セラミック基板及びその製造方法
【課題】表面からメッキ液および水分が浸入してセラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制できるセラミック基板を提供する。
【解決手段】 Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とを含むガラスセラミックスからなる第１および第２の絶縁層を積層してなる積層体を有し、最上層に第２の絶縁層が位置するセラミック基板であって、第２の絶縁層は、第１の絶縁層上に積層され、第１の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、第２の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であり、第１および第２の絶縁層は、導体が内部に設けられた、互いに連通する貫通孔をそれぞれ有し、第１の絶縁層における第１貫通孔の第２の絶縁層側の開口縁が、第２の絶縁層における第２貫通孔の第１の絶縁層側の開口縁よりも内側にある。
【解決手段】 Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とを含むガラスセラミックスからなる第１および第２の絶縁層を積層してなる積層体を有し、最上層に第２の絶縁層が位置するセラミック基板であって、第２の絶縁層は、第１の絶縁層上に積層され、第１の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、第２の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であり、第１および第２の絶縁層は、導体が内部に設けられた、互いに連通する貫通孔をそれぞれ有し、第１の絶縁層における第１貫通孔の第２の絶縁層側の開口縁が、第２の絶縁層における第２貫通孔の第１の絶縁層側の開口縁よりも内側にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック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】
従来、セラミック基板は、半導体素子や各種電子部品を搭載、または機密に封止するパッケージ基板として用いられている。
【０００３】
このセラミック基板は、一般に次のような方法で製造される。１）セラミック組成物に樹脂成分あるいは溶剤を混錬し、ドクターブレード法によりグリーンシートを成形する。２）得られたグリーンシートに穴あけ加工を行い、この穴に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成する。３）このグリーンシートの表面に導体ペーストを回路パターンにスクリーン印刷を行うことにより、グリーンシート上に配線層を被着する。４）これを複数枚位置合わせして脱バインダを行った後、焼成する。また、表面の配線層の表面には、酸化防止、あるいはワイヤーボンドを行う為にNiやAuからなるメッキ層を形成する。
【０００４】
また、基板の小型化の要求から配線幅は細く、また、絶縁層厚みは薄くなりつつある。さらに、小型化に伴い、近年では、焼結温度の異なる２種類のグリーンシートを組み合わせて積層し、焼成温度の異なる２回の焼成を施してセラミック多層配線基板を作製する方法が提案されている（特許文献１参照）。このような方法によれば、２種類のグリーンシートが異なる温度で収縮し、お互いに収縮を制限することから、寸法精度に優れたセラミック多層配線基板を作製することができる。
【特許文献１】特開平６−９７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、セラミック多層配線基板の表層の絶縁層となるグリーンシートとして、結晶化ガラス粉末及びセラミック粉末を含むグリーンシートが用いられる場合がある。そして、その場合、ガラスが収縮を開始する温度を低くするために、例えば、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であるグリーンシートが用いられる場合がある。このグリーンシートは、焼成後において、配線との密着性が優れるという利点がある。しかし、一方で、焼成後における耐薬品性、耐絶縁性が弱く、メッキ処理液の酸、アルカリに比較的侵食されやすい。よって、セラミック多層配線基板の表層を上述のグリーンシートで形成すると、表層ビアホール上の電極でメッキ処理時のメッキ液および高温雰囲気での水分を遮断しても、表層の絶縁層を通してメッキ液および水分がビアホール導体まで到達してしまい、その結果、ビアホール導体を伝わって、基板の内部にまで浸透してしまう可能性があった。その結果、セラミック基板の性能を低下させてしまう可能性があった。
【０００６】
従って、本発明は、表面部分からメッキ液および水分が浸入してセラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制できるセラミック基板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガラスセラミック基板は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とを含むガラスセラミックスからなる第１の絶縁層および第２の絶縁層を積層してなる積層体を有し、最上層に前記第２の絶縁層が位置するセラミック基板であって、前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層上に積層され、
前記第１の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、
前記第２の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であり、
前記第１および第２の絶縁層は、導体が内部に設けられた、互いに連通する貫通孔をそれぞれ有し、前記第１の絶縁層における第１貫通孔の前記第２の絶縁層側の開口縁が、前記第２の絶縁層における第２貫通孔の前記第１の絶縁層側の開口縁よりも内側にある。
【０００８】
好適には、前記第１貫通孔の前記開口縁は、全周に渡って前記第２貫通孔の前記開口縁から１０μｍ以上離間している。
【０００９】
好適には、前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層よりも厚い。
【００１０】
本発明のガラスセラミック基板の第１の製造方法は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下である第１のガラスセラミックグリーンシートと、前記無機成分全体の４０質量％以上である第２のガラスセラミックグリーンシートとを準備する準備工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートに第１貫通孔を形成し、前記第２のガラスセラミックグリーンシートに第２貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の内部に導体ペーストを設ける工程と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔が連通するように、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとを積層してグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを有する。前記積層体形成工程において、前記第１貫通孔の前記第２のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁は、前記第２貫通孔の前記第１のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁よりも内側にあるように、前記第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを積層する。
【００１１】
