多層配線基板およびその製造方法
【課題】 表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持された多層配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明は、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび着色成分としてＭｏを含むアルミナ質焼結体からなる厚さ１０〜９０μｍの絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを複数積層してなる絶縁基体１１と、絶縁基体１１の表面および内部に設けられた配線層１２、１３と、絶縁基体１１の内部に設けられ、配線層１２、１３に接続された貫通導体１４とを備えた多層配線基板において、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、Ｍｏの含有量が０．１〜０．４質量％であり、かつ明度が４０％〜４６％である。
【解決手段】 本発明は、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび着色成分としてＭｏを含むアルミナ質焼結体からなる厚さ１０〜９０μｍの絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを複数積層してなる絶縁基体１１と、絶縁基体１１の表面および内部に設けられた配線層１２、１３と、絶縁基体１１の内部に設けられ、配線層１２、１３に接続された貫通導体１４とを備えた多層配線基板において、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、Ｍｏの含有量が０．１〜０．４質量％であり、かつ明度が４０％〜４６％である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ質焼結体からなる複数の絶縁層が積層された絶縁基体を有する低誘電損失の多層配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ質焼結体を絶縁基体とし、その表面および内部にＷやＭｏなどの高融点金属からなる配線層を形成した配線基板が知られているが、近年の演算速度の高速化により、このような配線基板では信号遅延の問題が生じてしまうことから、より低抵抗、低誘電損失の配線層が求められていた。
【０００３】
そこで、絶縁基体の形成材料として、アルミナを主成分とし、ＭｎをＭｎ２Ｏ３換算で２〜１５重量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で２〜１５重量％、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｃｏの内から選ばれる１種以上を酸化物換算で０．１〜４重量％、さらに第４ａ族金属元素を酸化物換算で０．１重量％以下含有し、相対密度が９５％以上であり、且つアルミナ結晶粒子の粒界相にＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｎＳｉ２Ｏ４を含有してなるアルミナ質焼結体が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
上記のアルミナ質焼結体を絶縁基体の形成材料とすることで、１５００℃以下の焼成温度により作製することが可能となり、配線層の形成材料として、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、Ｗ、Ｍｏのうち少なくとも１種の高融点金属との複合導体を用いることができ、低抵抗、低誘電損失の配線層を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、ＭｎおよびＳｉを焼結助剤成分として含むアルミナ質焼結体は、アルミナ結晶の粒界にＡｌ、ＭｎおよびＳｉのうちの少なくとも２種を含む結晶が析出し、その組成によってはシミ（斑点模様）となって絶縁基体の表面に観察されるようになる。このことは、例えば配線基板の表面に形成された電極に電子部品を実装する際の画像認識装置による電極パターン認識時に誤認識を発生させる原因となる。
【０００６】
そこで、特許文献１では、Ｗ、Ｍｏなどの金属を着色剤として含んでもよいことが記載されており、この着色剤を所望の割合で含有させることによって、焼結体を黒色化してシミを見え難くし、誤認識を発生させないようにすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−９７７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、半導体装置は近年ますます小型化が求められており、それに伴って配線基板の薄型化、多層化の流れは加速してきている。
【０００９】
ここで、上述のような着色剤が含まれている絶縁層が厚み１０〜９０μｍ程度に薄層化されるようになると、誘電率が低下するとともに、絶縁性が低下して絶縁を保てなくなるおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持された多層配線基板およびそ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】
【００１１】
本発明は、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび着色成分としてＭｏを含むアルミナ質焼結体からなる厚さ１０〜９０μｍの絶縁層を複数積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に設けられた配線層と、前記絶縁基体の内部に設けられ、前記配線層に接続された貫通導体とを備えた多層配線基板において、前記複数の絶縁層は、Ｍｏの含有量が０．１〜０．４質量％であり、かつ明度が４０％〜４６％であることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とし、ＳｉＯ２粉末と、Ｍｎ２Ｏ３粉末と、ＭｇＯ粉末またはＭｇＣＯ３粉末とを含むとともに、着色成分としてＭｏＯ３粉末を０．１〜０．４質量部含む、焼成後に１０〜９０μｍの厚みとなるように調製されたセラミックグリーンシートを作製する工程と、該セラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管する工程と、前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、該貫通孔に貫通導体用ペーストを充填するとともに、前記セラミックグリーンシートの表面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記セラミックグリーンシートを複数積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、該セラミックグリーンシート積層体を非酸化性雰囲気で焼成する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＳｉおよびＭｎを焼結助剤成分として含むことによって形成される絶縁基体の表面のシミに対し、絶縁基体の明度を４０〜４６％として黒色化させたことから、表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることのない多層配線基板を得ることができる。また、着色成分であるＭｏの含有量を０．１〜０．４質量％として黒色化させたことから、絶縁層の厚みを１０〜９０μｍと薄層化したのにもかかわらず、誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性を保つことができる。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管する工程を有することによって、焼結過程においてＭｏがより細かくセラミックグリーンシート中に拡散するようになり、着色成分であるＭｏの含有量が少なくても絶縁層をより黒色化させることができ、表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることのない多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【００１８】
