(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上のガラスセラミック絶縁層を積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に形成された配線層と、内層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成された第１の貫通導体と、表層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成され、前記第１の貫通導体に直に接続された第２の貫通導体とを備えた配線基板であって、
前記第１の貫通導体および前記第２の貫通導体は同じ金属を主成分として同量含むとともに、前記第１の貫通導体はさらにガラスを含み析出結晶を実質的に含んでおらず、前記第２の貫通導体はさらにガラスおよび析出結晶を含んでいることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に実質的に結晶化しないガラス粉末および金属粉末を含み、焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含まない第１の貫通導体用ペーストが充填された第１のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に一部が結晶化するガラス粉末と前記第１の貫通導体用ペーストと同量の金属粉末とを含む第２の貫通導体用ペーストが充填された第２のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートを内層に配置するとともに前記第２のガラスセラミックグリーンシートを表層に配置して、前記第１の貫通導体用ペーストと前記第２の貫通導体用ペーストとが直に接続するように積層された積層体を作製する工程と、
該積層体を焼成する工程と
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同時焼成によって製造された複数のガラスセラミック絶縁層と貫通導体とを具備する配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などを搭載するための配線基板には、その絶縁基体（複数の絶縁層）の形成材料としてアルミナなどのセラミックスが用いられ、配線の形成材料としてタングステンなどの高融点金属が用いられていた。
【０００３】
これに対し、タングステンに比べて融点が低い低抵抗金属（例えばＣｕ、ＡｇまたはＡｕ）との同時焼成によって配線を形成することができ、アルミナセラミックスに比して誘電率が低いなどの点で優れるガラスセラミックスが、回路の高集積化の要求に適応した絶縁基体の形成材料として注目されてきている。
【０００４】
ガラスセラミックスを絶縁基体（複数のガラスセラミック絶縁層）とする配線基板は、例えばホウケイ酸系ガラスなどのガラス粉末と結晶質からなるフィラーとを含むガラスセラミック原料に有機バインダーなどを混合し成形して、ガラスセラミックグリーンシートを作製した後、このガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成するとともに、この貫通孔に金属粉末と有機バインダーなどを混合した貫通導体用ペーストを充填し、次いで、このガラスセラミックグリーンシートの所定位置に導体ペーストを印刷して配線パターンを形成する。そして、複数のグリーンシートを位置合わせして加圧し積層した後、得られた積層体を加湿した窒素雰囲気中で加熱して脱バインダー処理（有機バインダーを焼失させること）を施した後に、焼成（複数のガラスセラミックグリーンシートと貫通導体用ペースト等とを同時焼成）することにより得られる。
【０００５】
配線基板においては、近年のシリコンチップの微細化、大型化および高速化に伴ってシリコンチップを搭載するフリップチップ接続部の微細化および多端子化が進められており、さらにフリップチップ接続部の平坦度に対する要求も高まってきている。
【０００６】
配線基板におけるフリップチップ接続部の平坦度を向上させるために、ビアホール導体用（貫通導体用）の銅メタライズ組成物（導体ペースト）として、主成分のＣｕに対して、軟化点が７００〜１０００℃のガラスフリットを含有することで、ビアホールに充填された銅メタライズ組成物（貫通導体用ペースト）とガラスセラミック磁器（ガラスセラミックグリーンシート）とを同時焼成することができ、焼成過程での収縮率（焼結挙動）が一致して絶縁基体表面からビアホール導体が突出することのないガラスセラミック配線基板が得られることが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１６４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ガラスセラミックグリーンシートと同様に、貫通導体用ペーストにも有機バインダーが含まれる。そして、Ｃｕを主成分とする配線層および貫通導体を有する配線基板は、本焼成温度が９００〜１０００℃であるため、脱バインダー温度は通常７００〜８００℃の狭い温度範囲で調整される。