好適には、本発明のガラスセラミック基板の第１の製造方法は、前記準備工程において、複数の前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複数の前記第２のガラスセラミックグリーンシートを準備し、前記貫通孔形成工程において、前記複数の第１のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第１貫通孔を形成し、前記複数の第２のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第２貫通孔を形成し、前記積層体形成工程において、最上層および最下層に前記第２貫通孔が形成された前記第２のガラスセラミックグリーンシートを有し、該表層の第２のガラスセラミックグリーンシートに隣接して前記第１貫通孔が形成された前記第１のガラスセラミックグリーンシートが位置するように、前記グリーンシート積層体を形成する。
【００１２】
本発明のガラスセラミック基板の第２の製造方法は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であるガラスセラミックグリーンシートを準備する準備工程と、前記ガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の内部に導体ペーストを設ける工程と、前記ガラスセラミックグリーンシート上に、マスキングを行って、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物とを含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であるセラミックペーストを塗布する塗布工程と、前記セラミックペーストが塗布された前記ガラスセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程とを有する。前記塗布工程において、前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布する。
【００１３】
好適には、本発明のガラスセラミック基板の第２の製造方法は、前記準備工程において、複数の前記ガラスセラミックグリーンシートを準備し、前記貫通孔形成工程において、前記複数のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも２つに前記貫通孔をそれぞれ形成し、前記塗布工程において、前記ガラスセラミックグリーンシート上における前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布する。さらに、前記ガラスセラミックグリーンシートが最上層および最下層に位置し、かつ前記セラミックペーストが表面に露出するように、前記複数のガラスセラミックグリーンシートを積層する積層工程を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセラミック基板によれば、表面部分からメッキ液の浸入および水分が浸入して、セラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１５】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、表面部分からメッキ液の浸入および水分が浸入してセラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制できるセラミック基板を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係るセラミック基板１の断面図であり、セラミック基板１の構造の概略を示すものである。
【００１８】
セラミック基板１は、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄと第２絶縁層１２ａ〜１２ｅとが積層されてなる積層体基板を有する。最上層および最下層には第２絶縁層１２ａ，１２ｅが配置され、第１絶縁層１１ａ，１１ｄは第２絶縁層１２ａ，１２ｅと接している。積層体基板の内部および表層には、配線導体２が形成されている。第２絶縁層１２ａ，１２ｅにはビアホール導体３ａが形成されている。また、その他の絶縁層１１ａ〜１１ｄ，１２ｂ〜１２ｄには、ビアホール導体３ｂが形成されている。
【００１９】
セラミック基板１における表層の配線導体２は、主に電子部品素子の搭載部となる接続パッドとして機能し、内部の配線導体２及びビアホール導体３ａ，３ｂは、主に各回路素子を電気的に接続する配線またはインダクタやキャパシタ等の回路素子として機能する。
【００２０】
第１絶縁層１１ａ〜１１ｄ及び第２絶縁層１２ａ〜１２ｅは、例えば８５０〜１０５０℃の比較的低い温度で焼成可能であるガラス−セラミックス材料が用いられる。
【００２１】
第１絶縁層１１ａ〜１１ｄ及び第２絶縁層１２ａ〜１２ｅに含まれる無機物フィラーは、コランダム（αアルミナ）、クリストパライト、石英、ムライト、若しくはコージライトなどのセラミック材料が例示できる。
【００２２】
また、ガラス成分は、複数の金属酸化物を含む低融点ガラスからなり、例えば８５０〜１０５０℃の比較的低い温度で焼成処理することによって、コージエライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、若しくはその置換誘導体の結晶相の少なくとも１種類を析出するものである。
【００２３】
これらの絶縁層１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｅは、Ｂ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物、およびアルカリ土類酸化物を含有し、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄに含まれるＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量は無機成分全体の３０質量％以下であり、第２絶縁層１２ａ〜１２ｅに含まれるＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上である。
【００２４】
具体的には、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄの無機組成物は、ガラス成分として、ＳｉＯ２を２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を１質量％、ＭｇＯを７．５質量％、ＣａＯを０．５質量％、ＢａＯを７．５重量％、Ｂ２Ｏ３を１０質量％、ＺｎＯを０．５質量％、ＴｉＯ２を０．２５質量％、Ｎａ２Ｏを０．２５質量％、Ｌｉ２Ｏを２．５質量％含有し、セラミック粉末として、Ａｌ２Ｏ３を５０質量％含む。ここで、アルカリ金属酸化物は、Ｎａ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏであり、アルカリ土類金属酸化物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯである。よって、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄにおいて、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量は、無機成分全体の２８．２５％である。なお、この組成の絶縁層は、焼成後における耐薬品性、耐絶縁性が強く、メッキ処理液の酸、アルカリに侵食されにくい。
【００２５】
第２絶縁層１２ａ〜１２ｅの無機組成物は、ガラス成分として、ＳｉＯ２を３４質量％、Ａｌ２Ｏ３を１．７質量％, ＭｇＯを１２．７５質量％、ＣａＯを０．８５質量％、ＢａＯを１２．７５重量％、Ｂ２Ｏ３を１７質量％、ＺｎＯを０．８５質量％、ＴｉＯ２を０．４２５質量％、Ｎａ２Ｏを０．４２５質量％、Ｌｉ２Ｏを４．２５質量％含有し、セラミック粉末として、ＭｇＴｉＯ３を１５質量％含む。よって、第２絶縁層１２ａ〜１２ｅにおいて、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量は、無機成分全体の４８．０２５％である。
【００２６】
上記のようにＢ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物、およびアルカリ土類酸化物の総量を調整することにより、収縮開始温度の異なる２種類のセラミックグリーンシートを組み合わせて焼成することができる。これにより互いの平面方向の収縮する力が強くなり平面方向の焼成収縮率を５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができる。
