(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスおよびフィラーからなるガラスセラミック絶縁層が複数層積層されて成る絶縁基体の内層に、前記ガラスセラミック絶縁層と同時焼成されて形成されるとともに内部にコイル用導体が埋設された、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が、前記ガラスセラミック絶縁層との間に絶縁層および焼結金属層の少なくとも１種からなる厚みが１０μｍ以上の介在層を介在させて形成されているガラスセラミック基板であって、前記フェライト層は、前記ガラスセラミック絶縁層のガラスおよびフィラーよりも熱膨張係数が高く、前記絶縁層は、前記ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよび前記フェライト層に含有されるフェライトと同じフェライトを含有し、前記焼結金属層は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属およびガラスを含有しており、前記絶縁層および前記焼結金属層は、前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きく、かつ前記フェライト層の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さく、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かつＴ２＜Ｔ４であり、前記ガラスセラミック基板の焼成時に前記ガラスセラミック絶縁層が前記フェライト層の積層面に平行な方向の収縮を拘束す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】
前記絶縁層に含有されるガラスの軟化温度および結晶化温度をそれぞれＴ５およびＴ６とし、前記ガラスセラミック絶縁層に含有されるガラスの軟化温度をＴ７とし、前記フェライト層の焼結開始温度をＴ８としたときＴ５＜Ｔ８かつＴ７＜Ｔ６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】
請求項１記載のガラスセラミック基板の製造方法であって、複数枚のガラスセラミックグリーンシートと、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、間にコイル用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、前記ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよび前記フェライト層に含有されるフェライ
トと同じフェライト仮焼粉末を含有する絶縁ペースト層、およびＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属粉末およびガラス粉末を含有する金属ペースト層の少なくとも１種を介して積層するとともに、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から有機成分を除去した後に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】
請求項１記載のガラスセラミック基板の製造方法であって、複数枚のガラスセラミックグリーンシートと、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、間にコイル用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、前記ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよび前記フェライト層に含有されるフェライトと同じフェライト仮焼粉末を含有する絶縁ペースト層、およびＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属粉末およびガラス粉末を含有する金属ペースト層の少なくとも１種を介して積層するとともに、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前記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た後に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前記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、前記焼成時に前記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前記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。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載のガラスセラミック基板の製造方法において、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体または前記拘束グリーンシートと前記ガラスセラミックグリーンシート積層体との積層体をマイクロ波吸収性の筐体で囲うとともに、該筐体を通して前記ガラスセラミックグリーンシート積層体または前記拘束グリーンシートと前記ガラスセラミックグリーンシート積層体との積層体にマイクロ波を照射することにより、有機成分の除去および焼成を行う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】
【技術分野】
【０００１】
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に、ガラスセラミック絶縁層と同時焼成されて形成されるとともに内部にコイル用導体が埋設された、インダクタンス値を上げるためのフェライト層が設けられたガラスセラミック基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機を始めとする移動体通信機器等の電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。かかる携帯電話機等の通信機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載される各種電子装置も小型化、薄型化が要求されている。例えば、ガラスセラミック基板の内部にコイルを内蔵した構成のＬＣフィルタが知られている。このＬＣフィルタの場合、従来チップ部品のコイルを用いていたのをガラスセラミック基板の内部に内蔵することで小型化、薄型化ができるという利点を有する。
【０００３】
