグリーンシートであって、シート面積及び埋設される金属板状体の数が前記グリーンシートＦに存在する前記ユニット数と実質的に同じであり、当該グリーンシートＧに埋設される各金属板状体は前記グリーンシートＦに存在する各ニットに含まれる全ての前記貫通孔の開口部を完全に覆うのに十分な面積を有しており、更にこれら各金属板状体は当該グリーンシートＧを前記グリーンシートＦ上に積層したときに前記グリーンシートＦに存在する各ニットに含まれる全ての前記貫通孔の開口部を完全に覆う様に配置されているグリーンシート
グリーンシートＨ：内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、前記貫通孔が単独又は２個以上組合わさって構成されるユニットの数が前記グリーンシートＧに埋設される金属板状体と実質的に同数であり、更に該ユニットは当該グリーンシートＨを前記グリーンシートＧ上に積層したときに当該グリーンシートＨの各ユニットに含まる全ての前記貫通孔の開口部が前記グリーンシートＧの各金属板状体でが完全に覆われるように配置されているグリーンシート
（ＩＩ”）グリーンシートＦおよびＨをこの順番で、グリーンシートＦおよびＨの各ユニットに含まれる全ての貫通孔の開口部がグリーンシートＧの夫々対応する導電層で完全に覆われるように積層する工程、及び
（ＩＩＩ”）前記工程（ＩＩ”）で得られた積層体を脱脂した後に焼成する工程
を含むことを特徴とする本発明のビアホール付きセラミック基板の製造方法。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のビアホール付きセラミック基板は、セラミック基板内に基板の表面と裏面とを電気的に接続するためのビアホールとして、基板を厚さ方向に貫通し、その露出端面が基板と実質的に同一面を形成する様に埋設された前記（１）〜（３）で示される何れか一の導電性部材からなるビアホールを有する。このような特殊な形状の導電性部材からなるビアホールを有することにより、基材表面に露出する導電部材の端面を小さくしても安定して効率よく生産することが可能となる。たとえば、１本の円柱状の導電性部材からなるビアホールを有する従来のビアホール付きセラミック基板において、露出端面の面積（表面と裏面とで露出端面の面積が異なる場合は小さい方の面積を採用する）に対する基板の厚さとの比（以下、厚さ／面積比ともいう）が６．５×１０−５（ｍｍ／μｍ２）以上となるようなアスペクト比のビアホール付きセラミック基板を高歩留まりで製造することは非常に困難であるのに対し、本発明の基板では、後述する本発明の製造方法を採用することにより、上記のような厚さ／面積比の場合も容易且つ高歩留まりで製造することができる。
【００１８】
本発明のビアホール付きセラミック基板で使用するセラミック基板の材質は特に限定されず、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、炭化珪素、アルミナ、ムライト、窒化ホウ素、ホウケイ酸ガラス等の公知のセラミック材料及びこれらの内の何れかを主成分とするセラミック材料が制限なく使用できる。これらの中でも、窒化アルミニウム又は窒化アルミニウムを主成分とするセラミック基板は、高い熱伝導率を有するため、例えばサブマウントとして使用した場合に半導体レーザー素子から発生する熱を効率よくヒートシンクへ逃がすと共に、誘電率も低く、また熱膨張係数がＳｉ等の半導体レーザー素子の材質と同等であることから、素子を搭載して使用した時の安定性が特に優れる放熱基板が得られるため、特に好適に使用される。なお、半導体レーザー素子搭載用のサブマウントとして使用する場合には、セラミック基板の熱伝導率は高い方が望ましく、１７０Ｗ／ｍＫ以上、特に２００Ｗ／ｍＫ以上のものが好適に使用される。
【００１９】
また、本発明のビアホール付きセラミック基板においてビアホールを構成する導電性物質は電気伝導性を有する固体であれば特に限定されず、例えば各種金属材料が使用可能であるが、所謂コファイア法によりビアホールを形成する場合には、焼成の際の高温に対する耐熱性が良く、しかも比較的電気伝導性が高いため、
タングステン、モリブデン等の高融点金属が好適に使用される。
【００２０】
以下、図面を用いて本発明のビアホール付きセラミック基板を更に詳しく説明する。
【００２１】
図１に、本発明のビアホール付きセラミック基板のうち、ビアホールを形成する導電性部材が前記（１）であるものの代表的な構造を示す。該基板においては、セラミック基板１００の内部に導電性部材２００からなるビアホールが形成されている。また、その表面１０１及び裏面１０２においては、ビアホール表面露出部の全面、及びその近傍のセラミック基板の表面が表面導電層３００で覆われている。なお、表面導電層３００を具備するか否かは任意であり、表面導電層を有しない態様も本発明のビアホール付きセラミック基板に含まれる。また、図１の斜視図においてはビアホールの導電性部材２００の端面が露出しているように記されているが、これはビアホールの位置を明確に示すための表記法であり、断面図に示されるようにその上面は導電層３００で被覆されている。また、図示しないが裏面１０２上にも導電層が形成されている。断面図における一点破線ｂは、前記本発明の製造方法２により該基板を製造する際に用いるグリーンシートの積層界面を示す。
