ガラスセラミックス基板及びその製造方法、並びに配線基板
【課題】十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及び配線基板を提供すること。
【解決手段】ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、板状アルミナフィラーのアスペクト比が２０以上であり、板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄ、及びガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄと導体１２，１３，１４を備える配線基板１０である。
【解決手段】ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、板状アルミナフィラーのアスペクト比が２０以上であり、板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄ、及びガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄと導体１２，１３，１４を備える配線基板１０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセラミックス基板及びその製造方法、並びに配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に使用される配線基板として、ガラスとフィラーとを含む組成物からなるガラスセラミックス基板が知られている。ガラスセラミックス基板は、その表面上に導電パターンを形成して配線基板とし、電子機器に実装される。電子機器の小型化及び高機能化に伴い、ガラスセラミックス基板も、薄型化することが求められている。
【０００３】
ガラスセラミックス基板は、主成分としてガラスを含有しているため、衝撃に弱く、クラックが発生し易いという特性を有する。このため、セラミックスフィラーを配合して、強度を向上することが試みられている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、ガラスセラミック基板の強度を向上するために、セラミックフィラーの配向度を高くすることが提案されている。ここで、アスペクト比の高いセラミックフィラーは、セラミックフィラー同士が絡み易いため、配向度が低下してしまうことが知られている。このため、特許文献２では、アスペクト比が小さいセラミックフィラーを配合することによって、セラミックスフィラーの配向を向上させ、高強度の配線基板を提供することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１１２１０号公報
【特許文献２】特開２００２−１２８５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配線基板に用いられるガラスセラミックス基板は、電子製品の低背化に伴い、更なる薄型化が求められている。また、回路基板の複雑化及び微細化に伴って電極構造が複雑化しているため、ガラスセラミックス基板にかかる応力も大きくなっている。このため、従来よりも、高い強度を有するガラスセラミックス基板が求められている。ところが、本発明者らの検討によれば、上記特許文献１，２で提案されているようなガラスセラミックス基板は強度が十分ではなく、また強度のばらつきが大きいことがわかった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及び配線基板を提供することを目的とする。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法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】
本発明では、ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、板状アルミナフィラーのアスペクト比は２０以上であり、板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板を提供する。
【０００９】
上記本発明のガラスセラミックス基板は、十分に優れた強度を有するともに、高い破壊靭性値を有する。このような効果が得られる要因の一つを本発明者らは次のように推察している。本発明では、ガラスと特定の形状及びアスペクト比を有するアルミナフィラーを用いた場合に、当該アルミナフィラーのＸ線回折ピークの強度比として、２つの結晶面を特定するとともに、当該強度比を所定値以上に特定している。このため、アスペクト比が高いアルミナフィラーの配向度を向上させることが可能になり、これが強度及び破壊靭性値の向上に寄与していると考えられる。
【００１０】
また、本発明では、板状アルミナフィラーの平均板径が２〜８μｍであることが好ましい。これによって、十分に高い強度を有しつつガラスセラミックス基板の表面上に配線を形成する際に、配線ピッチが微細化した場合であっても配線基板の信頼性を高く維持することが可能なガラスセラミックス基板とすることができる。
【００１１】
また、本発明のガラスセラミックス基板の表面粗さＲａは０．３μｍ以下であることが好ましい。これによって、配線基板として実装する際の実装性を良好にすることができる。
【００１２】
本発明ではまた、上記ガラスセラミックス基板と、当該ガラスセラミックス基板上に導体と、を備える配線基板を提供する。このような配線基板は、上述の特徴を有するガラスセラミックス基板を備えることから、十分に優れた強度を有する。
【００１３】
本発明ではまた、ガラス粉末とアスペクト比が２０以上である板状アルミナフィラーとを含むスラリーを基材上に塗布して製膜し、グリーンシートを作製する製膜工程と、グリーンシートを焼成して、板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板を得る焼成工程と、を有する、ガラスセラミックス基板の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明のガラスセラミックス基板の製造方法は、ガラスと特定の形状及びアスペクト比を有するアルミナフィラーを用いている。それとともに、当該アルミナフィラーのＸ線回折ピークの強度比として、２つの結晶面を特定し、それらのピークの強度比が所定値以上であるガラスセラミックス基板を製造している。このため、アスペクト比が高いアルミナフィラーの配向度を向上させることが可能になり、これが強度及び破壊靭性値の向上に寄与していると考えられる。
【００１５】
本発明のガラスセラミックス基板の製造方法における焼成工程では、グリーンシートと、該グリーンシートを挟むように該グリーンシートよりも熱収縮が小さい別のグリーンシートと、を有する積層体を焼成することが好ましい。これによって、ガラスセラミックス基板となるグリーンシートの収縮が抑制され、収縮のばらつきによって生じる配向性の乱れを抑制することができる。その結果、一層十分に高い強度を有するガラスセラミックス基板を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及びそのようなガラスセラミックス基板を備える配線基板を提供することができる。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の配線基板の好適な一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーの一例を示す上面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板における側面の一部を拡大して示す側面図である。
【図４】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図５】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。
【図６】実施例１５のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図７】実施例１７のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図８】比較例３のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図９】比較例５のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の配線基板の模式断面図である。図１に示す配線基板１０は、ガラスセラミックス基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄ（以下、纏めてガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄという）がこの順に積層された積層構造を有する。さらに、配線基板１０は、図１中で上下に隣り合うガラスセラミックス基板の間に設けられた内部導体１３と、最外層であるガラスセラミックス基板１１ａ（１１ｄ）の１１ｂ（１１ｃ）側とは反対側の面上に設けられた表面導体１４と、内部導体１３及び表面導体１４を電気的に導通するビア導体１２とを備える。
【００２０】
ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、ガラスと該ガラスの中に分散された板状アルミナフィラーとを含有する。板状アルミナフィラーの含有量は、ガラスと板状アルミナフィラーの合計量に対して、好ましくは２０〜３５体積％であり、より好ましくは２２．５〜３５体積％である。以下、各成分について詳細に説明する。
【００２１】
＜板状アルミナフィラー＞
本実施形態のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、複数の板状アルミナフィラーを含む。板状アルミナフィラーの平均板径は、好ましくは２〜１０μｍであり、より好ましくは２〜８μｍである。板状アルミナフィラーの平均板径が２μｍ未満であると、板状アルミナフィラーの高い配向性が得られ難くなる傾向にある。一方、板状アルミナフィラーの平均板径が１０μｍを超えると、配線基板の配線ピッチが小さい場合に、電子部品等の電気特性に影響を及ぼす場合がある。
【００２２】
板状アルミナフィラーの平均厚みは、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を一層向上させる観点から、好ましくは０．４μｍ以下であり、より好ましくは０．０３〜０．３μｍである。板状アルミナフィラーの平均厚みを小さくすれば、同一含有量でガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄに含まれる板状アルミナフィラーの個数を増やすことが可能になるため、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を向上させることができる。一方、板状アルミナフィラーの平均厚みが０．３μｍを超えると、板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
【００２３】
板状アルミナフィラーの平均アスペクト比は、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を一層向上させる観点から、好ましくは２０以上であり、より好ましくは２５〜７０である。板状アルミナフィラーの平均アスペクト比が２０未満であると、板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
【００２４】
図２は、本実施形態のガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーの一例を示す上面図である。図２は、板状アルミナフィラー２０の板面形状を示している。すなわち、板状アルミナフィラー２０の板面は八角形状を有している。図２のように板状アルミナフィラー２０の板面が正八角形ではない場合、板状アルミナフィラー２０の板径は、板面における長径ｙと短径ｘの平均値として求めることができる。すなわち、板状アルミナフィラー２０の板径は、板状アルミナフィラー２０に内接する最小の長方形の長辺と短辺の平均値として求めることができる。板状アルミナフィラー２０に内接する最小の四角形が正方形の場合は、１辺の長さが板径となる。
【００２５】
板状アルミナフィラー２０の厚みは、板面に垂直な方向の最大長さである。平均板径、平均厚みは、それぞれ、電子顕微鏡画像において無作為に抽出した５００個の板状アルミナフィラーの板径及び厚みの測定値の算術平均値である。平均アスペクト比は、（平均板径）／（平均厚み）によって算出される。
【００２６】