【０００８】
このように、脱バインダー温度が狭い温度範囲で調整されるものであることから、うまく調整できずに脱バインダー不良を生じさせてしまうという問題がある。具体的には、残留カーボンの燃焼により発生したガスの外部への排出が十分に行われないと、このガスによる空洞が貫通導体の内部に形成され、この空洞の形成によって貫通導体が絶縁基体表面から突出してしまうという問題である。
【０００９】
ここで、残留カーボンの燃焼により発生したガスが十分に外部へ排出されないのは、表層のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体と、内層のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体との焼結時の挙動の差によるものであると思われる。すなわち、表層に形成された貫通導体用ペーストと内層に形成された貫通導体用ペーストとは焼成時に与えられる熱量が異なるため、表層に形成された貫通導体用ペーストが内層に形成された貫通導体用ペーストよりも先に焼結を開始し始め、表層に形成された貫通導体用ペーストの焼結終了時には内層に形成された貫通導体用ペーストが未だ焼結を完了しない状態となる。特に、配線基板の厚みが厚い場合においては、脱バインダー処理が所定の保持時間内で完全に終了しておらず、本焼成の昇温中にも残留カーボンの燃焼（脱バインダー処理）を伴いながら焼結が進行している状態となることから、表層に形成された貫通導体用ペーストの焼結が完了した段階でも、内層に形成された貫通導体用ペーストの脱バインダー処理が未だ完了していない状態となり、これにより発生したガスが行き場を失い、表層に形成された貫通導体を持ち上げることとなる。
【００１０】
この問題に対し、脱バインダー温度を低い温度（７００℃未満）に設定し、その温度での保持時間を延ばすなどの対応が考えられるが、保持時間を延ばすことは生産効率の低下につながる。特に、Ｃｕ、Ａｇなどの低抵抗金属の焼結開始温度が７００℃付近であるため、低い温度域（７００℃未満）での保持時間を長くすると脱バインダー効率は上がるものの貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動の不整合が生じる。すなわち、貫通導体の内部に空洞が形成されなかったとしても、この焼結挙動の不整合によって貫通導体が絶縁基体表面から大きく突出するという問題が生じてしまう。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、脱バインダー不良および焼結挙動の不整合による貫通導体の絶縁基体表面からの突出が抑制された配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、３層以上のガラスセラミック絶縁層を積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に形成された配線層と、内層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成された第１の貫通導体と、表層を構成する前記ガラスセラミック絶縁層に形成され、前記第１の貫通導体に直に接続された第２の貫通導体とを備えた配線基板であって、前記第１の貫通導体および前記第２の貫通導体は同じ金属を主成分として同量含むとともに、前記第１の貫通導体はさらにガラスを含み析出結晶を実質的に含んでおらず、前記第２の
