(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚みが50μｍ以下のセラミック絶縁層を積層して成り、該セラミック絶縁層の少なくとも１層の両面に上下で対向させたメタライズ配線層と該メタライズ配線層の両側で上下の前記セラミック絶縁層間の間隙を埋めるセラミックコート層とがそれぞれ被着されている配線基板において、前記メタライズ配線層とこれに隣接する前記セラミックコート層との境界が平面視で凹凸形状とされるとともに、前記セラミック絶縁層の上下で前記凹凸形状の凹部分と凸部分とが対向していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記凹凸形状の前記凸部分の先端を結ぶ仮想線の位置が、前記セラミック絶縁層の上下でずれていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記凹凸形状は、前記メタライズ配線層および前記セラミックコート層に対して前記凹凸形状の入り込み寸法および長さの繰り返し寸法が同じであるような形状であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
前記凹凸形状は、0.05〜0.1ｍｍの長さの繰り返し単位であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や容量素子・圧電振動子等の電子部品を搭載する、電子部品搭載用の配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や容量素子・圧電振動子等の電子部品を搭載するための配線基板は、一般に、ガラスセラミックス焼結体や酸化アルミニウム質焼結体等のセラミック材料から成るセラミック絶縁層と、銅・銀・タングステン等の金属材料から成り、セラミック絶縁層の表面に被着されているメタライズ配線層とにより形成されている。
【０００３】
この配線基板は、例えばセラミック絶縁層がガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、ホウ珪酸ガラス等のガラス粉末と酸化アルミニウム等のセラミック粉末とを有機溶剤・バインダとともにシート状に成形して得たグリーンシートの表面に、銅・銀等の金属ペーストを所定のパターンに印刷塗布し、このグリーンシートを積層するとともに約1000℃で焼成することにより製作される。
【０００４】
なお、メタライズ配線層と他のメタライズ配線層との間には、通常、メタライズ配線層とほぼ同じ厚さのセラミックコート層が被着形成されて上下のセラミック絶縁層間の間隙を埋め、上下のセラミック絶縁層間の密着をより確実なものとしている。このセラミックコート層は、セラミック絶縁層と同様のセラミック粉末およびガラス粉末から成るセラミックペーストをメタライズ配線層となる金属ペーストの間を埋めるようにしてグリーンシートの表面に印刷塗布することで形成される。
【０００５】
このような配線基板においては、近年、セラミック絶縁層の少なくとも１層を挟んでメタライズ配線層を対向して形成し、セラミック絶縁層を誘電体層とし、メタライズ配線層を対向電極とすることにより容量素子を形成・内蔵したタイプのものが多用されるようになってきている。
【０００６】
また、配線基板に内蔵させた容量素子は、より静電容量の大きなものが求められ、この場合、静電容量は誘電体の誘電率と電極面積に比例し、誘電体厚みに反比例するため、同質誘電体で基板を大きくすることなく静電容量を大きくするためには誘電体厚みを小さくすることが必要となってきており、これに応じて容量素子の誘電体として機能するセラミック絶縁層の厚みは50μｍ以下と非常に薄く形成されるようになってきている。なお、容量素子の対向電極として機能するメタライズ配線層は、薄いセラミック絶縁層の両面に上下で対向するようにして（同一パターンで）被着形成される。
【０００７】
この場合も、対向させて被着形成されたメタライズ配線層（対向電極）とこれに隣接するメタライズ配線層との間、また隣接するメタライズ配線層がない場合であってもこのメタライズ配線層（対向電極）の両側には上下のセラミック絶縁層間の間隙を埋めるようにセラミックコート層が被着形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、容量素子を内蔵させるための電極を形成する場合など、厚みが50μｍ以下のセラミック絶縁層を積層し、このセラミック絶縁層の少なくとも１層の両面に上下で対向させたメタライズ配線層と、このメタライズ配線層の両側で上下のセラミック絶縁層間の間隙を埋めるセラミックコート層とを被着させた場合、薄いセラミック絶縁層の両面に同一のメタライズ配線層およびセラミックコート層が形成されるとともに、これらの境界が上下で対向することになるため、積層前または積層途中にセラミック絶縁層となるグリーンシートに微小な変形が生じた際に、メタライズ配線層となる金属ペーストとセラミックコート層となるセラミックペーストとの境界に位置するグリーンシートに変形に伴う応力が直線状に集中するため、グリーンシートは挫屈し、形成された配線基板中にクラック等の欠陥が生じるという問題が新たに誘発される。