しかしながら、コイルを内蔵したガラスセラミック基板では、非磁性のガラスセラミック基板内にコイルを形成するため１００ｎＨを超えるコイルの内蔵は困難であった。そこで、近年ではガラスセラミック基板の内部にフェライト層を内蔵させることにより１００ｎＨを超えるコイルを内蔵することができ、これにより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。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、フェライト層とガラスセラミック絶縁層を同時焼成している。
【０００４】
一方、これらガラスセラミック基板を焼成する際、電気炉焼成よりも焼成時間が短縮でき、かつエネルギー効率が向上するといった理由から、近年、電気炉焼成に替わって特許文献３に示されるようなマイクロ波焼成が注目されつつある。
【０００５】
マイクロ波焼成は、電気炉焼成が外部からの伝熱によって被焼成物の表面から内部へ向けて加熱され焼成されるのに対し、照射されたマイクロ波によって被焼成物が自己発熱するので被焼成物を効率良く加熱することができ、被焼成物の表面と内部に温度勾配が生じにくくなることから、被焼成物の表面と内部の焼成のタイミングをほぼ同じとすることができる。このような特徴を有するマイクロ波焼成は、内部に誘電体層を持つ配線基板等の焼成においては、誘電率の高い誘電体層を選択的に焼結させることができる等の理由により、電気炉焼成では誘電体部分の焼結性が悪くなることから、焼結性向上のため利用が検討されている。
【特許文献１】特開平６−２０８３９号公報
【特許文献２】特開平６−２１２６４号公報
【特許文献３】特開平１０−１４９９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の構成では、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との同時焼成において、フェライト層の熱膨張係数とガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数とが異なるため、同時焼成過程においてフェライト層に応力がかかることにより磁歪が発生し、フェライト層の透磁率が急激に低下する問題があった。
【０００７】
また、透磁率の低下を防ぐためにフェライト層を厚く形成すると、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絶縁層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。そこで、フェライト層とガラスセラミック絶縁層とを同時焼成により密着させるために、またそれぞれの熱膨張係数を合わせるために、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。
【０００８】
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。
【０００９】
一般的に、フェライト等の磁性体の磁気特性は透磁率（μ）を指標として表される。透磁率が高ければ、コイルのインダクタンスが高くなる。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してコイルのインダクタンスが低くなる問題点があった。
【００１０】
さらに、上記のいずれのフェライト層の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じ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、その部分はコイルのインダクタンス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、フェライト層を厚く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。
【００１１】
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コイルのインダクタンスのばらつきもあり、フェライト層を用いて充分なコイル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。
【００１２】
また、フェライト層を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する際に、透磁率を高くするためにフェライト層を更に高い密度で焼成しようとした場合、電気炉での焼成ではフェライトの緻密化に限界が生じるという問題点もあった。
【００１３】
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、そのフェライト層に内蔵されたコイル用導体のインダクタンス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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のガラスセラミック基板は、ガラスおよびフィラーからなるガラスセラミック絶縁層が複数層積層されて成る絶縁基体の内層に、前記ガラスセラミック絶縁層と同時焼成されて形成されるとともに内部にコイル用導体が埋設された、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が、前記ガラスセラミック絶縁層との間に絶縁層および焼結金属層の少なくとも１種からなる厚みが１０μｍ以上の介在層を介在させて形成されているガラスセラミック基板であって、前記フェライト層は、前記ガラスセラミック絶縁層のガラスおよびフィラーよりも熱膨張係数が高く、前記絶縁層は、前記ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよび前記フェライト層に含有されるフェライトと同じフェライトを含有し、前記焼結金属層は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属およびガラスを含有しており、前記絶縁層および前記焼結金属層は、前記ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数よりも熱膨張
係数が大きく、かつ前記フェライト層の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さく、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かつＴ２＜Ｔ４であり、前記ガラスセラミック基板の焼成時に前記ガラスセラミック絶縁層が前記フェライト層の積層面に平行な方向の収縮を拘束することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のガラスセラミック基板は、上記構成において好ましくは、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。
【００１７】
