(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面及び裏面を有する板状をなし、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体を介してニッケルを主体とする複数の内層電極が積層配置されてなるコンデンサ本体と、
周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなり、前記コンデンサ本体の厚さ方向に沿って延びかつ前記主面及び前記裏面の両方にて開口する複数のビア孔内に形成され、前記複数の内層電極に対して接続する複数のビア導体と、
前記複数のビア導体における前記主面側の端面に対して直接接続するように配置されたニッケルを主体とする複数の第１外部電極と、
前記複数のビア導体における前記裏面側の端部に対して直接接続するように配置されたニッケルを主体とする複数の第２外部電極と
を備え、前記複数のビア導体が全体としてアレイ状に配置されていることを特徴とするビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項２】
前記フィラー中の前記無機金属化合物は、無機金属酸化物であることを特徴とする請求項１に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項３】
前記フィラー中の前記無機金属化合物は、クロム系の無機金属化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項４】
前記クロム系の無機金属化合物は、銅クロム複合酸化物であることを特徴とする請求項３に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項５】
前記フィラー中の前記無機金属化合物は、タンタル系の無機金属化合物であることを特徴とする請求項１または２に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項６】
前記フィラーは、平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項７】
前記フィラーは、前記ビア導体において体積部で１０部以上５０部以下含まれていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項８】
前記ビア導体は、電気抵抗率が１０×１０−8Ω・ｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項９】
前記ビア導体は、直径が５０μｍ以上１２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項１０】
前記コンデンサ本体の最表層に誘電体からなるカバー層を備えるとともに、そのカバー層の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコンデンサを内蔵してなるコンデンサ内蔵配線基板。
【請求項１２】
前記コンデンサはデカップリング用コンデンサであり、前記ビア導体は前記配線基板上に搭載されるべき半導体集積回路素子の電力供給用電極に対して電気的に接続されることを特徴とする請求項１１に記載のコンデンサ内蔵配線基板。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のコンデンサを製造する方法であって、
チタン酸バリウム粉末を含む誘電体グリーンシート上に、ニッケル粉末を含む内層電極形成層を形成したものを積層一体化して、未焼結積層体を作製する積層工程と、
前記未焼結積層体にビア孔を貫通形成する孔明け工程と、
前記未焼結積層体の前記ビア孔内に、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅とを含むビア導体形成用材料を充填するビア充填工程と、
前記未焼結積層体の前記主面上及び前記裏面上に、ニッケルを主成分として含む外部電極形成用ペーストを印刷し、それぞれ外部電極形成部を形成する外部電極形成工程と、
チタン酸バリウムが焼結しうる温度に前記未焼結積層体を加熱して、前記誘電体グリーンシート、前記内層電極形成層、前記ビア導体形成用材料及び前記外部電極形成部を焼成する同時焼成工程と
を含むことを特徴とするビアアレイ型積層セラミックコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビアアレイ型積層セラミックコンデンサ及びその製造方法、コンデンサ内蔵配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータのマイクロ・プロセッサ・ユニット（ＭＰＵ）等として使用される半導体集積回路素子（ＩＣチップ）は、近年ますます高速化、高機能化しており、これに付随して端子数が増え、端子間ピッチも狭くなる傾向にある。一般的にＩＣチップの底面には多数の端子が密集してアレイ状に配置されており、このような端子群はマザーボード側の端子群に対してフリップチップの形態で接続される。ただし、ＩＣチップ側の端子群とマザーボード側の端子群とでは端子間ピッチに大きな差があることから、ＩＣチップをマザーボード上に直接的に接続することは困難である。そのため、通常はＩＣチップをＩＣチップ搭載用配線基板上に搭載してなるパッケージを作製し、そのパッケージをマザーボード上に搭載するという手法が採用される。この種のパッケージを構成するＩＣチップ搭載用配線基板では、ＭＰＵとして用いられるＩＣチップのスイッチング時の電圧低下の抑制及びノイズの抑制のために、デカップリングコンデンサを設けることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、積層チップコンデンサや多端子型積層コンデンサからなるデカップリングコンデンサを使用した例が開示されている。特許文献２には、複数のビア導体が全体としてアレイ状に配置されているビアアレイ型積層セラミックコンデンサを使用した例が開示されている。ビアアレイ型積層セラミックコンデンサを構成するコンデンサ本体は、セラミック材料からなる誘電体と、金属材料からなる複数の内層電極とを積層配置した構造を有している。コンデンサ本体内には金属材料からなる複数のビア導体がアレイ状に設けられ、これら複数のビア導体を介して複数の内層電極同士が互いに電気的に接続されている。
【０００４】
ここで、デカップリング用途の積層コンデンサは一般的に高容量を必要とするため、一般的にはチタン酸バリウムを主成分とするセラミック材料を誘電体としたセラミックコンデンサが選択される。導体部分である内層電極及びビア導体としては、誘電体材料であるチタン酸バリウムと同時焼成できる金属材料、具体的にはニッケルが通常よく使用される。
【特許文献１】特開昭６１−１９００５号公報
【特許文献２】特開２００１−１８５４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年ＭＰＵとして用いられるＩＣチップは動作の高速化が著しく、当該ＩＣチップ用のデカップリングコンデンサやそれが搭載されるＩＣチップ搭載用配線基板に対する低インダクタンス化及び低抵抗化の要求も、年々強くなってきている。
【０００６】
