(57)【要約】 【課題】絶縁基板のガラス成分の結晶化度が高い場合においても外部から水分が浸入してコンデンサの誘電体層の絶縁抵抗が劣化することのないコンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】絶縁基板６の表面に形成された表層配線層５と、絶縁基板６の内部に形成された誘電体層２およびコンデンサ電極層３から構成されるコンデンサと、表層配線層５とコンデンサ電極層３とを接続する貫通導体４と、表層配線層５と絶縁基板６との間、または、貫通導体４と絶縁基板６との間に形成されたガラス層１とを備えているコンデンサ内蔵配線基板とする。【選択図】図１
2007266169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１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工程と、前記貫通孔の内周面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布することによりガラスペースト層を形成する工程と、前記ガラスペースト層が内周面に形成された前記貫通孔に導体ペーストを充填する工程と、前記導体ペーストが充填された前記貫通孔に重なるように前記第１のガラスセラミックグリーンシートに導体ペーストを塗布することにより表層配線パターンを形成する工程と、第２のガラスセラミックグリーンシートの表面に電極ペーストと誘電体ペーストとを塗布することによりコンデンサ部を形成する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとの積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とするコンデンサ内蔵配線基板の製造方法。
【請求項２】
第１のガラスセラミックグリーンシートの表面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記ガラスペースト層を貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導体ペーストを充填する工程と、前記ガラスペースト層および前記導体ペーストが充填された前記貫通孔に重なるように前記第１のガラスセラミックグリーンシートに導体ペーストを塗布することにより表層配線パターンを形成する工程と、第２のガラスセラミックグリーンシートの表面に電極ペーストと誘電体ペーストとを塗布することによりコンデンサ部を形成する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとの積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有していることを特徴とするコンデンサ内蔵配線基板の製造方法。
【請求項３】
絶縁基板の表面に形成された表層配線層と、前記絶縁基板の内部に形成された誘電体層およびコンデンサ電極層から構成されるコンデンサと、前記表層配線層と前記コンデンサ電極層とを接続する貫通導体と、前記表層配線層と前記絶縁基板との間、または、前記貫通導体と前記絶縁基板との間に形成されたガラス層とを備えていることを特徴とするコンデンサ内蔵配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガラスセラミックスからなる絶縁基板にコンデンサを内蔵したコンデンサ内蔵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】
近年、ＩＴ（Information Technology）産業の中核をなす半導体分野では、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子の性能向上が著しく、その半導体素子が大型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、移動通信端末等に代表される情報処理装置や電子機器の高速化、小型化、多機能化等を支えている。半導体素子に入出力される高周波信号の伝達速度を上げるために、導体材料としてはＡｇ、Ｃｕ等の低抵抗導体が使用され、これらと同時焼成が可能で高周波帯域で誘電損失の低い低温焼結配線基板（ガラスセラミック配線基板）が開発されている。
【０００３】
また、コンデンサを半導体素子に近い位置に配置させることにより半導体素子に影響を与える電源のインピーダンスを下げることを目的として、ガラスセラミック配線基板の内部にコンデンサを内蔵し、このコンデンサを基板内部の配線層や貫通導体によって接続することで、半導体素子や外部電気回路と電気的に接続した構造が提案されている。このような構造にするとチップコンデンサ等の部品を実装する領域を設ける必要がないので、基板全体を小型化することができる。
【０００４】
このようなコンデンサ内蔵配線基板は、例えばチタン酸バリウム粉末を主成分とする誘電体ペーストと低抵抗金属粉末を主成分とする導体ペーストを所定形状に印刷することによりガラスセラミックグリーンシート上にコンデンサ生成形体を形成し、同様にして導体ペーストにより表層配線層が形成されたガラスセラミックグリーンシートに、異なるガラスセラミックグリーンシートに形成された配線層間を相互に接続するための貫通導体を形成し、これを積層したものを１０００℃以下の比較的低温で同時焼成することにより作製されている。
【０００５】
ところが、上記のような方法により作製されたコンデンサ内蔵配線基板は、表層配線層と絶縁基板との間や、貫通導体と絶縁基板との間に隙間や空隙が発生してしまい、この隙間や空隙を通して外部から浸入した水分が基板内のコンデンサ部まで到達すると、誘電体層の絶縁抵抗が劣化してしまうという場合があった。
【０００６】
この隙間や空隙が発生する原因の一つとして、焼成時の貫通導体とガラスセラミックグリーンシートの収縮挙動が異なることが考えられ、これを解決するために、貫通導体とガラスセラミックグリーンシートの収縮挙動とを整合させるために、例えば、貫通導体の中にガラスセラミックグリーンシートと同程度、またはそれよりも高い焼結温度の無機粉体を添加するなどの方法が行なわれている。（特許文献１参照。）