貫通導体はさらにガラスおよび析出結晶を含んでいることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明は、貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に実質的に結晶化しないガラス粉末および金属粉末を含み、焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含まない第１の貫通導体用ペーストが充填された第１のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、貫通孔が形成され、該貫通孔に焼成後に一部が結晶化するガラス粉末と前記第１の貫通導体用ペーストと同量の金属粉末とを含む第２の貫通導体用ペーストが充填された第２のガラスセラミックグリーンシートを作製する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートを内層に配置するとともに前記第２のガラスセラミックグリーンシートを表層に配置して、前記第１の貫通導体用ペーストと前記第２の貫通導体用ペーストとが直に接続するように積層された積層体を作製する工程と、該積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の配線基板によれば、内層を構成するガラスセラミック絶縁層に形成された第１の貫通導体と表層を構成するガラスセラミック絶縁層に形成された第２の貫通導体とが同じ金属を主成分として含み、第１の貫通導体がさらにガラスを含み析出結晶を実質的に含んでおらず、第２の貫通導体がさらにガラスおよび析出結晶を含んでいることで、第２の貫通導体の絶縁基体表面からの突出が抑制された配線基板を実現することができる。
【００１５】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、内層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に、焼成後に実質的に結晶化しないガラス粉末を含み焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含まない第１の貫通導体用ペーストを充填するとともに、表層に配置される第２のガラスセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に、焼成後に一部が結晶化するガラス粉末を含む第２の貫通導体用ペーストを充填することで、この第２の貫通導体用ペーストにおけるガラス粉末が結晶化する際の体積収縮により微小な空隙が形成される。この空隙が第１の貫通導体用ペーストから発生したガスの抜け道となり、第２の貫通導体の絶縁基体表面からの突出を効果的に抑制することができる。
【００１６】
なお、第２の貫通導体用ペーストに形成された空隙は、その後の本焼成温度での保持（焼結）によってほとんど消滅してしまうため、水分の浸入などによる信頼性低下のおそれもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【００１９】
図１に示す配線基板は、複数のガラスセラミック絶縁層１ａ〜１ｉを積層してなる絶縁基体１と、絶縁基体１の表面および内部に形成された配線層２と、内層を構成するガラスセラミック絶縁層１ｂ〜１ｈに形成された第１の貫通導体３１と、表層を構成するガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｉに形成され第１の貫通導体３１に直に接続された第２の貫通導体３２とを備えた配線基板である。
【００２０】
絶縁基体１は、３層以上のガラスセラミック絶縁層（本例では９層のガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ）で構成され、結晶相およびガラス相を有するガラスセラミック焼結体により形成されている。たとえば、熱膨張率の高いガラスセラミック絶縁層を所望する場合、結晶相としてはフォルステライト、エンスタタイト、バリウムシリケート、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートなどが挙げられる。一方、熱膨張率の低いガラスセラミック絶縁層を所望する場合、結晶相としてはコージェライト、バリウムアルミノシリケート、スポジュメン、アノーサイト、スピネル、ムライトなどが挙げられる。この結晶相は、原料としてのガラス粉末から析出したものであってもよく、結晶質からなるフィラーとして混入されたものであってもよい。
【００２１】
絶縁基体１の表面および内部には、Ｃｕ、Ａｇなどの低抵抗金属を主成分とする配線層２が形成されていて、後述の第１の貫通導体３１または第２の貫通導体３２によって、異なる層に設けられた配線層２と配線層２とが電気的に接続されている。
【００２２】
そして、複数のガラスセラミック絶縁層１ａ〜１ｉのうち、内層を構成するガラスセラミック絶縁層１ｂ〜１ｈには第１の貫通導体３１が形成され、表層を構成するガラスセラミック絶縁層１ａ、１ｉには第１の貫通導体３１に直に接続された第２の貫通導体３２が形成されている。
【００２３】