低インダクタンス化に関しては所定数以上の引き出し電極を有することが必要であり、その意味においてビアアレイ型積層セラミックコンデンサは有利な構造を持っている。ただし、ビアアレイ型積層セラミックコンデンサであっても、次世代においては、ＩＣチップ搭載用配線基板に内蔵するなどしてＩＣチップに近づけた構造を採用することが要求されることになる。しかし、このような構造を採用した場合には、マザーボード側の電源からの大電源をコンデンサ内のビア導体に流さざるを得なくなるが、ニッケルからなる従来のビア導体は電気抵抗が高いという欠点を有する。
【０００７】
なお、積層セラミックコンデンサにおける導体部分の低抵抗化のために、低抵抗な銅（Ｃｕ：1.69x10−8Ω・m）を採用することが古くから検討されている。しかしながら、チタン酸バリウムの層間に配置される内層電極やビア導体等の形成材料として低融点な銅（1083℃）を用いるためには、焼成温度をかなり下げる必要がある。そしてこの条件で同時焼成を行ったとすると、チタン酸バリウムの焼結が不十分になることで誘電率が著しく下がり、耐電圧や寿命等の信頼性が低下してしまう。また、焼成温度を誘電体の焼結温度に合わせて同時焼成した場合、低融点な銅が熔融し、その熔融に伴って銅の流動や揮発が起こる。その結果、導体部分にボイド等が形成され、信頼性が低下してしまう。このため、銅のような低抵抗金属を導体部分の材料として用いた積層セラミックコンデンサは、現在まで実用化されるには至っていない。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高容量化、高信頼化、低インダクタンス化、低電気抵抗化を達成でき、デカップリング用途に好適なビアアレイ型積層セラミックコンデンサ及びその製造方法、コンデンサ内蔵配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本願発明者らが鋭意研究を行い、同時焼成によって熔融した銅の流動及び揮発を阻止するための手段を模索したところ、熔融した銅の流動等を阻止して所定位置に保持するための具体的手段として、特定のフィラーを用いればよいという新規な知見を得た。そして、本願発明者らはその新規な知見をさらに発展させて下記の解決手段を想到したのである。
【００１０】
即ち、上記課題を解決するための手段（手段１）としては、主面（１０２）及び裏面（１０３）を有する板状をなし、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体（１０５）を介してニッケルを主体とする複数の内層電極（１４１，１４２）が積層配置されてなるコンデンサ本体（１０４）と、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなり、前記コンデンサ本体（１０４）の厚さ方向に沿って延びかつ前記主面（１０２）及び前記裏面（１０３）の両方にて開口する複数のビア孔（１３３）内に形成され、前記複数の内層電極（１４１，１４２）に対して接続する複数のビア導体（１３１，１３２）と、前記複数のビア導体（１３１，１３２）における前記主面（１０２）側の端面に対して直接接続するように配置されたニッケルを主体とする複数の第１外部電極（１１１，１１２）と、前記複数のビア導体（１３１，１３２）における前記裏面（１０３）側の端部に対して直接接続するように配置されたニッケルを主体とする複数の第２外部電極（１２１，１２２）とを備え、前記複数のビア導体（１３１，１３２）が全体としてアレイ状に配置されていることを特徴とするビアアレイ型積層セラミックコンデンサがある。また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、手段１に記載のコンデンサ（１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ）を内蔵してなるコンデンサ内蔵配線基板がある。
【００１１】
従って、上記手段１，２によると、銅を含んで形成されたビア導体としているため、従来のニッケルを主成分として形成されたビア導体に比べて低抵抗となる。また、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなるビア導体としているため、同時焼成時に銅が熔融したとしても、前記フィラー自体は高融点であるため熔融せずに固体状態を維持してそこに留まり、熔融した銅の流動及び揮発を阻止する。その結果、ビア導体における銅がその位置に保持され、ビア導体中におけるボイドの発生や、ビア孔からのビア導体の突出が防止され、比較的形状のよいビア導体を得ることができる。なお、上記コンデンサは、上記のような好適な構造のビア導体を複数有するビアアレイ型積層コンデンサであるため、他のタイプのコンデンサに比べてインダクタンスも低い。また、上記コンデンサでは内層電極についてはあえてニッケルを主体として形成しているので、その部分には従来と同程度の信頼性が付与されている。
【００１２】
以上のことから、上記手段１によれば、高容量化、高信頼化、低インダクタンス化、低電気抵抗化を達成でき、デカップリング用途に好適なビアアレイ型積層セラミックコンデンサを提供することができる。また、手段２のコンデンサ内蔵配線基板は、このような優れたコンデンサを内蔵してなるため、それに搭載される例えばＭＰＵ用の半導体集積回路素子の能力を十分に引き出すことができ、優れた半導体装置を実現することができる。
【００１３】
上記手段１，２のコンデンサは、デカップリング用コンデンサであり、前記ビア導体は前記配線基板上に搭載されるべき半導体集積回路素子の電力供給用電極に対して電気的に接続されることが好ましい。即ち、このような電気的接続を行ってデカップリング用コンデンサとして使用することにより、配線基板上に搭載される例えばＭＰＵ用の半導体集積回路素子の能力を十分に引き出すことができ、優れた半導体装置を実現することができるからである。
【００１４】
上記コンデンサを構成するコンデンサ本体は、主面及び裏面を有する板状をなし、誘電体を介して複数の内層電極を積層配置してなる構造を有している。
【００１５】
コンデンサ本体を構成する誘電体は、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とする。その理由は、チタン酸バリウムは誘電率が高く（ε＞２０００）、一般的にコンデンサの高容量化に適した材料だからである。チタン酸バリウムを主成分とする誘電体の具体例としては、ＢａＴｉＯ３，（Ｂａ，Ｓｒ）ＴｉＯ３，（Ｂａ，Ｃａ）ＴｉＯ３にアルカリ土類元素、希土類元素などを添加した材料などが挙げられる。
【００１６】
コンデンサ本体を構成する複数の内層電極は、誘電体を介して積層配置されている。複数の内層電極はニッケルを主体としている。その主な目的は、従来と同程度の信頼性を内層電極の部分に付与するためである。従って、手段１，２においては、内層電極を形成している材料と、ビア導体を形成している材料とが異なっている。換言すると、手段１，２においては、あえて内層電極を形成している材料を変更せずにニッケルを主体とするものとし、ビア導体を形成している材料のみを意図的に変更している。
【００１７】
