(57)【要約】【課題】非酸化性雰囲気で焼成しても、膨れが発生しない配線基板を提供する。【解決手段】焼成中に結晶化するガラス粉末Ａを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＡ、およびガラス粉末Ｂを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＢを作製する工程Ａと、前記グリーンシートＡおよび前記グリーンシートＢの少なくとも一方の表面に銅を主成分とする配線層を形成する工程Ｂと、前記グリーンシートＡと前記グリーンシートＢとを少なくとも前記グリーンシートＡを最外層に配置して積層し、積層体を作製する工程Ｃと、前記積層体を７５０℃以上１０００℃以下の焼成温度で、非酸化雰囲気にて焼成する工程Ｄとを具備する配線基板の製造方法であって、前記ガラス粉末Ａとして焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であり焼成後の結晶化度が９０質量％以上であるガラス粉末を用いる。【選択図】図１
2007294926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成中に結晶化するガラス粉末Ａを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＡ、およびガラス粉末Ｂを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＢを作製する工程Ａと、前記グリーンシートＡおよび前記グリーンシートＢの少なくとも一方の表面に銅を主成分とする配線層を形成する工程Ｂと、前記グリーンシートＡと前記グリーンシートＢとを少なくとも前記グリーンシートＡを最外層に配置して積層し、積層体を作製する工程Ｃと、前記積層体を非酸化雰囲気にて７５０℃以上１０００℃以下の焼成温度で、焼成する工程Ｄとを具備する配線基板の製造方法であって、前記ガラス粉末Ａとして、ガラス粉末Ａ単独を前記焼成温度で焼成した場合における焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であるガラス粉末を用いるとともに、前記グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を９０質量％以上とすることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記ガラス粉末Ｂとして、焼成中に結晶化するガラス粉末であり、かつ、結晶化開始温度が前記ガラス粉末Ａの結晶化開始温度よりも高く、結晶化温度と結晶化開始温度との差が前記ガラス粉末Ａの結晶化温度と結晶化開始温度との差よりも大きいガラス粉末を用いることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記グリーンシートＡが前記ガラス粉末Ａとセラミック粉末とを含有し、かつ焼成後の結晶化度が９０質量％以上であり、前記グリーンシートＢが前記ガラス粉末Ｂとセラミック粉末とを含有し、かつ焼成後の結晶化度が８０質量％以下であって、前記ガラス粉末Ｂとして焼成中の最低粘度が２×１０５Ｐａ・ｓ以下のガラス粉末を使用することを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、前記ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
絶縁層Ａと絶縁層Ｂとが積層された絶縁基板と銅を主成分とする配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層Ａは少なくとも最外層に形成され、前記絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、前記絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下であることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気素子収納用パッケージや混成集積回路装置等に用いられ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】
近年における情報通信技術の急速な発展は、使用する周波数の高周波化をもたらし、情報通信用途に使用される配線基板では、高周波信号の伝送損失を低減するために、配線層の低抵抗化と絶縁層の低誘電率化が求められている。そこで、金、銀および銅の融点よりも低い１０００℃以下での焼成によって緻密化でき、これら低抵抗金属を主成分とする配線層との同時焼成が可能なガラスセラミックス焼結体を絶縁層とする配線基板が提案されている。そして、銅は金、銀と比較して安価であり、かつ銀と比較してマイグレーションが発生しにくいという優れた特徴を有するため、配線基板の配線層として用いられている。
【０００３】
