(57)【要約】【課題】セラミック粒子の粒成長による強度の低下を抑制したセラミック配線基板を提供すること。【解決手段】本発明に係るセラミック配線基板は、少なくとも１層のセラミック絶縁層と少なくとも１層の導体層とが積層されたセラミック配線基板であって、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下であり、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子のうち、粒径がセラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の個数比率が３．０％以上であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１層のセラミック絶縁層と少なくとも１層の導体層とが積層されたセラミック配線基板であって、
前記セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下であり、
前記セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子のうち、粒径が前記セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の個数比率が３．０％以上であることを特徴とするセラミック配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、セラミック配線基板は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック粒子からなるセラミック粉末にバインダーとなる樹脂や焼結助剤を添加したセラミックスラリーを所望の形状（例えば、板状）に成形することで得られるセラミックグリーンシートに配線パターンを印刷形成した後、焼成することで形成される。現在では、セラミック配線基板に使用されるセラミックに種々の性能が要求されており、該要求に応えるため様々なセラミック焼結体の製造方法が提案されている。
【０００３】
例えば、密度や成形精度を向上させるためにセラミック微粉とこれよりも細かいセラミック超微粉とを一定割合で分散させたセラミック成形体を作製し、該セラミック成形体を加熱処理することにより、従来よりも密度や寸法精度が高いセラミック焼結体を作製することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、セラミック焼結体の加工性（特に切削加工性）を向上させるために、０．４μｍ〜１．０μｍの平均粒径Ｄ１を有するローソーダ原料を４０〜７０ｗｔ％と、２≦Ｄ２／Ｄ１≦６の粒径比の平均粒径Ｄ２を有するローソーダ原料を６０〜３０ｗｔ％との２種の原料を混合することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−３２４５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１２８６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、近年では、セラミック配線基板の小型化、薄化が進んでおり、より強度の高いセラミック基板が求められている。従来のセラミック配線基板では、セラミック成形体を焼成する際にセラミック粒子同士が結合して粒成長を起こすことがある。粒成長が生じると、その周囲に欠陥が生じるためセラミック配線基板の強度が低下する。
【０００７】
本発明は、上記の事情に対処してなされたものであり、セラミック粒子の粒成長による強度の低下を抑制したセラミック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】
上記目的を達成すべく、本発明は、少なくとも１層のセラミック絶縁層と少なくとも１層の導体層とが積層されたセラミック配線基板であって、前記セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下であり、前記セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子のうち、粒径が前記セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の個数比率が３．０％以上であることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下であり、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子のうち、粒径がセラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の個数比率が３．０％以上であるため、セラミック粒子の粒成長による強度の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、セラミック粒子の粒成長による強度の低下を抑制したセラミック配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係るセラミック配線基板の断面図。
【図２】実施例に係るセラミック配線基板の実験結果。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明する実施形態に係るセラミック配線基板は、あくまでも例示であって、セラミック絶縁層を備える基板であれば特に限定されるものではない。また、以下の実施形態及び実施例において、平均粒径は、累積分布の累積値が５０％の粒度（メディアン径（ｄ５０））のことである。また、粒径は、Ｆｅｒｅｔ（フェレー）径である。