【特許文献１】特開２００５−２１６９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の従来の貫通導体とガラスセラミックグリーンシートの収縮挙動とを整合させる方法を用いても、基板表面に形成された表層配線層とガラスセラミック絶縁基板との間や、貫通導体とガラスセラミック絶縁基板との間に微小な空隙が発生してしまう場合があった。特に、近年の電子機器の高信頼性化、高機能化に伴い、高強度化、低インピーダンス化、高機能化などの要求に対して結晶化度の高いガラスを用いたガラスセラミック絶縁基板を用いた場合、例えば、高強度化の要求に応えるために、ディオプサイド結晶などの高強度な結晶化ガラスを用いたガラスセラミック絶縁基板などにおいては、焼成時に貫通導体とガラスセラミックグリーンシートとの間に空隙が容易に形成されやすいものであった。これは、金属粉末から成る表層配線層や貫通導体と、結晶性を有するガラス粉末や無機粉体から成るガラスセラミックグリーンシートとの界面においては、それぞれの粒子の結晶方位や結晶格子の大きさに整合性が低いことから、焼成時にそれぞれが単独で結晶化して安定に存在しようとする傾向が強く、互いに結合しにくいことによるものと考えられる。
【０００８】
この微小な空隙が多数形成されると各々の空隙が連なって連通してしまい、焼成後にこの連通した空隙を通って外部から基板内に水分が浸入してコンデンサ部にまで到達してしまうと、コンデンサ部の誘電体層の絶縁抵抗を劣化させてしまい、所望の容量が得られないばかりか短絡不良となってしまうおそれがある。つまり、コンデンサ内蔵配線基板の耐湿信頼性が低いものとなってしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、絶縁基板のガラスが結晶化ガラスからなる場合であっても、外部から誘電体層まで水分が浸入してコンデンサの誘電体層の絶縁抵抗が劣化してしまうことのないコンデンサ内蔵配線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】
【００１０】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板の製造方法は、第１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工程と、前記貫通孔の内周面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布することによりガラスペースト層を形成する工程と、前記ガラスペースト層が内周面に形成された前記貫通孔に導体ペーストを充填する工程と、前記導体ペーストが充填された前記貫通孔に重なるように前記第１のガラスセラミックグリーンシートに導体ペーストを塗布することにより表層配線パターンを形成する工程と、第２のガラスセラミックグリーンシートの表面に電極ペーストと誘電体ペーストとを塗布することによりコンデンサ部を形成する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとの積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板の製造方法は、第１のガラスセラミックグリーンシートの表面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび前記ガラスペースト層を貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導体ペーストを充填する工程と、前記ガラスペースト層および前記導体ペーストが充填された前記貫通孔に重なるように前記第１のガラスセラミックグリーンシートに導体ペーストを塗布することにより表層配線パターンを形成する工程と、第２のガラスセラミックグリーンシートの表面に電極ペーストと誘電体ペーストとを塗布することによりコンデンサ部を形成する工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとの積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有していることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板は、絶縁基板の表面に形成された表層配線層と、前記絶縁基板の内部に形成された誘電体層およびコンデンサ電極層から構成されるコンデンサと、前記表層配線層と前記コンデンサ電極層とを接続する貫通導体と、前記表層配線層と前記絶縁基板との間、または、前記貫通導体と前記絶縁基板との間に形成されたガラス層とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板の製造方法によれば、貫通孔の内周面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布することによりガラスペースト層を形成する工程と、ガラスペースト層が内周面に形成された貫通孔に導体ペーストを充填する工程とを有することから、焼成時に軟化したガラスペースト層中の非晶質ガラスが貫通導体とガラスセラミック絶縁基板との間で結合材として働くので、貫通導体とガラスセラミック絶縁基板との界面にボイドを発生させにくくなり、貫通導体とガラスセラミック絶縁基板との間に空隙のないガラス層が形成されたコンデンサ内蔵配線基板を同時焼成法によって形成することができる。したがって、貫通導体と絶縁基板との間のガラス層により外部からの水分の浸入を抑制することができ、水分による誘電体層の絶縁抵抗の劣化を抑制したコンデンサ内蔵配線基板を容易に製造することができる。
【００１４】