これら配線基板においては高密度化、小型軽量化への要求が非常に強く要求されており、携帯電話に代表される携帯型の情報通信機器へ搭載される配線基板においては、その要求が特に強い。小型化の要求の中でも、低背化に対して、配線基板を構成する絶縁層の厚みを薄層化することが提案されているが、絶縁層が薄くなることによって絶縁性が低下するという問題が発生する。
【０００４】
そこで、絶縁層の厚みを１００μｍ以下の薄層とし、絶縁層に含まれるセラミック結晶子の最大径を５μｍ以下、絶縁層の断面のボイド面積率を３％以下、最大ボイド径を５μｍ以下にすることにより絶縁層の比抵抗を１０１１Ω・ｃｍ以上にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２３５３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されている絶縁基板では銅配線を形成する場合、銅の酸化を防止するために非酸化性雰囲気下で焼成を行う必要があるが、大気焼成と比較して脱脂能力が不足し配線基板中にカーボンが残留する。残留したカーボンがＣＯあるいはＣＯ２となってガス化し、体積が膨張して、軟化流動により粘度の低下したガラス相を膨らまし、絶縁層を押し上げて膨れ状の突起が形成されるという問題があった。これにより、配線基板の歩留まりが低下していた。
【０００６】
このような膨れがあると、配線基板表面に各種電子部品を表面実装したりワイヤボンディング実装をしたりする際には実装不良の原因となる。
【０００７】
したがって、本発明は、非酸化性雰囲気で焼成しても、膨れが発生しない配線基板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】
【０００８】
本発明の配線基板の製造方法は、焼成中に結晶化するガラス粉末Ａを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＡ、およびガラス粉末Ｂを主成分とし、有機バインダを含有するグリーンシートＢを作製する工程Ａと、前記グリーンシートＡおよび前記グリーンシートＢの少なくとも一方の表面に銅を主成分とする配線層を形成する工程Ｂと、前記グリーンシートＡと前記グリーンシートＢとを少なくとも前記グリーンシートＡを最外層に配置して積層し、積層体を作製する工程Ｃと、前記積層体を非酸化雰囲気にて７５０℃以上１０００℃以下の焼成温度で、焼成する工程Ｄとを具備する配線基板の製造方法であって、前記ガラス粉末Ａとして、ガラス粉末Ａ単独を前記焼成温度で焼成した場合における焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であるガラス粉末を用いるとともに、前記グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を９０質量％以上とすることを特徴とするものである。
【０００９】
前記ガラス粉末Ｂとして、焼成中に結晶化するガラス粉末であり、かつ、結晶化開始温度が前記ガラス粉末Ａの結晶化開始温度よりも高く、結晶化温度と結晶化開始温度との差が前記ガラス粉末Ａの結晶化温度と結晶化開始温度との差よりも大きいガラス粉末を用いることが好ましい。
【００１０】
前記グリーンシートＡが前記ガラス粉末Ａとセラミック粉末とを含有し、前記グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を９０質量％以上であり、前記グリーンシートＢが前記ガラス粉末Ｂとセラミック粉末とを含有し、かつ焼成後の結晶化度が８０質量％以下であって、前記ガラス粉末Ｂとして焼成中の最低粘度が２×１０５Ｐａ・ｓ以下のガラス粉末を使用することが好ましい。
【００１１】
前記ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、前記ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いることが好ましい。
【００１２】
本発明の配線基板は、絶縁層Ａと絶縁層Ｂとが積層された絶縁基板と銅を主成分とする配線層とを具備し、前記絶縁層Ａは少なくとも最外層に形成され、前記絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、前記絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法は、銅を主成分とする配線導体を使用し、非酸化雰囲気で焼成し、有機バインダの一部が変化したカーボンがガラス中に残留し、この残留したカーボンがガス化してもガラス中から排出できるように、焼成中のガラスの最低粘度を１０６Ｐａ・ｓ以上にすることで膨れの発生を抑制することできる。
【００１４】