【００１３】
（セラミック配線基板の構成）
図１は、実施形態に係るセラミック配線基板１００の断面図である。セラミック配線基板１００は、複数のセラミック絶縁層１０１Ａ〜１０５Ａ及び導体層１０１Ｂ〜１０５Ｂが積層された構造を有する。導体層１０１Ｂ〜１０５Ｂは、配線や端子を備える。セラミック絶縁層１０２Ａ〜１０５Ａには、ビアホール１０２Ｃ〜１０５Ｃが夫々形成されている。導体層１０１Ｂ〜１０５Ｂは、セラミック絶縁層１０２Ａ〜１０５Ａのビアホール１０２Ｃ〜１０５Ｃに充填されたビア導体１０２Ｄ〜１０５Ｄにより夫々電気的に接続されている。
【００１４】
セラミック絶縁層１０１Ａ〜１０５Ａは、平均粒径の異なる２種以上のセラミック粉末（第１，第２のセラミック粉末）を混合したものに、ガラス粉末、バインダー樹脂、可塑剤及び溶剤を加えて得たセラミックスラリーをシート状に成形したもの（いわゆるグリーンシート）を焼成して形成されている。
【００１５】
ここで、セラミック粉末は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）粉末である。ガラス粉末は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、炭酸バリウム（ＢａＣｏ３）及び炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）を主成分とする。バインダー樹脂は、例えば、ブチラール樹脂である。可塑剤は、例えば、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル））である。溶剤は、例えば、エタノールとトルエンの混合物である。
【００１６】
ここで、セラミック絶縁層１０１Ａ〜１０５Ａは、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子のうち粒径がセラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の含まれる割合が個数比（％）で３．０％以上であり、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下となっている。
【００１７】
セラミック絶縁層１０１Ａ〜１０５Ａのセラミック絶縁層を構成するセラミック粒子のうち粒径がセラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の含まれる割合が個数比（％）で３．０％以上であり、セラミック絶縁層を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下とすることにより、強度に優れるセラミック絶縁層を得ることができる。
【００１８】
なお、焼成前における第１のセラミック粉末と第１のセラミック粉末よりも平均粒径の大きい第２のセラミック粉末との混合割合は、重量比で２：８〜８：２の範囲内であることが好ましく、４：６〜８：２の範囲内であることがより好ましい。
【００１９】
導体層１０１Ｂ〜１０５Ｂ及びビア導体１０２Ｄ〜１０４Ｄは、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等の金属やこれら金属の合金により形成されている。
【００２０】
次に、セラミック配線基板１００の製造方法について説明する。
初めに、セラミック絶縁層１０１Ａ〜１０５Ａとなる所定の大きさのグリーンシートを複数用意する。次に、ビア導体１０２Ｄ〜１０５Ｄを形成するために、複数のグリーンシートの所定位置にパンチング等の穴開け加工を施してビアホール１０２Ｃ〜１０５Ｃを形成する。なお、グリーンシートを所定の大きさに打ち抜く際に、ビアホールも一緒に形成してもよい。
【００２１】
次に、形成したビアホール１０２Ｃ〜１０５Ｃ内にビア導体１０２Ｄ〜１０５Ｄとなる導体材料を充填するとともに、導体層１０１Ｂ〜１０５Ｂとなる配線パターンをグリーンシート上に印刷形成する。次に、配線パターンが印刷形成された複数のグリーンシートを所定の順に積層した積層体に圧力を加え、所定の焼結温度（例えば、１５００℃以上）で焼成を行う。なお、配線パターンが印刷形成されたグリーンシートを個別に仮焼成した後、積層して本焼成を行ってもよい。次に、仕様に応じて、最表層の導体層１０５Ｂに対するめっき加工や個片の分割を行い、図１に示すセラミック配線基板１００を得る。
【実施例】
【００２２】
次に実施例について説明する。
発明者らは、セラミック粉末として、平均粒径が０．５０μｍのアルミナ粉末（以下、第１のセラミック粉末）と、平均粒径が１．５０μｍのアルミナ粉末（以下、第２のセラミック粉末）とを用意した。次に、発明者らは、第１のセラミック粉末と第２のセラミック粉末とを６つの異なる重量比（０：１０、２：８、４：６、６：４、２：８、０：１０）で混合した。
【００２３】
次に、発明者らは、各重量比で混合したセラミック粉末ごとに、混合後のセラミック粉末とガラス粉末とが総量で９００ｇ、重量比で９：１となるように計量を行い、アルミナ製のポットに投入した。なお、ガラス粉末は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、炭酸バリウム（ＢａＣｏ３）及び炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ３）を主成分としている。
【００２４】