本実施形態のガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーは、図２のように板面に垂直な方向から見た平面形状が、円形、楕円形又は円形若しくは楕円形に近似する多角形等、異方性の小さな形状であるものが好ましい。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度向上の観点からは、板状アルミナフィラーの平面形状は、好ましくは六角形であること、より好ましくは正六角形である。
【００２７】
図３は、本実施形態のガラスセラミックス基板１１ａの側面の一部を拡大して示す側面図である。図３に示すように、ガラスセラミックス基板のガラス２２中に分散された板状アルミナフィラー２０は、板面がほぼ同一方向に向いており、面Ａとほぼ平行になっている。このように、板状アルミナフィラー２０は良好な配向性を有している。この配向性の良否は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定によって求められる（１０４）結晶面と（００６）結晶面のピークの強度比によって判断することができる。
【００２８】
板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面と（００６）結晶面におけるＸ線回折ピークの強度比は、（１０４）結晶面及び（００６）結晶面の面積基準のピーク強度を、それぞれＩ（００６）及びＩ（１０４）としたとき、Ｉ（１０４）に対するＩ（００６）の比、すなわちＩ（００６）／Ｉ（１０４）の計算式で求めることができる。
【００２９】
本実施形態の板状アルミナフィラーのＩ（００６）／Ｉ（１０４）（以下、ピーク強度比αという）は、１．０以上である。このようなピーク強度比αを有する板状アルミナフィラーは、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおいて、良好な配向性を有する。ピーク強度比αは、一層優れた強度を有するガラスセラミックス基板とする観点から、好ましくは１．５以上であり、より好ましくは２．０以上であり、さらに好ましくは３．０以上である。ピーク強度比αが高くなるほど、板状アルミナフィラーの板面の向きが揃い、配向性が良好になる。このように、本実施形態のガラスセラミックス基板は、板状アルミナフィラーの板面の向きがほぼ揃っており、配向性が良好であることから、優れた強度と高い靭性を有する。なお、ピーク強度比αに特に上限はないが、実用上、上限は２０程度となる。
【００３０】
図４は、本実施形態のガラスセラミックス基板のＸ線回折測定結果を示すチャートである。図４におけるチャートＡは、市販のＸ線回折装置を用いて、図３におけるガラスセラミックス基板１１ａの面ＡにＸ線を照射して測定されたＸ線回折チャートである。図４におけるチャートＢは、市販のＸ線回折装置を用いて、図３におけるガラスセラミックス基板１１ａの面ＢにＸ線を照射して測定されたＸ線回折チャートである。
【００３１】
チャートＡは、チャートＢよりも明瞭に（１０４）結晶面と（００６）結晶面のピークを示している。本実施形態のピーク強度比αは、面Ａ、すなわち板状アルミナフィラー２０の板面にほぼ平行な面にＸ線を照射して測定されたチャートＡのピークから計算される値である。チャートＡは、板状アルミナフィラー２０の板面にほぼ平行な面にＸ線を照射して測定されたＸ線回折ピークであるため、板状アルミナフィラー２０の（１０４）結晶面と（００６）結晶面のピークが明瞭に示されている。したがって、各ピークのピーク強度からピーク強度比αを高い精度で算出することができる。このように、本実施形態では、特定のアスペクト比を有する板状アルミナフィラー２０の配向性を良好にするために、Ｘ線を照射する面を特定すると共に、その面に応じて最適な結晶面を特定している。これによって、ガラスセラミックス基板の強度の強度を十分に高くするとともに、強度のばらつきを十分に小さくすることができる。なお、チャートＢは、板状アルミナフィラー２０のアスペクト比が高いために、チャートＡよりも（１０４）結晶面及び（００６）結晶面のピークが不鮮明である。このため、チャートＢのＸ線回折ピークから正確なピーク強度比αを算出することは困難である。
【００３２】
なお、板状アルミナフィラーの配向性を示す他の結晶面として、（１１０）結晶面が考えられるものの、この（１１０）結晶面はチャートＡでは検出されない。したがって、（１１０）結晶面では板状アルミナフィラーの配向性を規定することはできないと考えられる。
【００３３】
ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、板状アルミナフィラー２０以外のセラミックスフィラーを更に含有してもよい。板状アルミナフィラー以外のセラミックスフィラーとしては、例えば、マグネシア、スピネル、シリカ、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト、ストロンチウム長石、石英、ケイ酸亜鉛、ジルコニア及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも一種の材料によって形成された球状又は板状のフィラーが挙げられる。また、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、球状アルミナを含有してもよい。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を一層高くする観点から、板状アルミナフィラーの割合を全セラミックスフィラーの８０体積％以上とすることが好ましい。
【００３４】
＜ガラス＞
ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄに含まれるガラス２２の材料としては、例えば、（１）非晶質ガラス系材料及び（２）結晶化ガラス系材料の少なくとも１種からなるガラス粉末が挙げられる。（２）結晶化ガラス系材料は、加熱焼成時に多数の微細な結晶がガラス成分中に析出した材料であり、ガラスセラミックスともいう。
【００３５】
ガラス２２は、（１）非晶質ガラス系材料及び（２）結晶化ガラス系材料のうち、（２）結晶化ガラス系材料を用いて形成されるものであることが好ましい。（２）結晶化ガラス系材料としては、例えば、（ｉ）ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ土類金属酸化物を含有するガラス並びに（ｉｉ）ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＣｕＯを含有するディオプサイド結晶ガラスを用いることができる。
【００３６】
（ｉ）のガラスの好適な組成、及び（ｉ）のガラスを用いた場合のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおけるガラス２２の好適な組成を説明する。ガラス２２は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ土類金属酸化物を含有することが好ましい。ＳｉＯ２の含有量は、ガラス２２全量を基準として４６〜６０質量％であることが好ましく、４７〜５５質量％であることがより好ましい。（ｉ）のガラスにおけるＳｉＯ２の含有量が４６質量％未満であるとガラス化が困難になる傾向にある。一方、（ｉ）のガラスにおけるＳｉＯ２の含有量が６０質量％を超えると融点が高くなって低温焼結が困難になる傾向にある。
【００３７】
Ｂ２Ｏ３の含有量は、ガラス２２全量を基準として、好ましくは０．５〜５質量％であり、より好ましくは１〜３質量％である。ガラス２２におけるＢ２Ｏ３の含有量が５質量％を超えると、耐湿性が低下する傾向にある。一方、ガラス２２におけるＢ２Ｏ３の含有量が０．５質量％未満であると、ガラス化温度が高くなるとともに密度が低くなる傾向にある。
【００３８】
Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ガラス２２全量を基準として、好ましくは６〜１７．５質量％であり、より好ましくは７〜１６．５質量％である。ガラス２２におけるＡｌ２Ｏ３の含有量が６質量％未満であると十分に優れた強度が損なわれる場合がある。一方、ガラス２２におけるＡｌ２Ｏ３の含有量が１７．５質量％を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
【００３９】
アルカリ土類金属酸化物の含有量は、ガラス２２全量を基準として、好ましくは２５〜４５質量％であり、より好ましくは３０〜４０質量％である。アルカリ土類金属酸化物としては、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ及びＳｒＯが挙げられる。これらのアルカリ土類金属酸化物は一種のみを含んでいてもよく二種以上を含んでいてもよい。アルカリ土類金属酸化物の中でも、ＳｒＯとその他のアルカリ土類金属酸化物とを組み合わせて含むことが好ましい。ＣａＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群より選ばれる少なくとも一種と、ＳｒＯとを組み合わせて用いると、溶解ガラスの粘性が低下し、焼結温度の自由度を大きくすることができる。このため、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの製造を容易にすることができる。
【００４０】
アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＳｒＯの含有量は、好ましくは６０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上である。この含有量が６０質量％未満であると、ガラス２２と板状アルミナフィラー２０との熱膨張係数の差が大きくなりガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度が低下する傾向にある。
【００４１】
アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＣａＯ、ＭｇＯ及びＢａＯの合計含有量は、好ましくは１質量％以上である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＣａＯ及びＭｇＯの含有量は、それぞれ好ましくは０．２質量％以上であり、より好ましくは０．５質量％以上である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＣａＯの含有量は、好ましくは１０質量％未満である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＭｇＯの含有量は、好ましくは４質量％以下である。ＣａＯ及びＭｇＯの含有量が上述の値よりも大きくなると熱膨張係数が小さくなりすぎて、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度が低下する傾向、及びガラスの結晶化度の制御が困難になる傾向にある。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの製造の容易性とガラスセラミックス基板の強度とを両立させる観点からは、アルカリ土類金属酸化物全量に対するＣａＯ及びＭｇＯの合計含有量は、好ましくは１０質量％未満である。アルカリ土類金属酸化物全量に対するＣａＯの含有量は、好ましくは５質量％以下である。
【００４２】
アルカリ土類金属酸化物全量に対するＢａＯの含有量は、好ましくは５質量％以下である。この含有量が５質量％を超えると誘電率が高くなる傾向にある。
【００４３】
次に、（ｉｉ）の結晶ガラス及び（ｉｉ）の結晶ガラスを用いた場合のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおけるガラス２２の好適な組成を説明する。（ｉｉ）の結晶ガラスは、焼成によって主結晶としてディオプサイド結晶ガラスを析出する。
【００４４】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマーであるとともに、ディオプサイド結晶の構成成分である。ＳｉＯ２の含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量を基準として、好ましくは４０〜６５質量％であり、より好ましくは４５〜６５質量％である。ＳｉＯ２の含有量が４０質量％未満であるとガラス化が困難になる傾向にある。一方、ＳｉＯ２の含有量が６５質量％を超えると密度が低くなる傾向にある。