膨れは、絶縁基板中に非酸化性雰囲気焼成に伴う脱脂不足で残留したカーボンが、ＣＯ、ＣＯ２としてガス化する際に、焼成により粘度の低下したガラス相の中から抜け出すことができず、ガラス相の中で体積膨張し、発泡することにより発生することがわかった。すなわち、ガラスの粘度が１０６Ｐａ・ｓ以下になることがないので、ガスが発生してもガラス相の粘度が高いためにガラスが膨れることが抑制でき、配線基板に膨れが発生することを抑制でる。なお、ガラスの粘度が１０６Ｐａ・ｓよりも低下すると発泡する頻度が急激に高くなる。
【００１５】
また、ガラスの結晶化によりガラス相の体積が減少するため、グリーンシートＡの焼成後の結晶化度を高くすることにより膨れの発生を防止することが可能となる。
【００１６】
したがって、焼成中に粘度が１０６Ｐａ・ｓよりも低くならず、かつグリーンシートＡの焼成後の結晶化度が９０質量％となるガラス粉末をガラス粉末Ａとして用いることにより、膨れの発生を抑制できる。
【００１７】
かかるガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡを配線基板の最外層に配置することにより、内部の層でガスが発生しても、ガラスが結晶化し変形しにくくなったグリーンシートＡがあるため、表面に膨れが発生することが抑制され、ガスは基板側面から排出される。
【００１８】
また、前記ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、前記ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いた場合は、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡとガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢの収縮開始温度との間に十分な差を生じさせることができる。これにより、収縮開始温度の低いグリーンシートが焼成収縮を開始した際には、未焼結状態にあるグリーンシートにより配線基板の主面と平行な方向（Ｘ−Ｙ方向）の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主に配線基板の厚み方向（Ｚ方向）におこる、収縮開始温度の高いグリーンシートが収縮を開始した際は、すでに収縮した絶縁層によりＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主にＺ方向におこる。したがって、焼成工程におけるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制され、寸法精度を向上させることができる。
【００１９】
本発明の配線基板は、絶縁層Ａと絶縁層Ｂとが積層された絶縁基板と銅を主成分とする配線層とを具備し、前記絶縁層Ａは少なくとも最外層に形成され、前記絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、前記絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下であることにより、表面に膨れのない配線基板を実現する。一方、前記絶縁層Ｂの結晶化度を８０質量％以下とすることにより、ボイドの少ない組織を得ることができ、薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の配線基板について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の配線基板の縦断面図である。
【００２１】
図１において、配線基板１００は複数の絶縁層１ａ〜１ｅを積層してなる絶縁基板１と、絶縁層１ａ〜１ｅの表面あるいは裏面に形成された、銅を主成分とする低抵抗金属からなる配線層２とからなる。また、配線層２を電気的に接続するためのビアホール導体３が、絶縁層１ａ〜１ｅを貫通するように形成されており、該ビアホール導体３は、銅を主成分とする低抵抗金属からなる。さらに、配線基板１００の下面には配線層２により接続用電極が形成されており、この接続用電極は、プリント基板等の外部回路基板１０１の接続用電極４と半田９等により接続されている。
【００２２】
配線基板１００の表面には、ＳｉやＧａＡｓ等からなる半導体素子、ＳＡＷデバイスおよびコンデンサ等の各種電子部品５がガラスやアンダーフィル剤等の接着剤１０あるいは半田８を介して接着固定され、この電子部品５は配線基板１００の表面に形成されたエポキシ樹脂等からなる封止樹脂６により封止されている。また、電子部品５は配線層２とワイヤボンディング７や半田８等を介して電気的に接続される。
【００２３】
なお、最外層とは複数の絶縁層が上下に積層された絶縁基板において最上面および最下面に面する層のことである。
【００２４】
本発明の配線基板においては、最外層に配置される絶縁層１ａ、１ｅは結晶化度が９０質量％以上、望ましくは９３質量％以上、最適には９５質量％以上である絶縁層Ａであり、内層に配置される絶縁層１ｂ、１ｃ、１ｄは結晶化度が８０質量％以下、望ましくは７５質量％以下、最適には７０質量％以下である絶縁層Ｂであることが重要である。
【００２５】