以下、複数の内層電極がニッケルを主体としたものであることの理由について詳細に説明する。ビアアレイ型積層セラミックコンデンサの場合、複数のビア導体がコンデンサ本体の厚さ方向に沿って延びる複数のビア導体がその内部に存在している。このため、内層において複数のビア導体を避けるべく、内層電極を精密に（ピッチ数十μｍで）パターン形成する必要がある。そこで、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなる内層電極、つまりビア導体と同じ材料からなる内層電極の採用も検討してみた。しかし、内層電極の場合には、たとえ当該材料を使用したとしても銅の熔融、流動の影響が出やすく、本来のパターン形状が崩れて、ビア導体との間でショートが起こりやすいという欠点がある。これに対し、従来どおりニッケルを主体とした内層電極としておけば、銅の熔融、流動といった心配がなく、本来のパターン形状が崩れることなく維持される。よって、ビア導体との間でショートが起こることもなく、不良品の発生率も低く抑えられる。
【００１８】
なお、上記複数の内層電極はニッケルを主体とするものであればよいため、少量であればニッケル以外の金属あるいは無機化合物（例えばチタン酸バリウムなど）を含んでいてもよい。
【００１９】
コンデンサ本体内にはその厚さ方向に沿って延びる複数のビア孔が形成されている。複数のビア孔内には、複数の内層電極に対して接続する複数のビア導体が全体としてアレイ状に配置されている。なお、ビア孔は、コンデンサ本体の主面及び裏面の両方にて開口するもの（貫通するもの）であってもよいほか、主面及び裏面のいずれか一方にて開口するもの（貫通しないもの）でもよい。
【００２０】
かかるビア導体は、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなる。つまり、上述したように、ビア導体は複数の内層電極とは異種の材料からなる。
【００２１】
ビア導体の形成材料の１つとして銅を選択した理由は、銅は低い電気抵抗率（１．６９×１０−8Ω・ｍ）を持つ金属であるにもかかわらず、銀や金などに比べて安価だからである。ただし、銅は融点が低い（１０８３℃）ため、それよりも融点が高い無機金属化合物を主体とするフィラーを銅に混合させている。
【００２２】
上記フィラーは、チタン酸バリウムの融点（約１３００℃）よりも高融点である無機金属化合物を主体とすることがよく、具体的には１４００℃以上であることが望ましい。その理由は、このような高融点の無機金属化合物であれば同時焼成時の温度を経ても確実に固体状態を維持して、熔融した銅の流動及び揮発を確実に阻止することができるからである。ここで、１４００℃以上の融点を有する各種の高融点無機金属化合物を例示的にまとめた表１を示す。なお、このような化合物としては、表１に示すように金属炭化物、金属酸化物、金属窒化物などがある。
【表１】
0005139171.tif 000002
【００２３】
ここで、ビア導体は銅と上記無機金属化合物との合金相ではなく、混合相である必要がある。その理由は、合金相であると銅と無機金属化合物とが渾然一体となっているため、熔融した金属の流動、揮発を有効に阻止できないからである。
【００２４】
手段１，２において使用されるフィラーは、周期表の５族または６族に属する金属を含む無機金属化合物を主体とする。これら族に属する金属を含む無機金属化合物は、いずれも銅よりも高融点であり、それゆえ同時焼成時において熔融した銅の流動、揮発を有効に阻止可能な性質を有しているからである。なお、５族に属する金属の具体例としては、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などがある。６族に属する金属の具体例としては、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）などがある。これらのなかでも、前記無機金属化合物として、クロム系の無機金属化合物やタンタル系の無機金属化合物を選択することが好ましい。
【００２５】
ただし、５族あるいは６族に属する金属の中には、例えばタングステンのように、単体だと高融点であるが無機金属化合物（酸化物）になると融点が低くなるものが存在する。このようなものは手段１，２にて使用すべきフィラーとしてはあまり適当ではない。
【００２６】
ここで、５族あるいは６族に属する金属の窒化物は、酸化物に比較して電気抵抗が小さいことに加えて銅となじみやすい点で有利であるが、分解しやすいため酸化物に比べて不安定であるという欠点がある。好適な金属窒化物の例としては、窒化クロム、窒化タンタルなどがある。
【００２７】
５族あるいは６族に属する金属の炭化物は、酸化物に比べると電気抵抗が小さい点で有利であるが、分解しやすいため酸化物に比べて不安定であるという欠点がある。好適な金属炭化物の例としては、炭化クロム、炭化タンタルなどがある。
【００２８】
５族あるいは６族に属する金属の酸化物は、他の化合物（窒化物や炭化物）に比べて電気的抵抗が大きいものの、他の化合物に比べて安定的であり、値段も安く低コスト化に有利である。好適な金属酸化物の例としては、酸化クロム、酸化タンタルなどがある。
【００２９】
上記フィラーとしては、高融点の無機金属酸化物、無機金属窒化物及び無機金属炭化物のいずれか１種類のみを含むものであってもよいほか、２種類以上含むものであっても勿論よい。
【００３０】
クロム系の無機金属化合物としては、クロムと酸素とからなる無機化合物（酸化クロム：Ｃｒ２Ｏ３）があるほか、クロムとクロム以外の金属と酸素とからなる無機化合物などを挙げることができる。後者の化合物としては、例えば、クロムと銅と酸素とからなる無機化合物、即ちＣｕＣｒＯ２，ＣｕＣｒ２Ｏ４，Ｃｕ２Ｃｒ２Ｏ４，Ｃｕ２Ｃｒ２Ｏ５等といった銅クロム複合酸化物がとりわけ好適である。
その理由を以下に述べる。酸化クロムや銅クロム複合酸化物はチタン酸バリウムの焼成温度域では他の金属化合物に比べて焼結しにくい。このため、絶縁性である酸化クロム粒子同士の連結部分（即ち導電経路を阻む部分）の存在率が減少する反面、銅粒子同士の連結部分の存在率が増加する。また、酸化クロム及び銅クロム複合酸化物は、いずれも銅と馴染みやすく濡れやすい性質を有するため、銅と混在していても銅をはじかず、均一に分散した状態で存在しうる。特にその組成中に銅を含む銅クロム複合酸化物は、酸化クロムよりもさらにこの性質が強く現れる。そして、これらのことが導体の低抵抗化に寄与していると推測される。
さらに、酸化クロムや銅クロム複合酸化物は元来酸化物であるため、同時焼成時の酸素分圧の多少に影響を受けにくい。それゆえ、同時焼成時に酸素分圧を低く保つべく水素を多量に混在させておく、といったことが要求されなくなり、雰囲気制御の負担が小さくなる点で有利である。また、この種の化合物のうち特に酸化クロムは一般的な導電性材料であるタングステンよりも安いことから、フィラーとして使用した場合であってもコスト増を招かない点で有利である。
【００３１】
前記フィラーの平均粒径は特に限定されないが、強いて言えば１０μｍ以下であることが好ましい。その理由は、フィラーが細かくて揃っていたほうが、溶融銅中に均一に分散し易く、熔融した銅の流動、揮発を有効に阻止できるようになるからである。これと同様の理由で、銅についても平均粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。なお、フィラー及び銅の平均粒径は２μｍ以下であることがより望ましく、１μｍ以下であることが特に望ましい。
【００３２】
前記フィラーは、前記ビア導体において体積部で１０部以上５０部以下含まれていることが好ましい。フィラーの含有量が体積部で１０部未満であると、フィラーの分量が少なくなる結果、熔融した銅の流動、揮発を有効に阻止できなくなるおそれがあるからである。逆に、体積部で５０部以上であると、銅の含有量が低くなりすぎてしまい、ビア導体内にて銅粒子同士が連結した状態で存在できず、ビア導体の低抵抗化を図れなくなる場合があるからである。なお、前記フィラーは、前記ビア導体において体積部で１０部以上３０部以下含まれていることが特に好ましい。