【００２７】
内部配線導体２、ビアホール導体３ａ，３ｂはＡｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）などの導体から成り、内部導体の厚みは８〜２０μｍ程度である。ビアホール導体３ａ，３ｂの直径は任意な値とすることができるが、例えば、その直径は５０〜２５０μｍである。
【００２８】
ここで、第１絶縁層１１ａ，１１ｄに形成されたビアホール導体３ｂと第２絶縁層１２ａ，１２ｂに形成されたビアホール導体３ａは互いに連通する。そして、第１絶縁層１１ａ，１１ｄにおけるビアホール導体３ｂの絶縁層１２ａ，１２ｅ側の開口縁が、第１絶縁層１２ａ，１２ｅにおけるビアホール導体３ａの第１絶縁層１１ａ，１１ｄ側の開口縁よりも内側にある。
【００２９】
この構成により、耐薬品性が弱い最上層および最下層の第２絶縁層１２ａ，１２ｅが酸、アルカリあるいは金属を含むメッキ処理液等によって浸食され、浸食部がビアホール導体３ａに達しても、耐薬品性の強い第１絶縁層１１ａ，１１ｄは浸食されないために、第１絶縁層１１ａ，１１ｄとビアホール導体３ａの平面方向の界面でメッキ処理液等の浸入を抑制することができる。また、例えば、断面方向の第１絶縁層１１ａ，１１ｅとビアホール導体３ｂとの界面に引っ張り応力による隙間が発生した場合でも、メッキ処理液等の浸入を防ぐことができ、配線層間での絶縁抵抗の劣化や内臓素子の動作不具合を抑制することができる。なお、ここでは最上層および最下層と説明しているが、これは積層体の最も外側にある層、すなわち最表層の意味である。
【００３０】
また、この構成において、ビアホール導体３ａの開口縁は、全周に渡って、連通するビアホール導体３ｂの開口縁から１０μｍ以上離間している。これにより、第１絶縁層１１a、１１ｄとビアホール導体３ａの接触面積を十分に確保することができ、水分浸入をより効果的に抑制することができる。
【００３１】
また、第１絶縁層１１ａ，１１ｄは、第２絶縁層１２ａ，１２ｅより厚くすると、アルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の含有量が多い第２絶縁層１２ａ，１２ｅが相対的に薄くなるため、絶縁耐圧を改善することができる。
【００３２】
次に上述したセラミック基板１の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、第１の無機組成物から成る第１のガラスセラミックグリーンシートと第２の無機組成物からなる第２のガラスセラミックグリーンシートを準備する。これらのセラミックグリーンシートは、例えば上述したガラス粉末とセラミック粉末とを組み合わせた粉末に、有機バインダと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合してスラリー化し、このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定の寸法に切断することによって得られる。このとき、焼成後に第１絶縁層１１ａ〜１１ｄとなる第１ガラスセラミックグリーンシートは、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、焼成後に第２絶縁層１２ａ〜１２ｅとなる第２ガラスセラミックグリーンシートは、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上に設定される。
【００３４】
これにより、第１のグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の結晶化温度が、第２のグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の軟化点よりも低くなるように作製されている。
【００３５】
セラミックススラリーに用いる有機バインダとしては、実績のあるグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、たとえばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系などの単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダがより好ましい。
【００３６】
また、セラミックスラリーに用いる溶剤としては、上記のセラミック粉末と有機バインダとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン，ケトン類，アルコール類の有機溶媒および水などが挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，イソプロピルアルコールなどの蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。
【００３７】
次に、第１ガラスセラミックシートに第１貫通孔をパンチングまたは、レーザー加工などにより形成する。同様に第２ガラスセラミックシートに第２貫通孔を形成する。このとき、第１貫通孔の径は、第２貫通孔の径よりも小さくなるように形成する。
【００３８】
そして、焼成後に配線導体２となる導電ペーストを、例えばスクリーン印刷法等の手法を用いて、積層前のセラミックグリーンシートの所定の位置に所定の形状に印刷塗布する。このような方法で作製された電極は平滑性に優れ、厚みの薄い電極を形成することができる。
【００３９】
また、焼成後にビアホール導体３ａ，３ｂとなる導電ペーストは、例えば埋め込み印刷等の手法を用いて、第１貫通孔および第２貫通孔に埋め込まれる。
【００４０】
導体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダ、有機溶剤、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで製作される。また、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼結後の絶縁基板との接合強度を高めたりするためにガラス若しくはセラミックスの粉末を添加しても良い。
【００４１】
導体ペーストに用いる導体材料としては、例えばＡｇ，Ｃｕが挙げられる。その導体材料はアトマイズ法、若しくは還元法などによって製造された粉末であり、必要により酸化防止、若しくは凝集防止などの処理をおこなってもよい。分級などにより微粉末または粗粉末を導体粉末から除去し粒度分布を調整したものであってもよい。
【００４２】
導体ペーストに用いる有機バインダとしては、実績のある導体ペーストに使用されているものが使用可能である。有機バインダとして、たとえばアクリル系，ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系などの単独重合体または共重合体が挙げられる。アクリル系の重合体としては、アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体若しくは共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダがより好ましい。有機バインダの添加量としては、導体粒子により異なるが、有機バインダの分解性に問題なく、かつ導体粒子を分散できる量であればよい。
【００４３】
導体ペーストに用いる有機溶剤としては、上記の導体粉末と有機バインダとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸などの可塑剤などが使用可能であるが、配線導体２形成後の溶剤の乾燥性を考慮し、テルピネオールなどの低沸点溶剤などが好ましい。
【００４４】
次に、第１ガラスセラミックグリーンシートと第２ガラスセラミックグリーンシートとを交互に積層していく。このとき第１貫通孔と第２貫通孔は互いに貫通し、第１貫通孔の第２ガラスセラミックグリーンシート側の開口縁が、第２貫通孔の第１のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁よりも内側になるように積層して積層体を形成する。
【００４５】
最後に、上記グリーンシート積層体を焼成して、セラミック基板１を得る。