【０００９】
特に、セラミック絶縁層がガラスセラミックス焼結体から成る場合は、ガラスセラミックス絶縁層となるグリーンシートが挫屈しやすいため、配線基板中のクラック等の欠陥が非常に生じやすくなる。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑み案出されたものであり、その目的は、容量素子を内蔵するためのメタライズ配線層およびセラミックコート層が両面に被着されたセラミック絶縁層の厚みが50μｍ以下と薄くなったとしても、また、特に、セラミック絶縁層がガラスセラミックス焼結体等の挫屈しやすいグリーンシートを用いて形成されるような場合であったとしても、セラミック絶縁層にクラック等の不具合が生じることのない配線基板を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、厚みが50μｍ以下のセラミック絶縁層を積層して成り、前記セラミック絶縁層の少なくとも１層の両面に上下で対向させたメタライズ配線層と該メタライズ配線層の両側で上下の前記セラミック絶縁層間の間隙を埋めるセラミックコート層とがそれぞれ被着されている配線基板において、前記メタライズ配線層とこれに隣接する前記セラミックコート層との境界が平面視で凹凸形状とされるとともに、前記セラミック絶縁層の上下で前記凹凸形状の凹部分と凸部分とが対向していることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明の配線基板は、上記構成において、前記凹凸形状の前記凸部分の先端を結ぶ仮想線の位置が、前記セラミック絶縁層の上下でずれていることを特徴とするものである。
【００１３】
また本発明の配線基板は、上記構成において、前記凹凸形状は、前記メタライズ配線層および前記セラミックコート層に対して前記凹凸形状の入り込み寸法および長さの繰り返し寸法が同じであるような形状であることを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明の配線基板は、上記構成において、前記凹凸形状は、0.05〜0.1ｍｍの長さの繰り返し単位であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の配線基板によれば、セラミック絶縁層の両面に上下で対向させて被着形成されたメタライズ配線層とその両側でこれに隣接するセラミックコート層との境界を、平面視で凹凸形状とするとともに、この凹凸形状をセラミック絶縁層を挟んで上下で凹凸形状の凹部分と凸部分とが対向しているようにして形成したことから、メタライズ配線層とセラミックコート層との境界でのセラミック絶縁層となるグリーンシートの変形と、この変形に伴う応力がグリーンシートに直線状に集中することがなくなるとともに、応力をグリーンシートの両面間で異なる方向に分散させて相殺させることができるため、グリーンシートがガラスセラミックス焼結体となるグリーンシートのように特に挫屈しやすいグリーンシートの場合であっても、グリーンシートの挫屈を効果的に防止し、配線基板にクラック等の不具合が発生することを効果的に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図１において、１はセラミック絶縁層、２はメタライズ配線層、３はセラミックコート層である。これらのセラミック絶縁層１・メタライズ配線層２およびセラミックコート層３により配線基板４が形成される。なお、セラミック絶縁層１のうち少なくとも１層には、両面に上下に対向させたメタライズ配線層２と、メタライズ配線層２の両側で上下のセラミック絶縁層１間の間隙を埋めるセラミックコート層３とが、それぞれ対向するようにして被着されている。
【００１８】
セラミック絶縁層１は、ガラスセラミックス焼結体・酸化アルミニウム質焼結体・ムライト質焼結体・窒化アルミニウム質焼結体等から成る。例えばガラスセラミックス焼結体から成る場合であれば、ガラス粉末とセラミック粉末とを有機溶剤・バインダとともにシート状に成形して得たグリーンシートを約1000℃で焼成することにより形成される。
【００１９】
なお、セラミック絶縁層１は、通常、複数が上下に積層され、電子部品を搭載する基体として機能する。この基体の上面および／または下面に半導体素子や容量素子・圧電振動子等の電子部品が搭載される。
