(57)【要約】 【課題】  絶縁層の厚み寸法が小さくても、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる配線基板およびその製造方法を提供する。【解決手段】  絶縁層２と配線層３とが交互に積層されて、配線基板１が構成される。絶縁層２は、ガラスセラミック焼結体から成る。絶縁層２は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させることによって、得られる。絶縁層２は、内部に存在するボイドの最大径が、２μｍ以上４μｍ以下であり、断面におけるボイド面積占有率が、１．０％以上２．５％以下である。【選択図】      図１
2007258384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させることによって、得られるガラスセラミック焼結体であって、
内部に存在するボイドの最大径が２μｍ以上４μｍ以下であり、断面におけるボイド面積占有率が１．０％以上２．５％以下であることを特徴とするガラスセラミック焼結体。
【請求項２】
請求項１記載のガラスセラミック焼結体から成る絶縁層と、配線層とが、交互に積層されて構成されることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
前記配線層の層間の最小距離が５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の配線基板。
【請求項４】
ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させるガラスセラミック焼結体の製造方法であって、
前記ガラス粉末の密度ρ１に対する前記結晶相の密度ρ２の比Ａ（＝ρ２／ρ１）の値が１．００以上１．１５以下であることを特徴とするガラスセラミック焼結体の製造方法。
【請求項５】
前記ガラス粉末およびセラミック粉末のそれぞれの平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする請求項４記載のガラスセラミック焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記ガラス粉末およびセラミック粉末のそれぞれの粒度分布は、個数累積分布の微粒側から累積１０％の粒径をＤ１０とし、個数累積分布の微粒側から累積５０％の粒径をＤ５０とし、個数累積分布の微粒側から累積９０％の粒径をＤ９０とするとき、
０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦２
を満足することを特徴とする請求項４または５記載のガラスセラミック焼結体の製造方法。
【請求項７】
絶縁層と配線層とが交互に積層されて構成される配線基板の製造方法であって、
前記絶縁層を、請求項４〜６のいずれか１つに記載のガラスセラミック焼結体の製造方法を用いて形成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、絶縁層として用いることができるガラスセラミック焼結体およびその製造方法に関する。
【０００２】
また本発明は、絶縁層がガラスセラミック焼結体から成る配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、高集積化が進むＩＣ（Integrated Circuit）やＬＳＩ（Large Scale
Integration）等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板においては、高密度化、小型軽量化が要求されている。このような高密度化、小型軽量化の要求に対して、特に配線基板の低背化という観点で、配線基板を構成する各絶縁層の厚み寸法は、薄型化へ移行し、具体的には、絶縁層は、１００μｍ以下の厚み寸法で構成される必要がある（たとえば、特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１１１２１８号公報
【特許文献２】特開平１０−９３２３８号公報
【特許文献３】特開平７−１５４０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように絶縁層が薄くなる場合、絶縁層の緻密性が不十分であると、絶縁層の内部に存在するボイドに侵入した、水およびめっき液などの液体によるマイグレーションが発生し、絶縁層の比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ未満となり、絶縁層を挟む２つの配線層の層間で短絡してしまうという不具合が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、厚み寸法が小さくても、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができるガラスセラミック焼結体およびその製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、絶縁層の厚み寸法が小さくても、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる配線基板およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させることによって、得られるガラスセラミック焼結体であって、