【００４６】
上述の方法では、第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の結晶化温度が、第２のガラスセラミックグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の軟化点よりも低くなるように作製されていることから、これらを積層した積層体を同時焼成することにより、２種類のガラスセラミックグリーンシートが異なる温度で収縮し、お互いに収縮を制限することから、寸法精度に優れたセラミック多層配線基板を作製することができる。
【００４７】
また、上述したセラミック多層基板の作製方法によると、平面方向への収縮が拘束されることから、ビアホール導体３ｂと基板との界面で隙間が発生する可能性もある。しかし、本実施の形態によるセラミック基板１によれば、メッキ液および水分が、ビアホール導体３ｂと基板との間の隙間へと浸入することを抑制でき、例えば配線層間での絶縁抵抗の劣化や内蔵素子の動作不具合を引き起越す可能性も低減できる。
【００４８】
その他にも、第１ガラスセラミックグリーンシートと第２ガラスセラミックグリーンシートを交互に積層するのではなく、第１ガラスセラミックグリーンシート上にペースト状になした第２の無機組成物を印刷等で塗布して直接形成するようにしても良い。このとき、焼成後に第２絶縁層１２ａ、１２ｅとなる第２の無機組成物を塗布する場合には、第１ガラスセラミックグリーンシートに形成された第１貫通孔の開口縁よりも外側に、すなわち第１貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域にペースト状になした第２の無機組成物が塗布されるように、製版などによってマスキングを行うとよい。また、焼成後に絶縁層１２ｂ〜１２ｄとなる第２の無機組成物を塗布する場合には、マスキングをしないで、ペースト状になした第２の無機組成物を第１ガラスセラミックグリーンシート全面に塗布後、第１貫通孔と第２貫通孔を同時に形成しても良い。
【００４９】
この場合、第１絶縁層より厚みの薄い第２絶縁層をペーストの塗布などによって比較的簡単に形成でき、第２絶縁層をガラスセラミックグリーンシート等で構成する場合にくらべて、第１絶縁層を形成する作業性が良好となり、また、第１貫通孔と第２貫通孔の形成も一括で行うことができ、セラミック基板の生産性を向上させることができる利点がある。
【００５０】
また、上述の実施形態において、第１絶縁層と第２絶縁層を交互に積層して積層体を形成するようにしたが、最表層である第２絶縁層とそれに接した第１絶縁層以外の構成は、これに限らず、例えば、複数の第１絶縁層および複数の第２絶縁層を厚み方向に連続して積層した構成であってもよい。
【００５１】
また、用途によりセラミック基板の１つの面のみ露出する場合であれば、セラミック基板は、一方の表層のみ第２絶縁層であり、その第２絶縁層に隣接して第１絶縁層が位置された積層基板であってもよい。さらに、単に、第１絶縁層上に第２絶縁層を積層した積層基板であってもよい。
【００５２】
尚、本発明は上述の実施形態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内での変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラスセラミックス基板の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ・・・・・セラミック基板
２・・・・・・配線導体
３ａ，３ｂ・・ビアホール導体
１１ａ〜１１ｄ・・・第１絶縁層
１２ａ〜１２ｅ・・・第２絶縁層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック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】
従来、セラミック基板は、半導体素子や各種電子部品を搭載、または機密に封止するパッケージ基板として用いられている。
【０００３】
このセラミック基板は、一般に次のような方法で製造される。１）セラミック組成物に樹脂成分あるいは溶剤を混錬し、ドクターブレード法によりグリーンシートを成形する。２）得られたグリーンシートに穴あけ加工を行い、この穴に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成する。３）このグリーンシートの表面に導体ペーストを回路パターンにスクリーン印刷を行うことにより、グリーンシート上に配線層を被着する。４）これを複数枚位置合わせして脱バインダを行った後、焼成する。また、表面の配線層の表面には、酸化防止、あるいはワイヤーボンドを行う為にNiやAuからなるメッキ層を形成する。
【０００４】
また、基板の小型化の要求から配線幅は細く、また、絶縁層厚みは薄くなりつつある。さらに、小型化に伴い、近年では、焼結温度の異なる２種類のグリーンシートを組み合わせて積層し、焼成温度の異なる２回の焼成を施してセラミック多層配線基板を作製する方法が提案されている（特許文献１参照）。このような方法によれば、２種類のグリーンシートが異なる温度で収縮し、お互いに収縮を制限することから、寸法精度に優れたセラミック多層配線基板を作製することができる。
【特許文献１】特開平６−９７６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、セラミック多層配線基板の表層の絶縁層となるグリーンシートとして、結晶化ガラス粉末及びセラミック粉末を含むグリーンシートが用いられる場合がある。そして、その場合、ガラスが収縮を開始する温度を低くするために、例えば、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であるグリーンシートが用いられる場合がある。このグリーンシートは、焼成後において、配線との密着性が優れるという利点がある。しかし、一方で、焼成後における耐薬品性、耐絶縁性が弱く、メッキ処理液の酸、アルカリに比較的侵食されやすい。よって、セラミック多層配線基板の表層を上述のグリーンシートで形成すると、表層ビアホール上の電極でメッキ処理時のメッキ液および高温雰囲気での水分を遮断しても、表層の絶縁層を通してメッキ液および水分がビアホール導体まで到達してしまい、その結果、ビアホール導体を伝わって、基板の内部にまで浸透してしまう可能性があった。その結果、セラミック基板の性能を低下させてしまう可能性があった。
【０００６】
従って、本発明は、表面部分からメッキ液および水分が浸入してセラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制できるセラミック基板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガラスセラミック基板は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とを含むガラスセラミックスからなる第１の絶縁層および第２の絶縁層を積層してなる積層体を有し、最上層に前記第２の絶縁層が位置するセラミック基板であって、前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層上に積層され、
前記第１の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、
前記第２の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であり、
前記第１および第２の絶縁層は、導体が内部に設けられた、互いに連通する貫通孔をそれぞれ有し、前記第１の絶縁層における第１貫通孔の前記第２の絶縁層側の開口縁が、前記第２の絶縁層における第２貫通孔の前記第１の絶縁層側の開口縁よりも内側にある。
【０００８】
好適には、前記第１貫通孔の前記開口縁は、全周に渡って前記第２貫通孔の前記開口縁から１０μｍ以上離間している。
【０００９】
好適には、前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層よりも厚い。
【００１０】