【００３３】
前記ビア導体の電気抵抗率は、少なくとも現行のニッケルを主成分とするビア導体の電気抵抗率（約１０×１０−8Ω・ｍ）よりも低いことがよく、具体的には８×１０−8Ω・ｍ以下、さらには６×１０−8Ω・ｍ以下であることが好ましい。その理由は、この程度低抵抗でないと、ノイズの抑制等のためのデカップリング用コンデンサとして十分に機能しないからである。ちなみに、前記無機金属化合物としてクロム系の無機金属化合物を選択した場合には、電気抵抗率を大幅に低減すること（４×１０−8Ω・ｍ以下にすること）が可能である。
【００３４】
前記ビア導体の直径は特に限定されないが、例えば５０μｍ以上１２０μｍ以下であることが好ましい。直径５０μｍ未満であると、ビア導体の断面積が小さくなることから、ビア導体の抵抗が大きくなり、コンデンサ全体の低抵抗化を達成しにくくなってしまう。また、ビア導体の形成時にビア孔内への導体ペーストの充填が困難になり、生産性が低下するおそれもある。逆に、直径１２０μｍ超であると、ビアピッチを大きく設定しなければならなくなり、微細な配線を持つ配線基板側と効率よく接続できなくなるおそれがある。
【００３５】
上記コンデンサは、コンデンサ本体の最表層に誘電体からなるカバー層を備えていてもよく、この構成によると内層電極が湿気等から保護されるため、信頼性が向上する。この場合、カバー層の厚さは２００μｍ以下であることが好ましい。その理由は、厚さ２００μｍ超になると、ビア導体自体の長さが長くなるため、コンデンサ厚さ方向の配線長も長くなり、コンデンサ全体の電気抵抗が高くなってしまうからである。よって、ノイズの抑制を目的とするＭＰＵ用デカップリングコンデンサとして十分に機能しにくくなるからである。なお、カバー層の材質としては任意であるが、コスト性や信頼性等の向上という観点から、誘電体層と同じチタン酸バリウムを主成分としたものを選択することが好適である。
【００３６】
コンデンサは複数の外部電極を備えており、それら複数の外部電極はビア導体における前記主面側の端部に接続するようにコンデンサ本体の主面上に配置されている。なお、複数の外部電極はコンデンサ本体の裏面上に配置されていて、それらはビア導体における裏面側の端部に接続している。ここで、複数の外部電極の形成材料はニッケルを主体とする。その理由は、ニッケルを主体とする外部電極は、同時焼成時においても軟化、流動することがなく、確実に固体状態を維持するからである。ゆえに、このような外部電極がビア導体の端部にて、いわば蓋をした状態となり、その結果ビア孔からのビア導体の流出を確実に回避することができる。
【００３７】
手段２にかかるコンデンサ内蔵配線基板は、手段１にかかる配線基板内蔵用コンデンサを１つまたは２つ以上内蔵している。前記配線基板は、例えば、手段１の配線基板内蔵用コンデンサを収納するための収容穴部を有するコア基板と、そのコア基板のコア第１主面及びコア第２主面の上に形成されるビルドアップ層とを備えることが好ましい。このコア基板を形成する材料は特に限定されないが、好ましいコア基板は高分子材料を主体として形成される。コア基板を形成するための高分子材料の具体例としては、例えば、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド・トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）などがある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料を使用してもよい。なお、手段１にかかる配線基板内蔵用コンデンサは、コア基板の収容穴部ではなく、例えばビルドアップ層内に収容されていてもよい。
【００３８】
上記課題を解決するための別の手段（手段３）としては、上記手段１に記載のコンデンサ（１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ）を製造する方法であって、チタン酸バリウム粉末を含む誘電体グリーンシート（２０５）上に、ニッケル粉末を含む内層電極形成層（２４１）を形成したものを積層一体化して、未焼結積層体（２０４）を作製する積層工程と、前記未焼結積層体（２０４）にビア孔（１３３）を貫通形成する孔明け工程と、前記未焼結積層体（２０４）の前記ビア孔（１３３）内に、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅とを含むビア導体形成用材料（２３１）を充填するビア充填工程と、前記未焼結積層体（２０４）の前記主面上及び前記裏面上に、ニッケルを主成分として含む外部電極形成用ペーストを印刷し、それぞれ外部電極形成部（２１１）を形成する外部電極形成工程と、チタン酸バリウムが焼結しうる温度に前記未焼結積層体（２０４）を加熱して、前記誘電体グリーンシート（２０５）、前記内層電極形成層（２４１）、前記ビア導体形成用材料（２３１）及び前記外部電極形成部（２１１）を焼成する同時焼成工程とを含むことを特徴とするビアアレイ型積層セラミックコンデンサの製造方法がある。
【００３９】
従って、手段３にかかる製造方法によると、ビア孔内に周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅とを含むビア導体形成用材料を充填し、この状態でチタン酸バリウムが焼結しうる温度に前記未焼結積層体が加熱される。そのため、誘電体グリーンシート及び内層電極形成層を確実に焼結させることができ、所望とする誘電体及び内層電極を得ることができる。また、この場合の同時焼成工程において、ビア導体形成用材料の加熱により銅が熔融して流動、揮発しやすくなるが、上記の高融点のフィラーの存在によって銅の流動、揮発が阻止される。その結果、ビア導体における銅がその位置に保持され、ビア導体中におけるボイドの発生や、ビア孔からのビア導体の突出が防止され、比較的形状のよいビア導体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００４１】
図１に示されるように、本実施形態のセラミックコンデンサ内蔵配線基板１０は、ＭＰＵ用のＩＣチップを搭載するための配線基板である。この配線基板１０は、ガラスエポキシからなる平板状のコア基板１１と、セラミックコンデンサ１０１と、ビルドアップ層３１，３２とを備えている。コア基板１１における複数箇所にはスルーホール導体１６が形成されている。かかるスルーホール導体１６は、コア基板１１のコア第１主面１２側とコア第２主面１３側とを接続導通している。スルーホール導体１６の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体１７で埋められている。また、コア基板１１のコア第１主面１２及びコア第２主面１３には、銅からなる導体層４１がパターン形成されており、各導体層４１は、スルーホール導体１６に対して電気的に接続されている。
【００４２】