また、本発明のガラスセラミック基板は、上記構成に置いて好ましくは、前記絶縁層に含有されるガラスの軟化温度および結晶化温度をそれぞれＴ５およびＴ６とし、前記ガラスセラミック絶縁層に含有されるガラスの軟化温度をＴ７とし、前記フェライト層の焼結開始温度をＴ８としたときＴ５＜Ｔ８かつＴ７＜Ｔ６であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、上記本発明のガラスセラミック基板の製造方法であって、複数枚のガラスセラミックグリーンシートと、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、間にコイル用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、前記ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよび前記フェライト層に含有されるフェライトと同じフェライト仮焼粉末を含有する絶縁ペースト層、およびＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属粉末およびガラス粉末を含有する金属ペースト層の少なくとも１種を介して積層するとともに、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から有機成分を除去した後に焼成する工程とを有す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の製造方法は、上記本発明のガラスセラミック基板の製造方法であって、複数枚のガラスセラミックグリーンシートと、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、間にコイル用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、前記ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよび前記フェライト層に含有されるフェライトと同じフェライト仮焼粉末を含有する絶縁ペースト層、およびＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属粉末およびガラス粉末を含有する金属ペースト層の少なくとも１種を介して積層するとともに、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前記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た後に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前記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、前記焼成時に前記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前記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。
【００２０】
また、本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、前記ガラスセラミック基板の製造方法において、前記ガラスセラミックグリーンシート積層体または前記拘束グリーンシートと前記ガラスセラミックグリーンシート積層体との積層体をマイクロ波吸収性の筐体で囲うとともに、該筐体を通して前記ガラスセラミックグリーンシート積層体または前記拘束グリーンシートと前記ガラスセラミックグリーンシート積層体との積層体にマイクロ波を照射することにより、有機成分の除去および焼成を行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のガラスセラミック基板によれば、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含有しないため、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、ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよびフェライト層に含有されるフェライトと同じフェライトを含有する絶縁層、およびＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属およびガラスを含有する焼結金属層のうち少なくとも１種からなる厚みが１０μｍ以上の介在層を、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との間に介在させたことから、ガラスセラミック絶縁層の熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きく、かつフェライト層の熱膨張係数よりも熱膨張係数が小さい絶縁層および焼結金属層によって、フェライト層とガラスセラミック絶縁層との熱膨張差により生じる応力を緩和することができ、磁歪によるフェライト層の透磁率の低下を抑えることができる。
【００２２】
また、フェライト層と、絶縁層および焼結金属層のうち少なくとも１種類からなる介在層とが、ガラスセラミック絶縁層および配線導体との同時焼成によって形成されることから、フェライト層および介在層とガラスセラミック絶縁層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、ガラスセラミック絶縁層と同じ大きさのフェライト層が、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、内部にコイル用導体が埋設されることによってフェライト層によるコイル用導体のインダクタンスを高く安定して保持することが可能となる。
【００２３】
また、ガラスセラミック基板が焼成収縮挙動の異なる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、ガラス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】
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、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コイル用導体のインダクタンスを高くすること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かつＴ２＜Ｔ４であるものとした場合、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】
また、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】