内部に存在するボイドの最大径が２μｍ以上４μｍ以下であり、断面におけるボイド面積占有率が１．０％以上２．５％以下であることを特徴とするガラスセラミック焼結体である。
【０００９】
また本発明は、前記ガラスセラミック焼結体から成る絶縁層と、配線層とが、交互に積層されて構成されることを特徴とする配線基板である。
【００１０】
また本発明は、前記配線層の層間の最小距離が５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させるガラスセラミック焼結体の製造方法であって、
前記ガラス粉末の密度ρ１に対する前記結晶相の密度ρ２の比Ａ（＝ρ２／ρ１）の値が１．００以上１．１５以下であることを特徴とするガラスセラミック焼結体の製造方法である。
【００１２】
また本発明は、前記ガラス粉末およびセラミック粉末のそれぞれの平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記ガラス粉末およびセラミック粉末のそれぞれの粒度分布は、個数累積分布の微粒側から累積１０％の粒径をＤ１０とし、個数累積分布の微粒側から累積５０％の粒径をＤ５０とし、個数累積分布の微粒側から累積９０％の粒径をＤ９０とするとき、
０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦２
を満足することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、絶縁層と配線層とが交互に積層されて構成される配線基板の製造方法であって、
前記絶縁層を、前記ガラスセラミック焼結体の製造方法を用いて形成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】
【００１５】
本発明によれば、ガラスセラミック焼結体は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させることによって、得られる。ガラスセラミック焼結体は、内部に存在するボイドの最大径が２μｍ以上４μｍ以下であり、断面におけるボイド面積占有率が１．０％以上２．５％以下である。このようなガラスセラミック焼結体では、その厚み寸法が小さくても、たとえば２０μｍ程度であっても、その内部のボイドに侵入した液体によるマイグレーションの発生を防いで、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる。
【００１６】
ボイドの最大径を２μｍ未満にすることは、極めて困難であり、それを実現するためには、設備が複雑になり、製造コストが増大してしまう。ボイドの最大径が４μｍを超えると、前述の効果が得られない。ボイド面積占有率を１．０％未満にすることは、極めて困難であり、それを実現するためには、設備が複雑になり、製造コストが増大してしまう。ボイド面積占有率が２．５％を超えると、前述の効果が得られない。
【００１７】
また本発明によれば、絶縁層と配線層とが交互に積層されて、配線基板が構成される。この配線基板は、前記絶縁層が前述のような緻密性の高いガラスセラミック焼結体から成るので、前記絶縁層の厚み寸法が小さくても、たとえば２０μｍ程度であっても、マイグレーションの発生を防いで、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる。
【００１８】
また本発明によれば、配線層の層間の最小距離が５μｍ以上２０μｍ以下であるので、マイグレーションによる絶縁不良を防いだ上で、配線基板の厚み寸法を可及的に小さくすることができる。配線層の層間の最小距離を５μｍ未満にすると、マイグレーションが発生し、マイグレーションによる絶縁不良が生じる。配線層の層間の最小距離が２０μｍを超えると、配線基板の厚み寸法を可及的に小さくするという効果が十分に得られない。
【００１９】
また本発明によれば、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させ、このようにしてガラスセラミック焼結体が得られる。本発明では、前記ガラス粉末の密度ρ１に対する前記結晶相の密度ρ２の比Ａ（＝ρ２／ρ１）の値が１．００以上１．１５以下である。したがって成形体においてガラス粉末が占める体積と焼結体において結晶相が占める体積との差を小さくして、この体積の差に起因してガラスセラミック焼結体の内部に生じるボイド、具体的には最大径が５μｍ未満の微細なボイドを、著しく低減することができる。これによって厚み寸法が小さくてもマイグレーションによる絶縁不良が防がれるガラスセラミック焼結体を実現することができる。前記比Ａが１．１５を超えると、前述の効果が得られない。
【００２０】