本発明のガラスセラミック基板の第１の製造方法は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下である第１のガラスセラミックグリーンシートと、前記無機成分全体の４０質量％以上である第２のガラスセラミックグリーンシートとを準備する準備工程と、前記第１のガラスセラミックグリーンシートに第１貫通孔を形成し、前記第２のガラスセラミックグリーンシートに第２貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の内部に導体ペーストを設ける工程と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔が連通するように、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとを積層してグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程とを有する。前記積層体形成工程において、前記第１貫通孔の前記第２のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁は、前記第２貫通孔の前記第１のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁よりも内側にあるように、前記第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを積層する。
【００１１】
好適には、本発明のガラスセラミック基板の第１の製造方法は、前記準備工程において、複数の前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複数の前記第２のガラスセラミックグリーンシートを準備し、前記貫通孔形成工程において、前記複数の第１のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第１貫通孔を形成し、前記複数の第２のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第２貫通孔を形成し、前記積層体形成工程において、最上層および最下層に前記第２貫通孔が形成された前記第２のガラスセラミックグリーンシートを有し、該表層の第２のガラスセラミックグリーンシートに隣接して前記第１貫通孔が形成された前記第１のガラスセラミックグリーンシートが位置するように、前記グリーンシート積層体を形成する。
【００１２】
本発明のガラスセラミック基板の第２の製造方法は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であるガラスセラミックグリーンシートを準備する準備工程と、前記ガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の内部に導体ペーストを設ける工程と、前記ガラスセラミックグリーンシート上に、マスキングを行って、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物とを含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であるセラミックペーストを塗布する塗布工程と、前記セラミックペーストが塗布された前記ガラスセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程とを有する。前記塗布工程において、前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布する。
【００１３】
好適には、本発明のガラスセラミック基板の第２の製造方法は、前記準備工程において、複数の前記ガラスセラミックグリーンシートを準備し、前記貫通孔形成工程において、前記複数のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも２つに前記貫通孔をそれぞれ形成し、前記塗布工程において、前記ガラスセラミックグリーンシート上における前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布する。さらに、前記ガラスセラミックグリーンシートが最上層および最下層に位置し、かつ前記セラミックペーストが表面に露出するように、前記複数のガラスセラミックグリーンシートを積層する積層工程を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセラミック基板によれば、表面部分からメッキ液の浸入および水分が浸入して、セラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１５】
本発明のセラミック基板の製造方法によれば、表面部分からメッキ液の浸入および水分が浸入してセラミック基板の性能が低下してしまうことを抑制できるセラミック基板を製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係るセラミック基板１の断面図であり、セラミック基板１の構造の概略を示すものである。
【００１８】
セラミック基板１は、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄと第２絶縁層１２ａ〜１２ｅとが積層されてなる積層体基板を有する。最上層および最下層には第２絶縁層１２ａ，１２ｅが配置され、第１絶縁層１１ａ，１１ｄは第２絶縁層１２ａ，１２ｅと接している。積層体基板の内部および表層には、配線導体２が形成されている。第２絶縁層１２ａ，１２ｅにはビアホール導体３ａが形成されている。また、その他の絶縁層１１ａ〜１１ｄ，１２ｂ〜１２ｄには、ビアホール導体３ｂが形成されている。
【００１９】
セラミック基板１における表層の配線導体２は、主に電子部品素子の搭載部となる接続パッドとして機能し、内部の配線導体２及びビアホール導体３ａ，３ｂは、主に各回路素子を電気的に接続する配線またはインダクタやキャパシタ等の回路素子として機能する。
【００２０】
第１絶縁層１１ａ〜１１ｄ及び第２絶縁層１２ａ〜１２ｅは、例えば８５０〜１０５０℃の比較的低い温度で焼成可能であるガラス−セラミックス材料が用いられる。
【００２１】
第１絶縁層１１ａ〜１１ｄ及び第２絶縁層１２ａ〜１２ｅに含まれる無機物フィラーは、コランダム（αアルミナ）、クリストパライト、石英、ムライト、若しくはコージライトなどのセラミック材料が例示できる。
【００２２】
また、ガラス成分は、複数の金属酸化物を含む低融点ガラスからなり、例えば８５０〜１０５０℃の比較的低い温度で焼成処理することによって、コージエライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、若しくはその置換誘導体の結晶相の少なくとも１種類を析出するものである。
【００２３】
これらの絶縁層１１ａ〜１１ｄ，１２ａ〜１２ｅは、Ｂ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物、およびアルカリ土類酸化物を含有し、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄに含まれるＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量は無機成分全体の３０質量％以下であり、第２絶縁層１２ａ〜１２ｅに含まれるＢ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上である。
【００２４】
具体的には、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄの無機組成物は、ガラス成分として、ＳｉＯ２を２０質量％、Ａｌ２Ｏ３を１質量％、ＭｇＯを７．５質量％、ＣａＯを０．５質量％、ＢａＯを７．５重量％、Ｂ２Ｏ３を１０質量％、ＺｎＯを０．５質量％、ＴｉＯ２を０．２５質量％、Ｎａ２Ｏを０．２５質量％、Ｌｉ２Ｏを２．５質量％含有し、セラミック粉末として、Ａｌ２Ｏ３を５０質量％含む。ここで、アルカリ金属酸化物は、Ｎａ２Ｏ，Ｌｉ２Ｏであり、アルカリ土類金属酸化物は、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＢａＯである。よって、第１絶縁層１１ａ〜１１ｄにおいて、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量は、無機成分全体の２８．２５％である。なお、この組成の絶縁層は、焼成後における耐薬品性、耐絶縁性が強く、メッキ処理液の酸、アルカリに侵食されにくい。