ここで、絶縁層Ａは少なくとも最外層に配置されてあればよく、内部の層は絶縁層Ａ、Ｂいずれであってもよい。例えば絶縁層１ｃが絶縁層Ａであってもかまわない。
【００２６】
また、結晶化度とは絶縁基板中の「全結晶相の質量の合計」／「絶縁基板の質量」により定義されるものであり、絶縁基板中に含まれる結晶相の質量の割合を表したものである。絶縁基板中の結晶相の質量はリートベルト解析により算出され、ＺｎＯやＳｉ、ＣａＦ等を内部標準資料として使用することにより、測定精度の向上が図れるものであるが、±３質量％程度の誤差を含む。
【００２７】
なお、付言すれば、全結晶相は、フィラーとして原料粉末の段階で存在するもの、ガラスから焼成中に結晶化し析出したもの、ガラスとフィラーの反応により生成したもの等の全ての結晶相を含んでいる。
【００２８】
したがって、ファイラーとしてセラミック粉末、すなわち結晶化度がほぼ１００％のものを用い場合、フィラーＷ１質量％とガラス単独で焼成した場合における結晶化度がＣ質量％であるガラスＷ２質量％とを混合して焼成した場合の結晶化度はＷ１＋Ｗ２×Ｃ／１００であると見積もることができる。なお、実際にはフィラーの一部がガラスと反応する場合もあるが、その場合もその反応により量を補正することで焼成後の結晶化度を見積もることができる。そして、これを逆に計算すれば、焼成後の絶縁層の結晶化度を所望の範囲にすることのできるガラス単独で焼成した場合における結晶化度がわかる。
【００２９】
絶縁基板の結晶化度を向上させるためには、ガラス粉末を結晶化しやすい組成に制御し、あるいはガラス粉末とセラミック粉末との反応により結晶相が生成しやすい組み合わせを選択する必要がある。例えば、ガラス中の成分を析出結晶相の化学量論組成に近しい組成とすることや、ＺｒＯ２やＴｉＯ２等の核形成剤を含有させることや、ガラスと反応しやすいセラミック粉末を選択すること、等により達成できる。
【００３０】
本発明によれば、絶縁層Ａの結晶化度を９０質量％以上とする、すなわちグリーンシートＡのガラス粉末Ａとセラミック粉末を適切に選択し、特に、ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合においても結晶化度が９０質量％と高くなるものを用いることにより、焼成中の膨れの発生を抑制することができ、膨れの発生のない配線基板を得ることができる。
【００３１】
一方、本発明によれば、絶縁層Ｂの結晶化度を８０質量％以下すると共に、ガラス粉末Ｂとして焼成中の最低粘度が２×１０５Ｐａ・ｓ以下のガラス粉末を使用とすることにより、焼成中に十分な量のガラス相を残留させることにより、より高温までガラスが低粘度で軟化流動することができるため、ボイドを絶縁基板の系外に排出するための時間を確保することが可能となり、ボイドの少ない組織を得ることができ、より薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となる。なお、ガラス粉末Ｂの最低粘度は７００〜９００であることが好ましい。
【００３２】
具体的には、絶縁層Ｂの厚みが１００μｍ以下、特に５０μｍ以下、さらには３０μｍ以下の薄層となる場合には、絶縁層Ｂのボイド面積率が３％以下、特に２．５％以下、最適には２．０％以下であることが望ましい。
【００３３】
絶縁層Ｂをかかる構成とすることにより、１ｍｍ角当たりの厚み方向の電気抵抗が１０９Ω以上と高い絶縁性を示すことが可能となる。
【００３４】
また、ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いるにより、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡとガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢの収縮開始温度との間に十分な差を生じさせることができる。これにより、収縮開始温度の低いグリーンシートが焼成収縮を開始した際には、未焼結状態にあるグリーンシートによりＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主にＺ方向におこる、収縮開始温度の高いグリーンシートが収縮を開始した際は、すでに収縮した絶縁層によりＸ−Ｙ方向の焼成収縮が抑制され、焼成収縮は主にＺ方向におこる。したがって焼成工程におけるＸ−Ｙ方向の収縮が抑制され、寸法精度を向上させることができる。
【００３５】