また本発明によれば、ガラス粉末の平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２μｍ以下であり、かつ、セラミック粉末の平均粒径Ｄ５０が１μｍ以上２μｍ以下であるので、焼結過程において、ガラス粉末による液相が、固相粒子の隙間に容易に浸透する。したがって液相の流動によって固相粒子の再配列が起こり易くなり、固相粒子の充填が密になって緻密化する。その結果、固相粒子間の空隙に相当するボイドの発生を抑制することができる。平均粒径Ｄ５０が１μｍ未満となるガラス粉末およびセラミック粉末を準備するのは、困難であり、このようなガラス粉末およびセラミック粉末を用いると製造コストが増大してしまう。ガラス粉末およびセラミック粉末の少なくともいずれか一方について、平均粒径Ｄ５０が２μｍを超えると、前述の効果が得られない。
【００２１】
また本発明によれば、式０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦２を満足する粒度分布を有するガラス粉末が用いられ、かつ、式０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦２を満足する粒度分布を有するセラミック粉末が用いられるので、焼結過程において、ガラス粉末による液相が、固相粒子の隙間に容易に浸透する。したがって液相の流動によって固相粒子の再配列が起こり易くなり、固相粒子の充填が密になって緻密化する。その結果、固相粒子間の空隙に相当するボイドの発生を抑制することができる。（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が０．７未満となるガラス粉末およびセラミック粉末を準備するのは、困難であり、このようなガラス粉末およびセラミック粉末を用いると製造コストが増大してしまう。ガラス粉末およびセラミック粉末の少なくともいずれか一方について、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が２を超えると、前述の効果が得られない。
【００２２】
また本発明によれば、絶縁層と配線層とが交互に積層されて構成される配線基板が製造される。この配線基板の絶縁層は、前述のようなガラスセラミック焼結体の製造方法を用いて形成されるので、絶縁層の内部に生じるボイドを低減することができる。したがって絶縁層の厚み寸法が小さくてもマイグレーションによる絶縁不良が防がれる配線基板を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の一形態である配線基板１の構成を示す断面図である。本実施の形態の配線基板１は、絶縁層２と配線層３とが交互に積層されて構成される。複数の絶縁層２が積層されて構成される積層体は、絶縁基板となる。絶縁層２は、その厚み寸法が５μｍ〜２０μｍ程度であり、ガラスセラミック焼結体から成る。配線層３は、その厚み寸法が５μｍ〜２０μｍ程度であり、金属導体から成る。絶縁層２には、この絶縁層２を厚み方向に貫通する直径８０μｍ〜２００μｍ程度のビアホール導体４が設けられる。ビアホール導体４によって各配線層３が電気的に接続され、所定の電気回路が形成される。このような配線基板１には、半導体素子などの電気素子５が実装される。
【００２４】
絶縁層２は、ガラス粉末およびセラミック粉末を含有する成形体を焼成し、焼成中に前記ガラス粉末から少なくとも１種の結晶相を析出させることによって、得られる。
【００２５】
絶縁層２は、内部に存在するボイドの最大径が、２μｍ以上４μｍ以下であり、好ましくは２μｍ以上３μｍ以下であり、さらに好ましくは２μｍ以上２．５μｍ以下である。また絶縁層２は、断面におけるボイド面積占有率が、１．０％以上２．５％以下であり、好ましくは１．０％以上２．０％以下であり、さらに好ましくは１．０％以上１．５％以下である。
【００２６】
このように絶縁層２は、内部に存在するボイドの最大径が２μｍ以上４μｍ以下であり、断面におけるボイド面積占有率が１．０％以上２．５％以下であるので、絶縁層２の有効体積を十分に確保することができる。このような絶縁層２では、その厚み寸法が２０μｍ程度であっても、その内部のボイドに侵入した液体によるマイグレーションの発生を防ぐことができる。このようにマイグレーションの発生が防がれるので、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる。絶縁層２は、その厚み寸法が２０μｍ程度であっても、比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上となる。絶縁層２の比抵抗とは、絶縁層２の両表面間の比抵抗をいう。
【００２７】
ボイドの最大径を２μｍ未満にすることは、極めて困難であり、それを実現するためには、設備が複雑になり、製造コストが増大してしまう。ボイドの最大径が４μｍを超えると、前述の効果が得られない。ボイド面積占有率を１．０％未満にすることは、極めて困難であり、それを実現するためには、設備が複雑になり、製造コストが増大してしまう。ボイド面積占有率が２．５％を超えると、前述の効果が得られない。
【００２８】
配線基板１は、前述のような絶縁層２を有するので、配線層３の層間の最小距離が２０μｍであっても、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる。配線層３の層間の最小距離が、１０μｍ、さらには５μｍであっても、マイグレーションによる絶縁不良を防ぐことができる。