また、本開発のガラスセラミック基板によれば、絶縁層に含有されるガラスの軟化温度および結晶化温度をそれぞれＴ５およびＴ６とし、ガラスセラミック絶縁層に含有されるガラスの軟化温度をＴ７とし、前記フェライト層の焼結開始温度をＴ８としたとき、Ｔ５＜Ｔ８かつＴ７＜Ｔ６であるものとした場合、絶縁層に含有されるガラスの軟化温度Ｔ５がフェライトグリーンシートの焼結開始温度Ｔ８よりも低いために、フェライト層が焼結を開始するより早く絶縁層に含有されるガラスがフェライト層に拡散し液相としてフェライト層の焼結を促進させるため、絶縁層とフェライト層の界面に強固な接合界面を形成することができる。さらに、絶縁層に含有されるガラスの結晶化温度Ｔ６がガラスセラミック絶縁層に含有されるガラスの軟化温度Ｔ７よりも高いために、ガラスセラミック絶縁層内に拡散した接合層に含有されるガラスがガラスセラミック絶縁層に含有されるガラスと同時に液相として存在するため、互いの濡れ性が良くガラスセラミック絶縁層の焼結を促進させ絶縁層とガラスセラミック絶縁層の界面に強固な接合界面を形成することができる。
【００２８】
本発明のガラスセラミック基板の製造方法は、上記本発明のガラスセラミック基板の製造方法であって、複数枚のガラスセラミックグリーンシートと、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、間にコイル用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、ガラスセラミック絶縁層よりも熱膨張係数が高いガラスおよびフェライト層に含有されるフェライトと同じフェライト仮焼粉末を含有する絶縁ペースト層、およびＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属粉末およびガラス粉末を含有する金属ペースト層の少なくとも１種を介して積層するとともに、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た後に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透磁率の低下が抑えられて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高いインダクタンスを有するコイル用導体を内蔵したガラスセラミック基板を得ることができる。
【００２９】
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、絶縁基体内の複数のガラスセラミック絶縁層と配線導体およびフェライト層とを同時焼成することができる。
【００３０】
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、さら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。
【００３１】
また、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積層体または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をマイクロ波吸収性の筐体で囲うとともに、該筐体を通してガラスセラミックグリーンシート積層体または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にマイクロ波を照射することにより、有機成分の除去および焼成を行うとしたことから、マイクロ波の自己発熱効果により、ガラスセラミックグリーンシートや拘束グリーンシートよりも誘電率が高くマイクロ波吸収性の高いフェライト層が優先的に焼結される。その結果、フェライト層をより一層高密度に焼結させることが可能となり、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透磁率の低下が抑えられて内蔵されるガラスセラミック基板を得ることができる。従って、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高いインダクタンスを有するコイル用導体を内蔵したガラスセラミック基板を得ることができる。さらに、ガラスセラミック基板の厚みが厚くなれば、マイクロ波による自己発熱の効果がより一層顕著になる。
【００３２】
また、被焼成物をマイクロ波吸収性の筐体で囲うとともに、筐体を通して被焼成物にマイクロ波を照射し、有機成分の除去および焼成を行うことにより、被焼成物が自己発熱するため外部加熱の依存性が小さくなり、焼成時に製品の容量による制限を受けにくくなるため、焼成容量の大容量化が可能になる。
【００３３】
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、コイル導体のインダクタンス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る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明を添付図面に基づいて以下に詳細に説明する。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６から成る絶縁基体、２はフェライト層、３はコイル用導体を含む配線導体、４は絶縁層、５は焼結金属層、６はガラスセラミック絶縁層である。また、図２（ａ）は、本発明のセラミック多層配線基板の製造方法について実施の形態の一例を示すものであり、本発明のセラミック多層配線基板の製造方法において使用するマイクロ波焼成炉９の平面図である。図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、図２（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）において、７は被焼成物、８はマイクロ波吸収性の筺体、９はマイクロ波焼成炉、１０は炉壁、１１は断熱壁、１２はマイクロ波吸収壁、１３はマイクロ波吸収性の棚板、１４は台座、１５は焼成雰囲気ガス供給用ノズル、１６は焼成雰囲気ガス、１７は開口部である。
【００３５】
本発明の絶縁基体１は、複数のガラスセラミック絶縁層６が積層されて構成されており、その内層に配線導体３が埋設されたフェライト層２が、絶縁層４、焼結金属層５を介して形成されている。
【００３６】
絶縁基体１は、ガラスセラミック絶縁層６となるガラスセラミックグリーンシートおよびフェライト層２となるフェライトグリーンシートを製作し、これらのガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートに配線導体３となる導体ペースト、絶縁層４となる絶縁ペーストおよび焼結金属層５となる焼結金属ペーストを印刷した後、これらのガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートを複数枚積層し、
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。
【００３７】
ガラスセラミック絶縁層６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絶縁層６となる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複数枚でフェライト層２を挟んで積層する。
【００３８】