【００４５】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＣａＯはディオプサイド結晶の構成成分である。ＣａＯの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは２０〜３５質量％であり、より好ましくは２５〜３０質量％である。ＣａＯの含有量が２０質量％未満であると誘電損失が高くなる傾向にある。一方、ＣａＯの含有量が３５質量％を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
【００４６】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＭｇＯはディオプサイド結晶の構成成分である。ＭｇＯの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは１１〜３０質量％であり、より好ましくは１２〜２５質量％である。ＭｇＯの含有量が１１質量％未満であると結晶が析出し難くなる傾向にある。一方、ＭｇＯの含有量が３０質量％を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
【００４７】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、Ａｌ２Ｏ３はガラスの結晶性を調節する成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは０．５〜１０質量％であり、より好ましくは１〜５質量％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５質量％未満であると結晶性が強くなりすぎてガラス成形が困難になる傾向にある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０質量％を超えるとディオプサイド結晶が析出し難くなる傾向にある。
【００４８】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＣｕＯはＡｇに電子を与え、ガラスセラミックス中への拡散を抑制する成分である。ＣｕＯの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス成分全量に対して、好ましくは０．０１〜１．０質量％である。ＣｕＯの含有量が０．０１質量％未満であると上述の効果が十分に発揮されない傾向にある。一方、ＣｕＯの含有量が１．０質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎる傾向にある。
【００４９】
ディオプサイド結晶ガラス成分において、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２はガラス化を容易にするために添加する成分である。ディオプサイド結晶ガラス成分全量に対する含有量は、各成分とも好ましくは０〜１０質量％であり、より好ましくは０〜５％である。これらの成分が各々１０質量％より多くなると結晶性が弱くなり、ディオプサイドの析出量が少なくなって誘電損失が大きくなる傾向にある。
【００５０】
また、ディオプサイド結晶ガラス成分としては、誘電損失等の特性を損なわない範囲で上記成分以外の成分を含んでいてもよい。
【００５１】
（ｉ）及び（ｉｉ）のガラスのうち、一層優れた強度を得る観点から、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおけるガラス２２は、（ｉｉ）の結晶ガラスを用いて形成されることが好ましい。
【００５２】
本実施形態のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの表面粗さＲａは、一層強度を高くするとともに電子部品への実装性を向上させる観点から、好ましくは０．５μｍ以下であり、より好ましくは０．４μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以下である。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの表面粗さＲａは、原料として用いるガラス粉末の粒径のサイズを調整することによって変えることができる。ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、好ましくは２μｍ以下であり、より好ましくは１．８μｍ以下である。なお、本明細書における平均粒径とは、市販のレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定される体積平均粒子径（ｄ（５０））である。
【００５３】
以上、本発明のガラスセラミックス基板及びそれを備える配線基板の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、配線基板は単一のガラスセラミックス基板から構成されるものであってもよい。また、積層された複数のガラスセラミックス基板のいずれか一つのみを上記実施形態のガラスセラミックス基板としてもよい。また、配線基板に備えられるガラスセラミックス基板の枚数は限定されない。
【００５４】
次に、本発明のガラスセラミックス基板の製造方法の好適な実施形態を、配線基板１０を例にして説明する。図５は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００５５】
本実施形態のガラスセラミックス基板の製造方法では、まず、図５の（ａ）に示すように、ビア導体パターン２、内部導体パターン３及び表面導体パターン４の少なくとも一つが形成された基板用グリーンシート１ａ〜１ｄを用意する。
【００５６】
基板用グリーンシート１ａ〜１ｄは、ガラスとガラス中に分散した板状アルミナフィラーを含有する。この基板用グリーンシート１ａ〜１ｄは、以下の手順で形成することができる。
【００５７】
まず、板状アルミナフィラー２０を準備する。板状アルミナフィラー２０は、例えば、アルミン酸塩と酸性アルミニウム塩とを水を含んだ状態で反応させて、アルミナ及び／又はアルミナ水和物と中和金属塩を含む混合物を得る反応工程と、該混合物を１０００〜１６００℃で焼成する焼成工程とを有する製造方法によって得ることができる。
【００５８】
反応工程では、まず、水酸化ナトリウムを水に溶解させて水酸化ナトリウム溶液を調製する。この水酸化ナトリウム溶液に、金属アルミニウム及びリン酸水素二ナトリウムを混合して攪拌し、金属アルミニウム及びリン酸水素二ナトリウムが溶解した混合溶液を調製する。当該混合溶液に、ｐＨが６〜８となるまで硫酸アルミニウム水溶液を攪拌しながら投入し、白濁状のゲル状混合物（アルミナ及び／又はアルミナ水和物と中和金属塩を含む混合物）を得る。その後、当該混合物を乾燥して、水分を除去する。
【００５９】
焼成工程では、乾燥した混合物を、１０００〜１６００℃で２〜８時間焼成して、焼成物を得る。得られた焼成物に水を加えて洗浄及び濾過を行い、得られた固形分を乾燥する。以上の工程によって、所定のサイズを有する板状アルミナフィラー２０を得ることができる。
【００６０】
板状アルミナフィラー２０を、例えば、ガラス粉末並びに結合剤、溶剤、可塑剤及び分散剤等を含む有機ビヒクルと混合し、スラリー状の誘電体ペーストを調製する。ここで、板状アルミナフィラーの配向性を良好にするためには、誘電体ペースト中において板状アルミナフィラーを十分に分散させる必要がある。一方、混合時に板状アルミナフィラー２０の破損を十分に防止する必要がある。したがって、板状アルミナフィラー２０の破損を防止しつつ板状アルミナフィラー２０の分散性を良好にする観点から、混合は、メディアを用いる混合装置（例えばビーズミルなど）よりも、ボールミルを用いて行うことが好ましい。また、混合時における衝撃を和らげる観点から、混合は時間をかけて行うことが好ましい。具体的には、混合時間は４０時間以上とすることが好ましい。
【００６１】
誘電体ペースト中の板状アルミナフィラー２０の含有量は、好ましくは２２．５〜３２．５体積%である。板状アルミナフィラーの分散性が不十分であると、ガラスセラミック基板における板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
【００６２】
結合剤としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂及びメタアクリル酸樹脂等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジブチル等が挙げられる。溶剤としては、例えば、トルエン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
【００６３】
調製した誘電体ペーストを、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート等の支持体上にドクターブレード法等によって成膜する。これによって、支持体上に基板用グリーンシート１ａ〜１ｄを形成することができる。ドクターブレード法によって成膜を行うことで、板状アルミナフィラーの板面を基板用グリーンシートの主面とほぼ平行（水平方向）になるように配向させることができる。これによって、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を形成することができる。
【００６４】
次に、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄに、導体パターン（配線パターンや電極パッド、ビアホール等）を形成する。具体的には、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄの所定の位置に貫通孔（ビアホール）を形成し、ここに導体ペーストを充填することによりビア導体パターン２を形成する。また、内層となる基板用グリーンシート１ｂ及び１ｃの表面に所定のパターンで導体ペーストを印刷し、内部導体パターン３を形成する。さらに、最も外側に配置される基板用グリーンシート１ａ及び１ｄには、表面導体パターン４を形成する。なお、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄには、必要に応じて電子素子（インダクタやキャパシタ等）を形成してもよい。
【００６５】
導体パターンの形成に用いる導電ペーストは、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性金属や合金からなる導電材料と有機ビヒクルとを混練することにより調製することができる。導電ペーストに用いられる有機ビヒクルは、バインダと溶剤とを主たる成分として含有する。バインダ、溶剤及び導電材料の配合比に特に制限はなく、例えば、導電材料に対して、バインダを１〜１５質量％、溶剤を１０〜５０質量％配合することができる。導電ペーストには、必要に応じて各種分散剤や可塑剤等から選択される添加物を添加してもよい。
【００６６】
次に、図５の（ｂ）に示すように、基板用グリーンシート１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄをこの順で積層して積層体を得る。この積層体を積層方向に挟むようにして拘束層となる一対の収縮抑制用グリーンシート５を配置する。基板用グリーンシート１ａ〜１ｄからなる積層体を、収縮抑制用グリーンシート５により挟み込むことで、後述の焼成時における積層体の面内方向（積層方向に垂直な方向）の収縮を抑制することができる。
【００６７】
また、このように積層体の面内方向の収縮を抑制することにより、収縮ばらつきによって生じる板状アルミナフィラーの配向性の乱れを低減することができる。すなわち、焼成前に配向した板状アルミナフィラーの良好な配向性を維持することが可能となる。したがって、配向度の高い焼結体を得ることが可能となり、強度に一層優れるガラスセラミックス基板とすることができる。
【００６８】
拘束層となる収縮抑制用グリーンシート５に用いられる材料（以下、「収縮抑制材」という）としては、例えば、トリジマイト、クリストバライト、石英、溶融石英、アルミナ、ムライト、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭化ケイ素及び炭酸カルシウムが挙げられる。
【００６９】
収縮抑制材は、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄの焼成温度で収縮しない材料を含有することが好ましい。上述の材料のうち、拘束層としての機能を有し、剥離も容易である点からトリジマイトが好ましい。トリジマイトを用いると、積層体を焼成した後、熱膨張の差により収縮抑制用グリーンシート５が自然剥離する。剥離性を一層向上させるために、拘束層は、炭酸カルシウムからなる層をトリジマイトからなる層の上に積層した積層構造を有することが好ましい。
【００７０】