なお、本発明ではガラス粉末Ａとして焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上のガラスを用いているため、ガラス粉末Ａとガラス粉末Ｂの収縮開始温度の差の指標としては、粘度が１０６．６Ｐａ・ｓとなる温度である軟化点の温度差を用いるよりも、粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度の差を用いることが好ましい。ガラス粉末Ａの粘度が１０６．６Ｐａ・ｓまで低くならない場合には、軟化点が測定できないため、ガラス粉末Ａとガラス粉末Ｂの軟化点を比較することができない。ガラス粉末Ａの粘度が１０６．６Ｐａ・ｓより低くなる場合であっても、通常、軟化点より高温でさらに粘度が低くなっていくガラス粉末Ｂと、最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上であるため、１０６．６Ｐａ・ｓからの粘度低下のあまりないガラス粉末Ａとを粘度が１０６．６Ｐａ・ｓとなる温度で比較して温度差が大きくても、ガラス粉末Ｂの高温での粘度低下が大きいため、Ｘ−Ｙ方向の収縮が大きくなってしまうことがある。
【００３６】
ガラス粉末Ａの粘度が焼成中の最低粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上と粘度が高いため、収縮するのに時間が必要なため、Ｘ−Ｙ方向の収縮率を５％以下とするためには、粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度の温度差が１３０℃以上と差が大きいことが好ましい。
【００３７】
本発明で用いる絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂは、ガラス相と結晶相とを含有するものであり、本発明の範囲内であれば、その構成成分やガラス相と結晶相との種類や組み合わせや組成比等、任意に選択できるものであり、それにより、絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂの機械的特性、電気的特性、熱的特性等の特性を制御することが可能となる。
【００３８】
ガラス相としては、少なくともＳｉＯ２を含有し、さらにＣｅＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２といった４価金属酸化物や、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３といった３価金属酸化物や、アルカリ土類酸化物（以下ＭＯ）、ＺｎＯ、ＰｂＯなどの２価金属酸化物、アルカリ金属酸化物（以下Ｍ２Ｏ）等の１価金属酸化物、さらには遷移金属酸化物、等のうち少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３９】
ただし、絶縁層Ａに関しては、結晶化度が高いほうが好ましく、結晶化度１００質量％の際には、ガラス相は含有されないことになる。
【００４０】
ガラス相の例としては、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＭＯ系ガラス、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系ガラス等のほう珪酸系ガラスやＢｉ系ガラス等を例示でき、これらのガラス相は、ガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂが、焼成中の結晶化に伴いその組成比が変化した、いわゆる残留ガラス相である。
【００４１】
また、絶縁層Ａおよび絶縁層Ｂ、特に薄い絶縁層を構成する絶縁層Ｂが、アルカリ金属酸化物、特に酸化リチウムを実質的に含有しないことが、高い絶縁性を確保するためには望ましい。これは、アルカリ金属酸化物が、導電性キャリアとしてガラス相の絶縁性を低下させる恐れのある成分であり、特に酸化リチウムを排除することにより、絶縁層の絶縁性を維持することが容易となる。
【００４２】
なお、実質的に含有しないとは、意図的に含有させないことを指し、微量の不可避不純物はこの限りではない。
【００４３】
さらには、環境調和性を考慮すると、上記ガラスにはＰｂＯ、Ａｓ２Ｏ３、ＣｄＯ、Ｈｇ等の有害物質を実質的に含有しないことが望ましい。
【００４４】
絶縁層Ａあるいは絶縁層Ｂに含まれる結晶相としては、アルミナ、ジルコニア、クオーツ、クリストバライト、コーディエライト、ムライト、スピネル、ガーナイト、エンスタタイト、フォルステライト、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、ディオプサイド、モンティセライト、アケルマナイト、ウイレマイト、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、炭化ホウ素やその固溶体、置換誘導体などを例示できる。
【００４５】
これら結晶相のうち、抗折強度向上させるという点で、アルミナやジルコニア、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアンを採用するのが好ましく、特に、アルミナ、ジルコニア、フォルステライトが好ましい。また、耐酸性を向上させるという点では、アルミナやジルコニア、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、アノーサイト、スラウソナイト、セルジアン、コーディエライトが好ましく、特に、アルミナ、ジルコニアが好ましい。