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は同じまたは異なって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。
【００３９】
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。
【００４０】
配線導体３は、絶縁基体１の表面、内部およびフェライト層２の内部に形成されており、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およびフェライト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およびフェライトグリーンシートと同時に焼成されて形成される。
【００４１】
絶縁層４は、配線導体３の上下面を覆うフェライト層２とガラスセラミック絶縁層６との間に形成されており、ガラスセラミック絶縁層６よりも熱膨張係数が高いガラス粉末およびフェライト層２に含有されるフェライト粉末を配合し、適当な有機バインダ，溶剤を混練して作製した絶縁ペーストを、従来周知の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上のフェライト層２が載置される位置に塗布し、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。
【００４２】
なお、絶縁層４のフェライト粉末は、フェライト層２のフェライト粉末と同様であり、ＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＣｏＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４，ＢａＦｅ１２Ｏ４，ＳｒＦｅ１２Ｏ４，ＣｕＦｅ２Ｏ４等を用いることができる。
【００４３】
また、絶縁層４のガラス粉末は、ガラスセラミック絶縁層６のガラスセラミックスと同様のものを用いることができ、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は同じまたは異なって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。
【００４４】
さらに、絶縁層４に含有されるガラスは軟化温度がフェライト層２の焼結開始温度より低く、かつ結晶化温度がガラスセラミック絶縁層６に含有されるガラスの軟化温度より高いものを用いるとフェライト層２が焼結を開始するより早く絶縁層４に含有されるガラスがフェライト層２に拡散し液相としてフェライト層２の焼結を促進させるため、絶縁層４とフェライト層２の界面に強固な接合界面を形成し、かつガラスセラミック絶縁層６内に拡散した接合層に含有されるガラスがガラスセラミック絶縁層６に含有されるガラスと同時に液相として存在するため、互いの濡れ性が良くガラスセラミック絶縁層６の焼結を促進させ絶縁層４とガラスセラミック絶縁層６の界面に強固な接合界面を形成するので望ましい。
【００４５】
介在層としての絶縁層４は、１０μｍ以上の厚みで形成する。厚みが１０μｍ未満であると、応力緩和が不十分となり磁歪が発生することにより透磁率が低下しやすい。ただし、絶縁層４の厚みはガラスセラミック基板全体を厚くしない程度、例えば５０μｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
介在層としての焼結金属層５は、配線導体３の上下面を覆うフェライト層２とガラスセラミック絶縁層６との間に形成されており、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属の金属粉末にガラス粉末を配合し、適当な有機バインダ，溶剤を混練して作製した金属ペーストを、従来周知の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上のフェライト層２が載置される位置に塗布し、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。
【００４７】
なお、焼結金属層５のガラス粉末は、ガラスセラミック絶縁層６のガラスセラミックスと同様のものを用いることができ、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は同じまたは異なって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。
【００４８】
また、焼結金属層５は配線導体３と同じ組成であってもよく、配線導体３の一部を焼結金属層５として用いてもよい。
【００４９】
焼結金属層５は、１０μｍ以上の厚みで形成する。厚みが１０μｍ未満であると、応力緩和が不十分となり磁歪が発生することによりフェライト層２の透磁率が低下しやすい。ただし、焼結金属層５の厚みはガラスセラミック基板全体を厚くしない程度、例えば５０μｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
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の内層に配線導体３とともに形成されている。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、十分に高い透磁率を得られる点で好ましい。
【００５１】
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平面視で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。
【００５２】
このとき、効果的にコイル用導体のインダクタンスを高くするためには、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。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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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た後に焼成する。有機成分の除去は、ガラスセラミックグリーンシート積層体に荷重をかけつつ１００〜８００℃の温度範囲でガラスセラミックグリーンシート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。焼成は通常は大気中で行なうが、配線導体３の導体材料にＣｕを使用する場合、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。
【００５６】
また、有機成分の除去時および焼成時には、ガラスセラミックグリーンシート積層体の反りを防止するために、そ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、ガラスセラミックグリーンシート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。
【００５７】