コア基板１１のコア第１主面１２側に形成されたビルドアップ層３１は、銅からなるコア第１主面側導体層４２とエポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層３３，３５（いわゆる層間絶縁層）とを積層した構造を有している。樹脂絶縁層３５の表面上における複数箇所には、端子パッド４４がアレイ状に形成されている。また、樹脂絶縁層３５の表面は、ソルダーレジスト３７によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト３７の所定箇所には、端子パッド４４を露出させる開口部４６が形成されている。端子パッド４４の表面上には、複数のはんだバンプ４５が配設されている。各はんだバンプ４５は、ＩＣチップ２１（半導体集積回路素子）の電力供給用電極２２及び信号線用電極２５に電気的に接続されている。なお、各端子パッド４４及び各はんだバンプ４５は、ビルドアップ層３１においてセラミックコンデンサ１０１の真上の領域内に位置しており、この領域が半導体素子搭載部２３となる。また、樹脂絶縁層３３内にはビア導体４３が設けられ、樹脂絶縁層３５内にはビア導体４７が設けられている。これらのビア導体４３，４７のほとんどは同軸上に配置されるとともに、それらを介して導体層４１，４２及び端子パッド４４が相互に電気的に接続されている。
【００４３】
コア基板１１のコア第２主面１３側に形成されたビルドアップ層３２は、上述したビルドアップ層３１とほぼ同じ構造を有している。即ち、ビルドアップ層３２は、銅からなるコア第２主面側導体層４２とエポキシ樹脂からなる樹脂絶縁層３４，３６とを積層した構造を有している。樹脂絶縁層３６の下面上における複数箇所にはＢＧＡ用パッド４８が格子状に形成されている。また、樹脂絶縁層３６の下面は、ソルダーレジスト３８によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト３８の所定箇所には、ＢＧＡ用パッド４８を露出させる開口部４０が形成されている。ＢＧＡ用パッド４８の表面上には、図示しないマザーボードとの電気的な接続を図るための複数のはんだバンプ４９が配設されている。そして、各はんだバンプ４９により、図１に示される配線基板１０は図示しないマザーボード上に実装される。また、樹脂絶縁層３４内にはビア導体５０が設けられ、樹脂絶縁層３６内にはビア導体５１が設けられている。本実施形態では、樹脂絶縁層３４のビア導体５０はスルーホール導体１６に対応する位置においてそのスルーホール導体１６及びビア導体５１と同軸上に配置される。そして、それらビア導体５０，５１を介して導体層４１，４２及びＢＧＡ用パッド４８が相互に電気的に接続されている。
【００４４】
前記コア基板１１は、コア第１主面１２の中央部及びコア第２主面１３の中央部にて開口する平面視で矩形状の収容穴部９１を有している。即ち、収容穴部９１は貫通穴部である。収容穴部９１内には、図２，図３等に示すセラミックコンデンサ１０１が、埋め込まれた状態で収容されている。なお、セラミックコンデンサ１０１は、主面１０２（図１，図２では上面）をコア基板１１のコア第１主面１２と同じ側に向け、かつ裏面１０３（図１，図２では下面）をコア基板１１のコア第２主面１３と同じ側に向けた状態で収容されている。なお、本実施形態のセラミックコンデンサ１０１は、縦１２．０ｍｍ×横１２．０ｍｍ×厚さ０．７５ｍｍの矩形平板状である。
【００４５】
また、収容穴部９１の内面とセラミックコンデンサ１０１の側面との隙間９３には、高分子材料（本実施形態では熱硬化性樹脂）からなる樹脂充填剤９５が充填されている。この樹脂充填剤９５は、セラミックコンデンサ１０１をコア基板１１に固定するとともに、セラミックコンデンサ１０１及びコア基板１１の面方向や厚さ方向への変形を自身の弾性変形により吸収する機能を有している。
【００４６】
図１〜図３に示されるように、本実施形態のセラミックコンデンサ１０１は、いわゆるビアアレイ型の積層セラミックコンデンサである。セラミックコンデンサ１０１を構成するセラミック焼結体１０４（コンデンサ本体）は、主面１０２及び裏面１０３を有する板状物である。セラミック焼結体１０４は、セラミックの誘電体１０５を介して第１内層電極１４１（内層電極）と第２内層電極１４２（内層電極）とを交互に積層配置した構造を有している。本実施形態において、誘電体１０５は、高誘電率セラミックの一種であるチタン酸バリウムを主成分とする焼結体からなる。第１内層電極１４１及び第２内層電極１４２は、いずれもニッケルを主体としてパターン形成された層であって、セラミック焼結体１０４の内部において一層おきに配置されている。
【００４７】
セラミック焼結体１０４には多数のビア孔１３０（直径約１００μｍ）が形成されている。これらのビア孔１３０は、セラミック焼結体１０４の厚さ方向に沿って延びてセラミック焼結体１０４を貫通するとともに、全面にわたって格子状（アレイ状）に配置されている。本実施の形態では、説明の便宜上、ビア孔１３０を４列×４列で図示したが、実際にはさらに多くの列が存在している。各ビア孔１３０内には、セラミック焼結体１０４の主面１０２及び裏面１０３間を貫通する複数のビア導体１３１，１３２が形成されている。本実施形態において、複数のビア導体１３１，１３２は、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなる。即ち、ビア導体１３１，１３２は、複数の内層電極１４１，１４２とは異種の金属材料からなる。そして、各第１ビア導体１３１は、各第１内層電極１４１を貫通しており、それら同士を互いに電気的に接続している。各第２ビア導体１３２は、各第２内層電極１４２を貫通しており、それら同士を互いに電気的に接続している。
【００４８】
セラミック焼結体１０４の主面１０２上には、複数の第１外部電極１１１，１１２が突設されている。また、セラミック焼結体１０４の裏面１０３上には、複数の第２外部電極１２１，１２２が突設されている。主面１０２側にある第１外部電極１１１，１１２は、ビルドアップ層３１側のビア導体４３に対して電気的に接続される。一方、裏面１０３側にある第２外部電極１２１，１２２は、ビルドアップ層３２側のビア導体５０に対して電気的に接続される。また、第１外部電極１１１，１１２の底面略中央部は、ビア導体１３１，１３２の主面１０２側の端面に対して直接接続されており、第２外部電極１２１，１２２の底面略中央部は、ビア導体１３１，１３２の裏面１０３側の端面に対して直接接続されている。よって、外部電極１１１，１２１はビア導体１３１及び第１内層電極１４１に導通しており、外部電極１１２，１２２はビア導体１３２及び第２内層電極１４２に導通している。
【００４９】
図４に示されるように、第１外部電極１１１，１１２は、ニッケルを主材料として形成されたメタライズ層からなり、その表面全体には銅めっきが施されている。主面１０２に垂直な方向（部品厚さ方向）から見たときの第１外部電極１１１，１１２の形状は略円形である（図３参照）。なお、第２外部電極１２１，１２２も同様の構造、形状を有している。
【００５０】
図示しないマザーボード側からビア導体５０，５１を介して第２外部電極１２１，１２２に通電し、第１内層電極１４１−第２内層電極１４２間に電圧を加えると、第１内層電極１４１に例えばプラスの電荷が蓄積し、第２内層電極１４２に例えばマイナスの電荷が蓄積する。その結果、セラミックコンデンサ１０１がキャパシタとして機能する。また、このセラミックコンデンサ１０１では、第１ビア導体１３１及び第２ビア導体１３２がそれぞれ交互に隣接して配置され、かつ、第１ビア導体１３１及び第２ビア導体１３２を流れる電流の方向が互いに逆向きになるように設定されている。これにより、インダクタンス成分の低減化が図られている。
【００５１】