本発明のコンデンサ内蔵配線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の表面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布してガラスペースト層を形成する工程と、ガラスペースト層および貫通導体の露出した面に重なるように導体ペーストを塗布することにより表層配線パターンを形成する工程とを有することから、焼成時に軟化したガラスペースト層中の非晶質ガラスが表層配線層とガラスセラミック絶縁基板との間で結合材として働くので、表層配線層とガラスセラミック絶縁基板との界面にボイドを発生させにくくなり、表層配線層とガラスセラミック絶縁基板との間に空隙のないガラス層が形成されたコンデンサ内蔵配線基板を同時焼成法によって形成することができる。したがって、表層配線層と絶縁基板との間のガラス層により外部からの水分の浸入を抑制することができ、水分による誘電体層の絶縁抵抗の劣化を抑制したコンデンサ内蔵配線基板を容易に製造することができる。
【００１５】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板によれば、表層配線層と絶縁基板との間、および、貫通導体と絶縁基板との間の少なくとも一方にガラス層が形成されていることから、ガラス層によって基板外部から基板内に形成されたコンデンサ部の誘電体層への水分浸入を抑制することができるので、水分の浸入による誘電体層の絶縁抵抗の劣化を抑制することができ、絶縁信頼性の高いコンデンサ内蔵配線基板を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法において以下に詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明のコンデンサ内蔵配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、コンデンサ部周辺を示すものである。図１において、１はガラス層、２は誘電体層、３はコンデンサ電極層、４は貫通導体、５は表層配線層、６は絶縁基板であり、絶縁基板６の内部に誘電体層２を挟むように配置されたコンデンサ電極層３からなるコンデンサが形成されている。コンデンサのコンデンサ電極層３は貫通導体４を介してコンデンサ内蔵配線基板の表面に形成された表層配線層５に電気的に接続されている。
【００１８】
本発明において、貫通導体４と絶縁基板６との間、または、表層配線層５と絶縁基板６との間にガラス層１が形成されていることが重要である。このように緻密なガラス層１が形成されていることから、表層配線層５と絶縁基板６との間や貫通導体４と絶縁基板６との間を通じて外部からの水分の浸入を防止することができるので、誘電体層２の内部まで水分が浸入することで誘電体層２の絶縁抵抗が劣化することを抑制することができ、絶縁信頼性の高い誘電体層２を得ることができる。
【００１９】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板は図２および図３に示すような工程を有する製造方法で作製される。図２および図３は本発明のコンデンサ内蔵配線基板の製造方法の実施の形態の一例を示す工程毎の断面図であり、１１はガラスペースト層、１２は誘電体ペースト、１３は電極ペースト、１４は貫通導体用の導体ペースト、１５は表層配線パターン、１６ａは第１のガラスセラミックグリーンシート、１６ｂは第２のガラスセラミックグリーンシート、１６ｃは貫通孔、１７は積層体を示す。
【００２０】
ガラス層１が表層配線層５と絶縁基板６との間に形成されているコンデンサ内蔵配線基板の製造方法は、図２に示すように第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａに貫通孔１６ｃを形成する工程（ａ）と、貫通孔１６ｃの内周面に非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布することによりガラスペースト層１１を形成する工程（ｂ）と、ガラスペースト層１１が内周面に形成された貫通孔１６ｃに導体ペースト１４を充填する工程（ｃ）と、導体ペースト１４が充填された貫通孔１６ｃに重なるように第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａに導体ペーストを塗布することにより表層配線パターン１５を形成する工程（ｄ）と、第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂの表面に電極ペースト１３と誘電体ペースト１２とを塗布することによりコンデンサ部を形成する工程と（ｅ）、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａと第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂとの積層体１７を作製する工程（ｆ）と、積層体１７を焼成する工程とを有する。
【００２１】
このような製造方法としたことから、焼成時に軟化したガラスペースト層１１中の非晶質ガラスが貫通導体４とガラスセラミック絶縁基板６との間で結合材として働くので、貫通導体４とガラスセラミック絶縁基板６との界面にボイドを発生させにくくなり、貫通導体４とガラスセラミック絶縁基板６との間に空隙のないガラス層１が形成されたコンデンサ内蔵配線基板を同時焼成法によって形成することができる。したがって、貫通導体と絶縁基板との間のガラス層１により外部からの水分の浸入を抑制することができ、水分による誘電体層２の絶縁抵抗の劣化を抑制したコンデンサ内蔵配線基板を容易に製造することができる。
【００２２】
また、ガラス層１が表層配線層５と絶縁基板６との間に形成されているコンデンサ内蔵配線基板の製造方法は、図３に示すように、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａに非晶質ガラスを主成分とするガラスペーストを塗布することによりガラスペースト層１１を形成する工程（ａ）と、ガラスペースト層１１を形成した第１のセラミックグリーンシート１６ａに貫通孔１６ｃを形成する工程（ｂ）と、貫通孔１６ｃに導体ペースト１４を充填する工程（ｃ）と、導体ペースト１４が充填された貫通孔１６ｃに重なるように第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａに導体ペーストを塗布することにより表層配線パターン１５を形成する工程（ｄ）と、第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂの表面に電極ペースト１３と誘電体ペースト１２とを塗布することによりコンデンサ部を形成する工程と（ｅ）、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａと前記第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂとの積層体１７を作製する工程（ｆ）と、積層体１７を焼成する工程とを有する。