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、ガラスセラミックグリーンシート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。
【００５８】
さらに、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
本発明における拘束グリーンシートは、難焼結性無機材料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。
【００６２】
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じ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。
【００６３】
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。
【００６４】
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ガラスセラミック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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。グリーン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グリーンシート間の結合力を高めるようにしてもよい。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
また、マイクロ波を照射することにより有機成分の除去および焼成を行うガラスセラミック基板の製造方法においては、図２（ａ）に示すように、被焼成物をマイクロ波吸収性の筐体８中に配置し、この筐体８を通して被焼成物７にマイクロ波を照射することにより、有機成分の除去および焼成を行う。得られたガラスセラミック基板は、マイクロ波による自己発熱効果により、緻密化が促進される。
【００７４】
また、本発明のガラスセラミック基板の製造方法において、被焼成物７がマイクロ波吸収性の筐体８で囲われている。被焼成物７がマイクロ波吸収性の筐体８で囲われていることにより、筐体８自身も自己発熱し、被焼成物７からの放熱を防止することができる。このとき、筐体８のマイクロ波吸収性はフェライト層２のマイクロ波吸収性と同じか、もしくは高い方が良い。この場合、フェライト層２からの放熱が少なくなり、筐体８内の熱バランスが均一となり、フェライト層２が緻密化し、かつガラスセラミック基板に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。一方、筐体８のマイクロ波吸収性がフェライト層２のマイクロ波吸収性より低い場合、筐体８とフェライト層２との温度差が大きくなり、フェライト層２からの放熱を防止できなくなる。その結果、フェライト層２の密度が低くなったり、ガラスセラミック基板に反りが発生する可能性がある。
【実施例１】
【００７５】
本実施例１では、図３の断面図で示すような、外径２０ｍｍ，内径５ｍｍのリング形状の評価用試験片を作製し、透磁率を測定した。なお、図３において、図１と同様の箇所には同じ符号を付してあり、２はフェライト層、４は絶縁層、６はガラスセラミック絶縁層である。透磁率の測定はインピーダンスアナライザー「ＨＰ−４２９１Ａ」（ヒューレットパッカード社製）を用い、高周波電流電圧法にて測定した。
【００７６】
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重量部に対して、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。
【００７７】
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透磁率１５０.０の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４５重量％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。
【００７８】
次に、絶縁ペーストとしてガラスセラミックスに含有されるガラス粉末と同じＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末３０質量％，フェライトグリーンシートグリーンシートに含有されるフェライト粉末と同じ平均粒径０.５〜１μｍのＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４の結晶相から構成されるフェライト粉末７０質量％を用い、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作製した。
【００７９】
なお、ガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシート，拘束グリーンシートは、ともに透磁率の評価用試験片形状である外径２０ｍｍ，内径５ｍｍのリング形状に加工しておいた。
【００８０】
まず、ガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、その上に絶縁ペースト層を全面に塗布し乾燥を行なった。絶縁ペースト層は２０μｍの厚みとした。その後、乾燥した絶縁ペースト層上にフェライトグリーンシートを重ね合わせ、さらに、その上に絶縁ペースト層を全面に塗布し乾燥を行なった。絶縁ペースト層は２０μｍの厚みとした。その後、乾燥した絶縁ペースト層上にガラスセラミックグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、温度５５℃，圧力２０ＭＰａで圧着してガラスセラミック積層体を得た。
【００８１】
得られたガラスセラミック積層体をアルミナセラミックスのセッターに載置し、その上にアルミナセラミックスのセッターと同一成分から成る重しを載せて約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、大気中にて９００℃で１時間焼成した。
【００８２】
得られたガラスセラミック基板は内層の全面にフェライト層２が形成されているものの、ガラスセラミック基板に反りや変形も認められなかった。
【００８３】
また、得られたガラスセラミック基板の絶縁層４の焼成後の厚みは１０μｍであった。
【００８４】
このようにして得られた本実施例１のガラスセラミック基板について、全体の収縮と収縮バラツキおよび透磁率について測定した結果を表１に示す。
【実施例２】
【００８５】
実施例１の絶縁層４に代えてＡｇ粉末（平均粒径１.０μｍ）８０質量％，ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末２０質量％を用いて焼結金属層５を形成した以外は実施例１と同様にして、実施例２の評価用試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、全体の収縮と収縮バラツキおよび透磁率について測定した結果を表１に示す。