ここで、第１の貫通導体３１と第２の貫通導体３２とは、同じ金属（Ｃｕ、Ａｇなどの低抵抗金属）を主成分としている点で共通するが、後述のようにガラスからの析出結晶の有無の点で相違している。
【００２４】
第１の貫通導体３１は、さらにガラスを含み析出結晶（原料としてのガラス粉末から析出した結晶）を実質的に含んでいない。このような構成は、第１の貫通導体３１を形成するための第１の貫通導体用ペースト中に含有させるガラスとして、焼成後に実質的に結晶を析出しない非結晶性ガラスを用いればよく、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスは用いない。そのため、焼成後の第１の貫通導体３１中に非結晶性ガラスがガラスの状態でそのまま残存し、実質的にガラスからの析出結晶が存在しないものとすることができる。なお、実質的に結晶を析出しないとは、Ｘ線回折においてその結晶に由来するピークが認められない程度の量であることを意味する。
【００２５】
一方、第２の貫通導体３２は、さらにガラスおよび析出結晶（原料としてのガラス粉末から析出した結晶）を含んでいる。このような構成は、第２の貫通導体３２となる第２の貫通導体用ペースト中に含有させるガラスとして、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスを用いればよい。なお、第２の貫通導体用ペーストに含まれる結晶性ガラスは焼成後の第２の貫通導体に一部が結晶として析出し残余の部分はガラスとして残存している。
【００２６】
このように第１の貫通導体３１と第２の貫通導体３２とでは、原料としてのガラス粉末からの析出結晶の有無の点で相違していることで、焼成時にそれぞれの貫通導体を形成するための貫通導体用ペーストにかかる熱量の差によって生じる脱バインダー不良による貫通導体の絶縁基体１表面からの突出が抑制された配線基板を得ることができる。
【００２７】
次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、絶縁基体１を形成するために、ガラス粉末のみまたはガラス粉末および結晶質からなるフィラーを用いてガラスセラミックグリーンシートを作製する。このガラスセラミックグリーンシートは、具体的には、上記の原料粉末に溶剤、成形用有機バインダー等を添加して混合してスラリーを調製した後、これをドクターブレード法、カレンダーロール法、圧延法などの手法によって形成することができる。
【００２９】
出発原料（ガラス粉末のみまたはガラス粉末および結晶質からなるフィラー）としては、ガラスセラミック絶縁層として求められる特性によって、その構成を変えることができる。すなわち、熱膨張率の高いガラスセラミック絶縁層を所望する場合、ガラスとしては焼成後に熱膨張率の高い結晶相、たとえばフォルステライト、エンスタタイト、バリウムシリケート、リチウムシリケート、ナトリウムシリケートなどを析出するものを用いる。あるいは、ガラスとしては焼成後に結晶相を析出しないものを用い、結晶質からなるフィラーとしてクォーツやトリジマイト、フォルステライト、バリウムシリケート、ガーナイトなどの高熱膨張のものを用いることもできる。また、熱膨張率の低いガラスセラミック絶縁層を所望する場合には、コージェライト、バリウムアルミノシリケート、スポジュメン、アノーサイト、スピネル、ムライトなど熱膨張率の低い結晶相を焼成後に析出するガラスや、上記と同様に、ガラスとしては焼成後に結晶相を析出せずに、フィラーとして低熱膨張率の結晶相を用いることもできる。
【００３０】
具体的には、アルカリ土類酸化物を含むホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス、ホウケイ酸鉛ガラス等のホウケイ酸系ガラスの他、リチウム珪酸系ガラス等が挙げられる。結晶質からなるフィラーとしては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯまたはＭｇＯなどの酸化物や、これらの酸化物の２種以上の複合酸化物等が使用できる。ガラス粉末と結晶質からなるフィラーとの配合比率の調整により、ガラスセラミック焼結体の焼成温度を貫通導体用ペーストの焼成温度と整合させたり、ガラスセラミック焼結体自体の強度を高めたりすることができる。上記ガラス粉末と上記結晶質からなるフィラーとの比率は、例えば体積比率で２０：８０〜８０：２０で配合されることが効果的である。
【００３１】
次に、得られたガラスセラミックグリーンシートの所定箇所に貫通孔を形成し、この貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填する。この貫通導体用ペーストは、Ｃｕ、Ａｇ等の低抵抗金属を主成分とする金属粉末に、ガラス粉末、有機バインダー、溶剤および分散剤などを加えてなるものである。