【００２３】
このような製造方法としたことから、焼成時に軟化したガラスペースト層中１１の非晶質ガラスが表層配線層５とガラスセラミック絶縁基板６との間で結合材として働くので、表層配線層５とガラスセラミック絶縁基板６との界面にボイドを発生させにくくなり、表層配線層５とガラスセラミック絶縁基板６との間に空隙のないガラス層１が形成されたコンデンサ内蔵配線基板を同時焼成法によって形成することができる。したがって、表層配線層５と絶縁基板６との間のガラス層１により外部からの水分の浸入を抑制することができ、水分による誘電体層の絶縁抵抗の劣化を抑制したコンデンサ内蔵配線基板を容易に製造することができる。
【００２４】
図２および図３にそれぞれ示した製造方法を組み合わせることにより、ガラス層１が貫通導体４と絶縁基板６との間、表層配線層５と絶縁基板６との間の両方に形成されたコンデンサ内蔵配線基板を作製してもよい。
【００２５】
焼成により絶縁基板６となる第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａおよび第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂは、同一のものが用いられ、作製するコンデンサ内蔵配線基板に応じた厚みのものであり、以下のようにして作製される。まず、ガラスセラミック粉末に樹脂バインダ、溶剤、必要に応じて所定量の可塑剤や分散剤を加えてボールミル法等の混合手段により混合することによりスラリーを得、これをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム等の支持体上にドクターブレード法，リップコーター法，ダイコーター法等のシート形成手段により塗布してシート状に成形し、温風乾燥、真空乾燥、または遠赤外線乾燥等の乾燥方法により乾燥することによって作製する。
【００２６】
ガラスセラミック粉末はガラス粉末とセラミック粉末とを10：90乃至99：１、好ましくは40：60乃至80：20の質量比で混合したものである。
【００２７】
ガラスセラミック粉末のガラス粉末としては、従来よりガラスセラミックスに用いられているものを用いればよく、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おり、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，Ｂｉ系等のガラスの粉末が挙げられる。好ましくは、近年の絶縁基板６に対する高強度化の要求を満たすため、焼成の際にスピネル、ムライト、コージェライト、ディオプサイド、等の結晶を析出する結晶化ガラスであることが好ましい。
【００２８】
ガラスセラミック粉末のセラミック粉末としては、従来よりガラスセラミックスに用いられているものを用いればよく、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、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）等のセラミックの粉末が挙げられる。
【００２９】
ガラスセラミックグリーンシートに用いる樹脂バインダとしては、従来からガラスセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸、メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体で、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系がより好ましい。また、樹脂バインダの添加量はガラスセラミック粉末により異なるが、焼成時に分解・除去されやすく、かつガラスセラミック粉末が分散され、ガラスセラミックグリーンシートのハンドリング性や加工性が良好な量であればよく、セラミック粉末に対して１０乃至２０質量％程度が望ましい。
【００３０】
スラリーに用いる溶剤としては、ガラス粉末とセラミック粉末、および樹脂バインダを分散させ、グリーンシート成形に適した粘度のスラリーが得られるように、例えば水または炭化水素類、エーテル類、エステル類、ケトン類、アルコール類等の有機溶剤が挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，イソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。溶剤の量は、ガラスセラミック粉末に対して３０乃至１００質量％加えることにより、スラリーを良好に支持体上に塗布することができるような粘度、３ｃｐｓ乃至１００ｃｐｓ程度となるようにすることが望ましい。
【００３１】
図３（ａ）に示す第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａ上へのガラス層１となるガラスペーストの塗布は、スクリーン印刷法やグラビア印刷法等の印刷法により行なわれる。なお、図３（ａ）に示した例では表層配線パターン１５に合わせてガラスペーストを塗布しているが、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａ上面のより広い領域、例えば全面に印刷しても構わない。
【００３２】
ガラスペーストは、主成分である非晶質ガラスの粉末に樹脂バインダ、溶剤、必要に応じて分散剤等を加えて混合したものをボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により均質に分散させることにより作製される。
【００３３】