第１ビア導体１３１及び第２ビア導体１３２は、ビルドアップ層３１のビア導体４３，４７等を介して、配線基板１０上に搭載されたＩＣチップ２１の電力供給用電極２２に電気的に接続されるようになっている。つまり、第１ビア導体１３１及び第２ビア導体１３２は当該配線基板１０における電源及びグランドの一部を構成している。従って、このような接続関係が設定されていることから、本実施形態のコンデンサ１０１が、デカップリング用コンデンサとして機能するようになっている。一方、ＩＣチップ２１の信号線用電極２５は、コンデンサ１０１内の導体部分を流れることなく、コア基板１１のスルーホール導体１６等を介してマザーボード側に電気的に接続されている。
【００５２】
次に、本実施形態のセラミックコンデンサ内蔵配線基板１０の製造方法について述べる。
【００５３】
図２等に示したセラミックコンデンサ１０１は、以下のような手順で作製される。まず、チタン酸バリウム粉末を主成分とし、それにＣａＯ，ＳｉＯ２，ＭｎＯ２，Ｙ２Ｏ３などの粉末を少量添加した混合粉末に対し、ブチラール系バインダ、可塑剤、溶剤を加えて混練することにより、グリーンシート用のスラリーを調整する。このスラリーを用いて、ドクターブレード法により、厚さ２μｍ〜８μｍ（本実施形態では約５μｍ）の誘電体グリーンシート２０５を複数枚作製する。そして、これら誘電体グリーンシート２０５に、ニッケルを主成分として含む内層電極形成用ペーストをスクリーン印刷して乾燥させる。これにより、後に内層電極１４１，１４２となる内層電極形成層２４１が形成される（図４参照）。
【００５４】
次に、グランド用の内層電極形成層２４１が形成された誘電体グリーンシート２０５と、電源用の内層電極形成層２４１が形成された誘電体グリーンシート２０５とを交互に積層する。そして、シート積層方向に押圧力を付与することにより、各誘電体グリーンシート２０５を一体化して未焼結積層体２０４を作製する（以上、積層工程）。さらに、レーザー加工機を用いて未焼結積層体２０４に多数のビア孔１３０を貫通形成する（孔明け工程、図５参照）。
【００５５】
次に、図示しないペースト圧入充填装置を用いて、未焼結積層体２０４の各ビア孔１３０内に、ビア導体形成用ペースト２３１（ビア導体形成用材料）を充填する（ビア充填工程、図６参照）。ここで用いるビア導体形成用ペースト２３１は、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物（高融点無機金属化合物）を主体とするフィラーと銅とを含んでいる。より具体的にいうと、本実施形態におけるビア導体形成用ペースト２３１は、銅粉末及び上記高融点無機金属化合物粉末に対してバインダ樹脂を加え、三本ロールミルにより混練することにより、作製される。
【００５６】
さらに、未焼結積層体２０４の主面１０２上及び裏面１０３上に、ニッケルを主成分として含む外部電極形成用ペーストを印刷し、それぞれ外部電極形成部２１１を形成する（図７参照）。
【００５７】
この後、未焼結積層体２０４の乾燥を行い、外部電極形成部２１１をある程度固化させる。次に、未焼結積層体２０４を脱脂し、さらに酸化雰囲気下にて所定温度で所定時間焼成を行う（同時焼成工程）。このときの焼成温度は、チタン酸バリウムが焼結しうる温度である１３００℃に設定される。その結果、誘電体グリーンシート２０５中のチタン酸バリウムが焼結してセラミック焼結体１０４となるとともに、同時に内層電極形成層２４１中のニッケル、外部電極形成部２１１中のニッケル、ビア導体形成用ペースト２３１中の銅が焼結する。
【００５８】
次に、得られたセラミック焼結体１０４が有する各外部電極１１１，１１２，１２１，１２２に対して無電解銅めっき（厚さ１０μｍ程度）を施す。その結果、各外部電極１１１，１１２，１２１，１２２上に銅めっきが析出し、図２に示したセラミックコンデンサ１０１が完成する。
【００５９】
一方、コア基板１１は、以下のような手順で作製される。まず、縦４００ｍｍ×横４００ｍｍ×厚み０．８０ｍｍの基材の両面に、厚み３５μｍの銅箔が貼付された銅張積層板を準備する。次に、銅張積層板に対してドリル機を用いて孔あけ加工を行い、スルーホール導体１６を形成するための貫通孔を所定位置にあらかじめ形成しておく。また、銅張積層板に対してルータを用いて孔あけ加工を行い、収容穴部９１となる貫通孔を所定位置にあらかじめ形成しておく。なお、収容穴部９１となる貫通孔は、一辺が１４．０ｍｍで、四隅に半径３ｍｍのアールを有する断面略正方形状の孔である。そして、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことでスルーホール導体１６を形成する。次に、スルーホール導体１６の空洞部にエポキシ樹脂を主成分とするペーストを印刷した後、硬化することにより閉塞体１７を形成する。さらに、銅張積層板の両面の銅箔のエッチングを行って導体層４１を例えばサブトラクティブ法によってパターニングする。具体的には、無電解銅めっきの後、この無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施す。さらにドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、ドライフィルムを所定パターンに形成する。この状態で、不要な電解銅めっき層、無電解銅めっき層及び銅箔をエッチングで除去する。その後、ドライフィルムを剥離することによりコア基板１１を得る。
【００６０】
コア基板１１及びセラミックコンデンサ１０１の準備ができたら、続いて以下の工程を行う。
【００６１】
まず、図８に示されるように、マスキング工程では、収容穴部９１のコア第１主面１２側開口９６に、マスキング材としての剥離可能な粘着テープ１５２を密着するよう配置して、その収容穴部９１のコア第２主面１３側開口９６を塞ぐ。この粘着テープ１５２は、支持台１５１によって支持されている。なお、粘着テープ１５２の基材の厚さは５５μｍであり、粘着面１５３の厚さは２５μｍとなっている。また、粘着面１５３は、ゴム系の接着剤によって形成されている。
【００６２】
続く固定工程では、マウント装置（ヤマハ発動機株式会社製）を用いて、収容穴部９１内にセラミックコンデンサ１０１を収容する。このとき、粘着テープ１５２の粘着面１５３には、セラミックコンデンサ１０１が貼り付けられて仮固定される。なおここでは、チップ搭載時（図１に示す状態）において上向きとなる主面１０２を下方に向けた状態（上面と下面とを反転させた状態）で粘着面１５３に密着させている。同様に、コア基板１１もチップ搭載時に上向きとなるコア第１主面１２を下方に向けた状態となっている。
【００６３】
そして、この状態において、収容穴部９１の内面とセラミックコンデンサ１０１の側面との隙間９３に、ディスペンサ装置（Ａｓｙｍｔｅｋ社製）を用いて、熱硬化性樹脂製の樹脂充填剤９５（株式会社ナミックス製）を充填する（図８参照）。その後、加熱処理を行うと、樹脂充填剤９５が硬化して、セラミックコンデンサ１０１が収容穴部９１内に固定される。このとき、粘着テープ１５２と接する側となるコア第１主面１２、主面１０２及び樹脂充填剤９５の表面の位置が揃い、フラット（面一）に形成される。そして、セラミックコンデンサ１０１の固定後において、マスキング材除去工程を行い、粘着テープ１５２を剥離する（図９参照）。
【００６４】
その後、洗浄研磨工程では、コア基板１１のコア第１主面１２及びセラミックコンデンサ１０１の主面１０２を酸性脱脂で溶剤洗浄をしてから研磨する。この洗浄及び研磨処理により、コア第１主面１２及び主面１０２に張り付いて残っている粘着材（粘着面１５３の一部）を除去する。
【００６５】