【００３２】
ここで、内層用のガラスセラミックグリーンシート（第１のガラスセラミックグリーンシート）に形成された貫通孔に充填される貫通導体用ペースト（第１の貫通導体用ペースト）と表層用のガラスセラミックグリーンシート（第２のガラスセラミックグリーンシート）に形成された貫通孔に充填される貫通導体用ペースト（第２の貫通導体用ペースト）とでは、異なるガラス粉末が用いられる。
【００３３】
すなわち、第１の貫通導体用ペーストに用いるガラス粉末としては、焼成後に実質的に結晶化しない非結晶性ガラスからなるガラス粉末を使用し、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスからなるガラス粉末は使用しない。この構成によれば、第１の貫通導体用ペーストの焼結挙動と第１のガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動とが整合するようになる。なお、焼結挙動の整合とは、焼結曲線における焼結カーブが同じような曲線を描くことを意味する。
【００３４】
このガラス粉末として、具体的にはＳｉＯ２とＢ２Ｏ３とを含むホウ珪酸ガラスを用いることが好ましく、ガラス転移点を調整する目的で各種のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯまたはＺｒＯ２などを添加したものが用いられ、これらの配合比率は任意に選択することができる。貫通導体用ペーストに含まれるバインダー成分を効率よく脱バインダー処理できるようにガラス転移点が６００℃以上であることが好ましく、また貫通導体の緻密化という観点ではガラス転移点が８００℃以下であることが好ましい。例えば、ＳｉＯ２を４５質量％、ＢａＯを３０質量％、Ｂ２Ｏ３を１０質量％、Ａｌ２Ｏ３を１０質量％、ＣａＯを５質量％からなる非結晶性ガラス（ガラス転移点６８０℃で焼成後に結晶相を析出しない）を挙げることができる。
【００３５】
添加するガラス量は、金属粉末１００質量部に対して３〜２０質量部が好ましく、更に第１の貫通導体用ペーストと第１のガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動差を調整する目的で、結晶質からなるフィラー（例えばＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３など）を２質量部まで添加することができる。
【００３６】
また、第２の貫通導体用ペーストに用いるガラス粉末としては、焼成後に一部が結晶化する結晶性ガラスからなるガラス粉末を使用する。この構成によれば、第２の貫通導体用ペーストの焼結挙動と第２のガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動との整合は、第１の貫通導体用ペーストと第１のガラスセラミックグリーンシートとの間の整合ほどとれてはいないが、脱バインダー不良に対して後述する効果を有する。すなわち、第２の貫通導体用ペーストにおいては、第２のガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動との整合よりも貫通導体に空洞が発生する問題を解消する方が重要である。なお、第２の貫通導体用ペーストには結晶性ガラスからなるガラス粉末のほかに非結晶性ガラスからなるガラス粉末が含まれていてもよい。
【００３７】
第２の貫通導体用ペーストに用いられるガラス粉末としても、第１の貫通導体用ペーストに用いられるガラス粉末と同様に、ＳｉＯ２とＢ２Ｏ３とを含むホウ珪酸ガラスを用いることが好ましく、これに各種のアルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＯまたはＺｒＯ２などを添加したものが用いられる。ガラス転移点としても、第１の貫通導体用ペーストに用いられるガラス粉末と同様に６００〜８００℃であることが好ましいが、異なる点としては焼成後に結晶相を析出することである。焼成後に結晶相を析出するか否かは、各種のガラスデータベースを用いて適切な組成を判断することになるが、アルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物とＳｉＯ２、あるいはアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物とＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３が化学量論組成に近く、これにＢ２Ｏ３やその他の成分が外添された組成が容易に結晶相を析出することができる。例えば、ＳｉＯ２を４５質量％、Ａｌ２Ｏ３を３０質量％、ＭｇＯを１０質量％、Ｂ２Ｏ３を１０質量％、ＺｎＯを５質量％からなるガラス（ガラス転移点７２０℃、焼成後にコージェライト、ガーナイトを析出）を挙げることができる。