【００２９】
本実施の形態では、配線層３の層間の最小距離は、５μｍ以上２０μｍ以下である。したがってマイグレーションによる絶縁不良を防いだ上で、配線基板１の厚み寸法を可及的に小さくすることができる。配線層３の層間の最小距離を５μｍ未満にすると、マイグレーションが発生し、マイグレーションによる絶縁不良が生じる。配線層３の層間の最小距離が２０μｍを超えると、配線基板１の厚み寸法を可及的に小さくするという効果が十分に得られない。
【００３０】
図２は、ボイドの最大径と比抵抗との関係を大略的に示すグラフである。図２には、絶縁層２の断面におけるボイド面積占有率が２．５％の場合を示す。図２において、横軸は絶縁層２の内部に存在するボイドの最大径を示し、縦軸は絶縁層２の比抵抗を示す。絶縁層２の比抵抗は、ボイドの最大径が４μｍの場合に１０１１Ω・ｃｍとなる。絶縁層２の比抵抗は、ボイドの最大径が４μｍから大きくなるにつれて、低くなる。絶縁層２の比抵抗は、ボイドの最大径が４μｍから小さくなるにつれて、高くなる。このようにボイドの最大径が４μｍ以下になると、絶縁不良が生じない比抵抗１０１１Ω・ｃｍを達成することができる。
【００３１】
図３は、断面におけるボイド面積占有率と比抵抗との関係を大略的に示すグラフである。図３には、絶縁層２の内部に存在するボイドの最大径が４μｍの場合を示す。図３において、横軸は絶縁層２の断面におけるボイド面積占有率を示し、縦軸は絶縁層２の比抵抗を示す。絶縁層２の比抵抗は、ボイド面積占有率が２．５％の場合に１０１１Ω・ｃｍとなる。絶縁層２の比抵抗は、ボイド面積占有率が２．５％から大きくなるにつれて、低くなる。絶縁層２の比抵抗は、ボイド面積占有率が２．５％から小さくなるにつれて、高くなる。このようにボイド面積占有率が２．５％以下になると、絶縁不良を生じない比抵抗１０１１Ω・ｃｍを達成することができる。
【００３２】
図４は、配線基板１の製造手順を説明するためのフローチャートである。この図４を参照して、ガラスセラミック焼結体の製造方法および配線基板１の製造方法を説明する。配線基板１の製造作業を開始すると、まず、ステップａ１で、ガラス粉末およびセラミック粉末を準備する。
【００３３】
ガラス粉末は、少なくともＳｉＯ２を含み、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ金属酸化物から選ばれる１種以上を含む。ガラス粉末としては、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系およびＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭＯ系（Ｍは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）などのホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラスならびにＢｉ系ガラスなどが挙げられる。これらのガラス粉末は、焼成によって、リチウムシリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、ディオプサイド、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイトおよびペタライト、ならびにそれらの置換誘導体の、結晶相のうち１種以上を析出する。
【００３４】
ガラス粉末の密度ρ１に対する結晶相の密度ρ２の比Ａ（＝ρ２／ρ１）の値は、１．００以上１．１５以下であり、好ましくは１．００以上１．０５以下である。
【００３５】
セラミック粉末としては、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネルおよびマグネシアから選ばれる少なくとも１種が挙げられる。セラミック粉末をガラス粉末と混合して用いることによって、焼結体の強度の向上および焼結体の特性の改善を図ることができる。セラミック粉末の粒径は、ガラス粉末の粒径と同程度である。
【００３６】
ガラス粉末とセラミック粉末との合計量に対するガラス粉末の割合は、４５質量％以上８０質量％以下が好ましく、より好ましくは５０質量％以上７０質量％以下である。ガラス粉末の割合がすくなすぎないことにより、焼結体のボイドが少なくできる。ガラス粉末の割合がおおすぎないことにより、焼結体の強度が高くなる。
【００３７】
ガラス粉末およびセラミック粉末のそれぞれの平均粒径Ｄ５０は、１．０μｍ以上２．０μｍ以下であり、好ましくは１．２μｍ以上１．８μｍ以下であり、さらに好ましくは１．４μｍ以上１．６μｍ以下である。
【００３８】
ガラス粉末およびセラミック粉末のそれぞれの粒度分布は、個数累積分布の微粒側から累積１０％の粒径をＤ１０とし、個数累積分布の微粒側から累積５０％の粒径をＤ５０とし、個数累積分布の微粒側から累積９０％の粒径をＤ９０とするとき、以下の式（１）を満足し、好ましくは以下の式（２）を満足し、さらに好ましくは以下の式（３）を満足する。
０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦２                          …（１）