【００２０】
セラミック絶縁層１のうち、図２に配線基板４の要部拡大断面図で、また図３に同じく要部拡大平面図で示すように、その少なくとも１層の薄層部１ａは、配線基板４に容量素子を内蔵させるための誘電体層として機能させるために、50μｍ以下と薄く形成される。なお、このセラミック絶縁層１の薄層部１ａの厚みは、製法上の制約から通常は10μｍ以上である。
【００２１】
メタライズ配線層２は、電子部品の電極を接続するとともに外部に導出する機能を有し、露出表面の所定部位に電子部品の電極がボンディングワイヤや半田等を介して接続される。メタライズ配線層２は、銅・銀等の金属材料から成り、例えば、銅から成る場合であれば、銅粉末および有機溶剤を混練して得た金属ペーストをセラミック絶縁層１となるグリーンシートにスクリーン印刷法等で印刷塗布することにより形成される。
【００２２】
このメタライズ配線層２には、焼成時にセラミック絶縁層１およびその薄層部１ａならびにセラミックコート層３との収縮を合わせるため、セラミックフィラー等を含有させるとよい。
【００２３】
セラミックコート層３は、メタライズ配線層２の両側で上下のセラミック絶縁層１間の間隙を埋め、上下のセラミック絶縁層１間の密着性を良好とする機能を有する。
【００２４】
本発明においては、メタライズ配線層２と、その両側でこれに隣接するセラミックコート層３との境界を、図３に示すように、平面視で凹凸形状とするとともに、セラミック絶縁層１の上下で凹凸形状の凹部分と凸部分とが対向しているようにして形成することが重要である。
【００２５】
本発明の配線基板４によれば、このようにメタライズ配線層２とこれに隣接するセラミックコート層３との境界を平面視で凹凸形状とするとともに、セラミック絶縁層１の上下で凹凸形状の凹部分と凸部分とが対向しているようにして形成したことから、メタライズ配線層２とセラミックコート層３との境界で、セラミック絶縁層１およびその薄層部１ａとなるグリーンシートの変形が直線状に集中することがなくなるとともに、応力をグリーンシートの両面間で異なる方向に分散させて相殺させることができるため、グリーンシートがガラスセラミックス焼結体となるグリーンシートのように特に挫屈しやすいグリーンシートの場合であっても、グリーンシートの挫屈を効果的に防止し、配線基板４にクラック等の不具合が発生することを効果的に防止することができる。
【００２６】
また、容量素子の静電容量をより大きくするために、誘電率の高いガラスセラミックス焼結体で薄層部１ａを形成する場合でも、メタライズ配線層２とこれに隣接するセラミックコート層３との境界を平面視で凹凸形状とするとともに、セラミック絶縁層１の上下で凹凸形状の凹部分と凸部分とが対向しているようにして形成しておくと、グリーンシートの挫屈を効果的に防止し、配線基板４にクラック等の不具合が発生することを効果的に防止することができる。
【００２７】
ここで、凹凸形状の部分の凸部分の先端を結ぶ仮想線の位置が、セラミック絶縁層の両面間でずれていることが好ましい。この凹凸形状の凸部分の先端が、セラミック絶縁層１を挟んでずれていることにより、グリーンシートの変形に伴う応力の加わり方がグリーンシートの両面間で不均一になって、一方の側に変形・応力が集中することをより確実に防止することができ、より一層確実にグリーンシートの挫屈を防止することができる。
【００２８】
このずれの大きさは、10μｍ〜50μｍとしておくことが好ましい。ここで、ずれの大きさを10μｍ以上とするのは、グリーンシートの変形に伴う応力の加わり方を、より一層効果的にグリーンシートの両面間で分散させて応力の集中をなくすことができるためである。
【００２９】
また、ずれの大きさを50μｍ以下とするのは、ずれの大きさが大きすぎると、隣接するメタライズ配線層２の間での電気的絶縁性を維持する必要があるためメタライズ配線層２の隣接間隔を狭めることができず、セラミック絶縁層１に形成されるメタライズ配線層２の配線密度が低下してしまい、配線基板４の小型化ができなくなるためである。
【００３０】
また、メタライズ配線層２とこれに隣接するセラミックコート層３との境界の凹凸形状は、メタライズ配線層２およびセラミックコート層３に対して凹凸形状の入り込み寸法および長さの繰り返し寸法が同じであるような形状であることが好ましい。メタライズ配線層２またはセラミックコート層３のいずれか一方の側に大きく（小さく）凹または凸になると、メタライズ配線層２とセラミックコート層３との間でグリーンシート変形に伴う応力の加わり方が不均一になって一方の側に変形・応力が集中し、この部分からグリーンシートの挫屈が生じてしまう危険性が増加する傾向がある。
【００３１】