【００３８】
添加するガラス量は、金属粉末１００質量部に対して３〜２０質量部が好ましく、更に第２の貫通導体用ペーストと第２のガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動差を調整する目的で、結晶質からなるフィラー（例えばＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３など）を２質量部まで添加することができる。
【００３９】
なお、ガラスが結晶性ガラスであるか非結晶性ガラスであるか（焼成後に結晶が析出するかしないか）については、ガラスの構成成分が関係する。具体的には、ＳｉＯ２やＢ２Ｏ３の配合量が多くなると焼成後に結晶が析出しにくい傾向にあり、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２等の配合量が多くなると焼成後に結晶が析出しやすい傾向にある。特に、ガラスを構成する組成の一部が化学量論組成比である場合には、結晶が析出しやすい。
【００４０】
また、本発明の効果をより顕著に得るためには、第２の貫通導体用ペーストに含まれるガラス粉末のガラス転移点及び結晶化点が第１の貫通導体用ペーストに含まれるガラス粉末のガラス転移点よりも高いか、または、第２の貫通導体用ペーストに含まれるガラス量が第１の貫通導体用ペーストに含まれるガラス量よりも多いことが好ましい。
【００４１】
次に、このガラスセラミックグリーンシートの表面に配線層を形成するために、Ｃｕ、Ａｇ等の低抵抗金属を主成分とする金属粉末と、ガラス粉末とを含む導体ペーストを回路パターン状にスクリーン印刷法、グラビア印刷法等により印刷する。なお、この導体ペーストには、金属粉末１００質量部に対しガラス粉末が１〜１０質量部添加されている。このガラス粉末は、結晶性、非結晶性のどちらでもよい。
【００４２】
そして、前述のようにして形成されたガラスセラミックグリーンシートを、第１のガラスセラミックグリーンシートが内層に配置され、第２のガラスセラミックグリーンシートが表層に配置されるように積層して、積層体を作製する。このとき、第１の貫通導体用ペーストと第２の貫通導体用ペーストとが直に接続するように積層されている。
【００４３】
最後に、積層体を加湿した窒素中で６００〜７００℃の温度で数時間保持して脱バインダー処理を行った後、同雰囲気中で８５０〜１０５０℃の温度で本焼成して、ガラスセラミックグリーンシート、貫通導体用ペーストおよび導体ペーストを同時に焼成して、本発明の配線基板を作製する。
【００４４】
なお、好ましくは、表面の配線層２の酸化防止の目的で、焼成後の表面に電解メッキ、無電解メッキ等の手法により、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ等の金属メッキ層が１〜１０μｍの厚みに形成される。
【００４５】
ここで、脱バインダー不良発生のメカニズムおよびその抑制について詳述する。
【００４６】
焼成後に第１の貫通導体３１となる第１の貫通導体用ペーストには、焼成後に実質的に結晶化しない非結晶性ガラスからなるガラス粉末が用いられているため、焼成温度の上昇に伴うガラスの軟化とともに第１の貫通導体用ペーストは焼結（焼成収縮）を開始する。このとき、ガラスは結晶化しないため、第１の貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動差による応力を緩和する働きを持ち、きわめて良好な焼結挙動の整合性を得ることができる。
【００４７】
しかしながら、非結晶性ガラスからなるガラス粉末を用いた場合、ガラスの軟化に伴い、脱バインダー処理時に飛散しきれなかった残留カーボンを取り込んでしまう傾向があり、これらが本焼成中に何らかの形で雰囲気にさらされた場合、残留カーボンの燃焼によりＣＯ２ガスが発生してしまうという問題がある。
【００４８】
一方、焼成後に第２の貫通導体３２となる第２の貫通導体用ペーストには、前述のように焼成後にガラスの一部が結晶化する結晶性ガラスからなるガラス粉末が用いられている。ここで、第２の貫通導体用ペーストは結晶が析出するまでは第１の貫通導体用ペーストと同様の焼結挙動を示すが、焼結の途中で第２の貫通導体用ペーストに含まれるガラスから結晶が析出することにより、その焼結挙動は第１の貫通導体用ペーストの焼結挙動とは異なったものとなる。