【００４６】
さらには、誘電率を低下させ高周波信号の伝送損失を低減させるためには、フォルステライト、エンスタタイト、クオーツ、クリストバライト、コーディエライト、ムライト、が好ましく、特に、フォルステライト、クオーツ、コーディエライトが好ましい。さらに、熱伝導率を向上させるためには、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素が好ましく、特に、窒化アルミニウムが好ましい。
【００４７】
また、高周波信号の伝送損失を低減するために、配線基板の表面に形成された配線層２が、銅を主成分とすることが望ましい。
【００４８】
さらに、表層の配線層の半田濡れ性や耐酸化性等を確保するために、配線基板の表面に配設された配線層の表面に、ＮｉやＡｕ、Ｃｕ等のめっき層が被着形成されていることが望ましい。
【００４９】
次に、図１に示した配線基板を製造する方法について説明する。
【００５０】
まず、原料粉末としてガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂ、と所望によりセラミック粉末とを準備する。
【００５１】
ガラス粉末Ａおよびガラス粉末Ｂとしては、少なくともＳｉＯ２を含有し、さらにＣｅＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＳｎＯ２といった４価金属酸化物や、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３といった３価金属酸化物や、アルカリ土類酸化物、ＺｎＯ、ＰｂＯなどの２価金属酸化物、アルカリ金属酸化物等の１価金属酸化物、さらには遷移金属酸化物、等のうち少なくとも１種を含むものが好適に用いられる。このとき、ガラス粉末Ａは、セラミック粉末と混合しないでガラス粉末単独で焼成した際に、粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上、結晶化度が９０質量％以上となることが大きな特徴である。
【００５２】
ガラス粉末の粘度測定は、１０４Ｐａ・ｓ以下では平行平板法、１０４〜１０７Ｐａ・ｓの範囲で平行板回転、１０７Ｐａ・ｓ以上では法貫入法を用いて測定することができる。
【００５３】
ガラス粉末Ａをかかる構成とし、該ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡを配線基板１００の少なくとも最外層に配置することにより、膨れの発生のない配線基板１００を得ることが可能となる。
【００５４】
一方、ガラス粉末Ｂに関しては、焼成中に結晶化しない非晶質ガラス、逆に焼成中に結晶化する結晶化ガラスのいずれを用いても差し支えないが、高い抗折強度や低い誘電損失を発現させることが容易となるため、結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【００５５】
また、セラミック粉末としては、前述した結晶相を有するものが好適に用いられるが、これに加えて、石英ガラス等の非晶質の粉末を用いることも可能である。
【００５６】
特に、前記ガラス粉末Ｂが焼成中に結晶化するガラスであり、ガラス粉末Ｂの結晶化開始温度がガラス粉末Ａの結晶化開始温度よりも高く、ガラス粉末Ｂの結晶化温度と結晶化開始温度との差がガラス粉末Ａの結晶化温度と結晶化開始温度との差よりも大きくすることにより、最外層に配置されるグリーンシートＡを内層に配置されるグリーンシートＢよりも低温で結晶化を完了させることが可能となるため、内層で膨れが発生した場合においても、最外層のグリーンシートＡの結晶化が完了しているため、膨れの発生を防止することが可能となり、かつ、絶縁層Ｂの抗折強度や誘電損失を発現することが容易となるため好ましい。
【００５７】
ここで、結晶化開始温度は結晶化が開始する温度であり、結晶化開始温度を低温化することにより、より低温から結晶化させることが可能となる。一方、結晶化温度と結晶化開始温度との温度差（以下結晶化温度範囲という）は結晶化速度に影響を与え、この温度差が小さいほどより短時間で結晶化が完了するため、より低温で結晶化が完了するため、膨れの発生防止のため好ましい。
【００５８】
ここで、結晶化開始温度は示差熱分析（ＤＴＡ）測定のプロファイルにおいて、発熱のメインピークが立ち上がり始める変曲点の温度を指し、結晶化温度は発熱メインピークのピーク温度を指す。
【００５９】
逆に、グリーンシートＢの結晶化開始温度をグリーンシートＡよりも高温とすることにより、絶縁層ＢはグリーンシートＡより高温までガラスが軟化流動することができるため、ボイドを絶縁基板の系外に排出するための時間を確保することが可能となり、ボイドの少ない組織を得ることができ、前述のように、より薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となるため好ましい。
【００６０】