次に、図５の（ｃ）に示すように、収縮抑制用グリーンシート５が両側に配置された積層体（仮スタック）をプレスする。プレス後に、焼成を行うことにより、図５の（ｄ）に示すように、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄはガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄとなり、ビアホール内のビア導体パターン２はビア導体１２となる。また、内部導体パターン３は内部導体１３となり、表面導体パターン４は表面導体１４となる。
【００７１】
次に、図５の（ｅ）に示すように、ガラスセラミックス基板１１ａ，１１ｂから収縮抑制用グリーンシート５を剥離する。以上の工程によって、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄ、及びガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄを備える配線基板１０を得ることができる。焼成工程の後に、ガラスセラミックス基板の１１ａ〜１１ｄの少なくとも一つのＸ線回折測定を行う測定工程を行ってもよい。
【００７２】
以上、図１に示すガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄ、及び配線基板１０の製造方法を説明したが、本発明のガラスセラミックス基板及び配線基板の製造方法は上述の方法に限られるものではない。例えば、上述の製造方法では、収縮抑制用グリーンシート５を配置して、積層体の焼成を行ったが、収縮抑制用グリーンシート５を配置せずに積層体を焼成して、ガラスセラミックス基板及び配線基板を製造してもよい。
【実施例】
【００７３】
実施例及び比較例を参照して、本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００７４】
（実施例１）
［ガラスセラミックス基板の作製］
ガラス粉末Ａ（ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＣｕＯを主成分とする、ディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末）と、板状アルミナフィラーとを準備した。なお、板状アルミナフィラーの平均板径、平均厚み及び平均アスペクト比を表１に示す。
【００７５】
アクリル系樹脂を１９．４ｇ、トルエンを５９．１ｇ、エタノールを３ｇ、可塑剤（ブチルフタリルグリコール酸ブチル）を６．５ｇ混合して、有機ビヒクルを調製した。そして、ガラス粉末Ａ、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合し、ボールミルを用いて７２時間混合して誘電体ペーストを調製した。
【００７６】
調製した誘電体ペーストをポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレード法により成膜して基板用グリーンシートを複数形成した。複数枚の基板用グリーンシートを積層して、７４ＭＰａでプレスした後、大気中、９００℃で１時間焼成し、多層構造のガラスセラミックス基板を得た。なお、焼成後のガラスセラミックス基板の合計厚さは０．２ｍｍであり、ガラスセラミックス基板における板状アルミナフィラーの含有量は、表１に示すとおりであった。
【００７７】
次に、市販のＸ線回折装置を用いて、ガラスセラミックス基板のＸ線回折測定を行った。測定面は、図３の面Ａとした。得られたＸ線回折チャートにおいて、板状アルミナフィラーの（００６）結晶面と（１０４）結晶面のそれぞれの面積基準のピーク強度（Ｉ００６，Ｉ１０４）を求め、Ｉ１０４に対するＩ００６の比（Ｉ００６／Ｉ１０４）を求めた（ピーク強度比１という）。その結果は、表１に示すとおりであった。
【００７８】
［ガラスセラミックス基板の評価］
ＪＩＳ Ｃ２１４１に準拠して、上述の通りに作製したガラスセラミックス基板の３点曲げ強さ試験を行った。具体的には、ガラスセラミックス基板の一辺を２点で支持し、これと対向する辺における上記２点の中間位置に徐々に加重を加えて、ガラスセラミックス基板に切断が生じたときの荷重を測定し、これに基づいて３点曲げ強度（ＭＰａ）を算出した。当該曲げ強度を３０点測定して平均値（平均曲げ強度）を求めた。その結果を表１に示す。
【００７９】
（実施例２〜７及び比較例１）
表１に示すように、サイズ及び形状の異なる板状アルミナフィラーを用いたこと以外は、実施例１と同様にしてガラスセラミックス基板を作製し、Ｘ線回折測定を行った。そして、実施例１と同様にして、評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表１に示すとおりであった。
【００８０】
なお、実施例５と実施例１１については、複数枚の基板用グリーンシートを積層して得られた積層体のＸ線回折測定を行い、Ｉ１０４に対するＩ００６の比（Ｉ００６／Ｉ１０４）を求めた（ピーク強度比２という）。結果は、表１に示すとおりであった。
【００８１】
（実施例７〜１２及び比較例２）
実施例１〜６及び比較例１と同様にして、複数のグリーンシートを作製した。複数枚の基板用グリーンシートを積層して積層体を得た。該積層体を積層方向に挟むようにしてトリジマイトを含む一対の収縮抑制用グリーンシートを積層し、７４ＭＰａでプレスした。その後、大気中、９００℃で１時間焼成し、多層構造のガラスセラミックス基板を得た。なお、焼成後のガラスセラミックス基板の厚さは０．２ｍｍであり、ガラスセラミックス基板における板状アルミナフィラーの含有量は、表１に示すとおりであった。
【００８２】
実施例１〜６及び比較例１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表１に示すとおりであった。
【００８３】
【表１】
【００８４】
（実施例１３〜１８、比較例３）
表２に示すように板状アルミナフィラーのサイズ及び配合量を変更したこと、及びガラス粉末Ａに代えてガラス粉末Ｂ（ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＣｕＯを主成分とする、ディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１３〜１８及び比較例３のガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表２に示すとおりであった。
【００８５】
実施例１６及び比較例３については、ＪＩＳ−Ｒ−１６０７に準拠して破壊靭性値（ＫＩＣ）の測定を行った。その結果、実施例１６の方が高い破壊靭性値を有することが確認された。板状アルミナフィラーの配向性が高い方が、高い破壊靭性値を示すことが確認された。
【００８６】
（実施例１９）
ガラス粉末Ｂ、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合した後のボールミルを用いた混合時間を７２時間から４８時間に変更したこと以外は、実施例１４と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１４と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１（Ｉ００６／Ｉ１０４）及び評価結果は表２に示すとおりであった。
【００８７】
（比較例４）
ガラス粉末Ｂ、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合した後のボールミルを用いた混合時間を７２時間から２４時間に変更したこと以外は、実施例１４と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１４と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１（Ｉ００６／Ｉ１０４）及び評価結果は表２に示すとおりであった。
【００８８】
【表２】
【００８９】
図６は、実施例１５のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。図６に示す通り、実施例１５のＸ線回折チャートでは、（００６）結晶面及び（１０４）結晶面に由来する明瞭なピークを確認することができた。一方、（１１０）結晶面のピークは確認することができなかった。
【００９０】
図７は、実施例１７のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。図７に示す通り、実施例１７のＸ線回折チャートでは、（００６）結晶面及び（１０４）結晶面に由来する明瞭なピークを確認することができた。一方、（１１０）結晶面のピークは確認することができなかった。
【００９１】
図６及び図７のＸ線回折チャートから、高いアスペクト比を有する板状アルミナフィラーの場合、（１１０）結晶面のＸ線回折ピークでは板状アルミナフィラーの配向性を判断できないことが確認された。
【００９２】
図８は、比較例３のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。図８では、（００６）結晶面、（１０４）結晶面及び（１１０）結晶面のピークが確認された。これらのピークのそれぞれの強度から、Ｉ００６／（Ｉ１１０＋Ｉ００６）を算出すると、０．８であった。
【００９３】
（実施例２０〜２２）
ガラス粉末Ｂとして、表３に示す平均粒径を有するものを用いたこと以外は、実施例１１と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表３に示すとおりであった。また、ガラスセラミックス基板表面の任意の十点における算術平均粗さ（Ｒａ）を、表面粗さ計を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して測定した。測定結果は表３に示すとおりであった。
【００９４】
（実施例２３，２４）
板状アルミナフィラーの配合量を変えて、ガラスセラミックス基板におけるアルミナフィラーの含有量を表３に示すとおりに変更したこと以外は、実施例４と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例４と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表３に示すとおりであった。
【００９５】
（実施例２５，２６）
アルミナフィラーの配合量を変えて、アルミナフィラーの含有量を表３に示すとおりに変更したこと以外は、実施例１０と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表３に示すとおりであった。
【００９６】
【表３】
【００９７】
（比較例５）
板状アルミナフィラーに変えて不定形アルミナフィラー（平均粒径：１．５μｍ、昭和電工株式会社製、商品名：ＡＬ−４３−Ｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。その結果、Ｘ線回折のピーク強度比１は、０．０４であり、曲げ強度は２５０ＭＰａであった。
【００９８】
図９は、比較例５のＸ線回折チャートである。図９に示すように、不定形アルミナフィラーを用いた場合、（１１０）結晶面のピークに比べて（００６）結晶面のピークが小さくなることが確認された。この結果から、Ｉ００６／Ｉ１０４で計算される各実施例のピーク強度比１は、板状アルミナフィラーを含有するガラスセラミックス基板に特有の値であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明によれば、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及びそのようなガラスセラミックス基板を備える配線基板を提供することができる。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…基板用グリーンシート、２…ビア導体パターン、３…内部導体パターン、４…表面導体パターン、５…収縮抑制用グリーンシート、１０…配線基板、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…ガラスセラミックス基板、１２…ビア導体（導体）、１３…内部導体（導体）、１４…表面導体（導体）、２０…板状アルミナフィラー、２２…ガラス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスセラミックス基板及びその製造方法、並びに配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に使用される配線基板として、ガラスとフィラーとを含む組成物からなるガラスセラミックス基板が知られている。ガラスセラミックス基板は、その表面上に導電パターンを形成して配線基板とし、電子機器に実装される。電子機器の小型化及び高機能化に伴い、ガラスセラミックス基板も、薄型化することが求められている。