【００２２】
図１に示される基板においては、導電性部材２００は、表面側から裏面側に向かって段階的に拡径された柱状体となっている。より具体的には断面積の大きな円柱体に断面積の小さな円柱体がその中心線が同軸となるように重ねられた構造となっている。このとき、両円柱体の断面積は特に限定されないが、導電性ペーストの充填性を考慮すると７×１０−４〜０．２０ｍｍ２（断面の直径で表して０．０３〜０．５ｍｍ）、好適には２．０×１０−３〜０．１３ｍｍ２（断面の直径で表して０．０５〜０．４ｍｍ）であるのが好ましい。また、両円柱体の断面積の比は特に限定されないが、製造時において作業誤差により不可避的に中心線が位置ずれして重ねられても小さい方の円柱体の底面が大きい方の円柱の上面に完全に密着するという観点から大きい方の断面積は小さい方の断面積の１．１〜１６．７倍、特に１．２〜８．０倍であるのが好適である。また、両柱状体の高さの比は特に限定されないが、断面積の大きな柱状体の高さは、断面積の小さな柱状体の高さを１としたときに１．０〜５．０倍、特に２．０〜３．０倍とするのが好適である。さらに、ビアホールの電気抵抗は特に制限されないが、半導体レーザー素子の性能を充分に発現するためには０．５Ω以下、さらに好適には０．１Ω以下であることが好ましい（この点は図１の態様に限らず、本発明のビアホール付セラミック基板全体についていえることである。）。
【００２３】
なお、図１には、導電性部材２００として、段階的に拡径された例として、径の異なる２つの円柱が重なった態様を示したが、径が異なる柱状体であればその断面は円に限定されるものではない（この場合においても２種の柱状体の断面積、その比及び高さについては、円柱の場合と同じことが言える）。さらに、円錐台のようにテーパーを有して連続的に拡径される態様も前記（１）の態様に含まれる。このときテーパーとしては、製造の容易さの観点から下面（大きい面）の面積／上面（小さい面）の面積で表して、１．１〜１．４倍であるのが好適である。
図１に示される態様の本発明の基板は、何れもコファイア法である前記本発明の製造方法１又は２によって好適に製造することができる。即ち、グリーンシートに該グリーンシートの厚さ方向に連続的若しくは段階的に拡径又は縮径した貫通孔を設けた後に該貫通孔に導電性物質の粉末を含むペーストを充填し、次いで脱脂及び焼成を行なう方法（本発明の製法１）により好適に製造することができる。該本発明の製造方法１においては、グリーンシートに導電性部材２００に対応する形状の孔を開けておき、該孔に導電性ペーストを充填してから脱脂、焼成するのであるが、孔の一方の開口面積が大きくなっているので、その（大きい）開口部から導電性ペーストを充填することにより厚さ／面積比が非常に大きな孔であっても容易かつ確実に導電性ペーストを充填することが可能となる。
また、図１に示される態様の本発明の基板は、内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔が配置されたグリーンシートＡ（焼成後に図１断面図における一点破線ｂよりも上の部分となるグリーンシートに対応する）および内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心の配置パターンが前記グリーンシートＡにおけるのと実質的に同一であり、且つその貫通孔の開口面積がグリーンシートＡの対応する貫通孔の開口面積より大きいグリーンシートＢ（焼成後に図１断面図における一点破線ｂよりも下の部分となるグリーンシートに対応する）を準備し、（ＩＩ）グリーンシートＡおよびＢを各グリーンシートのそれぞれ対応する貫通孔の中心線が実質的に同軸になるようにして積層した後に得られた積層体を脱脂、焼成するコファイア法（本発明の製造方法２）により好適に製造することができる。
該本発明の製造方法２では、グリーンシートに設けられる孔は円筒のように径がほぼ一定の筒状であるが、グリーンシートの厚さが薄いため小さい開口面積を有する孔であってもアスペクト比が小さくなり、容易且つ確実に導電性ペーストを充填することができる。しかも、グリーンシートＢに設けられる孔の開口面積はグリーンシートＡに設けられる孔の開口面積よりも大きくなっている（好ましくは１．１〜１６．７倍、より好ましくは１．２〜８．０倍）ので、グリーンシートＡとＢとを積層する場合において作業誤差により不可避的に中心線に位置ずれが生じても上下の導電性ペーストの接触面積の低下を抑えること、即ち電気抵抗の上昇や接続不良等を抑えることが可能である。同じ開口面積の孔に導電性ペーストを充填したグリーンシート同士を積層する場合に、上下の導電ペーストの電気的接続を確実にするためには導電ペーストが充填された開口部（導電ペーストの露出面）上に導電性のパッドパターンを印刷し、平坦化プレスしてから積層を行う方法が一般的であるが、該方法ではそのような印刷工程及び平坦化プレス工程を省略することが可能となり、より安価に製造できる。該製造方法において、グリーンシートＡ及びＢにおけるビアホールの厚さ／面積比は、製造歩留まりの高さの観点から４．２×１０−５（ｍｍ／μｍ２）以下、特に２．４×１０−５（ｍｍ／μｍ２）以下（夫々これを構成する導電性部材２００の夫々対応する円柱体部分のアスペクト比で表すと、４．９以下、好適には３．７以下）であるのが好ましい。