【００４９】
すなわち、第２の貫通導体用ペーストに含まれるガラスの一部が結晶化することによって、第１の貫通導体用ペーストに比して第２の貫通導体用ペーストの焼結カーブが緩やかになる（焼けが悪くなる）。また、ガラスから結晶が析出する際には密度変化が生じる。ガラスを構成する主成分であるＳｉＯ２やＢ２Ｏ３よりも分子量の高い元素から構成される結晶が析出すると、析出する結晶の密度の方が高くなる。この密度変化により、析出した結晶の周囲には微小な空隙が形成される。なお、この微小な空隙は通気孔として機能し、脱バインダー不良を抑制する役割を果たす。
【００５０】
したがって、本発明の配線基板においては、第１の貫通導体用ペーストから上記のようなガスの発生があったとしても、第２の貫通導体用ペーストに形成された微小な空隙により、そのガスが良好に排出され、図２に示すように第２の貫通導体４２が絶縁基体１表面から突出してしまうのを抑制することができる。特に、厚みが２ｍｍを超えるような配線基板においては、この脱バインダー不良による突出を抑制する効果は顕著なものとなる。
【００５１】
このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、第２の貫通導体用ペーストにおけるガラス粉末が結晶化する際の体積収縮により微小な空隙が形成される。この空隙が第１の貫通導体用ペーストから発生したガスの抜け道となり、第２の貫通導体の絶縁基体表面からの突出を効果的に抑制することができる。なお、第１の貫通導体用ペーストには、非結晶性ガラスからなるガラス粉末が含まれているが結晶性ガラスからなるガラス粉末が含まれていないことから、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動の不整合はできる限り抑制されている。
【００５２】
以上のようにして作製された配線基板は、非常に平坦度に優れたものとなり、シリコンチップなどの電子部品を搭載する際に効率的に実装作業を行うことができる。
【実施例】
【００５３】
次のようにして、本発明の効果を評価する評価基板を作製した。この評価基板は、幅５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み２．４ｍｍとなるようにガラスセラミック絶縁層が２４層積層されたもので、基板中央部に直径６０μｍの貫通導体を１８０μｍ間隔で１１０行×１１０列の計１２１００個配置し、各貫通導体上に直径９０μｍのランドを形成したものである。以下にその作製方法を示す。
【００５４】
まず、ガラスセラミック絶縁層となるガラスセラミックグリーンシートを作製した。ＳｉＯ２を４１質量部、ＭｇＯを２０質量部、ＢａＯを２０質量部、Ａｌ２Ｏ３を８質量部、Ｂ２Ｏ３を７質量部、ＣａＯを２質量部、ＳｒＯを１質量部およびＺｒＯ２を１質量部含むガラス粉末と、クォーツ粉末とを準備し、これらをガラス粉末６０質量％およびクォーツ粉末４０質量％として秤量し、これに有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジオクチルフタレート、溶媒としてトルエンを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により成形し、２００ｍｍＳＱ、厚さ１２５μｍのガラスセラミックグリーンシートを作製した。
【００５５】
そして、上記のガラスセラミックグリーンシートに、パンチングにより直径７０μｍの貫通孔を設けた。
【００５６】
次に、第１および第２の貫通導体用ペーストを作製した。第１の貫通導体用ペーストは内層に配置される第１のガラスセラミックグリーンシートに用いられるものであり、第２の貫通導体用ペーストは表層に配置される第２のガラスセラミックグリーンシートに用いられるものである。Ｃｕ粉末１００質量部に対して表１に示す組成の結晶性ガラスまたは非結晶性ガラスからなるガラス粉末を１２質量部添加するとともに、有機バインダーとしてアクリル樹脂、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、第１および第２の貫通導体用ペーストを作製した。そして、作製した２種類の貫通導体用ペーストを先ほど設けた貫通孔に、スクリーン印刷法により充填した。
【００５７】
【表１】
0005142824.tif 000002
【００５８】
続いて、配線層用導体ペーストを作製した。具体的には、Ｃｕ粉末とガラス粉末とを用意し、これらの粉末に対して有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、配線層用導体ペーストを作製した。そして、得られた配線層用導体ペーストを、貫通導体用ペーストの直上に直径１０５μｍのパターンのランドとしてスクリーン印刷法にて印刷した。