０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦１．６                      …（２）
０．７≦（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０≦１．０                      …（３）
【００３９】
次に、ステップａ２で、ガラス粉末およびセラミック粉末に、有機バインダなどを添加し、成形用のスラリを生成する。詳細に述べると、ガラスセラミック組成物１００質量部に対して、有機バインダとしてアクリル樹脂を５〜２０質量部、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）を２〜８質量部添加し、溶剤としてトルエンまたはイソプロピルアルコールを２５〜５５質量部加えて調製し、成形用のスラリを生成する。この後、ドクターブレード法、圧延法またはプレス法などによって、前記成形用のスラリをシート状に成形して、厚み寸法が２０μｍ〜５０μｍ程度の成形体であるグリーンシートを作製する。グリーンシートは、絶縁層２の前駆体となる。
【００４０】
次に、ステップａ３で、グリーンシートに、ビアホール導体４および配線層３を含む配線部分の前駆体を形成する。まず、ビアホール導体４の前駆体をグリーンシートに形成し、その後、配線層３の前駆体をグリーンシートに形成する。
【００４１】
ビアホール導体４の前駆体をグリーンシートに形成するにあたっては、まず、グリーンシートに、レーザ、マイクロドリルまたはパンチングなどによって、直径８０〜２００μｍの貫通孔であるビアホールを形成する。次に、ビアホール用導体ペーストを、ビアホールに充填する。ビアホール用導体ペーストがビアホールに充填されて形成される充填層は、ビアホール導体４の前駆体となる。
【００４２】
ビアホール用導体ペーストは、金属成分を主成分とする。ビアホール用導体ペーストには、金属成分として、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｏ、ＣｕおよびＡｇから選ばれる少なくとも１種が含まれる。ビアホール用導体ペーストがグリーンシートとともに低温で焼成されることを考慮すると、ビアホール用導体ペーストの金属成分としては、ＣｕまたはＡｇが好ましい。金属成分としてＣｕまたはＡｇが含まれることによって、ビアホール導体４の低抵抗化を図ることができる。
【００４３】
ビアホール用導体ペーストには、金属成分以外に、アクリル樹脂などから成る有機バインダと、テルピネオールおよびジブチルフタレートなどの有機溶剤とが、均質混合される。有機バインダは、金属成分１００質量部に対して、０．５〜１５．０質量部で混合され、有機溶剤は、固形成分および有機バインダ１００質量部に対して、５〜１００質量部で混合されることが好ましい。ビアホール用導体ペーストには、このビアホール用導体ペースト１００質量部に対して、２０質量部未満のセラミックフィラーおよびガラス成分などが添加されてもよい。
【００４４】
配線層３の前駆体をグリーンシートに形成するにあたっては、スクリーン印刷法によって、パターン用導体ペーストを、グリーンシートの表面に塗布する。パターン用導体ペーストがグリーンシートの表面に塗布されて形成される塗布層は、配線層３の前駆体となる。パターン用導体ペーストは、前述のビアホール用導体ペーストに類似するので、パターン用導体ペーストについては説明を省略する。以下、ビアホール用導体ペーストおよびパターン用導体ペーストを、単に導体ペーストという場合がある。
【００４５】
次に、ステップａ４で、複数のグリーンシートを積層して圧着し、グリーンシートの積層体を形成する。グリーンシートの積層体を形成するにあたっては、積層されたグリーンシートに、熱および圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダ、可塑剤および溶剤などを含む接着剤をグリーンシート間に塗布して熱圧着する方法などが採用可能である。
【００４６】
次に、ステップａ５で、積層体を、４００℃〜７５０℃の窒素雰囲気中で加熱処理して、グリーンシートおよび導体ペースト中の有機成分などを分解除去した後、７５０℃〜１０５０℃の窒素雰囲気中で焼成する。この焼成では、焼結過程での昇温中にガラスが軟化して液相が発生し、固相の粒子が再配列し、積層体に体積収縮が起こることにより、焼結が進行する。続いて、さらに焼成温度が上がると、ガラスの一部が結晶化する。以上のように、焼結は、積層体が体積収縮により緻密化するとともに、必要な結晶相が析出することにより完了する。
【００４７】
積層体に体積収縮が起こる温度域と結晶相が析出する温度域は、完全に分かれていることもあり、一部が重なっていることもある。どちらの場合であっても、積層体の体積収縮は、固相の粒子の再配列が終了した時点で終了し、焼成温度がそれ以上に上がっても積層体の体積収縮はほとんど起こらない。そして、体積収縮が終わった後で、ガラスから結晶相が析出する際に、ガラスの密度と結晶相の密度とに差がある場合、一般にガラスよりも結晶相の方の密度が高いので結晶化により体積が小さくなり、空隙が生じることになる。結晶相が生成する時には、既に固相の粒子の再配列が終了しており、積層体の体積収縮が起き難いため、この空隙は焼結によってはなくならず、焼成終了後もボイドのまま残る。