また、前記グリーンシートＡがガラス粉末Ａとセラミック粉末を含有し、かつ焼成後の結晶化度が９２質量％以上、特に９３質量％以上、最適には９５質量％以上、とせしめることにより、絶縁層Ａによる膨れの発生をより効果的に防止することが可能となるため好ましい。
【００６１】
一方、前記グリーンシートＢがガラス粉末Ｂとセラミック粉末を含有し、かつ焼成後の結晶化度が８０質量％以下、特に７５質量％以下、最適には７０質量％以下とせしめることにより、よりボイドの少ない組織を得ることが可能となり、より薄い絶縁層においても絶縁性を確保することが可能となるため好ましい。
【００６２】
また、ガラス粉末Ｂとして、単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度が、ガラス粉末Ａを単独で焼成した場合における粘度が１０８Ｐａ・ｓとなる温度より１３０℃以上高いガラス粉末を用いることにより、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡとガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢの収縮開始温度との間に十分な差を生じさせることができる。これにより、収縮開始温度の低いグリーンシートが収縮を開始した際には、未焼結状態にあるグリーンシートにより面方向における収縮が抑制され、収縮開始温度の高いグリーンシートが収縮を開始した際は、すでに焼結した絶縁層によりＸ−Ｙ方向の収縮が抑制されて、焼成工程におけるＸ−Ｙ方向の収縮を抑制することで、寸法精度させることが可能となるため好ましい。
【００６３】
これらの原料粉末の粒径としては、低いボイド率を達成するために、平均粒径（Ｄ５０）が、５．０μｍ以下、特に３．５μｍ以下、さらには２．５μｍ以下、最適には２．０μｍ以下であることが望ましい。
【００６４】
さらに、高い絶縁性を確保するために、ガラスセラミック焼結体中のアルカリ金属酸化物を実質的に含有させないようにするために、ガラス粉末およびセラミック粉末中にアルカリ金属酸化物を実質的に含有させないことが望ましい。
【００６５】
セラミック粉末としては、前述のように、絶縁基板の特性を制御するために、所望のものを適宜選択することが望ましく、グリーンシートＡとグリーンシートＢにおいて、同じセラミック粉末を使用しても、異なるセラミック粉末を使用しても差し支えない。
【００６６】
こうして適宜選択した、原料粉末を一定の量比で混合した混合粉末を用いて成形用スラリーを調製し、この成形用スラリーを用いて、ガラス粉末Ａを含有するグリーンシートＡおよびガラス粉末Ｂを含有するグリーンシートＢを、例えば厚みが２５〜５００μｍのセラミックグリーンシート（絶縁層１ａ〜１ｅ用のシート）を成形する。
【００６７】
このグリーンシートの所定位置にスルーホールを形成し、このスルーホール内に、銅を主成分とする導体ペーストを充填し、ビアホール導体３を形成する。また、表面または界面に配線層２が形成される絶縁層に対応するグリーンシートの表面には、上記の導体ペーストを用いて、スクリーン印刷法、グラビア印刷法などの公知の印刷手法を用いて配線層２の厚みが５〜３０μｍとなるように、配線パターンを印刷塗布する。
【００６８】
そして、上記のようにして作製された複数のグリーンシートを、少なくとも最外層にグリーンシートＡを配置して、位置合わせして積層圧着し、次いで、水蒸気を含有した窒素雰囲気中にて４５０〜７５０℃の温度で脱有機バインダ処理した後、１０００℃以下で同様の雰囲気下にて焼成することにより、配線層２、ビアホール導体３を備えた配線基板１００が作製される。
【００６９】
上記のようにして形成された配線基板１００の表面に、半導体素子等の各種電子部品５を搭載し、配線層２と電気信号の伝達が可能なように接続される。先にも述べた通り、配線層２上に電子部品５を直接搭載させて半田８等で両者を接続することもできるし、あるいはワイヤボンディング７を用いて電子部品５と絶縁層１表面の配線層２とを接続させることもできる。また、フリップチップ接続などにより、両者を接続することも可能である。
【００７０】
さらに、電子部品５が搭載された絶縁層１表面に、封止樹脂６を塗布して硬化させるか、絶縁層１と同種の絶縁材料や、その他の絶縁材料、あるいは放熱性が良好な金属等からなる蓋体をガラス、樹脂、ロウ材等の接着剤により接合することにより、電子部品５を封止／保護することができ、これにより実装済み配線基板１０２を作製することができる。また、必要に応じて各種放熱板を、配線基板１００にロウ材や接着剤を介して被着形成することも可能である。
【００７１】
このようにして作製した本発明の配線基板は、非酸化性雰囲気で焼成して銅配線を同時焼成により形成した絶縁基板αであり、該絶縁基板の少なくとも表裏面に絶縁層Ａが配置され、内層には絶縁層Ｂが配置された配線基板であって、最外層に実装不良の原因となる膨れの発生がない絶縁基板である。
【実施例】
【００７２】