非晶質ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ２系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５系，ＳｉＯ２−Ｐ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ａｓ２Ｏ５系，ＳｉＯ２−Ａｓ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系，ＳｉＯ２−Ｓｂ２Ｏ５系，ＳｉＯ２−Ｓｂ２Ｏ５−Ａｌ２Ｏ３系等の非晶質ガラスで、後の焼成工程において軟化するもの、即ち軟化点が焼成温度以下のものを用いることができる。
【００３４】
ガラスペーストに用いられる樹脂バインダおよび溶剤としては、従来から厚膜用ペーストに使用されているものが使用可能であり、ガラス粉末を良好に分散させ、印刷によるガラスペースト層の形成に適切な粘度のガラスペーストが得られるように適宜選択して用いればよい。
【００３５】
ガラスペーストの樹脂バインダとしては、例えばアクリル系（アクリル酸、メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体で、具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラール系、ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。
【００３６】
ガラスペーストの溶剤としては、導体材料粉末および樹脂バインダを分散させ、適切な粘度の電極ペーストが得られるように、例えば炭化水素類，エーテル類，エステル類，ケトン類，アルコール類等の溶剤が挙げられる。印刷性を考慮すると印刷時に揮発してしまわないようなものがよく、テルピネオールが好ましい。
【００３７】
ガラスペーストの樹脂バインダはガラス粉末１００質量％に対して５〜４０質量％程度添加し、溶剤はガラス粉末１００質量％に対して１〜２０質量％程度添加することにより、滲みが発生せずにガラスペースト層１１を形成できる程度の粘度（３０００乃至４００００ｃｐｓ程度）に調整するとよい。
【００３８】
図２（ａ）および図３（ｂ）に示す第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａへの貫通孔１６ｃの形成は、金型やパンチングによる打ち抜き加工やレーザー加工により行なうことができる。
【００３９】
図２（ｂ）に示すように貫通孔１６ｃの内周面にガラスペーストを塗布するには、貫通孔の内周にのみガラスペーストを塗布できるようなリング形状の開口部を有するマスクを用いて、スクリーン印刷法でガラスペーストを塗布すればよい。このときのガラスペーストは上述したものと同じものを、貫通孔１６ｃの内周面に塗布しやすいように粘度を調整して用いればよい。
【００４０】
図２（ｃ）に示すようにガラスペースト層１１が内周面に形成された貫通孔１６ｃに導体ペースト１４を充填するには、ガラスペースト層１１の内径程度の開口部を有するマスクを用いて、貫通導体４用の導体ペースト１４をスクリーン印刷やプレス充填により貫通孔１６ｃに埋め込めばよい。
【００４１】
図３（ｃ）に示すように貫通孔１６ｃに導体ペースト１４を充填するには、貫通孔１６ｃの内径程度の開口部を有するマスクを用いて同様にして行なう。
【００４２】
貫通導体４用の導体ペースト１４は、主成分である導体材料粉末に樹脂バインダ、溶剤、必要に応じて分散剤等を加えて混合したものをボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により均質に分散させることにより作製される。
【００４３】
貫通導体４用の導体ペースト１４の主成分である導体材料粉末は、例えばＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ等の１種または２種以上の金属が挙げられ、２種以上の場合の粉末は２種以上の金属粉末を混合したものでもよいし、合金化、コーティング等により作製された２種以上の金属を含む粉末であってもよい。
【００４４】
貫通導体４用の導体ペースト１４に用いられる樹脂バインダおよび溶剤としては、ガラスペーストに配合される樹脂バインダおよび溶剤と同様のものを、導体材料粉末に対して同様の割合で加え、充填に適した粘度（３０００乃至４００００ｃｐｓ程度）に調整すればよい。
【００４５】
また、貫通導体４と絶縁基板６との接着をよくしたり、ガラスセラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたりするためにガラス粉末やセラミック粉末を添加してもよい。このときのガラス粉末やセラミック粉末としては、ガラスセラミックグリーンシートに含まれるものと同様のものを用いることができ、ガラスセラミックグリーンシートに含まれるものと同一のものが好ましい。
【００４６】
図２（ｄ）および図３（ｄ）に示す導体ペーストの塗布は、スクリーン印刷法で表層配線５用の導体ペーストを塗布することにより行なわれる。
【００４７】
表層配線層５用の導体ペーストは、上記の貫通導体４用の導体ペースト１４と同じものを印刷性を考慮した粘度（３０００乃至４００００ｃｐｓ程度）に調整したものを用いればよい。貫通導体４用の導体ペースト１４と同様に、表層配線層５用の導体ペーストも表層配線層５と絶縁基板６との接合強度を高めるためにガラス粉末を含むものが好ましい。
【００４８】
コンデンサ電極層３に接続される表層配線層５以外の表層配線層となる所定形状の表層配線パターンも同様にして同時に形成される。
【００４９】
図２（ｅ）および図３（ｅ）に示すコンデンサ部の形成は、スクリーン印刷法により電極ペースト１３と誘電体ペースト１２とを交互に塗布することにより形成する。まず、電極ペースト１３を第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂの表面に所定パターン形状に塗布し、その上に重ねて誘電体ペースト１２を塗布する。さらにその上に重ねて電極ペースト１３を塗布すれば、図２（ｅ）および図３（ｅ）に示すようなコンデンサ部が形成される。重ねて誘電体ペースト１２や電極ペースト１３を塗布する前にその下のペーストを乾燥してもよい。電極ペースト１３の印刷面積を誘電体ペースト１２の印刷面積より小さくすると、容易に上下のコンデンサ電極３間の短絡を防止することができる。