【００４８】
焼成の冷却速度が早すぎると、グリーンシートと導体ペーストとの熱膨張差によるクラックが発生するため、冷却速度は、４００℃／ｈｒ以下であることが好ましい。焼成時には、積層体上面に重しを載せるなどして、荷重をかけてもよい。荷重は、５０Ｐａ〜１ＭＰａに選ばれる。このように荷重をかけることによって、積層体の反りを防止することができ、またボイドの低減を図ることができる。また可能な限り低温で焼成することによって、微細組織のガラスセラミック焼結体から成る絶縁層２を有する配線基板１を得ることができる。このようにして配線基板１が得られると、配線基板１の製造作業を終了する。
【００４９】
絶縁層２の結晶化度は、６０質量％以上９９．５質量％以下であることが好ましく、より好ましくは９０質量％以上９９．５質量％以下である。結晶化度が高いということは、焼成前から結晶相であったセラミック粉末以外に結晶相が存在するということであり、焼成によりガラスから結晶相が析出しているので、前述のようにして空隙が生じ、その空隙がなくならず、その結果、絶縁層２のボイドが多くなる。結晶化度が高くなるほど前記比Ａが１．００以上１．１５以下であることの効果が大きくなる。結晶化度が９９．５質量％以下であることにより、ガラスの材料設計に自由度が高くなるため、前記比Ａを１に近づけることができる。
【００５０】
このような本実施の形態によれば、ガラス粉末の密度ρ１に対する結晶相の密度ρ２の比Ａ（＝ρ２／ρ１）の値は、１．００以上１．１５以下であるので、成形体においてガラス粉末が占める体積と焼結体において結晶相が占める体積との差を小さくして、この差に起因して絶縁層２の内部に生じるボイド、具体的には最大径が５μｍ未満の微細なボイドを、著しく低減することができる。これによって絶縁層２の内部に存在するボイドの最大径を、２μｍ以上４μｍ以下に制御し、絶縁層２の断面におけるボイド面積占有率を、１．０％以上２．５％以下に制御することができる。したがって厚み寸法が２０μｍ程度であってもマイグレーションによる絶縁不良が防がれる絶縁層２を実現することができる。前記比Ａが１．１５を超えると、前述の効果が得られない。
【００５１】
また平均粒径Ｄ５０が１．０μｍ以上２．０μｍ以下であり、さらに前記式（１）を満足する粒度分布を有するガラス粉末およびセラミック粉末が用いられる。これによって焼結過程において、ガラス粉末による液相が、固相粒子の隙間に容易に浸透する。したがって液相の流動によって固相粒子の再配列が起こり易くなり、固相粒子の充填が密になって緻密化する。その結果、固相粒子間の空隙に相当するボイドの発生を抑制することができる。
【００５２】
平均粒径Ｄ５０が１．０μｍ未満となるガラス粉末およびセラミック粉末を準備するのは、困難であり、このようなガラス粉末およびセラミック粉末を用いると製造コストが増大してしまう。また、微細なガラス粉末およびセラミック粉末同士が凝集し、かえって、ボイドが多くなってしまう。ガラス粉末およびセラミック粉末の少なくともいずれか一方について、平均粒径Ｄ５０が２．０μｍを超えると、前述の効果が得られない。（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が０．７未満となるガラス粉末およびセラミック粉末を準備するのは、困難であり、このようなガラス粉末およびセラミック粉末を用いると製造コストが増大してしまう。ガラス粉末およびセラミック粉末の少なくともいずれか一方について、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が２を超えると、前述の効果が得られない。
【００５３】
前述の実施の形態では、ガラスセラミック焼結体は、高密度多層配線基板である配線基板１の絶縁層２として用いられるけれども、ガラスセラミック焼結体は、ＩＣ（Integrated Circuit）またはトランジスタのパッケージに用いられてもよく、あるいは電気絶縁用電子部品に用いられてもよい。
【実施例】
【００５４】
まず、表１に示すガラス組成を有し、表２に示す、平均粒径、粒度分布および密度を有するガラス粉末と、セラミック粉末として表２に示す、平均粒径および粒径分布を有するアルミナ粉末とを準備した。
【００５５】
【表１】
2007258384.tif 000003
【００５６】
【表２】
2007258384.tif 000004
【００５７】
ガラス粉末は、ディオプサイド結晶（密度３．１７０ｇ／ｃｍ３）、セルジアン結晶（密度３．２９０ｇ／ｃｍ３）、アノーサイト結晶（密度２．７０２ｇ／ｃｍ３）、コーディエライト結晶（密度２．５４７ｇ／ｃｍ３）が析出するように、組成および密度を調整したものを準備した。
【００５８】