まず、表１に示す組成、および粘度、結晶化度、結晶化開始温度、結晶化温度を有する平均粒径２．０μｍのガラス粉末を準備し、表２に従い粒径２．０μｍのセラミック粉末と秤量、混合し、この混合物にアクリル系樹脂からなる有機バインダ、可塑剤、トルエンを添加し、スラリーを調製した後、このスラリーを用いてドクターブレード法により焼成後の厚みが１５〜１００μｍとなるようにシート状に成形し、グリーンシートＡおよびグリーンシートＢを作製した。
【００７３】
ここで、粘度はガラス粉末を直径１２ｍｍ×６ｍｍにプレス法を用いて成形し、ガラス転移点＋２０℃、１５分の熱処理を行なったサンプルを作製し、概サンプルを過熱し、温度を上昇しながら、粘度を低下させ、それぞれの粘度に適した測定方法、具体的には、平行平板法、平行板回転および法貫入法を用いて室温〜１０００℃の温度範囲で粘度を測定し、その最低値を表１に示した。
【００７４】
結晶化度は内部標準資料にＺｎＯを用いたリートベルト法で算出し、結晶化開始温度、結晶化温度は示唆熱分析（ＤＴＡ）装置を用いて、昇温速度１０℃／ｍｉｎ、大気中で測定した。結果を表１に示す。
【００７５】
また、収縮率は、焼成の前後においてグリーンシートの積層体と焼成後の配線基板に対して、所定のポイント間の長さを測定して、配線基板の面方向の収縮率を算出し、表２に示した。
【表１】
2007294926.tif 000003
【００７６】
次に、該シート状成形体の所定位置にビアホールを形成し、銅を主成分とする導体ペーストを充填した後、スクリーン印刷法により銅を主成分とする導体ペーストを用いてシート状成形体の表面に焼成後の厚みが１０μｍ、大きさが２０ｍｍＳＱとなるような配線パターンを形成した。
【００７７】
そして、前記配線パターンを形成したグリーンシートＡおよびグリーンシートＢを位置合わせしながら合計で５枚積層、熱圧着し焼成前の生絶縁基板を作製した。このとき、グリーンシートＡが最外層に、グリーンシートＢが内層となるように配置し、さらに、内層の最小絶縁層厚みが、表２に示す厚みとなるようにグリーンシートを配置した。
【００７８】
この生絶縁基板をＮ２／Ｈ２Ｏ雰囲気中、７００℃で脱有機バインダ処理した後、２００℃／時間で昇温し、Ｎ２／Ｈ２Ｏ雰囲気中、９００℃で１時間焼成して銅を主成分とする配線層を具備する絶縁基板からなる配線基板を作製した。
【００７９】
得られた配線基板を、斜光を照射して、１０倍の双眼実体顕微鏡を用いて外観検査を行い、突起の有無を観察し、さらに突起の観察された部位に対してクロスセクション観察を行い、内部に空洞が存在するものを膨れとして、その数をカウントした。単位面積あたりの膨れの数の結果を表２に示す。
【００８０】
さらに、該配線基板に対して、Ｎｉ−Ａｕめっきを施した。なお、この際のめっき厚みはＮｉ：３μｍ、Ａｕ：０．５μｍとした。
【００８１】
こうして、表層にＮｉ−Ａｕめっきを施した配線層を有する薄層の絶縁層を配置した配線基板を作製した。
【００８２】
また、内層の最小絶縁層厚みを有する絶縁層Ｂに対して、１ｍｍＳＱの大きさを有する対向電極を２２ヶ配置し、高温高湿バイアス試験（８５℃、８５％ＲＨ、直流１０Ｖ）を１００時間行い、試験後の絶縁抵抗を測定し、その最低値を表２に示した。絶縁抵抗は１０９Ω以上を合格とした。
【００８３】
一方、前記グリーンシートＢに配線層およびビアホールを形成せずに、前述と同様の方法にて、積層、熱圧着を行い、絶縁層Ｂのみからなるガラスセラミック焼結体を作製した。
【００８４】
得られた焼結体を鏡面研磨し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を撮影し、画像解析装置を用いてボイド面積率を算出した。結果を表２に示す。
【表２】
2007294926.tif 000004
【００８５】
本発明の配線基板である試料Ｎｏ．１〜１０、１５および１６においてはガラス粉末Ａとしてガラス単独で焼成した場合に、粘度が１０６Ｐａ・ｓ以上、結晶化度が９０質量％以上のものを選択し、かつ、絶縁層Ａの結晶化度が９０質量％以上、絶縁層Ｂの結晶化度が８０質量％以下となる絶縁基板とすることにより、膨れの発生のない配線基板を得ることができた。また、試料Ｎｏ．１６では、Ｘ−Ｙ方向の収縮率が２％以下となった。
【００８６】
一方、ガラス粉末Ａの粘度と結晶化度が本発明よりも低い試料Ｎｏ．１１〜１４は膨れが発生するものとなった。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の配線基板の構造を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・絶縁基板
１ａ、１ｅ・・・絶縁層Ａ
１ｂ、１ｃ、１ｄ・・・絶縁層Ｂ
２・・・配線層
３・・・ビアホール導体
４・・・接続用電極
５・・・電子部品
６・・・封止樹脂
７・・・ワイヤボンディング
８、９・・・半田
１０・・接着剤
１００・・・配線基板
１０１・・・プリント基板
１０２・・・実装済み配線基板
【図１】
2007294926.tif 000005