【実施例３】
【００８６】
実施例１と同様の作製方法でガラスセラミック積層体を作製し、そのガラスセラミック積層体の上下両面にそれぞれ拘束グリーンシートを１枚ずつ重ね合わせ、温度５５℃，圧力２０ＭＰａで圧着して積層体を得た。拘束グリーンシートは、無機成分としてＡｌ２Ｏ３粉末９５質量％と、軟化点７２０℃のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末５質量％とを用いて、実施例１の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２５０μｍの厚みになるように成形した。
【００８７】
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、大気中にて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。
【００８８】
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、表面の算術平均粗さＲａが１μｍ以下の平滑な面であった。得られたガラスセラミック基板について、全体の収縮と収縮バラツキおよび透磁率について測定した結果を表１に示す。
【００８９】
(比較例１)
焼成後の厚みが５μｍになるように絶縁層４を作製した以外は実施例１と同様にして、比較例１の評価用試験片を作製した。得られたガラスセラミック基板について、全体の収縮と収縮バラツキおよび透磁率について測定した結果を表１に示す。
【００９０】
(比較例２)
実施例１に対して、ガラスセラミック絶縁層６を積層せず、フェライト層２のみから成る評価用基板を作製した。得られたガラスセラミック基板について、全体の収縮と収縮バラツキおよび透磁率について測定した結果を表１に示す。
【００９１】
以上のようにして作製した実施例１〜３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。また、透磁率の測定はインピーダンスアナライザー「ＨＰ−４２９１Ａ」（ヒューレットパッカード社製）を用い、高周波電流電圧法にて測定した。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および透磁率は、サンプル数ｎ＝５個のデータによるものである。
【表１】
0004619026.tif 000002
【００９２】
表１より、絶縁層４の厚みが５μｍである比較例１の場合、透磁率が１２０．２であり、透磁率が大きく低下していた。
【００９３】
一方、絶縁層４または焼結金属層５の厚みが１０μｍである実施例１〜３の透磁率は、それぞれ１４０．５，１４３．３，１４１．１であり、比較例１に比べ透磁率の低下は小さかった。
【００９４】
これは、絶縁層４の厚みが薄い比較例１では、ガラスセラミック絶縁層６とフェライト層２との熱膨張差によるフェライト層２の内部応力を緩和できず、フェライト層２に磁歪が発生したためである。
【００９５】
また、フェライト層２のみから成る比較例２の場合は、評価用基板の基板全体の収縮は１６％と大きくなり、収縮バラツキも±０.５％と大きかった。
【００９６】
一方、本発明のガラスセラミック基板である実施例１，２の基板全体の収縮は５％と比較例２の場合に比べて小さく、収縮バラツキも±０.２％と比較例２の場合に比べて小さかった。さらに、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３の基板全体の収縮は０.５％と実施例１，２の場合に比べさらに小さく、収縮ばらつきも±０.１％と実施例１，２の場合に比べさらに小さかった。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。
【実施例４】
【００９７】
本実施例４では、図４および図５で示すような、表面に２ｍｍ×２ｍｍの絶縁層４が印刷された外径５０ｍｍ×５０ｍｍ，厚み２ｍｍの評価用基板を作製し、引っ張り強度を測
定した。なお、図４および図５において、図１と同様の箇所には同じ符号を付してあり、２はフェライト層、４は絶縁層、６はガラスセラミック絶縁層である。引っ張り強度は絶縁層４に熱硬化樹脂を用いて引っ張り測定用冶具を接着し、ＭＯＤＥＬ−１３１０ＤＷ、ＭＯＤＥＬ  １０１１（ＡＩＫＯＨ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ社製）を用いて引っ張り測定用冶具を引っ張ることにより測定した。
【００９８】
まず、実施例１と同様の方法にてガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシートを成型した。
【００９９】
ここで、ガラスセラミックグリーンシートに含有されるガラスの軟化温度は８００℃であり、フェライトグリーンシートの焼結開始温度は７５０℃である。
【０１００】
次に、絶縁ペーストとしてガラスセラミックスに含有されるガラス粉末と同じ軟化温度が８００℃のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラス粉末３０質量％，フェライトグリーンシートグリーンシートに含有されるフェライト粉末と同じ平均粒径０.５〜１μｍのＺｎＦｅ２Ｏ４，ＭｎＦｅ２Ｏ４，ＦｅＦｅ２Ｏ４，ＮｉＦｅ２Ｏ４の結晶相から構成されるフェライト粉末７０質量％を用い、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作製した。
【０１０１】
なお、ガラスセラミックグリーンシートおよびフェライトグリーンシート，拘束グリーンシートは、ともに外径５０ｍｍ×５０ｍｍ，厚み２ｍｍの基板形状に加工しておいた。
【０１０２】
まず、ガラスセラミックグリーンシートまたはフェライトグリーンシートの所定枚数を重ね合わせ、その上に絶縁ペースト層を２ｍｍ×２ｍｍの形状に塗布し乾燥を行なった。絶縁ペースト層は２０μｍの厚みとした。その後、温度５５℃，圧力２０ＭＰａで圧着してガラスセラミック積層体またはフェライト積層体を得た。
【０１０３】
得られたガラスセラミック積層体またはフェライト積層体をアルミナセラミックスのセッターに載置し、その上にアルミナセラミックスのセッターと同一成分から成る重しを載せて約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、大気中にて９００℃で１時間焼成した。
【０１０４】
得られたガラスセラミック評価用基板またはフェライト評価用基板の絶縁層４の焼成後の厚みは１０μｍであった。
【０１０５】
このようにして得られた本実施例４のガラスセラミック基板について、引っ張り強度について測定した結果を表２に示す。
【実施例５】
【０１０６】
絶縁層４のガラスにおいて軟化点が６００℃、結晶化温度が８５０℃のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラスを用いた以外は実施例４と同様にして実施例５の評価用基板を作製した。