【０００３】
ガラスセラミックス基板は、主成分としてガラスを含有しているため、衝撃に弱く、クラックが発生し易いという特性を有する。このため、セラミックスフィラーを配合して、強度を向上することが試みられている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、ガラスセラミック基板の強度を向上するために、セラミックフィラーの配向度を高くすることが提案されている。ここで、アスペクト比の高いセラミックフィラーは、セラミックフィラー同士が絡み易いため、配向度が低下してしまうことが知られている。このため、特許文献２では、アスペクト比が小さいセラミックフィラーを配合することによって、セラミックスフィラーの配向を向上させ、高強度の配線基板を提供することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１１１２１０号公報
【特許文献２】特開２００２−１２８５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配線基板に用いられるガラスセラミックス基板は、電子製品の低背化に伴い、更なる薄型化が求められている。また、回路基板の複雑化及び微細化に伴って電極構造が複雑化しているため、ガラスセラミックス基板にかかる応力も大きくなっている。このため、従来よりも、高い強度を有するガラスセラミックス基板が求められている。ところが、本発明者らの検討によれば、上記特許文献１，２で提案されているようなガラスセラミックス基板は強度が十分ではなく、また強度のばらつきが大きいことがわかった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及び配線基板を提供することを目的とする。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法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】
本発明では、ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、板状アルミナフィラーのアスペクト比は２０以上であり、板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板を提供する。
【０００９】
上記本発明のガラスセラミックス基板は、十分に優れた強度を有するともに、高い破壊靭性値を有する。このような効果が得られる要因の一つを本発明者らは次のように推察している。本発明では、ガラスと特定の形状及びアスペクト比を有するアルミナフィラーを用いた場合に、当該アルミナフィラーのＸ線回折ピークの強度比として、２つの結晶面を特定するとともに、当該強度比を所定値以上に特定している。このため、アスペクト比が高いアルミナフィラーの配向度を向上させることが可能になり、これが強度及び破壊靭性値の向上に寄与していると考えられる。
【００１０】
また、本発明では、板状アルミナフィラーの平均板径が２〜８μｍであることが好ましい。これによって、十分に高い強度を有しつつガラスセラミックス基板の表面上に配線を形成する際に、配線ピッチが微細化した場合であっても配線基板の信頼性を高く維持することが可能なガラスセラミックス基板とすることができる。
【００１１】
また、本発明のガラスセラミックス基板の表面粗さＲａは０．３μｍ以下であることが好ましい。これによって、配線基板として実装する際の実装性を良好にすることができる。
【００１２】
本発明ではまた、上記ガラスセラミックス基板と、当該ガラスセラミックス基板上に導体と、を備える配線基板を提供する。このような配線基板は、上述の特徴を有するガラスセラミックス基板を備えることから、十分に優れた強度を有する。
【００１３】
本発明ではまた、ガラス粉末とアスペクト比が２０以上である板状アルミナフィラーとを含むスラリーを基材上に塗布して製膜し、グリーンシートを作製する製膜工程と、グリーンシートを焼成して、板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板を得る焼成工程と、を有する、ガラスセラミックス基板の製造方法を提供する。
【００１４】
本発明のガラスセラミックス基板の製造方法は、ガラスと特定の形状及びアスペクト比を有するアルミナフィラーを用いている。それとともに、当該アルミナフィラーのＸ線回折ピークの強度比として、２つの結晶面を特定し、それらのピークの強度比が所定値以上であるガラスセラミックス基板を製造している。このため、アスペクト比が高いアルミナフィラーの配向度を向上させることが可能になり、これが強度及び破壊靭性値の向上に寄与していると考えられる。
【００１５】
本発明のガラスセラミックス基板の製造方法における焼成工程では、グリーンシートと、該グリーンシートを挟むように該グリーンシートよりも熱収縮が小さい別のグリーンシートと、を有する積層体を焼成することが好ましい。これによって、ガラスセラミックス基板となるグリーンシートの収縮が抑制され、収縮のばらつきによって生じる配向性の乱れを抑制することができる。その結果、一層十分に高い強度を有するガラスセラミックス基板を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及びそのようなガラスセラミックス基板を備える配線基板を提供することができる。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の配線基板の好適な一実施形態を示す模式断面図である。
【図２】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーの一例を示す上面図である。
【図３】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板における側面の一部を拡大して示す側面図である。
【図４】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図５】本発明の好適な実施形態であるガラスセラミックス基板の製造方法を模式的に示す工程断面図である。
【図６】実施例１５のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図７】実施例１７のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図８】比較例３のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【図９】比較例５のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、場合により図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１９】
図１は、本実施形態の配線基板の模式断面図である。図１に示す配線基板１０は、ガラスセラミックス基板１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄ（以下、纏めてガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄという）がこの順に積層された積層構造を有する。さらに、配線基板１０は、図１中で上下に隣り合うガラスセラミックス基板の間に設けられた内部導体１３と、最外層であるガラスセラミックス基板１１ａ（１１ｄ）の１１ｂ（１１ｃ）側とは反対側の面上に設けられた表面導体１４と、内部導体１３及び表面導体１４を電気的に導通するビア導体１２とを備える。
【００２０】
ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、それぞれ、ガラスと該ガラスの中に分散された板状アルミナフィラーとを含有する。板状アルミナフィラーの含有量は、ガラスと板状アルミナフィラーの合計量に対して、好ましくは２０〜３５体積％であり、より好ましくは２２．５〜３５体積％である。以下、各成分について詳細に説明する。
【００２１】
＜板状アルミナフィラー＞
本実施形態のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、複数の板状アルミナフィラーを含む。板状アルミナフィラーの平均板径は、好ましくは２〜１０μｍであり、より好ましくは２〜８μｍである。板状アルミナフィラーの平均板径が２μｍ未満であると、板状アルミナフィラーの高い配向性が得られ難くなる傾向にある。一方、板状アルミナフィラーの平均板径が１０μｍを超えると、配線基板の配線ピッチが小さい場合に、電子部品等の電気特性に影響を及ぼす場合がある。
【００２２】
板状アルミナフィラーの平均厚みは、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を一層向上させる観点から、好ましくは０．４μｍ以下であり、より好ましくは０．０３〜０．３μｍである。板状アルミナフィラーの平均厚みを小さくすれば、同一含有量でガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄに含まれる板状アルミナフィラーの個数を増やすことが可能になるため、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を向上させることができる。一方、板状アルミナフィラーの平均厚みが０．３μｍを超えると、板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
【００２３】
板状アルミナフィラーの平均アスペクト比は、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を一層向上させる観点から、好ましくは２０以上であり、より好ましくは２５〜７０である。板状アルミナフィラーの平均アスペクト比が２０未満であると、板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
【００２４】
図２は、本実施形態のガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーの一例を示す上面図である。図２は、板状アルミナフィラー２０の板面形状を示している。すなわち、板状アルミナフィラー２０の板面は八角形状を有している。図２のように板状アルミナフィラー２０の板面が正八角形ではない場合、板状アルミナフィラー２０の板径は、板面における長径ｙと短径ｘの平均値として求めることができる。すなわち、板状アルミナフィラー２０の板径は、板状アルミナフィラー２０に内接する最小の長方形の長辺と短辺の平均値として求めることができる。板状アルミナフィラー２０に内接する最小の四角形が正方形の場合は、１辺の長さが板径となる。
【００２５】
板状アルミナフィラー２０の厚みは、板面に垂直な方向の最大長さである。平均板径、平均厚みは、それぞれ、電子顕微鏡画像において無作為に抽出した５００個の板状アルミナフィラーの板径及び厚みの測定値の算術平均値である。平均アスペクト比は、（平均板径）／（平均厚み）によって算出される。
【００２６】
本実施形態のガラスセラミックス基板に含まれる板状アルミナフィラーは、図２のように板面に垂直な方向から見た平面形状が、円形、楕円形又は円形若しくは楕円形に近似する多角形等、異方性の小さな形状であるものが好ましい。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度向上の観点からは、板状アルミナフィラーの平面形状は、好ましくは六角形であること、より好ましくは正六角形である。
【００２７】
図３は、本実施形態のガラスセラミックス基板１１ａの側面の一部を拡大して示す側面図である。図３に示すように、ガラスセラミックス基板のガラス２２中に分散された板状アルミナフィラー２０は、板面がほぼ同一方向に向いており、面Ａとほぼ平行になっている。このように、板状アルミナフィラー２０は良好な配向性を有している。この配向性の良否は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折測定によって求められる（１０４）結晶面と（００６）結晶面のピークの強度比によって判断することができる。
【００２８】
板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面と（００６）結晶面におけるＸ線回折ピークの強度比は、（１０４）結晶面及び（００６）結晶面の面積基準のピーク強度を、それぞれＩ（００６）及びＩ（１０４）としたとき、Ｉ（１０４）に対するＩ（００６）の比、すなわちＩ（００６）／Ｉ（１０４）の計算式で求めることができる。
【００２９】