【００２４】
これら製法で使用するグリーンシートおよび導電性ペーストとしては、通常のコファイア法で使用されるものが特に限定なく使用でき、脱脂および焼成方法も従来のコファイア法と特に変わる点はない。この点は、後述する本発明の製造方法３及び４についても同様である。
焼成前のグリーンシートにパンチング等でスルーホールを形成し、該スルーホール内に導電性ペーストを印刷法または圧入法等により充填する。その後、脱脂・焼成を行うことにより、ビアホールを有する絶縁基板を得ることができる。このとき、脱脂方法は、特に制限されない。脱脂の雰囲気としては、導電性部材を酸化させる恐れのある大気等の酸化性雰囲気を除けば、特に限定されない。具体的には、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガ雰囲気、水素等の還元性ガス雰囲気、それらの混合ガス雰囲気、それらの加湿ガス雰囲気、真空などが好適に使用される。また、上記の脱脂温度は適宜選択されるが、通常５００〜１２００℃、好ましくは８００〜１０００℃の温度が採用される。また、かかる温度への昇温速度は、特に限定されるものではないが、一般的に１０℃／分以下が好ましい。さらに脱脂時間は、ビアホールを有するグリーンシート体の厚み、成形体密度、ビアホールの占める割合、脱脂温度等により多少異なるため、一概に特定することはできないが、一般に１〜１２００分の範囲で決定される。
【００２５】
次に、得られたビアホールを有する脱脂体は、非酸化性雰囲気又は乾燥した還元性ガス雰囲気下で焼成される。上記非酸化性雰囲気としては例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム等のガスの単独或いは混合ガスよりなる雰囲気又は真空（又は減圧）雰囲気が使用される。また、乾燥した還元性ガス雰囲気としては、水素や水素と不活性ガスの混合雰囲気が使われる。また、焼成温度は絶縁基板の材質によって異なるが、通常１，０００〜２，０００℃の範囲から選択される。例えば、セラミック基板が窒化アルミニウム焼結体からなる場合には、１，６００〜２，０００℃、更に、好適には１，７００〜１，９００℃の温度で焼成される。
【００２６】
また、本発明のビアホール付きセラミック基板において、必要に応じて導電層３００や回路パターンを形成する場合、その方法は特に限定されず、公知の導電層形成方法或いは公知のパターン形成方法が採用できる。また、形成された導電層や回路パターン上にハンダパターンを形成することもできる。
【００２７】
上記導電層は、導電性を有する層であれば特に限定されないが、通常金属膜層が使用される。この中でも金属薄膜は、電気伝導性が高いため最も好適に用いられる。該金属薄膜の構成金属としては、セラミック基板上に密着性を有する膜を形成できる金属であれば公知のものが特に制限なく使用できるが、窒化アルミニウム又は窒化アルミニウム系セラミックからなるセラミック基板を用いる場合には、密着性の観点から、チタニウム、クロム、モリブデン、タングステン、タングステンチタニウム、アルミニウム、ニッケルクロム、タンタル、窒化タンタルからなる群より選ばれる少なくとも一種の金属を使用するのが好適である。なお、該導電層は、多層構造を有していても良い。導電層が２層以上の積層体からなる場合には、第一層としてセラミック材料との密着性が良好な導電性材料からなる膜を形成し、その上に電気伝導性及び耐腐食性が良好な、白金、ニッケル、パラジウム、銅、銀、金からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる層で形成するのが好適である。また、これら前記最上層の金属層上に、半導体素子等のハンダ付けを容易にするために、例えば、金―錫系ハンダ、鉛―錫系ハンダ、金―シリコン系ハンダ、金―ゲルマニウム系ハンダといった、少なくとも１種のハンダ膜を積層、パターニングしても良い。このとき、導電層とハンダ層との中間にハンダ材の拡散を防止するための金属層を設けても良い。このような拡散防止層としては、白金、タングステン、タングステンチタニウム、モリブデンが好適に使用できる。
【００２８】
図２には、図１と別な態様の本発明の基板を示す。図２に示される基板は、ビアホールを形成する導電性部材が前記（２）である態様に該当する。該基板においては、セラミック基板１００の内部に導電性部材２００からなるビアホールが形成されている。また、その表面１０１にはビアホール表面露出部の全面及びその近傍のセラミック基板の表面を覆う表面導電層３００を含めた回路パターンが形成されている。なお、表面導電層３００等の回路パターンを具備するか否かは任意であり、回路パターンを有しない態様も本発明のビアホール付きセラミック基板に含まれる。また、図２の斜視図においてはビアホールの導電性部材２００の端面が露出しているように記されているが、これは金属ビアホールの位置を明確に示すための表記法であり、断面図に示されるようにその上面は導電層３００で被覆されている。また、図示しないが裏面１０２上にも導電層が形成されている。断面図における２つの一点破線ｂは、前記本発明の製造方法３により該基板を製造する際に用いるグリーンシートの積層界面を示す。
【００２９】