【００５９】
このようにして得られた導体ペースト付きのガラスセラミックグリーンシートを用い、積層体を作製した。第１のガラスセラミックグリーンシートを一枚ずつ上下（表層）に配置し、また第２のガラスセラミックグリーンシートを内層に２２枚配置し、４５℃、４ＭＰａの条件で加圧積層を行った。
【００６０】
続いて、この積層体をＡｌ２Ｏ３の台板上に載置して有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、加湿された窒素雰囲気中にて７００℃で加熱処理し、次に同雰囲気中にて９００℃×１時間の条件で焼成を行った。
【００６１】
得られた基板に無電解のＮｉめっき、Ａｕめっきを施し評価基板を得た。
【００６２】
次に、評価基板の評価方法について説明する。
【００６３】
まず、バインダー不良による貫通導体の絶縁基体表面からの突出がないかを調べるために、２０倍の光学顕微鏡にて表層のガラスセラミック絶縁層に形成された貫通導体の観察を行い、突出しているものの数量を計測した。また、３次元測定機を用いて、貫通導体のエッジ部から貫通導体中央の最長部までの距離を突出量として測定し、突出量が５μｍ以上あるものを不良とした。判定としては、評価数１００個の評価基板に対して、突出量が５μｍを超えるものが１つの評価基板の中に１個でもあると不良とし、発生率が０％を超えるものをＮＧと判断した。その結果を表２に示す。
【００６４】
そして、貫通導体用ペーストとガラスセラミックグリーンシートとの焼結挙動の不整合による貫通導体の絶縁基体表面からの突出がないかを調べるために、３次元測定機にて１つの評価基板につき１０箇所の突出量を測定した。測定は、近接する任意の２つの貫通導体を選び、この２つの貫通導体の中間に位置する絶縁基板の表面から２つの貫通導体の頂点を結ぶ線分までの距離を突出量とした。なお、この測定方法は、貫通導体が絶縁基体表面から突出している場合の測定方法であるが、陥没している場合も同様の思想で測定を行い、値をマイナス表示とする。判定としては、突出量の絶対値が５μｍを超えるものをＮＧと判断した。その結果を表２に示す。
【００６５】
さらに、第１および第２の貫通導体用ペーストに添加したガラスから結晶相が析出しているか否かを確認するために、第１および第２の貫通導体において、Ｘ線回折により結晶相の同定を行った。その結果を表２に示す。なお、表２には示していないが、貫通導体用ペーストに含まれる非結晶性ガラスは焼成後の貫通導体にほぼそのままガラスとして残存し、貫通導体用ペーストに含まれる結晶性ガラスは焼成後の貫通導体に一部が結晶として析出し残余の部分はガラスとして残存している。
【００６６】
【表２】
0005142824.tif 000003
【００６７】
表２より明らかなように、本発明の範囲外の試料である試料Ｎｏ．１〜８は第２の貫通導体用ペーストに結晶化しないガラスを添加したものであるが、第２の貫通導体用ペーストの焼結性が早くなったことにより、脱バインダー不良が発生し、結果として第２の貫通導体が部分的に爆発したような形状となって突出していることがわかる。
【００６８】
また、本発明の範囲外の試料である試料Ｎｏ．１１、１２、１５、１６は、第１の貫通導体用ペースト、第２の貫通導体用ペーストともに結晶化するガラスを添加したものである。ガラスの結晶化に伴う空隙の発生で脱バインダー性が向上していることは脱バインダー不良による突出が生じていないことから明らかであるが、焼結挙動の不整合による突出が生じており、適していないことがわかる。
【００６９】
これに対して、本発明の範囲内の試料である試料Ｎｏ．９、１０、１３、１４については、脱バインダー不良による突出が無く、また焼結挙動の不整合による突出につても５μｍ未満に抑えることができていて、平坦度に優れたものとなっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【図２】比較例としての配線基板の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１  絶縁基体
１ａ〜１ｉ  ガラスセラミック絶縁層
２  配線層
３１  第１の貫通導体
３２  第２の貫通導体
【図１】
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【図２】
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