本実施形態の板状アルミナフィラーのＩ（００６）／Ｉ（１０４）（以下、ピーク強度比αという）は、１．０以上である。このようなピーク強度比αを有する板状アルミナフィラーは、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおいて、良好な配向性を有する。ピーク強度比αは、一層優れた強度を有するガラスセラミックス基板とする観点から、好ましくは１．５以上であり、より好ましくは２．０以上であり、さらに好ましくは３．０以上である。ピーク強度比αが高くなるほど、板状アルミナフィラーの板面の向きが揃い、配向性が良好になる。このように、本実施形態のガラスセラミックス基板は、板状アルミナフィラーの板面の向きがほぼ揃っており、配向性が良好であることから、優れた強度と高い靭性を有する。なお、ピーク強度比αに特に上限はないが、実用上、上限は２０程度となる。
【００３０】
図４は、本実施形態のガラスセラミックス基板のＸ線回折測定結果を示すチャートである。図４におけるチャートＡは、市販のＸ線回折装置を用いて、図３におけるガラスセラミックス基板１１ａの面ＡにＸ線を照射して測定されたＸ線回折チャートである。図４におけるチャートＢは、市販のＸ線回折装置を用いて、図３におけるガラスセラミックス基板１１ａの面ＢにＸ線を照射して測定されたＸ線回折チャートである。
【００３１】
チャートＡは、チャートＢよりも明瞭に（１０４）結晶面と（００６）結晶面のピークを示している。本実施形態のピーク強度比αは、面Ａ、すなわち板状アルミナフィラー２０の板面にほぼ平行な面にＸ線を照射して測定されたチャートＡのピークから計算される値である。チャートＡは、板状アルミナフィラー２０の板面にほぼ平行な面にＸ線を照射して測定されたＸ線回折ピークであるため、板状アルミナフィラー２０の（１０４）結晶面と（００６）結晶面のピークが明瞭に示されている。したがって、各ピークのピーク強度からピーク強度比αを高い精度で算出することができる。このように、本実施形態では、特定のアスペクト比を有する板状アルミナフィラー２０の配向性を良好にするために、Ｘ線を照射する面を特定すると共に、その面に応じて最適な結晶面を特定している。これによって、ガラスセラミックス基板の強度の強度を十分に高くするとともに、強度のばらつきを十分に小さくすることができる。なお、チャートＢは、板状アルミナフィラー２０のアスペクト比が高いために、チャートＡよりも（１０４）結晶面及び（００６）結晶面のピークが不鮮明である。このため、チャートＢのＸ線回折ピークから正確なピーク強度比αを算出することは困難である。
【００３２】
なお、板状アルミナフィラーの配向性を示す他の結晶面として、（１１０）結晶面が考えられるものの、この（１１０）結晶面はチャートＡでは検出されない。したがって、（１１０）結晶面では板状アルミナフィラーの配向性を規定することはできないと考えられる。
【００３３】
ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、板状アルミナフィラー２０以外のセラミックスフィラーを更に含有してもよい。板状アルミナフィラー以外のセラミックスフィラーとしては、例えば、マグネシア、スピネル、シリカ、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト、ストロンチウム長石、石英、ケイ酸亜鉛、ジルコニア及びチタニアからなる群より選ばれる少なくとも一種の材料によって形成された球状又は板状のフィラーが挙げられる。また、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄは、球状アルミナを含有してもよい。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度を一層高くする観点から、板状アルミナフィラーの割合を全セラミックスフィラーの８０体積％以上とすることが好ましい。
【００３４】
＜ガラス＞
ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄに含まれるガラス２２の材料としては、例えば、（１）非晶質ガラス系材料及び（２）結晶化ガラス系材料の少なくとも１種からなるガラス粉末が挙げられる。（２）結晶化ガラス系材料は、加熱焼成時に多数の微細な結晶がガラス成分中に析出した材料であり、ガラスセラミックスともいう。
【００３５】
ガラス２２は、（１）非晶質ガラス系材料及び（２）結晶化ガラス系材料のうち、（２）結晶化ガラス系材料を用いて形成されるものであることが好ましい。（２）結晶化ガラス系材料としては、例えば、（ｉ）ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ土類金属酸化物を含有するガラス並びに（ｉｉ）ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＣｕＯを含有するディオプサイド結晶ガラスを用いることができる。
【００３６】
（ｉ）のガラスの好適な組成、及び（ｉ）のガラスを用いた場合のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおけるガラス２２の好適な組成を説明する。ガラス２２は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３及びアルカリ土類金属酸化物を含有することが好ましい。ＳｉＯ２の含有量は、ガラス２２全量を基準として４６〜６０質量％であることが好ましく、４７〜５５質量％であることがより好ましい。（ｉ）のガラスにおけるＳｉＯ２の含有量が４６質量％未満であるとガラス化が困難になる傾向にある。一方、（ｉ）のガラスにおけるＳｉＯ２の含有量が６０質量％を超えると融点が高くなって低温焼結が困難になる傾向にある。
【００３７】
Ｂ２Ｏ３の含有量は、ガラス２２全量を基準として、好ましくは０．５〜５質量％であり、より好ましくは１〜３質量％である。ガラス２２におけるＢ２Ｏ３の含有量が５質量％を超えると、耐湿性が低下する傾向にある。一方、ガラス２２におけるＢ２Ｏ３の含有量が０．５質量％未満であると、ガラス化温度が高くなるとともに密度が低くなる傾向にある。
【００３８】
Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ガラス２２全量を基準として、好ましくは６〜１７．５質量％であり、より好ましくは７〜１６．５質量％である。ガラス２２におけるＡｌ２Ｏ３の含有量が６質量％未満であると十分に優れた強度が損なわれる場合がある。一方、ガラス２２におけるＡｌ２Ｏ３の含有量が１７．５質量％を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
【００３９】
アルカリ土類金属酸化物の含有量は、ガラス２２全量を基準として、好ましくは２５〜４５質量％であり、より好ましくは３０〜４０質量％である。アルカリ土類金属酸化物としては、例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯ及びＳｒＯが挙げられる。これらのアルカリ土類金属酸化物は一種のみを含んでいてもよく二種以上を含んでいてもよい。アルカリ土類金属酸化物の中でも、ＳｒＯとその他のアルカリ土類金属酸化物とを組み合わせて含むことが好ましい。ＣａＯ、ＭｇＯ及びＢａＯからなる群より選ばれる少なくとも一種と、ＳｒＯとを組み合わせて用いると、溶解ガラスの粘性が低下し、焼結温度の自由度を大きくすることができる。このため、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの製造を容易にすることができる。
【００４０】
アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＳｒＯの含有量は、好ましくは６０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上である。この含有量が６０質量％未満であると、ガラス２２と板状アルミナフィラー２０との熱膨張係数の差が大きくなりガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度が低下する傾向にある。
【００４１】
アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＣａＯ、ＭｇＯ及びＢａＯの合計含有量は、好ましくは１質量％以上である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＣａＯ及びＭｇＯの含有量は、それぞれ好ましくは０．２質量％以上であり、より好ましくは０．５質量％以上である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＣａＯの含有量は、好ましくは１０質量％未満である。アルカリ土類金属酸化物の全量に対するＭｇＯの含有量は、好ましくは４質量％以下である。ＣａＯ及びＭｇＯの含有量が上述の値よりも大きくなると熱膨張係数が小さくなりすぎて、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの強度が低下する傾向、及びガラスの結晶化度の制御が困難になる傾向にある。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの製造の容易性とガラスセラミックス基板の強度とを両立させる観点からは、アルカリ土類金属酸化物全量に対するＣａＯ及びＭｇＯの合計含有量は、好ましくは１０質量％未満である。アルカリ土類金属酸化物全量に対するＣａＯの含有量は、好ましくは５質量％以下である。
【００４２】
アルカリ土類金属酸化物全量に対するＢａＯの含有量は、好ましくは５質量％以下である。この含有量が５質量％を超えると誘電率が高くなる傾向にある。
【００４３】
次に、（ｉｉ）の結晶ガラス及び（ｉｉ）の結晶ガラスを用いた場合のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおけるガラス２２の好適な組成を説明する。（ｉｉ）の結晶ガラスは、焼成によって主結晶としてディオプサイド結晶ガラスを析出する。
【００４４】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマーであるとともに、ディオプサイド結晶の構成成分である。ＳｉＯ２の含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量を基準として、好ましくは４０〜６５質量％であり、より好ましくは４５〜６５質量％である。ＳｉＯ２の含有量が４０質量％未満であるとガラス化が困難になる傾向にある。一方、ＳｉＯ２の含有量が６５質量％を超えると密度が低くなる傾向にある。
【００４５】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＣａＯはディオプサイド結晶の構成成分である。ＣａＯの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは２０〜３５質量％であり、より好ましくは２５〜３０質量％である。ＣａＯの含有量が２０質量％未満であると誘電損失が高くなる傾向にある。一方、ＣａＯの含有量が３５質量％を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
【００４６】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＭｇＯはディオプサイド結晶の構成成分である。ＭｇＯの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは１１〜３０質量％であり、より好ましくは１２〜２５質量％である。ＭｇＯの含有量が１１質量％未満であると結晶が析出し難くなる傾向にある。一方、ＭｇＯの含有量が３０質量％を超えるとガラス化が困難になる傾向にある。
【００４７】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、Ａｌ２Ｏ３はガラスの結晶性を調節する成分である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、ディオプサイド結晶ガラス全量に対して、好ましくは０．５〜１０質量％であり、より好ましくは１〜５質量％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が０．５質量％未満であると結晶性が強くなりすぎてガラス成形が困難になる傾向にある。一方、Ａｌ２Ｏ３の含有量が１０質量％を超えるとディオプサイド結晶が析出し難くなる傾向にある。
【００４８】
ディオプサイド結晶ガラスにおいて、ＣｕＯはＡｇに電子を与え、ガラスセラミックス中への拡散を抑制する成分である。ＣｕＯの含有量は、ディオプサイド結晶ガラス成分全量に対して、好ましくは０．０１〜１．０質量％である。ＣｕＯの含有量が０．０１質量％未満であると上述の効果が十分に発揮されない傾向にある。一方、ＣｕＯの含有量が１．０質量％を超えると誘電損失が大きくなり過ぎる傾向にある。