図２に示される基板においては、導電性部材２００は、互いに形状及び大きさが異なっていてもよい円柱体１及び円柱体２が、円柱状の中間部材を介して直列に接合した接合体であって、前記円柱体１及び円柱体２と接合する前記中間部材の両接合面の面積が夫々前記円柱体１及び円柱体２の接合端面の面積より大きく、且つ前記円柱体１及び円柱体２の接合端面の全面が前記中間部材の接合面に密着している接合体となっている。このとき、円柱体１及び２並びに円柱状の中間部材の断面積は特に限定されないが、導電性ペーストの充填性を考慮すると、何れも７×１０−４ｍｍ２〜０．２０ｍｍ２（断面の直径で表して０．０３〜０．５ｍｍ）、好適には２．０×１０−３ｍｍ２〜０．１３ｍｍ２（断面の直径で表して０．０５〜０．４ｍｍ）であるのが好ましい。また、円柱体１及び２の比は特に限定されず、それぞれ表面及び裏面に形成される回路パターンに応じて適宜決定すればよいが、通常は１：１〜１：８の範囲である。また、円柱体１及び２並びに円柱状の中間部材の断面積の比は特に限定されないが、製造時において作業誤差により不可避的に中心線に位置ずれが生じて重ねられても円柱体１及び２の接触面（底面又は上面）中間部材の接触面に完全に密着するという観点から、中間部材の上面及び下面の大きさは夫々接合する円柱体の断面積の１．１倍以上であるのが好適である。また、円柱体１、２及び中間部材の高さは特に限定されないが製造が容易であるという観点から中間部材の高さは円柱体１及び２の高さより高く設計する方が好ましく、積層体の全厚さの３５〜７５％、特に４５〜６５％であるのが好適である。
なお、図２には、導電性部材２００として、２つの円柱体が円柱状の中間部材に接合した態様を示したが、中間部材に接合する柱状体は円柱に限らず、任意の形状の断面を採りうる。また、該柱状体は連続的または段階的に拡径（又は縮径）されていてもよい。但し製造の容易さ及びコストの観点からは円柱体であるのが好適である。また中間部材も、その接合面が上下の柱状体の接合面が完全に密着するのに十分な広さを有するものであれば、その形状は円柱状に限定されず、他の断面形状を有する柱状体又は板状体であってもよい。このような場合においても上下の柱状体の断面積および中間部材の接合面の面積、それらの比及び高さについては、円柱体の場合と同じことが言える。なお、中間部材が板状体であるものを製造する場合にはグリーンシートに金属板をその上下面が露出するように埋設したグリーンシートを用いればよい。但し、中間部材とその上下の柱状体との接合性（密着性）が良好であるという観点から、中間部材は導電性ペーストを用いて形成するのが好適である。
図２に示される態様の本発明の基板は、何れもコファイア法である前記本発明の製造方法３によって好適に製造することができる。即ち、内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔が配置されたグリーンシートＣ（焼成後に図２断面図における下側の一点破線ｂよりも下の部分となるグリーンシートに対応する）、内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心の配置パターンが前記グリーンシートＣにおけるのと実質的に同一であるグリーンシートＤ（焼成後に図２断面図における上側の一点破線ｂよりも上の部分となるグリーンシートに対応する）、及び内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するか又は内部に金属板状体がグリーンシートを貫通するように埋設されたグリーンシートであって、シート面積及び該貫通孔の中心又は該金属板状体の露出端面の中心線の配置が前記グリーンシートＣ及びＤと実質的に同軸であり、且つ該貫通孔の開口面積又は金属板状体の露出端面の面積が前記グリーンシートＣの貫通孔の開口面積及び前記グリーンシートＤの貫通孔の開口面積より大きいグリーンシートＥ（焼成後に図２断面図における二つの一点破線ｂの間に位置する部分となるグリーンシートに対応する）、を準備し、これらグリーンシートＣ、Ｅ及びＤをこの順番で、これら全グリーンシートのそれぞれ対応する貫通孔及び／又は金属板状体の中心線が実質的に同軸になるように積層し、次いで得られた積層体を脱脂した後に焼成する方法により好適に製造することができる。該製法は、厚さ／面積比（或いはアスペクト比）が小さく導電性ペーストが充填しやすい複数のグリーンシートを積層し、結果として厚さ／面積比の大きなビアホールを形成するという基本的考え方は本発明の製造方法２と同じであるが、中間部材を含むグリーンシートを挟むことにより、表面だけでなく裏面に露出する導電性部材端面の面積も小さくすることができ、表裏両面に微細な回路パターンを有するサブマウントを製造する場合には特に好適である。
【００３０】
図２に示す本発明の基板では、中間部材の上及び下に接続する柱状体の数はそれぞれ１個であるが、本発明の製造方法３においてグリーンシートＣ及び／又はＤに替えて、内部に導電性物質の粉末を含むペーストが充填された筒状の貫通孔を有するグリーンシートであって、前記貫通孔が単独又は２個以上組合わさって構成されるユニットが１以上配置されたグリーンシートを用いることにより、ビアホールを形成する導電性部材が前記（３）で示される接合体、即ち「一つ又は並列に配置された同じ高さを有する互いに形状及び大きさが異なっていてもよい複数の柱状体と、並列的に配置された同じ高さを有する互いに形状及び大きさが異なっていてもよい複数の柱状体とが、板状の中間部材を介して直列に接合した接合体であって、当該中間部材に接合する全ての柱状体の接合端面の全面が該中間部材の接合面に密着している接合体」である本発明のセラミック基板を得ることができる。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明を更に具体的に説明するために実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３２】