ガラス粉末の密度は、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｒ１６２０［ファインセラミックス粉末の粒子密度測定方法］に記載のピクノメータ法により測定したものである。具体的には、先ず２００℃の空気浴中にて１時間乾燥し、デシケータ中にて室温まで冷却したガラス粉末（試料）を準備した。この試料４ｇを比重びんに採取し、少量の１−ブタノール中に完全に浸漬してから、１３．３３ｋＰａ以下の真空下で気泡発生が認められなくなるまで減圧脱気し、次いで比重びん中に１−ブタノールを予め定められた液量まで満たし、そのときの質量を測定する。ガラス粉末の密度は以下の式（４）により算出した。
ρ＝ρL×（mP2‐mP 1）／［（mP4‐mP1）‐（mP3‐mP2）］          …（４）
【００５９】
前記式（４）中、ρLは測定温度における浸液（１−ブタノール）の比重を示し、mP1は測定容器（比重びん）の質量を示し、mP2は測定容器に試料を入れたときの質量を示し、mp3は試料と、浸液を測定容器の規定量入れたときの質量を示し、mP4は浸液を測定容器の規定量入れたときの質量を示す。
【００６０】
測定には株式会社セイシン企業製「オート・トゥルーデンサー  ＭＡＴ５０００」に、株式会社アルバック製真空ポンプ「Ｇ−１００Ｄ」を接続した装置を用いた。測定は室温（２０〜３０℃）にて実施した。１−ブタノールの比重は、文献（Gulf Publishing
Company刊"Physical Properties of Hydrocarbons" Volume 1 67ページ、第8-6Ｄ図）より、２０℃における比重を０．８０９６、３０℃における比重を０．８０２１とし、これらの値を直線内挿することにより算出した値を用いた。
【００６１】
次に、表２に示す組成に従って、ガラス粉末およびアルミナ粉末を混合し、ガラスセラミック組成物を作製した。各ガラスセラミック組成物１００質量部に対して、有機バインダとしてアクリル樹脂を１０質量部、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）を５質量部、溶剤としてトルエンを３５質量部添加して、ボールミルにより３６時間混合し、成形用のスラリを調製した。成形用のスラリを用いて、ドクターブレード法によって、厚み寸法が２０μｍ〜５０μｍ程度のグリーンシートを作製した。
【００６２】
次に、Ｃｕ粉末１００質量部に対して、アルミナ粉末１質量部およびガラス粉末１０質量部を秤量し、それに有機バインダとしてアクリル樹脂を、有機溶剤としてα−テルピノールを添加、混練して、ビアホール用導体ペーストを作製した。有機バインダは、Ｃｕ粉末１００質量部に対して、２．０質量部であり、有機溶剤は、固形成分および有機バインダ１００質量部に対して、４０質量部である。このようなビアホール用導体ペーストを、グリーンシートの所定個所に形成されたビアホールに充填した。
【００６３】
次に、Ｃｕ粉末１００質量部に対して、アルミナ粉末１質量部およびガラス粉末５質量部を秤量し、それに有機バインダとしてアクリル樹脂を、有機溶剤としてα−テルピノールを添加、混練して、パターン用導体ペーストを作製した。有機バインダは、Ｃｕ粉末１００質量部に対して、３．０質量部であり、有機溶剤は、固形成分および有機バインダ１００質量部に対して、５０質量部である。このようなパターン用導体ペーストを、グリーンシートの表面に、スクリーン印刷法によって塗布した。塗布層の厚み寸法は、１０μｍ〜３０μｍ程度とした。
【００６４】
次に、グリーンシートを積層し、５０℃、５ＭＰａの条件で熱圧着し、積層体を作製した。
【００６５】
次に、積層体を、Ａｌ２Ｏ３セッターに載置して、有機バインダなどの有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中、７５０℃で焼成し、さらに窒素雰囲気中、９００℃で１時間、焼成し、配線基板を作製した。
【００６６】
このようにして、試料１〜２６となる各配線基板を作製した。
得られた配線基板の絶縁層について、Ｘ線回折測定によって、析出結晶相を同定した。その結果を表２に示す。試料１〜４は、ディオプサイド、アルミナの結晶が認められた。試料５〜８は、セルジアン、アルミナの結晶が認められた。試料９〜１２は、アノーサイト、アルミナの結晶が認められた。試料１３〜２６は、コーディエライト、アルミナの結晶が認められた。いずれの試料においても、アルミナの結晶の量は原料として加えたアルミナ粉末の量と同じであった。
【００６７】
さらに、得られた配線基板の絶縁層の結晶化度を測定した。その結果を表２に示す。結晶化度とは配線基板の絶縁層中の結晶の割合である。結晶化度は、絶縁層のＸ線回折（ＸＲＤ）測定の結果をリートベルト法で解析し、絶縁層中に存在する結晶の種類とその量（質量％）を評価し、検出した結晶の量（質量％）を合計すれば得られる。リートベルト法については、日本結晶学会「結晶解析ハンドブック」編集委員会編、「結晶解析ハンドブック」、共立出版株式会社、１９９９年９月、ｐ．４９２−４９９に記載されている方法を用いた。
【００６８】
具体的には、評価対象の試料にＺｒＯ２の標準試料を加えて、ディフラクトメーター法で測定した２θ＝１０°以上８０°以下の範囲のＸ線回折パターンに対して、ＲＩＥＴＡＮ−２０００プログラムを使用することにより、ＺｒＯ２の標準試料により回折されたパターンと加えたＺｒＯ２の標準試料の量の相関関係から、評価対象の試料中に含まれる結晶の種類およびその量を評価した。