【００２５】
第２絶縁層１２ａ〜１２ｅの無機組成物は、ガラス成分として、ＳｉＯ２を３４質量％、Ａｌ２Ｏ３を１．７質量％, ＭｇＯを１２．７５質量％、ＣａＯを０．８５質量％、ＢａＯを１２．７５重量％、Ｂ２Ｏ３を１７質量％、ＺｎＯを０．８５質量％、ＴｉＯ２を０．４２５質量％、Ｎａ２Ｏを０．４２５質量％、Ｌｉ２Ｏを４．２５質量％含有し、セラミック粉末として、ＭｇＴｉＯ３を１５質量％含む。よって、第２絶縁層１２ａ〜１２ｅにおいて、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の総量は、無機成分全体の４８．０２５％である。
【００２６】
上記のようにＢ２Ｏ３、アルカリ金属酸化物、およびアルカリ土類酸化物の総量を調整することにより、収縮開始温度の異なる２種類のセラミックグリーンシートを組み合わせて焼成することができる。これにより互いの平面方向の収縮する力が強くなり平面方向の焼成収縮率を５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができる。
【００２７】
内部配線導体２、ビアホール導体３ａ，３ｂはＡｇ系（Ａｇ単体、Ａｇ−ＰｄなどのＡｇ合金）、Ｃｕ系（Ｃｕ単体、Ｃｕ合金）などの導体から成り、内部導体の厚みは８〜２０μｍ程度である。ビアホール導体３ａ，３ｂの直径は任意な値とすることができるが、例えば、その直径は５０〜２５０μｍである。
【００２８】
ここで、第１絶縁層１１ａ，１１ｄに形成されたビアホール導体３ｂと第２絶縁層１２ａ，１２ｂに形成されたビアホール導体３ａは互いに連通する。そして、第１絶縁層１１ａ，１１ｄにおけるビアホール導体３ｂの絶縁層１２ａ，１２ｅ側の開口縁が、第１絶縁層１２ａ，１２ｅにおけるビアホール導体３ａの第１絶縁層１１ａ，１１ｄ側の開口縁よりも内側にある。
【００２９】
この構成により、耐薬品性が弱い最上層および最下層の第２絶縁層１２ａ，１２ｅが酸、アルカリあるいは金属を含むメッキ処理液等によって浸食され、浸食部がビアホール導体３ａに達しても、耐薬品性の強い第１絶縁層１１ａ，１１ｄは浸食されないために、第１絶縁層１１ａ，１１ｄとビアホール導体３ａの平面方向の界面でメッキ処理液等の浸入を抑制することができる。また、例えば、断面方向の第１絶縁層１１ａ，１１ｅとビアホール導体３ｂとの界面に引っ張り応力による隙間が発生した場合でも、メッキ処理液等の浸入を防ぐことができ、配線層間での絶縁抵抗の劣化や内臓素子の動作不具合を抑制することができる。なお、ここでは最上層および最下層と説明しているが、これは積層体の最も外側にある層、すなわち最表層の意味である。
【００３０】
また、この構成において、ビアホール導体３ａの開口縁は、全周に渡って、連通するビアホール導体３ｂの開口縁から１０μｍ以上離間している。これにより、第１絶縁層１１a、１１ｄとビアホール導体３ａの接触面積を十分に確保することができ、水分浸入をより効果的に抑制することができる。
【００３１】
また、第１絶縁層１１ａ，１１ｄは、第２絶縁層１２ａ，１２ｅより厚くすると、アルカリ金属酸化物とアルカリ土類酸化物の含有量が多い第２絶縁層１２ａ，１２ｅが相対的に薄くなるため、絶縁耐圧を改善することができる。
【００３２】
次に上述したセラミック基板１の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、第１の無機組成物から成る第１のガラスセラミックグリーンシートと第２の無機組成物からなる第２のガラスセラミックグリーンシートを準備する。これらのセラミックグリーンシートは、例えば上述したガラス粉末とセラミック粉末とを組み合わせた粉末に、有機バインダと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合してスラリー化し、このスラリーを用いてドクターブレード法などによりテープ成形を行い、所定の寸法に切断することによって得られる。このとき、焼成後に第１絶縁層１１ａ〜１１ｄとなる第１ガラスセラミックグリーンシートは、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、焼成後に第２絶縁層１２ａ〜１２ｅとなる第２ガラスセラミックグリーンシートは、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上に設定される。
【００３４】
これにより、第１のグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の結晶化温度が、第２のグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の軟化点よりも低くなるように作製されている。
【００３５】
セラミックススラリーに用いる有機バインダとしては、実績のあるグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、たとえばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系などの単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダがより好ましい。
【００３６】
また、セラミックスラリーに用いる溶剤としては、上記のセラミック粉末と有機バインダとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン，ケトン類，アルコール類の有機溶媒および水などが挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，イソプロピルアルコールなどの蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。
【００３７】
次に、第１ガラスセラミックシートに第１貫通孔をパンチングまたは、レーザー加工などにより形成する。同様に第２ガラスセラミックシートに第２貫通孔を形成する。このとき、第１貫通孔の径は、第２貫通孔の径よりも小さくなるように形成する。
【００３８】
そして、焼成後に配線導体２となる導電ペーストを、例えばスクリーン印刷法等の手法を用いて、積層前のセラミックグリーンシートの所定の位置に所定の形状に印刷塗布する。このような方法で作製された電極は平滑性に優れ、厚みの薄い電極を形成することができる。
【００３９】
また、焼成後にビアホール導体３ａ，３ｂとなる導電ペーストは、例えば埋め込み印刷等の手法を用いて、第１貫通孔および第２貫通孔に埋め込まれる。
【００４０】
導体ペーストは、主成分の金属粉末に有機バインダ、有機溶剤、必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで製作される。また、セラミックグリーンシートの焼結挙動に合わせたり、焼結後の絶縁基板との接合強度を高めたりするためにガラス若しくはセラミックスの粉末を添加しても良い。
【００４１】
導体ペーストに用いる導体材料としては、例えばＡｇ，Ｃｕが挙げられる。その導体材料はアトマイズ法、若しくは還元法などによって製造された粉末であり、必要により酸化防止、若しくは凝集防止などの処理をおこなってもよい。分級などにより微粉末または粗粉末を導体粉末から除去し粒度分布を調整したものであってもよい。
【００４２】
導体ペーストに用いる有機バインダとしては、実績のある導体ペーストに使用されているものが使用可能である。有機バインダとして、たとえばアクリル系，ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系などの単独重合体または共重合体が挙げられる。アクリル系の重合体としては、アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体若しくは共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体などが挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダがより好ましい。有機バインダの添加量としては、導体粒子により異なるが、有機バインダの分解性に問題なく、かつ導体粒子を分散できる量であればよい。
【００４３】