【００４９】
ディオプサイド結晶ガラス成分において、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２はガラス化を容易にするために添加する成分である。ディオプサイド結晶ガラス成分全量に対する含有量は、各成分とも好ましくは０〜１０質量％であり、より好ましくは０〜５％である。これらの成分が各々１０質量％より多くなると結晶性が弱くなり、ディオプサイドの析出量が少なくなって誘電損失が大きくなる傾向にある。
【００５０】
また、ディオプサイド結晶ガラス成分としては、誘電損失等の特性を損なわない範囲で上記成分以外の成分を含んでいてもよい。
【００５１】
（ｉ）及び（ｉｉ）のガラスのうち、一層優れた強度を得る観点から、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄにおけるガラス２２は、（ｉｉ）の結晶ガラスを用いて形成されることが好ましい。
【００５２】
本実施形態のガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの表面粗さＲａは、一層強度を高くするとともに電子部品への実装性を向上させる観点から、好ましくは０．５μｍ以下であり、より好ましくは０．４μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以下である。ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄの表面粗さＲａは、原料として用いるガラス粉末の粒径のサイズを調整することによって変えることができる。ガラス粉末の平均粒径（Ｄ５０）は、好ましくは２μｍ以下であり、より好ましくは１．８μｍ以下である。なお、本明細書における平均粒径とは、市販のレーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定される体積平均粒子径（ｄ（５０））である。
【００５３】
以上、本発明のガラスセラミックス基板及びそれを備える配線基板の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、配線基板は単一のガラスセラミックス基板から構成されるものであってもよい。また、積層された複数のガラスセラミックス基板のいずれか一つのみを上記実施形態のガラスセラミックス基板としてもよい。また、配線基板に備えられるガラスセラミックス基板の枚数は限定されない。
【００５４】
次に、本発明のガラスセラミックス基板の製造方法の好適な実施形態を、配線基板１０を例にして説明する。図５は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための工程断面図である。
【００５５】
本実施形態のガラスセラミックス基板の製造方法では、まず、図５の（ａ）に示すように、ビア導体パターン２、内部導体パターン３及び表面導体パターン４の少なくとも一つが形成された基板用グリーンシート１ａ〜１ｄを用意する。
【００５６】
基板用グリーンシート１ａ〜１ｄは、ガラスとガラス中に分散した板状アルミナフィラーを含有する。この基板用グリーンシート１ａ〜１ｄは、以下の手順で形成することができる。
【００５７】
まず、板状アルミナフィラー２０を準備する。板状アルミナフィラー２０は、例えば、アルミン酸塩と酸性アルミニウム塩とを水を含んだ状態で反応させて、アルミナ及び／又はアルミナ水和物と中和金属塩を含む混合物を得る反応工程と、該混合物を１０００〜１６００℃で焼成する焼成工程とを有する製造方法によって得ることができる。
【００５８】
反応工程では、まず、水酸化ナトリウムを水に溶解させて水酸化ナトリウム溶液を調製する。この水酸化ナトリウム溶液に、金属アルミニウム及びリン酸水素二ナトリウムを混合して攪拌し、金属アルミニウム及びリン酸水素二ナトリウムが溶解した混合溶液を調製する。当該混合溶液に、ｐＨが６〜８となるまで硫酸アルミニウム水溶液を攪拌しながら投入し、白濁状のゲル状混合物（アルミナ及び／又はアルミナ水和物と中和金属塩を含む混合物）を得る。その後、当該混合物を乾燥して、水分を除去する。
【００５９】
焼成工程では、乾燥した混合物を、１０００〜１６００℃で２〜８時間焼成して、焼成物を得る。得られた焼成物に水を加えて洗浄及び濾過を行い、得られた固形分を乾燥する。以上の工程によって、所定のサイズを有する板状アルミナフィラー２０を得ることができる。
【００６０】
板状アルミナフィラー２０を、例えば、ガラス粉末並びに結合剤、溶剤、可塑剤及び分散剤等を含む有機ビヒクルと混合し、スラリー状の誘電体ペーストを調製する。ここで、板状アルミナフィラーの配向性を良好にするためには、誘電体ペースト中において板状アルミナフィラーを十分に分散させる必要がある。一方、混合時に板状アルミナフィラー２０の破損を十分に防止する必要がある。したがって、板状アルミナフィラー２０の破損を防止しつつ板状アルミナフィラー２０の分散性を良好にする観点から、混合は、メディアを用いる混合装置（例えばビーズミルなど）よりも、ボールミルを用いて行うことが好ましい。また、混合時における衝撃を和らげる観点から、混合は時間をかけて行うことが好ましい。具体的には、混合時間は４０時間以上とすることが好ましい。
【００６１】
誘電体ペースト中の板状アルミナフィラー２０の含有量は、好ましくは２２．５〜３２．５体積%である。板状アルミナフィラーの分散性が不十分であると、ガラスセラミック基板における板状アルミナフィラーの良好な配向性が損なわれる傾向にある。
【００６２】
結合剤としては、例えば、ポリビニルブチラール樹脂及びメタアクリル酸樹脂等が挙げられる。可塑剤としては、例えば、フタル酸ジブチル等が挙げられる。溶剤としては、例えば、トルエン、メチルエチルケトン等が挙げられる。
【００６３】
調製した誘電体ペーストを、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート等の支持体上にドクターブレード法等によって成膜する。これによって、支持体上に基板用グリーンシート１ａ〜１ｄを形成することができる。ドクターブレード法によって成膜を行うことで、板状アルミナフィラーの板面を基板用グリーンシートの主面とほぼ平行（水平方向）になるように配向させることができる。これによって、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を形成することができる。
【００６４】
次に、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄに、導体パターン（配線パターンや電極パッド、ビアホール等）を形成する。具体的には、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄの所定の位置に貫通孔（ビアホール）を形成し、ここに導体ペーストを充填することによりビア導体パターン２を形成する。また、内層となる基板用グリーンシート１ｂ及び１ｃの表面に所定のパターンで導体ペーストを印刷し、内部導体パターン３を形成する。さらに、最も外側に配置される基板用グリーンシート１ａ及び１ｄには、表面導体パターン４を形成する。なお、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄには、必要に応じて電子素子（インダクタやキャパシタ等）を形成してもよい。
【００６５】
導体パターンの形成に用いる導電ペーストは、例えば、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性金属や合金からなる導電材料と有機ビヒクルとを混練することにより調製することができる。導電ペーストに用いられる有機ビヒクルは、バインダと溶剤とを主たる成分として含有する。バインダ、溶剤及び導電材料の配合比に特に制限はなく、例えば、導電材料に対して、バインダを１〜１５質量％、溶剤を１０〜５０質量％配合することができる。導電ペーストには、必要に応じて各種分散剤や可塑剤等から選択される添加物を添加してもよい。
【００６６】
次に、図５の（ｂ）に示すように、基板用グリーンシート１ａ，１ｂ，１ｃ及び１ｄをこの順で積層して積層体を得る。この積層体を積層方向に挟むようにして拘束層となる一対の収縮抑制用グリーンシート５を配置する。基板用グリーンシート１ａ〜１ｄからなる積層体を、収縮抑制用グリーンシート５により挟み込むことで、後述の焼成時における積層体の面内方向（積層方向に垂直な方向）の収縮を抑制することができる。
【００６７】
また、このように積層体の面内方向の収縮を抑制することにより、収縮ばらつきによって生じる板状アルミナフィラーの配向性の乱れを低減することができる。すなわち、焼成前に配向した板状アルミナフィラーの良好な配向性を維持することが可能となる。したがって、配向度の高い焼結体を得ることが可能となり、強度に一層優れるガラスセラミックス基板とすることができる。
【００６８】
拘束層となる収縮抑制用グリーンシート５に用いられる材料（以下、「収縮抑制材」という）としては、例えば、トリジマイト、クリストバライト、石英、溶融石英、アルミナ、ムライト、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化マグネシウム、炭化ケイ素及び炭酸カルシウムが挙げられる。
【００６９】
収縮抑制材は、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄの焼成温度で収縮しない材料を含有することが好ましい。上述の材料のうち、拘束層としての機能を有し、剥離も容易である点からトリジマイトが好ましい。トリジマイトを用いると、積層体を焼成した後、熱膨張の差により収縮抑制用グリーンシート５が自然剥離する。剥離性を一層向上させるために、拘束層は、炭酸カルシウムからなる層をトリジマイトからなる層の上に積層した積層構造を有することが好ましい。
【００７０】
次に、図５の（ｃ）に示すように、収縮抑制用グリーンシート５が両側に配置された積層体（仮スタック）をプレスする。プレス後に、焼成を行うことにより、図５の（ｄ）に示すように、基板用グリーンシート１ａ〜１ｄはガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄとなり、ビアホール内のビア導体パターン２はビア導体１２となる。また、内部導体パターン３は内部導体１３となり、表面導体パターン４は表面導体１４となる。
【００７１】
次に、図５の（ｅ）に示すように、ガラスセラミックス基板１１ａ，１１ｂから収縮抑制用グリーンシート５を剥離する。以上の工程によって、ガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄ、及びガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄを備える配線基板１０を得ることができる。焼成工程の後に、ガラスセラミックス基板の１１ａ〜１１ｄの少なくとも一つのＸ線回折測定を行う測定工程を行ってもよい。
【００７２】
以上、図１に示すガラスセラミックス基板１１ａ〜１１ｄ、及び配線基板１０の製造方法を説明したが、本発明のガラスセラミックス基板及び配線基板の製造方法は上述の方法に限られるものではない。例えば、上述の製造方法では、収縮抑制用グリーンシート５を配置して、積層体の焼成を行ったが、収縮抑制用グリーンシート５を配置せずに積層体を焼成して、ガラスセラミックス基板及び配線基板を製造してもよい。
【実施例】
【００７３】
実施例及び比較例を参照して、本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００７４】
（実施例１）
［ガラスセラミックス基板の作製］
ガラス粉末Ａ（ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＣｕＯを主成分とする、ディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末）と、板状アルミナフィラーとを準備した。なお、板状アルミナフィラーの平均板径、平均厚み及び平均アスペクト比を表１に示す。
【００７５】
アクリル系樹脂を１９．４ｇ、トルエンを５９．１ｇ、エタノールを３ｇ、可塑剤（ブチルフタリルグリコール酸ブチル）を６．５ｇ混合して、有機ビヒクルを調製した。そして、ガラス粉末Ａ、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合し、ボールミルを用いて７２時間混合して誘電体ペーストを調製した。
【００７６】