【００５０】
コンデンサ電極層３となる電極ペースト１３は表層配線５用の導体ペーストと同じものを用いればよいが、焼成時にガラスセラミックグリーンシートのガラス成分が拡散することにより誘電体層２の誘電率が減少することを抑えるために、電極ペースト１３の導体材料粉末は直径５μｍ以下の粒径の細かいものであることが好ましい。電極ペースト１３の導体材料粉末を細かくすると、電極ペースト１３をガラスセラミックグリーンシートのガラス成分が拡散する温度より低温で焼結させることができるので、焼結されて緻密なコンデンサ電極層３によって絶縁基板６の成分が誘電体層２内に流入することを防ぐことができる。また、ガラスセラミックグリーンシートのガラス成分が拡散する温度より低温で結晶化するガラス粉末を加えても同様の効果を得ることができるが、この場合は電気抵抗が大きくなり過ぎないようにその量を調整する。
【００５１】
誘電体層２となる誘電体ペースト１２は、ガラスペーストの主成分である非晶質ガラスの粉末を誘電体粉末および焼結助剤に換え、同様の樹脂バインダや溶剤を同様の割合で加え、同様の方法で作製されたものである。
【００５２】
誘電体粉末としては、ガラスセラミックグリーンシートと同時焼成が可能で、高い比誘電率を有するものが用いられる。コンデンサ部の小型化または高容量化を図るためには、比誘電率の高い、ＢａＴｉＯ３，ＳｒＴｉＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＭｇＴｉＯ３，ＢａＺｒＯ３，ＰｂＴｉＯ３，ＰｂＺＯ３等のペロブスカイト化合物の粉末を用いることが好ましい。これらのペロブスカイト化合物は、１種類でもよいし、２種類以上含むものでもよく、２種類以上の場合は、単に２種類の粉末を混合したものでもよいし、混合したものを仮焼するなどして複合ペロブスカイト形としたものでもよい。また、この誘電体粉末は、ガラスセラミックグリーンシートとの同時焼結が容易となるように、平均粒径が０．３μｍ以下であることがより好ましい。
【００５３】
焼結助剤としては、誘電体粉末がガラスセラミックグリーンシートと同時焼成できるように焼結助剤が加えられるものであり、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−Ｂ２Ｏ３−Ｍ１２Ｏ系（但し、Ｍ１はＬｉ，ＮａまたはＫを示す）、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−Ｍ１２Ｏ系（但し、Ｍ１は上記と同じである），Ｐｂ系，Ｂｉ系等のガラスの粉末を用いることができる。この焼結助剤の誘電体ペースト１２への添加量は、誘電体粉末１００質量％に対して、２〜１０質量％であることが好ましい。焼結助剤の添加量が２質量％未満では、誘電体ペーストが焼結しにくく、焼結助剤の添加量が１０質量％を超えると、誘電体層２の比誘電率が低下しやすい。
【００５４】
なお、誘電体ペースト１２を塗布するのに換えて、誘電体ペーストをスラリーとして用いてドクターブレード法，リップコーター法，ダイコーター法等の成型方法により誘電体グリーンシートを作製し、第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂ上に塗布された電極ペースト１３の上に積層する方法を用いてもよい。
【００５５】
さらに誘電体ペースト１２と電極ペースト１３の塗布を繰り返すことで多層のコンデンサ部を形成し、より高容量のコンデンサを内蔵するようにしてもよい。
【００５６】
なお、図１には上下のコンデンサ電極層３の間に単層の誘電体層２が形成された構造を示しているが、所望の容量に応じて、複数の誘電体層２と複数のコンデンサ電極層３とを交互に積層した構造としてもよい。例えば、第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂの表面に塗布された電極ペースト１３（以下、電極ペースト層という）の一部がはみ出るようにずらして誘電体ペースト１２を塗布し、上面視でこのはみ出た部分に対向する部分が塗布された誘電体ペースト１２（以下、誘電体ペースト層という）からはみ出るように電極ペースト層を形成し、その上に最下層の誘電体ペースト層と重なるように誘電体ペースト層を形成し、最下層の電極ペースト層に重なるように電極ペースト層を形成してさらに同様にして誘電体ペースト層を形成するというようなことを繰り返すことで、複数の誘電体ペースト層と複数の電極ペースト層とが交互に積層され、上面視で対向する２端部において電極ペースト層が１層おきに接続された構造のコンデンサ部を形成することができる。
【００５７】
また、図１に示すような上下面の表層配線層５とコンデンサの上下のコンデンサ電極層３とがそれぞれ接続される例の場合は、図２（ｅ）および図３（ｅ）に示すように第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂにも、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａに形成したのと同様にして貫通孔１６ｃを形成しガラスペースト層１１を形成したり貫通導体用の導体ペースト１４を充填したりしておく。
【００５８】
コンデンサ電極層３以外の内部配線層となる所定形状の内部配線パターンも同様にして同時に形成される。
【００５９】
図２（ｆ）に示すような積層体１７を作製するには、表層配線パターン１５等が形成された第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａとコンデンサ部が形成された第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂとを位置合わせして積層し圧着することにより行なわれる。圧着は３．０〜８．０ＭＰａ程度の圧力を加えて行ない、必要に応じて３５〜８０℃で加熱を行なう。ガラスセラミックグリーンシート同士の十分な接着性を得るために、溶剤と樹脂バインダを混合するなどして作製した接着剤を用いてもよい。