実施例１
窒化アルミニウム粉末１００重量部に酸化イットリウム粉末５重量部、有機バインダー及び分散剤としてメタクリル酸ブチル１５重量部、可塑剤としてジオクチルフタレート５重量部を添加し、トルエンを溶剤としてボールミルで混合した。このスラリーを脱泡後、ドクターブレード法により厚さ０．３ｍｍのシート状に成形した。その後、このグリーンシートから長さ６０ｍｍ、幅６０ｍｍのシートを切り出した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）｝。
【００３３】
次に、この窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）にパンチング用金型を使用して穿孔し、直径φ１００μｍのスルーホールが縦横１．３ｍｍピッチで４２×４２個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２）｝。
【００３４】
次に、タングステン粉末、窒化アルミニウム粉末、有機結合材としてエチルセルロース、溶剤として酢酸２−（２−ブトキシエトキシ）エチル、その他可塑剤、分散剤を自動乳鉢、続いて３本ロールミルで十分に混錬して、ペーストを調製した。このタングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−２）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−３）｝。充填圧力は５０ｐｓｉ、充填時間は１２０秒とした。
【００３５】
また、別の窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）を４枚積層し、厚さ約１．２ｍｍの窒化アルミニウム成形体（Ａ−４）を作製した。積層圧力は８０ｋｇｆ／ｃｍ２、積層温度は７０℃、積層時間は１５分とした。
【００３６】
次に、この窒化アルミニウム成形体（Ａ−４）にパンチング金型を使用して穿孔し、直径φ３００μｍのスルーホールが窒化アルミニウム成形体（Ａ−２）と同一配置で、縦横１．３ｍｍピッチに４２×４２個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−５）｝。
【００３７】
次に、タングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−５）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−６）｝。充填圧力は５０ｐｓｉ、充填時間は２００秒とした。
【００３８】
このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−６）の上に、タングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−３）を同一配置に形成した金属ビアホールの中心が同軸に位置するように載せ、積層した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−７）｝。積層圧力は１４０ｋｇｆ／ｃｍ２、積層温度は１２０℃、積層時間は１５分とした。
【００３９】
このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−７）を乾燥窒素ガスを２０ｌ／分流通させながら８５０℃、２時間加熱脱脂を行った。なお、昇温速度は、１．５℃／分とした。同時に脱脂したテストサンプルの脱脂体の残留炭素率を測定したところ、２３１０ｐｐｍであった。その後、脱脂体を窒化アルミニウム製の容器に入れ、窒素雰囲気中１６２０℃で５時間加熱し、さらに１８７５℃で８時間焼成することにより、一方の表面において直径φ８０μｍ、もう一方の表面において直径φ２５０μｍのタングステンビアホールを有する５０×５０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍの窒化アルミニウム基板を得た。基板の反りは３５μｍであった。同時に脱脂・焼成した基板厚み１．２ｍｍのテストサンプルの熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定したところ、２１０Ｗ／ｍＫであった。
【００４０】