また、この凹凸形状は、0.05〜0.1ｍｍの長さの繰り返し単位（周期）であることが好ましい。0.05ｍｍ未満の周期では、凹凸形状の寸法ばらつきにより、グリーンシートの変形に対して局所的に応力が集中することがあるため、かえってメタライズ配線層２とセラミックコート層３との境界に直交する方向にクラックが発生する危険性があるため適当ではない。また、0.1ｍｍを超えるとメタライズ配線層２とセラミックコート層３との境界が直線に近づくため、応力が境界にほぼ直線状に集中することからグリーンシートの挫屈を防止する効果が不十分なものとなる傾向がある。よって、凹凸形状の長さの繰り返しは0.05〜0.1ｍｍであることが好ましい。
【００３２】
この凹凸形状の例としては、波状・鋸状・矩形状等があるが、凹凸形状の入り込み寸法は、凹凸の形状に依らず、長さの繰り返し寸法の１／４〜１／２程度が望ましい。凹凸形状の入り込み寸法が長さの繰り返し寸法の１／４未満の場合は、メタライズ配線層２とセラミックコート層３との境界が直線に近づくため、応力が直線状に集中してグリーンシートの挫屈を防止する効果が小さくなる。また、長さの繰り返し寸法の１／２を超えると凹凸形状の形状変化が大きくなるため（波状であれば曲率半径が小さくなり）メタライズ配線層２とセラミックコート層３との境界に直交する方向に応力が生じやすくなり効果的ではないものとなりやすい。
【００３３】
メタライズ配線層２は、露出表面にニッケル・金等のめっき層を２〜20μｍ程度の厚さで被着させておくと、メタライズ配線層２の露出表面の酸化を防止するとともに、ボンディングワイヤや半田の接続を容易とし、接続信頼性を向上させることができる。従って、メタライズ配線層２は、露出表面にニッケル・金等のめっき層を２〜20μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。例えば、セラミック絶縁層１の両面に上下で対向させて被着形成されたメタライズ配線層２とその両側でこれに隣接するセラミックコート層３との境界の凹凸形状としては、図２に示した例では波状であるが、この凹凸形状を鋸状もしくは矩形状としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、セラミック絶縁層の両面に上下で対向させて被着形成されたメタライズ配線層とその両側でこれに隣接するセラミックコート層との境界を、平面視で凹凸形状するとともに、この凹凸形状をセラミック絶縁層を挟んで反対方向となるようにして形成したことから、メタライズ配線層とセラミックコート層との境界でのセラミック絶縁層となるグリーンシートの変形と、この変形に伴う応力がグリーンシートに直線状に集中することがなくなるとともに、応力をグリーンシートの両面間で異なる方向に分散させることができるため、グリーンシートがガラスセラミックス焼結体となるグリーンシートのような特に挫屈しやすいグリーンシートの場合であっても、グリーンシートの挫屈を効果的に防止し、配線基板にクラック等の不具合が発生することを効果的に防止することができる。
【００３６】
また、本発明の配線基板においては、凹凸形状の凸部分の先端を結ぶ仮想線の位置が、セラミック絶縁層の上下でずれていることが好ましい。この凹凸形状の凸部分の先端を結ぶ仮想線の位置がセラミック絶縁層を挟んで上下でずれていることにより、グリーンシートの変形に伴う応力の加わり方がグリーンシートの上下間で不均一になるので、グリーンシートの上下の一方の側に変形・応力が集中することをより確実に防止することができ、より一層確実にグリーンシートの挫屈を防止することができる。
【００３７】
さらに、凹凸形状を、メタライズ配線層およびセラミックコート層に対して凹凸形状の入り込み寸法および長さの繰り返し寸法が同じであるような形状とすると、メタライズ配線層またはセラミックコート層のいずれか一方にグリーンシートの変形が集中することを防止することができ、グリーンシートの挫屈をより一層効果的に防止することができる。
【００３８】
さらにまた、凹凸形状を、0.05〜0.1ｍｍの長さの繰り返し単位としておくと、さらに効果的にグリーンシートの変形の集中を防止することができ、グリーンシートの挫屈をより一層効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す要部拡大断面図である。
【図３】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す要部拡大平面図である。
【符号の説明】
１・・・セラミック絶縁層
１ａ・・薄層部
２・・・メタライズ配線層
３・・・セラミックコート層
４・・・配線基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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