【００６０】
図２（ｆ）や図３（ｆ）に示すように、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａを第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂの下にも積層してもよい。また、上下ともに複数の第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａを積層してもよく、その場合には内部配線層となる内部配線パターンも電極ペースト層と同様にして形成し、それに接続される貫通導体パターンも同様にして形成してもよい。
【００６１】
コンデンサ部の厚みが厚く、積層体１７を作製した際にコンデンサ部周囲に空隙ができ、第１のガラスセラミックグリーンシート１６ａと第２のガラスセラミックグリーンシート１６ｂとの間にデラミネーション（剥離）が発生してしまうような場合には、コンデンサ部周囲にコンデンサ部の厚みにガラスセラミックペーストを塗布して段差をなくすようにすればよい。このときのガラスセラミックペーストは、ガラスペーストのガラス粉末に換えてガラスセラミックグリーンシートのガラスセラミック粉末を用いて作製すればよい。
【００６２】
積層体１７の焼成は、１００〜８００℃の温度範囲で有機成分を分解、揮発させ、約８００〜１０００℃でガラスセラミックスを焼結させる。焼成雰囲気はセラミック粉末やコンデンサ電極層３や表層配線層５の導体材料により異なり、Ａｇ系の材料を用いる場合は大気中で行ない、酸化しやすいＣｕ系の材料を用いる場合は窒素と水素を含む還元雰囲気中や窒素等の非酸化性雰囲気中等で行ない、有機成分の除去を効果的に行なうために水蒸気を含ませてもよい。
【００６３】
積層体１７の上下面にさらに拘束グリーンシートを積層して焼成し、焼成後に拘束シートを除去するようにすれば、より高寸法精度のコンデンサ内蔵ガラスセラミック多層基板を得ることが可能となる。拘束グリーンシートは、ガラスセラミックが焼結収縮する温度では焼結収縮しない難焼結性無機材料（例えば、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２）を主成分とするグリーンシートであり、ガラスセラミックスが焼結収縮する温度では焼結収縮しないものである。この拘束グリーンシートが積層された積層体は、収縮しない拘束グリーンシートにより積層平面方向（ｘｙ平面方向）の収縮が抑制され、積層方向（ｚ方向）にのみ収縮するので、焼成収縮に伴う寸法ばらつきが抑制される。
【００６４】
また、拘束グリーンシートには難焼結性無機材料に加えて、焼成温度以下の軟化点を有するガラス、例えばガラスセラミックグリーンシート中のガラスと同じガラスを含有させるとよい。焼成中にこのガラスが軟化してガラスセラミックグリーンシートと結合することによりガラスセラミックグリーンシートと拘束グリーンシートとの結合が強固なものとなり、より確実な拘束力が得られるからである。このときのガラス量は難焼結性無機材料とガラスを合わせた無機成分に対して０．５〜１５質量％とすると拘束力が向上し、かつ拘束グリーンシートの焼成収縮が０．５％以下に抑えられる。
【００６５】
拘束シートを除去する方法としては、例えば研磨、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。
【００６６】
焼成後のコンデンサ内蔵配線基板は、その表面に露出した表層配線層５の表面に、表層配線層５の腐食防止のために、または半田や金属ワイヤ等の外部基板や電子部品との接続手段の良好な接続のために、ＮｉやＡｕのめっきを施すとよい。
【実施例】
【００６７】
本発明のコンデンサ内蔵配線基板およびその製造方法の実施例を以下に詳細に説明する。
【００６８】
まず、ガラス粉末としてＳｉＯ２−ＣａＯ−ＭｇＯ系ガラスの粉末６０質量部と、セラミック粉末としてＡｌ２Ｏ３粉末４０質量部とから成るガラスセラミック粉末１００質量％に対して、樹脂バインダとしてアクリル樹脂１２質量％、溶剤としてトルエン３０質量％およびフタル酸系可塑剤６質量％を加え、ボールミル法により混合しスラリーとし、このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ２５０μｍのガラスセラミックグリーンシートを形成した。
【００６９】
次に、金型による打ち抜き加工によりガラスセラミックグリーンシート（上、中、下全てに形成しないとつながりません）に直径０．２２ｍｍの貫通孔を形成し、貫通孔の内周面にスクリーン印刷法によりガラスペーストを塗布することで厚さ０．０１ｍｍのガラスペースト層を形成した。ガラスペーストはＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系の非晶質ガラス（軟化点８４０℃）のガラス粉末１００質量％に対して、樹脂バインダとしてアクリル樹脂３０．０質量％、溶剤としてテルピネオール３．０質量％、およびノニオン系分散剤３．０質量％を加えて攪拌脱泡機（アイ・ケイ・エス社製ＳＮＢ−３５０）により十分に混合した後に３本ロールで十分に混練して作製した。
【００７０】
次に内周面にガラスペースト層が形成された貫通孔の内部に貫通導体用の導体ペーストをスクリーン印刷により充填した。貫通導体用の導体ペーストは、Ｃｕ粉末９２．０質量部とＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスの粉末８．０質量部とから成る混合粉末１００質量％に対して樹脂バインダとしてアクリル樹脂１２．０質量％、溶剤としてテルピネオール１．０質量％を加えて、攪拌脱泡機（アイ・ケイ・エス社製ＳＮＢ−３５０）を用いて混練して作製した。
【００７１】
さらに、２枚のガラスセラミックグリーンシート上には、貫通導体が露出した部分に重ねて配線用の導体ペーストをスクリーン印刷により塗布し、８０℃の温風により乾燥して表層配線パターンを形成した。なお、配線用の導体ペーストは、Ｃｕ粉末９８．０質量部とＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラスの粉末２．０質量部とから成る混合粉末１００質量％に対して樹脂バインダとしてアクリル樹脂１０．９質量％、溶剤としてテルピネオール１．５質量％を加えて、攪拌脱泡機（アイ・ケイ・エス社製ＳＮＢ−３５０）を用いて混練して作製した。