続く粗化工程では、外部電極１１１，１１２，１２１，１２２の上にある銅めっき層の表面粗化（ＣＺ処理）を行う。同時に、コア第１主面１２及びコア第２主面１３に形成された導体層４１の表面の粗化も行う。そして、粗化工程が終了したら、洗浄工程を実施する。また、必要に応じて、シランカップリング剤（信越化学工業株式会社製）を用いて、コア第１主面１２及びコア第２主面１３に対してカップリング処理を行ってもよい。
【００６６】
その後、従来周知の手法に従い、ビルドアップ層形成工程を実施する。ビルドアップ層形成工程では、コア第１主面１２上にビルドアップ層３１を形成するとともに、コア第２主面１３上にビルドアップ層３２を形成する。
【００６７】
具体的には、まず、コア第１主面１２及びコア第２主面１３の上に感光性エポキシ樹脂のフィルム材を被着し（図１０参照）、露光及び現像を行うことにより、ビア導体４３，５０が形成されるべき位置に盲孔を有する第１層の樹脂絶縁層３３，３４を形成する。次に、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部にビア導体４３，５０を形成した後、エッチング等を行って導体層４２をパターン形成する。さらに、第１層の樹脂絶縁層３３，３４上に感光性エポキシ樹脂のフィルム材を被着し、露光及び現像を行うことにより、ビア導体４７，５１が形成されるべき位置に盲孔を有する第２層の樹脂絶縁層３５，３６を形成する。次に、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部にビア導体４７，５１を形成するとともに、第２層の樹脂絶縁層３５上に端子パッド４４を形成し、第２層の樹脂絶縁層３６上にＢＧＡ用パッド４８を形成する。次に、第２層の樹脂絶縁層３５，３６上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト３７，３８を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト３７，３８に開口部４０，４６をパターニングする。さらに、端子パッド４４上にはんだバンプ４５を形成し、かつ、ＢＧＡ用パッド４８上にはんだバンプ４９を形成する。その結果、図１に示したセラミックコンデンサ内蔵配線基板１０が完成する。
【００６８】
次に、上記のようにして得たセラミックコンデンサ１０１の評価試験について説明する。
【００６９】
この評価試験では、セラミックコンデンサ１０１におけるビア導体１３１，１３２を構成する材料を変更して複数種類の試料を作製し（表２のNo.1〜14参照）、それぞれについて電気抵抗率（×１０−8Ω・ｍ）と、ビア導体１３１，１３２の突出及び隙間の発生とを調査した。その結果を表２に示す。表２において「突出」とは、ビア導体の露出部に団子状の銅塊が形成されていることをいう。「隙間」とは、ビア導体の断面において光学顕微鏡を使用して拡大倍率２００倍で確認可能な程度の隙間ができていることをいう。また、「○」は突出、隙間が発生していないことを意味し、「×」は突出、隙間が発生していることを意味する。
【００７０】
ここで、試料Ｎｏ．１のビア導体１３１，１３２は、高融点無機金属化合物のフィラーを含まず、銅１００体積部のみからなる（比較例）。試料Ｎｏ．２のビア導体１３１，１３２は、高融点無機金属化合物である酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）からなる粒径０．７μｍのフィラー１０体積部と、銅９０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．３のビア導体１３１，１３２は、酸化クロムからなる粒径０．７μｍのフィラー８０体積部と、銅２０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．４のビア導体は、酸化クロムからなる粒径０．７μｍのフィラー３０体積部と、銅７０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．５のビア導体は、酸化クロムからなる粒径０．７μｍのフィラー４０体積部と、銅６０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．６のビア導体は、酸化クロムからなる粒径１．８μｍのフィラー４０体積部と、銅６０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．７のビア導体は、酸化クロムからなる粒径５μｍのフィラー４０体積部と、銅６０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．８のビア導体は、酸化クロムからなる粒径０．７μｍのフィラー５０体積部と、銅５０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．９のビア導体は、窒化クロム（Ｃｒ２Ｎ）からなる粒径０．９μｍのフィラー４５体積部と、銅５５体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．１０のビア導体は、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）からなる粒径１．１μｍのフィラー４５体積部と、銅５５体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．１１のビア導体は、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）からなる粒径１．２μｍのフィラー４０体積部と、銅６０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．１２のビア導体は、炭化タンタル（ＴａＣ）からなる粒径１μｍのフィラー４０体積部と、銅６０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．１３のビア導体は、銅クロム複合酸化物（ＣｕＣｒ２Ｏ４）からなる粒径１μｍのフィラー２０体積部と、銅８０体積部との混合相からなる。試料Ｎｏ．１４３のビア導体は、銅クロム複合酸化物（Ｃｕ２Ｃｒ２Ｏ５）からなる粒径２μｍのフィラー２０体積部と、銅８０体積部との混合相からなる。
【表２】
0005139171.tif 000003
【００７１】
表２に示すように、各試料の作製を行ったところ、試料Ｎｏ．１（Cu100）については、一応試料を得ることができたものの、電気抵抗値の測定ができなかった。
【００７２】
電気抵抗率については、試料Ｎｏ．１を除く全てのもので好結果が得られ、現行のニッケルを主成分とするビア導体の電気抵抗率（約１４×１０−8Ω・ｍ）よりも低い値となった。また、クロム系無機金属化合物とタンタル系無機金属化合物とを比較すると、前者のほうが後者に比べて低抵抗を達成しやすいことがわかった。さらに、クロム系無機金属化合物同士で比較してみると、炭化物や窒化物よりも酸化物のほうが低抵抗を達成しやすいことがわかった。とりわけ、酸化クロムの含有量を少なめに設定したもの（試料Ｎｏ．１，２，３）の結果が優れており、現行のニッケルを主成分とするビア導体の電気抵抗率の数分の１の値を達成できることが実証された。また、試料Ｎｏ．５，６，７の結果から、酸化クロムの含有量が同じであればその粒径が小さいほうが好結果が得られることもわかった。
【００７３】
なお、ビア導体１３１，１３２を観察したところ、試料Ｎｏ．２〜１４では突出も隙間（ボイド）も発生していなかったのに対し、試料Ｎｏ．１では突出や隙間が発生していた。従って、試料Ｎｏ．２〜１４のビア導体１３１，１３２は、形状的に優れており、高い信頼性を備えていると考えられた。