次に、この基板の両面に鏡面加工を施し、窒化アルミニウム基板の表面粗さがＲａ＝０．０２４μｍ、厚さ１．０ｍｍの基板を得た。次に、この基板の両面の全面に第１層／第２層／第３層＝Ｔｉ：０．１μｍ／Ｐｔ：０．２μｍ／Ａｕ：０．５μｍの積層体からなる薄膜表面導電層をスパッタ法により形成後、基板表面にφ８０μｍの金属ビアホールが露出する側の該薄膜表面導電層をドライエッチング法にてエッチングし、φ８０μｍの金属ビアホールが□０．１３ｍｍ｛なお、□は一辺が所定の長さ（この場合は０．１３ｍｍ）の正方形を意味する。｝の薄膜表面導電回路パターン内のほぼ中央に配置するように形成した。次に、該基板を□１．３ｍｍに切断し、チップ形状にした。該チップの片面を銅板に鉛−錫（鉛＝４０ｗｔ％組成）ハンダを用いハンダ付けし、もう片面に４端子をあて、金属ビアホールの電気抵抗を測定したところ、０．０４２Ω（１０チップの測定平均値）であった。また、実態顕微鏡（×４０倍）により、薄膜表面導電回路パターンからの金属ビアホールのはみ出しによる不良数を計測したところ、はみ出し不良は発生していなかった。
【００４１】
実施例２
実施例１で作製した窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）にパンチング用金型を使用して穿孔し、直径φ１２０μｍのスルーホールが縦横２．１ｍｍピッチで２６×２６個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−８）｝。次に、実施例１で調製したタングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−８）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−９）｝。充填圧力は５０ｐｓｉ、充填時間は１００秒とした。また、実施例１で作製した別の窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）を２枚積層し、厚さ約０．６ｍｍの窒化アルミニウム成形体（Ａ−１０）を作製した。積層圧力は８０ｋｇｆ／ｃｍ２、積層温度は７０℃、積層時間は１５分とした。
【００４２】
次に、この窒化アルミニウム成形体（Ａ−１０）にパンチング金型を使用して穿孔し、直径φ２００μｍのスルーホールが窒化アルミニウム成形体（Ａ−８）と同一配置で、縦横２．１ｍｍピッチで２６×２６個並んだものを用意した（窒化アルミニウム成形体（Ａ−１１）。
【００４３】
次に、タングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−１１）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１２）｝。充填圧力は５５ｐｓｉ、充填時間は１８０秒とした。
【００４４】
さらに、実施例１で作製した別の窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）にパンチング金型を使用して穿孔し、直径φ１５０μｍのスルーホールが窒化アルミニウム成形体（Ａ−８及びＡ−１１）と同一配置で、縦横２．１ｍｍピッチで２６×２６個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１３）｝。
【００４５】
次に、タングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−１３）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１４）｝。充填圧力は５０ｐｓｉ、充填時間は１５０秒とした。
【００４６】
このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−９、Ａ−１２、Ａ−１４）を、上層にＡ−９、中層にＡ−１２、下層にＡ−１４の順になるように重ね、同一配置に形成した金属ビアホールの中心が同軸に位置するように、実施例１の窒化アルミニウム成形体（Ａ−７）積層時と同一条件にて積層した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１５）｝。
【００４７】
このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−１５）を実施例１と同一条件にて脱脂した。同時に脱脂したテストサンプルの脱脂体の残留炭素率を測定したところ、２０８０ｐｐｍであった。その後、実施例１と同一条件にて焼成することにより、一方の表面において直径φ１００μｍ、もう一方の表面において直径φ１２０μｍのタングステンビアホールを有する５０×５０ｍｍ、厚さ約１．０ｍｍの窒化アルミニウム基板を得た。基板の反りは２０μｍであった。同時に脱脂・焼成した基板厚み１．０ｍｍのテストサンプルの熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定したところ、２０７Ｗ／ｍＫであった。
【００４８】
次に、この基板の両面に鏡面加工を施し、窒化アルミニウム基板の表面粗さがＲａ＝０．０２７μｍ、厚さ０．８ｍｍの基板を得た。次に、この基板の両面の全面に実施例１と同一条件にて同一構成の薄膜表面導電層を形成後、基板表面にφ１００μｍの金属ビアホールが露出する側の該薄膜表面導電層をドライエッチング法にてエッチングし、φ１００μｍの金属ビアホールが□０．１５ｍｍの薄膜表面導電回路パターン内のほぼ中央に配置するように形成した。その後、φ１２０μｍの金属ビアホールが露出する側の該薄膜表面導電層をドライエッチング法にてエッチングし、φ１２０μｍの金属ビアホールが□０．１７ｍｍの薄膜表面導電回路パターン内のほぼ中央に配置するように形成した。