【００６９】
さらに、得られた配線基板の絶縁層を鏡面研磨処理し、鏡面研磨処理した絶縁層の断面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、略称ＳＥＭ）によって観察し、走査型電子顕微鏡による前記断面の写真から、画像解析装置を用いて、ボイドの最大径およびボイド面積占有率を算出した。その結果を表２に示す。
【００７０】
詳細に述べると、前記断面を、倍率５００倍で走査型電子顕微鏡にて観察した。ここでは、配線層に挟まれた厚み寸法２０μｍの絶縁層の前記断面について、縦（厚み）２０μｍ×横（幅）３ｃｍの領域を評価領域とした。配線層に挟まれた絶縁層の寸法が２０μｍではない試料については、評価領域の幅を調整して同一の面積を評価した。例えば、試料２０については、縦（厚み）１０μｍ×横（幅）６ｃｍの領域を評価領域とした。
【００７１】
前記断面を倍率５００倍で走査型電子顕微鏡にて観察し、画像解析装置を用いて、評価領域内に存在する全ボイドの最大径を算出した。各ボイドの最大径のうち最も大きい最大径を、本実施例では、ボイドの最大径とした。
【００７２】
前記断面を倍率５００倍で走査型電子顕微鏡にて観察し、画像解析装置を用いて、評価領域にあたる画像内で、濃度が予め定めたしきい値より大きい画素は、ボイド等の欠陥部を表示している画素であるとして、前記しきい値以上の画素の総数を求めた。ここでは、ボイド等の欠陥部は、残余の滑らかな部分に比べて暗く、濃度値が大きいことを利用している。前記しきい値以上の画素の総数が、その画像全体の全ての画素数に占める割合を計算することにより、評価領域におけるボイド等の欠陥部の面積占有率を求めた。この面積占有率を、本実施例では、ボイド面積占有率とした。換言すれば、前記断面に存在するボイド等の欠陥部の総面積を算出し、前記断面における欠陥部の面積占有率を求め、この面積占有率を、ボイド面積占有率とした。
【００７３】
さらに、得られた配線基板の厚み方向一表面の第１表面配線層と、前記配線基板の絶縁層の層間に形成される内部配線層との間の比抵抗を測定した。第１表面配線層と内部配線層との間の比抵抗を測定するにあたっては、まず、第１表面配線層と、前記配線基板の厚み方向他表面の第２配線層との間に、１００Ｖの電圧を、２０秒間、印加した。この後、絶縁計を用いて、第１表面配線層と内部配線層との間の比抵抗を測定した。その結果を表２に示す。
【００７４】
表２の結果から、ボイドの最大径が４μｍ以下であり、ボイド面積占有率が２．５％以下であれば、絶縁層は、比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上の高い絶縁性を示すことが判る。
【００７５】
特に、試料１の結果から、ボイドの最大径を２μｍ、ボイド面積占有率を１．５％と極めて緻密化することによって、比抵抗が１０１３Ω・ｃｍの高い絶縁性を示すことが判る。
【００７６】
試料２０，２１の結果から、配線層の厚み寸法が５μｍ、１０μｍであっても、比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上の高い絶縁性を示すことが判る。
【００７７】
試料１２，１６，１９，２４のように、ボイドの最大径が５μｍ以上であり、ボイド面積占有率が２．６％以上であれば、比抵抗が１０１０Ω・ｃｍ以下の低い絶縁性を示すことが判る。
【００７８】
試料１２，１６のように、ガラス粉末の密度ρ１に対する結晶相の密度ρ２の比Ａ（＝ρ２／ρ１）の値が１．１５を超えると、比抵抗が１０１０Ω・ｃｍ以下の低い絶縁性を示すことが判る。
【００７９】
試料１７，１８のように、ガラス粉末の平均粒径が２μｍ以下であれば、比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上の高い絶縁性を示し、試料１９のように、ガラス粉末の平均粒径が２μｍを超えると、比抵抗が１０１０Ω・ｃｍ以下の低い絶縁性を示すことが判る。
【００８０】
試料２２，２３のように、ガラス粉末について（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が２以下であれば、比抵抗が１０１１Ω・ｃｍ以上の高い絶縁性を示し、試料２４のように、ガラス粉末について、（Ｄ９０−Ｄ１０）／Ｄ５０が２を超えると、比抵抗が１０１０Ω・ｃｍ以下の低い絶縁性を示すことが判る。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の一形態である配線基板１の構成を示す断面図である。
【図２】ボイドの最大径と比抵抗との関係を大略的に示すグラフである。
【図３】断面におけるボイド面積占有率と比抵抗との関係を大略的に示すグラフである。
【図４】配線基板１の製造手順を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１  配線基板
２  絶縁層
３  配線層
４  ビアホール導体
５  電気素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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