導体ペーストに用いる有機溶剤としては、上記の導体粉末と有機バインダとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテートおよびフタル酸などの可塑剤などが使用可能であるが、配線導体２形成後の溶剤の乾燥性を考慮し、テルピネオールなどの低沸点溶剤などが好ましい。
【００４４】
次に、第１ガラスセラミックグリーンシートと第２ガラスセラミックグリーンシートとを交互に積層していく。このとき第１貫通孔と第２貫通孔は互いに貫通し、第１貫通孔の第２ガラスセラミックグリーンシート側の開口縁が、第２貫通孔の第１のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁よりも内側になるように積層して積層体を形成する。
【００４５】
最後に、上記グリーンシート積層体を焼成して、セラミック基板１を得る。
【００４６】
上述の方法では、第１のガラスセラミックグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の結晶化温度が、第２のガラスセラミックグリーンシートに含まれる結晶化ガラス粉末の軟化点よりも低くなるように作製されていることから、これらを積層した積層体を同時焼成することにより、２種類のガラスセラミックグリーンシートが異なる温度で収縮し、お互いに収縮を制限することから、寸法精度に優れたセラミック多層配線基板を作製することができる。
【００４７】
また、上述したセラミック多層基板の作製方法によると、平面方向への収縮が拘束されることから、ビアホール導体３ｂと基板との界面で隙間が発生する可能性もある。しかし、本実施の形態によるセラミック基板１によれば、メッキ液および水分が、ビアホール導体３ｂと基板との間の隙間へと浸入することを抑制でき、例えば配線層間での絶縁抵抗の劣化や内蔵素子の動作不具合を引き起越す可能性も低減できる。
【００４８】
その他にも、第１ガラスセラミックグリーンシートと第２ガラスセラミックグリーンシートを交互に積層するのではなく、第１ガラスセラミックグリーンシート上にペースト状になした第２の無機組成物を印刷等で塗布して直接形成するようにしても良い。このとき、焼成後に第２絶縁層１２ａ、１２ｅとなる第２の無機組成物を塗布する場合には、第１ガラスセラミックグリーンシートに形成された第１貫通孔の開口縁よりも外側に、すなわち第１貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域にペースト状になした第２の無機組成物が塗布されるように、製版などによってマスキングを行うとよい。また、焼成後に絶縁層１２ｂ〜１２ｄとなる第２の無機組成物を塗布する場合には、マスキングをしないで、ペースト状になした第２の無機組成物を第１ガラスセラミックグリーンシート全面に塗布後、第１貫通孔と第２貫通孔を同時に形成しても良い。
【００４９】
この場合、第１絶縁層より厚みの薄い第２絶縁層をペーストの塗布などによって比較的簡単に形成でき、第２絶縁層をガラスセラミックグリーンシート等で構成する場合にくらべて、第１絶縁層を形成する作業性が良好となり、また、第１貫通孔と第２貫通孔の形成も一括で行うことができ、セラミック基板の生産性を向上させることができる利点がある。
【００５０】
また、上述の実施形態において、第１絶縁層と第２絶縁層を交互に積層して積層体を形成するようにしたが、最表層である第２絶縁層とそれに接した第１絶縁層以外の構成は、これに限らず、例えば、複数の第１絶縁層および複数の第２絶縁層を厚み方向に連続して積層した構成であってもよい。
【００５１】
また、用途によりセラミック基板の１つの面のみ露出する場合であれば、セラミック基板は、一方の表層のみ第２絶縁層であり、その第２絶縁層に隣接して第１絶縁層が位置された積層基板であってもよい。さらに、単に、第１絶縁層上に第２絶縁層を積層した積層基板であってもよい。
【００５２】
尚、本発明は上述の実施形態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内での変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態に係るガラスセラミックス基板の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ・・・・・セラミック基板
２・・・・・・配線導体
３ａ，３ｂ・・ビアホール導体
１１ａ〜１１ｄ・・・第１絶縁層
１２ａ〜１２ｅ・・・第２絶縁層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とを含むガラスセラミックスからなる第１の絶縁層および第２の絶縁層を積層してなる積層体を有し、最上層に前記第２の絶縁層が位置するセラミック基板であって、
前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層上に積層され、
前記第１の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、
前記第２の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であり、
前記第１および第２の絶縁層は、導体が内部に設けられた、互いに連通する貫通孔をそれぞれ有し、前記第１の絶縁層における第１貫通孔の前記第２の絶縁層側の開口縁が、前記第２の絶縁層における第２貫通孔の前記第１の絶縁層側の開口縁よりも内側にあるセラミック基板。
【請求項２】
前記第１貫通孔の前記開口縁は、全周に渡って前記第２貫通孔の前記開口縁から１０μｍ以上離間している請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】
前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層よりも厚い請求項１または請求項２に記載のセラミック基板。
【請求項４】
Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下である第１のガラスセラミックグリーンシートと、前記無機成分全体の４０質量％以上である第２のガラスセラミックグリーンシートとを準備する準備工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートに第１貫通孔を形成し、前記第２のガラスセラミックグリーンシートに第２貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の内部に導体ペーストを設ける工程と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔が連通するように、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとを積層してグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、
前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と
を有し、
前記積層体形成工程において、前記第１貫通孔の前記第２のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁が、前記第２貫通孔の前記第１のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁よりも内側にあるように、前記第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを積層するセラミック基板の製造方法。
【請求項５】
前記準備工程において、複数の前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複数の前記第２のガラスセラミックグリーンシートを準備し、
前記貫通孔形成工程において、前記複数の第１のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第１貫通孔を形成し、前記複数の第２のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第２貫通孔を形成し、