【００４９】
次に、該基板を□２．１ｍｍに切断し、チップ形状にした。実施例１と同様にして、該チップの金属ビアホールの電気抵抗を測定したところ、０．０３７Ω（１０チップの測定平均値）であった。また、実態顕微鏡（×４０倍）により、薄膜表面導電回路パターンからの金属ビアホールのはみ出しによる不良数を計測したところ、基板の表裏両面ともはみ出し不良は発生していなかった。
【００５０】
比較例１
実施例１で作製した窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）を５枚積層し、シート厚み約１．５ｍｍの積層体を得た｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１６）｝。積層圧力は８０ｋｇｆ／ｃｍ２、積層温度は７０℃、積層時間は１５分とした。
【００５１】
次に、この窒化アルミニウム成形体（Ａ−１６）に直径φ１００μｍのスルーホールが縦横１．３ｍｍピッチで４２×４２個並んだものを作製するためにパンチング用金型を用い穿孔したところ、４個目のスルーホールの穿孔中に金型が破損し、その後の穿孔はできなかった。辛うじて形成できた３個のスルーホールの裏面側を実体顕微鏡（×４０倍）により観察したところ、スルーホール端部に約５０μｍのバリが発生していた。
【００５２】
比較例２
比較例１にて作製した窒化アルミニウム成形体（Ａ−１６）にパンチング用金型を使用して穿孔し、直径φ３００μｍのスルーホールが縦横１．３ｍｍピッチで４２×４２個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１７）｝。
【００５３】
次に、実施例１で調製したタングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−１７）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１８）｝。充填圧力は、６０ｐｓｉ、充填時間は、２４０秒とした。充填終了後、窒化アルミニウム成形体（Ａ−１８）の裏面側を実体顕微鏡（×４０倍）により観察したところ、スルーホールの一方の表面からもう一方の表面までタングステンペーストが到達していない所謂充填不良が約６０％のスルーホールにおいて発生していた。そこで、充填時間を６００秒に変更し、再度別な窒化アルミニウム成形体（Ａ−１７）に充填を行ったが、充填不良発生率にほとんど変化はなかった。
【００５４】
比較例３
実施例１と同様にタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−３）を作製した。次に、実施例２で作製した窒化アルミニウム成形体（Ａ−１０）にパンチング用金型を使用して、直径φ１００μｍのスルーホールが縦横１．３ｍｍピッチで４２×４２個並んだものを２枚用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−１９）｝。
【００５５】
次に、実施例１で調製したタングステンペーストを圧入法により前記２枚用意した窒化アルミニウム成形体（Ａ−１９）の各々のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２０）｝。このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−３、Ａ−２０）を、上層にＡ−３、中層及び下層にＡ−２０の順になるように重ね、同一配置に形成した金属ビアホールの中心が同軸に位置するように、実施例１の窒化アルミニウム成形体（Ａ−７）積層時と同一条件にて積層した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２１）｝。このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−２１）を実施例１と同一条件にて脱脂した。同時に脱脂したテストサンプルの脱脂体の残留炭素率を測定したところ、２１００ｐｐｍであった。その後、実施例１と同一条件にて焼成することにより、直径φ８０μｍのタングステンビアホールを有する５０×５０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍの窒化アルミニウム基板を得た。基板の反りは３７μｍであった。同時に脱脂・焼成した基板厚み１．２ｍｍのテストサンプルの熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定したところ、２０９Ｗ／ｍＫであった。
【００５６】
次に、この基板の両面に鏡面加工を施し、窒化アルミニウム基板の表面粗さがＲａ＝０．０３０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの基板を得た。
【００５７】
次に、この基板の両面の全面に実施例１と同一条件にて同一構成の薄膜表面導電層を形成後、基板の表裏面の該薄膜表面導電層を各々ドライエッチング法にて順次エッチングし、φ８０μｍの金属ビアホールが□０．１７ｍｍの薄膜表面導電回路パターン内のほぼ中央に配置するように形成した。
【００５８】