【実施例６】
【０１０７】
絶縁層４のガラスにおいて軟化点が６００℃、結晶化温度が７００℃のＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＺｎＯ系ガラスを用いた以外は実施例４と同様にして実施例６の評価用基板を作製した。
【実施例７】
【０１０８】
絶縁層４のガラスにおいて軟化点が８００℃、結晶化温度が９５０℃のＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスを用いた以外は実施例４と同様にして実施例７の評価用基板を作製した。
【０１０９】
このようにして作製した実施例４、５，６および７の評価用基板の引っ張り強度を測定した。その測定結果を表２に示す。
【０１１０】
なお、表２に示す測定結果は、サンプル数ｎ＝５個のデータによるものである。
【表２】
0004619026.tif 000003
【０１１１】
表２より、ガラスセラミック評価基板の測定結果においてガラスセラミックに含有されるガラスより結晶化温度の高いガラスを用いた接合層の引っ張り強度が高かった。ガラスセラミック絶縁層６内に拡散した接合層に含有されるガラスがガラスセラミック絶縁層６に含有されるガラスと同時に液相として存在するため、互いの濡れ性が良くガラスセラミック絶縁層６の焼結を促進させ絶縁層４とガラスセラミック絶縁層６の界面に強固な接合界面を形成するためである。また、フェライト評価基板の測定結果においてフェライトの焼結開始温度より軟化点の低いガラスを用いた接合層の引っ張り強度が高かった。フェライト層２が焼結を開始するより早く絶縁層４に含有されるガラスがフェライト層２に拡散
し液相としてフェライト層２の焼結を促進させるため、絶縁層４とフェライト層２の界面に強固な接合界面を形成したためである。
【実施例８】
【０１１２】
実施例１と同様の作製方法で被焼成物７を作製し、得られた被焼成物７をマイクロ波吸収性の棚板１３に載置した。この棚板１３の材質にはフェライト層２よりもマイクロ波吸収性の高いＳｉＣを用いた。次に、この被焼成物７をマイクロ波吸収性の筐体８で囲った。この筐体８の材質にはマイクロ波吸収性がフェライト層２と同程度のアルミナを用いた。この筐体８を通して被焼成物７にマイクロ波を照射することにより、大気中で５００℃で２時間加熱して有機成分を除去した後、大気中で９００℃で１時間焼成した。得られた評価用のガラスセラミック基板について、全体の収縮、収縮バラツキ、透磁率およびフェライト層２部分の密度を測定した結果を下記表３に示す。
(比較例３)
【０１１３】
実施例１と同様の作製方法で被焼成物７を作製し、得られた被焼成物７をマイクロ波吸収性の棚板１３に載置した。この棚板１３の材質には実施例８と同じ物を用いた。次に、この被焼成物７をマイクロ波吸収性の筐体８で囲った。この筐体８の材質にはマイクロ波吸収性がフェライト層２よりも低いムライトを用いた。この筐体８を通して被焼成物７にマイクロ波を照射することにより、大気中で５００℃で２時間加熱して有機成分を除去した後、大気中で９００℃で１時間焼成した。得られた評価用のガラスセラミック基板について、全体の収縮、収縮バラツキ、透磁率およびフェライト層２部分の密度を測定した結果を下記表３に示す。
(比較例４)
【０１１４】
実施例１と同様の作製方法で被焼成物７を作製し、得られた被焼成物７を電気炉を用い、大気中にて５００℃で２時間加熱して有機成分を除去した後、大気中にて９００℃で１時間焼成した。得られた評価用のガラスセラミック基板について、全体の収縮、収縮バラツキ、透磁率およびフェライト層２部分の密度を測定した結果を下記表３に示す。
【０１１５】
以上のようにして作製した実施例８、比較例３，４の評価用のガラスセラミック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、ガラスセラミック基板の外形寸法を測定することにより行なった。また、透磁率の測定は、インピーダンスアナライザー（「ＨＰ−４２９１Ａ」ヒューレットパッカード社製）を用い、高周波電流電圧法にて測定した。また、評価用のガラスセラミック基板を表面と裏面から研磨し、フェライト層２部分を削り出し、アルキメデス法により密度の測定を行った。なお、表３に示す測定結果のうち、収縮バラツキおよび透磁率は、サンプル数ｎが５個のデータによるものである。
【表３】
0004619026.tif 000004
【０１１６】
表３より、電気炉を用いて焼成した比較例４は透磁率１３０．０、密度４．９０ｇ／ｃｍ３と低かった。また、筐体８の材質に、マイクロ波吸収性がフェライト層２よりも低いムライトを用いてマイクロ波により焼成した比較例３は、透磁率１４３．０、密度５．０５ｇ／ｃｍ３と高かったが、収縮バラツキが±０．４％と大きかった。また、ガラスセラミック基板の反りも大きかった。
【０１１７】
一方、本発明のガラスセラミック基板である実施例８のものは、透磁率１４５．５、密度５．１５ｇ／ｃｍ３と高く、収縮バラツキは±０．１５％と小さかった。すなわち、本発明のガラスセラミック基板の製造方法によると、ガラスセラミック基板の収縮バラツキが小さく、フェライト層２の密度が高く、透磁率の高いガラスセラミック基板を作製できることが分かった。
【０１１８】
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ず、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３にＡｇを用いたが、配線導体３にＣｕ，Ａｕ，Ａｇ−Ｐｄ合金等を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【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。
【図２】（ａ）は本発明のガラスセラミック基板の製造方法の実施の形態の一例を示し、本発明で使用するマイクロ波焼成炉の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線における断面図である。
【図３】本発明の実施例の透磁率測定に用いた評価用試験片を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例の引っ張り強度測定に用いた評価用のガラスセラミック基板を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例の引っ張り強度測定に用いた評価用のフェライト基板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１２０】
１：絶縁基体
２：フェライト層
３：配線導体
４：絶縁層
５：焼結金属層
６：ガラスセラミック絶縁層
７：被焼成物
８：筐体
９：マイクロ波焼成炉
１３：棚板
１６：焼成雰囲気ガス
【図１】
0004619026.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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