前記積層体形成工程において、最上層および最下層に前記第２貫通孔が形成された前記第２のガラスセラミックグリーンシートを有し、該最上層および最下層の第２のガラスセラミックグリーンシートに隣接して前記第１貫通孔が形成された前記第１のガラスセラミックグリーンシートが位置するように、前記グリーンシート積層体を形成する請求項４に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項６】
Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であるガラスセラミックグリーンシートを準備する準備工程と、
前記ガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に導体ペーストを設ける工程と、
前記ガラスセラミックグリーンシート上に、マスキングを行って、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物とを含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であるセラミックペーストを塗布する塗布工程と、
前記セラミックペーストが塗布された前記ガラスセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と
を有し、
前記塗布工程において、前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布するセラミック基板の製造方法。
【請求項７】
前記準備工程において、複数の前記ガラスセラミックグリーンシートを準備し、
前記貫通孔形成工程において、前記複数のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも２つに前記貫通孔をそれぞれ形成し、
前記塗布工程において、前記ガラスセラミックグリーンシート上における前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布し、
前記セラミックペーストが塗布された前記ガラスセラミックグリーンシートが最上層および最下層に位置し、かつ前記セラミックペーストが表面に露出するように、前記複数のガラスセラミックグリーンシートを積層する積層工程を有する請求項６に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項１】
Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とを含むガラスセラミックスからなる第１の絶縁層および第２の絶縁層を積層してなる積層体を有し、最上層に前記第２の絶縁層が位置するセラミック基板であって、
前記第２の絶縁層は、前記第１の絶縁層上に積層され、
前記第１の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であり、
前記第２の絶縁層は、Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であり、
前記第１および第２の絶縁層は、導体が内部に設けられた、互いに連通する貫通孔をそれぞれ有し、前記第１の絶縁層における第１貫通孔の前記第２の絶縁層側の開口縁が、前記第２の絶縁層における第２貫通孔の前記第１の絶縁層側の開口縁よりも内側にあるセラミック基板。
【請求項２】
前記第１貫通孔の前記開口縁は、全周に渡って前記第２貫通孔の前記開口縁から１０μｍ以上離間している請求項１に記載のセラミック基板。
【請求項３】
前記第１の絶縁層は、前記第２の絶縁層よりも厚い請求項１または請求項２に記載のセラミック基板。
【請求項４】
Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下である第１のガラスセラミックグリーンシートと、前記無機成分全体の４０質量％以上である第２のガラスセラミックグリーンシートとを準備する準備工程と、
前記第１のガラスセラミックグリーンシートに第１貫通孔を形成し、前記第２のガラスセラミックグリーンシートに第２貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の内部に導体ペーストを設ける工程と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔が連通するように、前記第１のガラスセラミックグリーンシートと前記第２のガラスセラミックグリーンシートとを積層してグリーンシート積層体を形成する積層体形成工程と、
前記グリーンシート積層体を焼成する焼成工程と
を有し、
前記積層体形成工程において、前記第１貫通孔の前記第２のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁が、前記第２貫通孔の前記第１のガラスセラミックグリーンシート側の開口縁よりも内側にあるように、前記第１および第２のガラスセラミックグリーンシートを積層するセラミック基板の製造方法。
【請求項５】
前記準備工程において、複数の前記第１のガラスセラミックグリーンシートおよび複数の前記第２のガラスセラミックグリーンシートを準備し、
前記貫通孔形成工程において、前記複数の第１のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第１貫通孔を形成し、前記複数の第２のガラスセラミックグリーンシートのうち少なくとも２つに前記第２貫通孔を形成し、
前記積層体形成工程において、最上層および最下層に前記第２貫通孔が形成された前記第２のガラスセラミックグリーンシートを有し、該最上層および最下層の第２のガラスセラミックグリーンシートに隣接して前記第１貫通孔が形成された前記第１のガラスセラミックグリーンシートが位置するように、前記グリーンシート積層体を形成する請求項４に記載のセラミック基板の製造方法。
【請求項６】
Ｂ２Ｏ３とアルカリ金属酸化物とアルカリ土類金属酸化物とをそれぞれ含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の３０質量％以下であるガラスセラミックグリーンシートを準備する準備工程と、
前記ガラスセラミックグリーンシートに貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記貫通孔に導体ペーストを設ける工程と、
前記ガラスセラミックグリーンシート上に、マスキングを行って、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物とを含み、前記Ｂ２Ｏ３と前記アルカリ金属酸化物と前記アルカリ土類金属酸化物の総量が無機成分全体の４０質量％以上であるセラミックペーストを塗布する塗布工程と、
前記セラミックペーストが塗布された前記ガラスセラミックグリーンシートを焼成する焼成工程と
を有し、
前記塗布工程において、前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布するセラミック基板の製造方法。
【請求項７】
前記準備工程において、複数の前記ガラスセラミックグリーンシートを準備し、
前記貫通孔形成工程において、前記複数のガラスセラミックグリーンシートの少なくとも２つに前記貫通孔をそれぞれ形成し、
前記塗布工程において、前記ガラスセラミックグリーンシート上における前記貫通孔の開口縁の周囲を除いた領域に前記セラミックペーストを塗布し、
前記セラミックペーストが塗布された前記ガラスセラミックグリーンシートが最上層および最下層に位置し、かつ前記セラミックペーストが表面に露出するように、前記複数のガラスセラミックグリーンシートを積層する積層工程を有する請求項６に記載のセラミック基板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１５３５５４（Ｐ２０１０−１５３５５４Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２９５２１（Ｐ２００８−３２９５２１）
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２５日（２００８．１２．２５）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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