次に、該基板を□１．３ｍｍに切断し、チップ形状にした。実施例１と同様にして、該チップの金属ビアホールの電気抵抗を測定したところ、０．９０Ω（１０チップの測定平均値）であった。また、実態顕微鏡（×４０倍）により、薄膜表面導電回路パターンからの金属ビアホールのはみ出しによる不良数を計測したところ、基板の一方の面のはみ出し不良発生率は、約１７％、もう一方の面のはみ出し不良発生率は、約５０％であった。
【００５９】
比較例４
実施例２と同様に窒化アルミニウム成形体（Ａ−１０）を作製し、パンチング用金型を使用して、直径φ１５０μｍのスルーホールが縦横１．３ｍｍピッチで４２×４２個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２２）｝。
【００６０】
次に、実施例１で調製したタングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−２２）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２３）｝。
【００６１】
次に、実施例１で作製した窒化アルミニウム成形体（Ａ−１）を３枚、実施例１の窒化アルミニウム成形体（Ａ−４）積層時と同一条件にて積層し、シート厚み約０．９ｍｍの積層体を得た｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２４）｝。
【００６２】
次に、この窒化アルミニウム成形体（Ａ−２４）にパンチング用金型を使用して、直径φ１５０μｍのスルーホールが窒化アルミニウム成形体（Ａ−２２）と同一配置で、縦横１．３ｍｍピッチに４２×４２個並んだものを用意した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２５）｝。
【００６３】
次に、実施例１で調製したタングステンペーストを圧入法により前記窒化アルミニウム成形体（Ａ−２５）のスルーホール内に充填した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２６）｝。このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−２６）の上に、タングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−２３）を同一配置に形成した金属ビアホールの中心が同軸に位置するように載せ、実施例１の窒化アルミニウム成形体（Ａ−７）積層時と同一条件にて積層した｛窒化アルミニウム成形体（Ａ−２７）｝。
【００６４】
このようにして作製したタングステンビアホールを有する窒化アルミニウム成形体（Ａ−２７）を実施例１と同一条件にて脱脂した。同時に脱脂したテストサンプルの脱脂体の残留炭素率を測定したところ、２２１０ｐｐｍであった。その後、実施例１と同一条件にて焼成することにより、直径φ１２０μｍのタングステンビアホールを有する５０×５０ｍｍ、厚さ約１．２ｍｍの窒化アルミニウム基板を得た。基板の反りは３５μｍであった。同時に脱脂・焼成した基板厚み１．２ｍｍのテストサンプルの熱伝導率をレーザーフラッシュ法により測定したところ、２１１Ｗ／ｍＫであった。
【００６５】
次に、この基板の両面に鏡面加工を施し、窒化アルミニウム基板の表面粗さがＲａ＝０．０３１ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの基板を得た。
【００６６】
次に、この基板の両面の全面に実施例１と同一条件にて同一構成の薄膜表面導電層を形成後、基板の表裏面の該薄膜表面導電層を各々ドライエッチング法にて順次エッチングし、φ１２０μｍの金属ビアホールが□０．１７ｍｍの薄膜表面導電回路パターン内のほぼ中央に配置するように形成した。
【００６７】
次に、該基板を□１．３ｍｍに切断し、チップ形状にした。実施例１と同様にして、該チップの金属ビアホールの電気抵抗を測定したところ、０．７６Ω（１０チップの測定平均値）であった。また、実態顕微鏡（×４０倍）により、薄膜表面導電回路パターンからの金属ビアホールのはみ出しによる不良数を計測したところ、基板の一方の面のはみ出し不良発生率は、約２９％、もう一方の面のはみ出し不良発生率は、約５３％であった。
【００６８】
【発明の効果】
本発明のビアホール付きセラミック基板は、板厚が厚くても良好な電気導電性（低い導電抵抗）を保ったままビアホールの露出端面を小さくすることができるという特徴を有し、小型化、高密度実装化へ対応可能なサブマウントの原料基板として好適に使用できる。さらに該基板は、そのビアホールの特異な形状から、簡便かつ高歩留まりでの生産が可能である。また、本発明の製造方法によれば、上記のような優れた特性を有する本発明のビアホール付きセラミック基板を簡便且つ高歩留まりで生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板の代表的な態様の斜視図及び垂直断面図である。
【図２】本発明の基板の別な代表的な態様の斜視図及び垂直断面図である。
【符号の説明】
１００：セラミック基板
１０１：基板表面（素子載置面）
１０２：基板裏面
２００：ビアホールを構成する導電性部材
３００：導電層
ｂ：グリーンシート積層界面
【図１】
2004165291.tif 000003
【図２】
2004165291.tif 000004