【００７２】
また、１枚のガラスセラミックグリーンシート上には、貫通導体が露出した部分に重ねて電極ペーストをスクリーン印刷により塗布し、８０℃の温風により乾燥して縦１．３ｍｍ×横１．３ｍｍ×厚み１２μｍの下部電極ペースト層を形成した。電極ペーストは、配線用の導体ペーストと同じものを用いた。
【００７３】
次に、電極ペースト層上に誘電体ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、８０℃の温風により乾燥することにより縦１．７ｍｍ×横１．７ｍｍ×厚み２７μｍの誘電体ペースト層を形成した。誘電体ペーストは、チタン酸バリウム粉末    質量部とＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス粉末    質量部とからなる混合粉末１００質量％に、樹脂バインダとしてアクリル樹脂３０．０質量％、溶剤としてテルピネオール３．０質量％、ノニオン系分散剤３．０質量％を加えて攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールで十分に混練して作製した。
【００７４】
さらに、誘電体ペースト層上に電極ペーストをスクリーン印刷により塗布し、８０℃の温風により乾燥して縦１．３ｍｍ×横１．３ｍｍ×厚み１２μｍの上部電極ペースト層を形成することによりコンデンサ部を形成した。
【００７５】
次に、コンデンサ部が形成されたガラスセラミックグリーンシートの上、下に表層配線パターンが形成されたガラスセラミックグリーンシートを位置合わせして積層し、５．６Ｐａの圧力、５５℃の温度で真空プレスすることにより図２（ｆ）に示すような積層体を作製した。
【００７６】
最後に、積層体を６０℃の温水に通したＮ２雰囲気中で７００℃１時間脱バインダし、続いてＮ２雰囲気中で９００℃、４０分間焼成することによりコンデンサ内蔵配線基板を作製した。
【００７７】
（実施例２）
上層および下層の２枚のガラスセラミックグリーンシートは、表層配線パターンと同じ形状の厚み０．１のｍｍガラスペースト層をスクリーン印刷により形成し、表層配線パターンとともにガラスセラミックグリーンシートに直径０．２ｍｍの貫通孔を形成してその内周面に貫通導体用の導体ペーストのみを充填した後、貫通導体が露出した部分およびガラスペースト層に重ねて表層配線パターンを形成した。コンデンサ部を形成するガラスセラミックグリーンシートにも同様に直径０．２ｍｍの貫通孔を形成してその内周面に貫通導体用の導体ペーストのみを充填した後にコンデンサ部を形成した。これ以外は、上記の実施例１と同様の手法および材料を用いて図３（ｆ）に示すような積層体を作製し、コンデンサ内蔵配線基板を作製した。
【００７８】
（比較例）
また、実施例２のガラスペースト層の形成を行わずに、それ以外は実施例２と同様にしてコンデンサ内蔵配線基板を作製した。
【００７９】
このようにして得られた実施例および比較例のコンデンサ内蔵配線基板における内蔵コンデンサの絶縁信頼性の評価を行った。
【００８０】
絶縁信頼性の評価は、初期および温度８５℃の温度負荷と湿度８５％の湿度負荷とを同時に１０００時間かけた後の絶縁抵抗値の測定により行った。絶縁抵抗値の測定は、測定電圧５Ｖ、測定温度２５℃の条件で、デジタルスーパーメグオームメーター（ＴＯＡ社製ＤＳＭ−８１０３）を用いて行い、電圧負荷後１分後の絶縁抵抗値を測定した。
【００８１】
内蔵コンデンサの容量値と絶縁抵抗値の測定結果を表１に示す。
【表１】
2007266169.tif 000003
【００８２】
ここで、絶縁抵抗信頼性の評価の指針として積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値に関する規格を目安とし、温度８５℃、湿度８５％の負荷を１０００時間かけた後の絶縁抵抗値が５．０×１０８Ω以上の場合は十分高い信頼性をもつ内蔵コンデンサであるとした。
【００８３】
表１から、実施例１，２および比較例の内蔵コンデンサは、ともに温度８５℃、湿度８５％の負荷をかける前の初期では１×１０１２Ω以上の高い絶縁抵抗値を示すが、負荷を１０００時間かけた後は実施例１，２の内蔵コンデンサが依然として１×１０１２Ω以上の高い絶縁抵抗値を示すのに対して、比較例の内蔵コンデンサは２．５５×１０６Ωと低い絶縁抵抗値となっていることがわかる。
【００８４】
このことから、本発明の製造方法により作製した、貫通導体と前記絶縁基板との間に形ガラス層を備える実施例１のコンデンサ内蔵配線基板、および表層配線層と絶縁基板との間にガラス層を備える実施例２のコンデンサ内蔵配線基板は十分高い信頼性をもつ内蔵コンデンサであることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明のコンデンサ内蔵配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のコンデンサ内蔵配線基板の製造方法の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図３】本発明のコンデンサ内蔵配線基板の製造方法の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１・・・・ガラス層
２・・・・誘電体層
３・・・・コンデンサ電極層
４・・・・貫通導体
５・・・・表層配線層
６・・・・絶縁基板
１１・・・ガラスペースト層
１２・・・誘電体ペースト
１３・・・電極ペースト
１４・・・貫通導体用の導体ペースト
１５・・・表層配線パターン
１６ａ・・第１のガラスセラミックグリーンシート
１６ｂ・・第２のガラスセラミックグリーンシート
１６ｃ・・貫通孔
１７・・・積層体
【図１】
2007266169.tif 000004
【図２】
2007266169.tif 000005
【図３】
2007266169.tif 000006