【００７４】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態のコンデンサ１０１では、銅を含んで形成されたビア導体１３１，１３２としている。このため、従来のニッケルを主成分として形成されたビア導体１３１，１３２に比べて低抵抗となる。また、周期表の５族または６族に属する金属であってチタン酸バリウムの融点よりも高融点である無機金属化合物を主体とするフィラーと銅との混合相からなるビア導体１３１，１３２としている。このため、同時焼成時に銅が熔融したとしても、前記フィラー自体は高融点であるため熔融せずに固体状態を維持してそこに留まり、熔融した銅の流動及び揮発を阻止する。その結果、ビア導体１３１，１３２における銅がその位置に保持され、ビア導体１３１，１３２中におけるボイドの発生や、ビア孔１３０からのビア導体１３１，１３２の突出が防止される。よって、比較的形状のよい、高信頼性のビア導体１３１，１３２を得ることができる。なお、上記コンデンサ１０１は、好ましい構造のビア導体１３１，１３２を複数有するビアアレイ型積層コンデンサであるため、他のタイプのコンデンサに比べてインダクタンスも低い。また、上記コンデンサ１０１では内層電極１４１，１４２についてはあえてニッケルを主体として形成しているので、その部分には従来と同程度の信頼性が付与されている。
【００７５】
以上のことから、本実施形態によれば、高容量化、高信頼化、低インダクタンス化、低電気抵抗化を達成でき、デカップリング用途に好適なビアアレイ型積層セラミックコンデンサ１０１を提供することができる。
【００７６】
（２）また本実施形態では、このような優れたコンデンサ１０１を内蔵してコンデンサ内蔵配線基板１０を構成しているため、それに搭載されるＭＰＵ用のＩＣチップ２１の能力を十分に引き出すことができる。よって、優れた半導体装置を実現することができる。
【００７７】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態の配線基板１０に内蔵されたセラミックコンデンサ１０１では、主面１０２及び裏面１０３の両方に、外部電極１１１，１１２，１２１，１２２が形成されていたが、これに限定されるものではない。例えば、図１１に示す配線基板１０Ａに内蔵されたセラミックコンデンサ１０１Ａのように、主面１０２側のみに外部電極１１１，１１２を形成してもよい。この場合、裏面１０３側において外部電極１２１，１２２を省略した代わりに、例えばプレーン導体層１２５などを設けてもよい。
【００７８】
・上記実施形態の配線基板１０では、コア基板１１のコア第１主面１２及びコア第２主面１３にて開口する収容穴部９１にセラミックコンデンサ１０１が内蔵されていたが、これに限定されるものではない。例えば、収容穴部９１をコア基板１１のコア第１主面１２のみにて開口する有底の凹部（非貫通穴部）とし、そこにセラミックコンデンサ１０１を内蔵してもよい。
【００７９】
・上記実施形態では、コア基板１１における収容穴部９１の内面とセラミックコンデンサ１０１の側面との隙間９３に、ディスペンサ装置を用いて樹脂充填剤９５を充填形成したが、これに限定されるものではない。例えば、印刷装置を用いて樹脂充填剤９５を印刷することで当該隙間９３を埋めてもよい。あるいは、上記図１１に示した配線基板１０Ａのように、ビルドアップ層３２の最下層を構成する樹脂絶縁層３４の一部を当該隙間９３に落とし込むようにして、その隙間９３を埋めるようにしてもよい。
【００８０】
・図１２に示す別の実施形態のコンデンサ１０１Ｂのように、セラミック焼結体１０４の表層層に、チタン酸バリウムを主成分とする厚さ１００μｍ程度のカバー層１０６を配置してもよい。この構成によれば、内層電極１４１，１４２が湿気等から保護されるため信頼性が向上する。なお、カバー層１０６はセラミック焼結体１０４の主面１０２側にのみ設けてもよく、裏面１０３側にのみ設けてもよい。
【００８１】
・上記実施形態では、配線基板１０のパッケージ形態はＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）であるが、ＢＧＡのみに限定されず、例えばＰＧＡ（ピングリッドアレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）等であってもよい。
【００８２】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００８３】
（１）主面（１０２）及び裏面（１０３）を有する板状をなし、チタン酸バリウムを主成分とする誘電体（１０５）を介してニッケルを主体とする複数の内層電極（１４１，１４２）が積層配置されてなるコンデンサ本体（１０４）と、フィラーである平均粒径１μｍ以下の酸化クロムと銅との混合相からなり、前記コンデンサ本体（１０４）の厚さ方向に沿って延びる複数のビア孔（１３３）内に形成され、前記複数の内層電極（１４１，１４２）に対して接続し、電気抵抗率が４×１０−8Ω・ｍ以下でありかつ直径が５０μｍ以上１２０μｍ以下である複数のビア導体（１３１，１３２）と、前記複数のビア導体（１３１，１３２）における少なくとも前記主面（１０２）側の端部に接続するように配置された複数の外部電極（１１１，１１２）とを備え、前記複数のビア導体（１３１，１３２）において前記フィラーが体積部で１０部以上５０部以下含まれ、前記複数のビア導体（１３１，１３２）が全体としてアレイ状に配置されていることを特徴とするビアアレイ型積層セラミックコンデンサ。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明を具体化した実施形態の配線基板を示す概略断面図。
【図２】実施形態のコンデンサを示す概略断面図。
【図３】実施形態のコンデンサを示す概略平面図。
【図４】上記コンデンサの製造手順を説明するための概略断面図。
【図５】上記コンデンサの製造手順を説明するための概略断面図。
【図６】上記コンデンサの製造手順を説明するための概略断面図。
【図７】上記コンデンサの製造手順を説明するための概略断面図。
【図８】上記配線基板の製造手順を説明するための概略断面図。
【図９】上記配線基板の製造手順を説明するための概略断面図。
【図１０】上記配線基板の製造手順を説明するための概略断面図。
【図１１】別の実施形態の配線基板を示す概略断面図。
【図１２】別の実施形態のコンデンサを示す概略断面図。
【符号の説明】
【００８５】
１０，１０Ａ…コンデンサ内蔵配線基板
２１…半導体集積回路素子としてのＩＣチップ
２２…電力供給用電極
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ…ビアアレイ型積層セラミックコンデンサ
１０２…主面
１０３…裏面
１０４…コンデンサ本体としてのセラミック焼結体
１０５…誘電体
１０６…カバー層
１１１，１１２…外部電極
１３１，１３２…ビア導体
１３３…ビア孔
１４１，１４２…内層電極
２０４…未焼結積層体
２０５…誘電体グリーンシート
２３１…ビア導体形成用材料としてのビア導体形成用ペースト
２４１…内層電極形成層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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