調製した誘電体ペーストをポリエチレンテレフタレートフィルム上にドクターブレード法により成膜して基板用グリーンシートを複数形成した。複数枚の基板用グリーンシートを積層して、７４ＭＰａでプレスした後、大気中、９００℃で１時間焼成し、多層構造のガラスセラミックス基板を得た。なお、焼成後のガラスセラミックス基板の合計厚さは０．２ｍｍであり、ガラスセラミックス基板における板状アルミナフィラーの含有量は、表１に示すとおりであった。
【００７７】
次に、市販のＸ線回折装置を用いて、ガラスセラミックス基板のＸ線回折測定を行った。測定面は、図３の面Ａとした。得られたＸ線回折チャートにおいて、板状アルミナフィラーの（００６）結晶面と（１０４）結晶面のそれぞれの面積基準のピーク強度（Ｉ００６，Ｉ１０４）を求め、Ｉ１０４に対するＩ００６の比（Ｉ００６／Ｉ１０４）を求めた（ピーク強度比１という）。その結果は、表１に示すとおりであった。
【００７８】
［ガラスセラミックス基板の評価］
ＪＩＳ Ｃ２１４１に準拠して、上述の通りに作製したガラスセラミックス基板の３点曲げ強さ試験を行った。具体的には、ガラスセラミックス基板の一辺を２点で支持し、これと対向する辺における上記２点の中間位置に徐々に加重を加えて、ガラスセラミックス基板に切断が生じたときの荷重を測定し、これに基づいて３点曲げ強度（ＭＰａ）を算出した。当該曲げ強度を３０点測定して平均値（平均曲げ強度）を求めた。その結果を表１に示す。
【００７９】
（実施例２〜７及び比較例１）
表１に示すように、サイズ及び形状の異なる板状アルミナフィラーを用いたこと以外は、実施例１と同様にしてガラスセラミックス基板を作製し、Ｘ線回折測定を行った。そして、実施例１と同様にして、評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表１に示すとおりであった。
【００８０】
なお、実施例５と実施例１１については、複数枚の基板用グリーンシートを積層して得られた積層体のＸ線回折測定を行い、Ｉ１０４に対するＩ００６の比（Ｉ００６／Ｉ１０４）を求めた（ピーク強度比２という）。結果は、表１に示すとおりであった。
【００８１】
（実施例７〜１２及び比較例２）
実施例１〜６及び比較例１と同様にして、複数のグリーンシートを作製した。複数枚の基板用グリーンシートを積層して積層体を得た。該積層体を積層方向に挟むようにしてトリジマイトを含む一対の収縮抑制用グリーンシートを積層し、７４ＭＰａでプレスした。その後、大気中、９００℃で１時間焼成し、多層構造のガラスセラミックス基板を得た。なお、焼成後のガラスセラミックス基板の厚さは０．２ｍｍであり、ガラスセラミックス基板における板状アルミナフィラーの含有量は、表１に示すとおりであった。
【００８２】
実施例１〜６及び比較例１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表１に示すとおりであった。
【００８３】
【表１】
【００８４】
（実施例１３〜１８、比較例３）
表２に示すように板状アルミナフィラーのサイズ及び配合量を変更したこと、及びガラス粉末Ａに代えてガラス粉末Ｂ（ＳｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３及びＣｕＯを主成分とする、ディオプサイドを析出する結晶化ガラス粉末）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例１３〜１８及び比較例３のガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表２に示すとおりであった。
【００８５】
実施例１６及び比較例３については、ＪＩＳ−Ｒ−１６０７に準拠して破壊靭性値（ＫＩＣ）の測定を行った。その結果、実施例１６の方が高い破壊靭性値を有することが確認された。板状アルミナフィラーの配向性が高い方が、高い破壊靭性値を示すことが確認された。
【００８６】
（実施例１９）
ガラス粉末Ｂ、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合した後のボールミルを用いた混合時間を７２時間から４８時間に変更したこと以外は、実施例１４と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１４と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１（Ｉ００６／Ｉ１０４）及び評価結果は表２に示すとおりであった。
【００８７】
（比較例４）
ガラス粉末Ｂ、板状アルミナフィラー、及び調製した有機ビヒクルを配合した後のボールミルを用いた混合時間を７２時間から２４時間に変更したこと以外は、実施例１４と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１４と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１（Ｉ００６／Ｉ１０４）及び評価結果は表２に示すとおりであった。
【００８８】
【表２】
【００８９】
図６は、実施例１５のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。図６に示す通り、実施例１５のＸ線回折チャートでは、（００６）結晶面及び（１０４）結晶面に由来する明瞭なピークを確認することができた。一方、（１１０）結晶面のピークは確認することができなかった。
【００９０】
図７は、実施例１７のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。図７に示す通り、実施例１７のＸ線回折チャートでは、（００６）結晶面及び（１０４）結晶面に由来する明瞭なピークを確認することができた。一方、（１１０）結晶面のピークは確認することができなかった。
【００９１】
図６及び図７のＸ線回折チャートから、高いアスペクト比を有する板状アルミナフィラーの場合、（１１０）結晶面のＸ線回折ピークでは板状アルミナフィラーの配向性を判断できないことが確認された。
【００９２】
図８は、比較例３のガラスセラミックス基板のＸ線回折チャートである。図８では、（００６）結晶面、（１０４）結晶面及び（１１０）結晶面のピークが確認された。これらのピークのそれぞれの強度から、Ｉ００６／（Ｉ１１０＋Ｉ００６）を算出すると、０．８であった。
【００９３】
（実施例２０〜２２）
ガラス粉末Ｂとして、表３に示す平均粒径を有するものを用いたこと以外は、実施例１１と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表３に示すとおりであった。また、ガラスセラミックス基板表面の任意の十点における算術平均粗さ（Ｒａ）を、表面粗さ計を用い、ＪＩＳ Ｂ０６０１（１９９４）に準拠して測定した。測定結果は表３に示すとおりであった。
【００９４】
（実施例２３，２４）
板状アルミナフィラーの配合量を変えて、ガラスセラミックス基板におけるアルミナフィラーの含有量を表３に示すとおりに変更したこと以外は、実施例４と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例４と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表３に示すとおりであった。
【００９５】
（実施例２５，２６）
アルミナフィラーの配合量を変えて、アルミナフィラーの含有量を表３に示すとおりに変更したこと以外は、実施例１０と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。Ｘ線回折のピーク強度比１及び評価結果は表３に示すとおりであった。
【００９６】
【表３】
【００９７】
（比較例５）
板状アルミナフィラーに変えて不定形アルミナフィラー（平均粒径：１．５μｍ、昭和電工株式会社製、商品名：ＡＬ−４３−Ｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にしてガラスセラミックス基板を作製した。そして、実施例１と同様にして、Ｘ線回折測定及び評価を行った。その結果、Ｘ線回折のピーク強度比１は、０．０４であり、曲げ強度は２５０ＭＰａであった。
【００９８】
図９は、比較例５のＸ線回折チャートである。図９に示すように、不定形アルミナフィラーを用いた場合、（１１０）結晶面のピークに比べて（００６）結晶面のピークが小さくなることが確認された。この結果から、Ｉ００６／Ｉ１０４で計算される各実施例のピーク強度比１は、板状アルミナフィラーを含有するガラスセラミックス基板に特有の値であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明によれば、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板及びそのようなガラスセラミックス基板を備える配線基板を提供することができる。また、十分に優れた強度を有するガラスセラミックス基板を安定的に製造することが可能なガラスセラミックス基板の製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…基板用グリーンシート、２…ビア導体パターン、３…内部導体パターン、４…表面導体パターン、５…収縮抑制用グリーンシート、１０…配線基板、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…ガラスセラミックス基板、１２…ビア導体（導体）、１３…内部導体（導体）、１４…表面導体（導体）、２０…板状アルミナフィラー、２２…ガラス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、
前記板状アルミナフィラーのアスペクト比が２０以上であり、
前記板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板。
【請求項２】
前記アルミナフィラーの平均板径が２〜８μｍである請求項１に記載のガラスセラミックス基板。
【請求項３】
表面粗さＲａが０．３以下である請求項１又は２に記載のガラスセラミックス基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項のガラスセラミックス基板と、該ガラスセラミックス基板上に導体と、を有する配線基板。
【請求項５】
ガラス粉末とアスペクト比が２０以上である板状アルミナフィラーとを含むスラリーを基材上に塗布して製膜し、グリーンシートを作製する製膜工程と、
前記グリーンシートを焼成して、前記板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板を得る焼成工程と、を有する、ガラスセラミックス基板の製造方法。
【請求項６】
前記焼成工程では、前記グリーンシートと、該グリーンシートを挟むように前記グリーンシートよりも熱収縮が小さい別のグリーンシートと、を有する積層体を焼成する、請求項４に記載のガラスセラミックス基板の製造方法。
【請求項１】
ガラスと該ガラス中に分散された板状アルミナフィラーとを含有し、
前記板状アルミナフィラーのアスペクト比が２０以上であり、
前記板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板。
【請求項２】
前記アルミナフィラーの平均板径が２〜８μｍである請求項１に記載のガラスセラミックス基板。
【請求項３】
表面粗さＲａが０．３以下である請求項１又は２に記載のガラスセラミックス基板。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項のガラスセラミックス基板と、該ガラスセラミックス基板上に導体と、を有する配線基板。
【請求項５】
ガラス粉末とアスペクト比が２０以上である板状アルミナフィラーとを含むスラリーを基材上に塗布して製膜し、グリーンシートを作製する製膜工程と、
前記グリーンシートを焼成して、前記板状アルミナフィラーの（１０４）結晶面のＸ線回折ピークに対する（００６）結晶面のＸ線回折ピークの強度比が１．０以上であるガラスセラミックス基板を得る焼成工程と、を有する、ガラスセラミックス基板の製造方法。
【請求項６】
前記焼成工程では、前記グリーンシートと、該グリーンシートを挟むように前記グリーンシートよりも熱収縮が小さい別のグリーンシートと、を有する積層体を焼成する、請求項４に記載のガラスセラミックス基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１７６２１０（Ｐ２０１１−１７６２１０Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０３０３（Ｐ２０１０−４０３０３）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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