次に、発明者らは、着色剤を所定量加えた後、バインダーとしてのブチラール樹脂を１００ｇ、可塑剤としてのＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）及び溶剤（エタノールとトルエンの混合物）を上記ポットへ加えて２０時間混合して６種類のセラミックスラリーを得た。なお、溶剤は、セラミックスラリーに適度な粘度と強度を持たせてシート状に形成するために添加している。
【００２５】
次に、発明者らは、上記の方法により得た６種類のセラミックスラリーをプラスチックのキャリアフィルム上に薄いシートとして延ばして乾燥させて厚み０．２５ｍｍのグリーンシートを作製した。なお、発明者らはセラミック基板（セラミック絶縁層）となるグリーンシートを第１のセラミック粉末と第２のセラミック粉末との混合比の異なるセラミックスラリーごとに２枚（計１２枚）作製した。次に、発明者らは、作製したグリーンシートを１５５０℃と１５７５℃の焼結温度で焼成し、１２種類のセラミック基板Ａ〜Ｌを作製した。
【００２６】
次に、発明者らは、作製したセラミック基板Ａ〜Ｌについて、セラミック基板を構成するセラミック粒子（アルミナ粒子）の平均粒径、セラミック基板を構成するセラミック粒子（アルミナ粒子）のうち粒径がセラミック基板を構成するセラミック粒子（アルミナ粒子）の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子（アルミナ粒子）の含まれる割合（個数比（％））及び曲げ試験による強度（ＭＰａ）を測定した。曲げ試験は、「ＪＩＳ  Ｒ  １６０１」により規定される３点曲げによる評価を行い、各セラミック基板Ａ〜Ｌの強度を測定した。なお、セラミック基板Ａ〜Ｌは、「ＪＩＳ  Ｒ  １６０１」の規格に適合するよう平面研磨、面取りを行っている。
【００２７】
３点曲げによる評価条件を以下に記載する。
試験ジグ名  ３ｐ−３０。
曲げ方式    ３点曲げ方式。
試験片      標準試験片Ｉ。
外部支点間距離  ３０±０．１ｍｍ。
【００２８】
表１にセラミック基板Ａ〜Ｌの第１，第２のセラミック粉末の混合割合（重量比）、焼結温度（℃）及び測定結果を示す。なお、測定結果の項目Ａは、セラミック基板を構成するセラミック粒子のうち粒径がセラミック基板を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の含まれる割合（個数比（％））、項目Ｂは、セラミック基板を構成するセラミック粒子の平均粒径（μｍ）、項目Ｃは、曲げ試験による強度（ＭＰａ）である。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
なお、測定結果の項目Ａ及び項目Ｂについては、各セラミック基板Ａ〜Ｌの表面をＳＥＭ装置で観察することにより行った。具体的には、セラミック基板Ａ〜Ｌごとにセラミック粒子が１００個以上観察できるＳＥＭ画像を取得し、各セラミック粒子の粒径を測定して項目Ａ及び項目Ｂの値を算出した。なお、セラミック粒子の粒径は、Ｆｅｒｅｔ径にて評価を行っている。
【００３１】
優れた強度が得られたセラミック基板Ｂ〜Ｅ，Ｈ〜Ｋについて表１を参照すると、項目Ａが３．０％以上、項目Ｂが１．３６μｍ以下となっていることがわかる。このことから、セラミック基板を構成するセラミック粒子のうち粒径がセラミック基板を構成するセラミック粒子の平均粒径よりも１．００μｍ以上大きいセラミック粒子の含まれる割合（個数比（％））が３．０％以上であり、セラミック基板を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下である場合にセラミック基板の強度が優れていることがわかる。また、セラミック基板を構成するセラミック粒子の平均粒径が１．３６μｍ以下であることから、セラミック粒子の粒成長が抑制されていることがわかる。
【００３２】
図２は、実施例に係るセラミック基板Ａ〜Ｌについて、第１，第２のセラミック粉末の混合割合（重量比）を横軸、強度（ＭＰａ）を縦軸に表したグラフである。また、図２の実線は、１５５０℃で焼成したセラミック基板Ａ〜Ｆの結果を表し、図２の破線は、１５７５℃で焼成したセラミック基板Ｇ〜Ｌの結果を表している。図２からは、第１，第２のセラミック粒子の混合割合（重量比）が、２：８、４：６、６：４、２：８のセラミック基板Ｂ〜Ｅ，Ｈ〜Ｋの強度が３００ＭＰａを超えており強度に優れていることがわかる。
【００３３】
また、図２からは、焼成前における第１のセラミック粒子と第２のセラミック粒子との混合割合が重量比で４：６〜８：２の範囲内である場合、セラミック基板の強度が４００ＭＰａを超えており、さらに強度が高まることがわかる。なお、セラミック基板Ａ，Ｆ，Ｇ，Ｌの強度が低いのは、第２のセラミック粒子の混合割合が重量比で２０％未満であるとセラミック粒子の粒成長を抑制することができず、第２のセラミック粒子の混合割合が重量比で８０％を超えるとセラミック基板の焼結温度が、第１のセラミック粒子だけの場合よりも高くなってしまうためであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係るセラミック配線基板は、セラミック粒子の粒成長による強度の低下を抑制することができるので、強度が要求されるセラミック配線基板に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００３５】
１００              セラミック配線基板
１０１Ａ〜１０５Ａ  セラミック絶縁層
１０１Ｂ〜１０５Ｂ  導体層
１０２Ｃ〜１０５Ｃ  ビアホール
１０２Ｄ〜１０５Ｄ  ビア導体
【図１】
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【図２】
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