図１に示す多層配線基板１は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体１１と、絶縁基体１１の表面および内部に形成された低抵抗金属および高融点金属の複合導体からなる表面配線層１２および内部配線層１３と、表面配線層１２と内部配線層１３または異なる絶縁層間の内部配線層１３同士を接続するための貫通導体１４を備えている。
【００１９】
絶縁基体１１は複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが積層されてなるものである。ここで、絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは１０〜９０μｍの厚みである。絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの厚みが１０〜９０μｍと薄層化された際に、後述のＭｏ含有量および明度であることが重要となるからである。
【００２０】
それぞれの絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはＡｌ２Ｏ３（α−Ａｌ２Ｏ３）を主結晶とするアルミナ質焼結体で形成されている。アルミナ質焼結体におけるＡｌ２Ｏ３の割合は８５〜９５質量％であり、粒状または柱状の結晶として存在している。本発明においてＡｌ２Ｏ３の平均結晶粒径は特に限定されるものではないが、結晶粒径が大きくなるに従い熱伝導性が向上し、結晶粒径が小さくなるに従い強度が向上することから、高熱伝導性および高強度の両立という点から、Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径は１．０〜５．０μｍ、特に１．７〜２．５μｍであることが望ましい。なお、Ａｌ２Ｏ３が柱状の結晶である場合の平均結晶粒径は短軸径に基づいて求めることとする。
【００２１】
アルミナ質焼結体からなる絶縁基体１１（絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）には、ＳｉおよびＭｎが含まれていることが重要であり、Ａｌ２Ｏ３８５〜９５質量％に対して酸化物換算（ＳｉＯ２換算、Ｍｎ２Ｏ３換算）でそれぞれ２．５〜７．５質量％、ＳｉとＭｎとを合わせて５〜１５質量％含まれているのが好ましい。ＳｉおよびＭｎは、Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とするセラミックグリーンシートを１５００℃以下の低温で焼成して、絶縁基体１１（絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が得られるようにするための焼結助剤成分として機能するものである。これらの成分は、アルミナ質焼結体において、Ａｌ２Ｏ３の結晶粒界に非晶質あるいは結晶として存在する。結晶としては、例えばＡｌ、ＭｎおよびＳｉのうちの少なくとも２種を含む結晶、例えばＭｎＡｌ２Ｏ４、Ｍｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２、ＭｎＳｉＯ３などが挙げられる。熱伝導性向上、強度向上、誘電損失低減および耐薬品性向上の点では、このような結晶が存在しているのが望ましい。ただし、これらの結晶はシミ（斑点模様）となって絶縁基体１１の表面および内部に観察されるようになり、多層配線基板の表面に形成された電極（表面配線層１２）に電子部品を実装する際の画像認識装置による電極パターン認識時に誤認識を発生させる原因となる。
【００２２】
また、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体１１（絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）には、Ｍｇが含まれていることが重要である。Ｍｇは、後述する複合導体との同時焼結性を高める成分として機能し、かつＭｏと関わって黒色化に寄与するものである。Ｍｇは、酸化物換算（ＭｇＯ換算）で０．１〜４．０質量％含まれているのが好ましい。
【００２３】
そして、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、着色成分としてＭｏを含んでいることが重要であり、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおけるＭｏの含有量が０．１〜０．４質量％であることが重要である。換言すれば、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおけるＭｏからなる着色成分の含有量が極めて少量である。ここで、Ｍｏの含有量が０．１質量％未満であると、絶縁基体１１の表面にシミが見えやすくなって画像認識装置による誤認識の原因となる。一方、Ｍｏの含有量が０．４質量％を超えると、誘電率の低下を抑制することができず、また絶縁性を保つことができなくなってしまうおそれがある。
【００２４】
なお、アルミナ質焼結体中におけるＡｌ２Ｏ３の質量はＸ線回折装置を用いてリートベルト解析により求めることができ、Ｍｏの含有量およびその他の成分の含有量はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析装置を用いて測定することができる。
【００２５】
さらに、複数の絶縁層における明度が４０％〜４６％であることが重要である。ここで、明度が４６％を超えると表面に形成された電極パターンの誤認識を生じさせてしまうおそれがあり、明度が４０％未満であると明度としては特に問題ないが、このような明度になるにつれて、後述する製造方法においてセラミックグリーンシートに含まれる有機バインダに対して吸湿による水分子が水素結合により架橋し、セラミックグリーンシートの硬度が著しく上昇して積層密着性が失われ、デラミネーションが発生してしまうおそれがある。
【００２６】
絶縁基体１の表面および内部には、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、ＷおよびＭｏの少なくともいずれか一方の高融点金属との複合導体からなる表面配線層１２および内部配線層１３が形成されている。Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、ＷおよびＭｏの少なくともいずれか一方の高融点金属との複合導体からなる配線層とすることで、低抵抗金属のみからなる配線層に比べると抵抗値は多少上がってしまうものの、後述する１２００℃〜１５００℃の焼成温度で、アルミナ質焼結体との同時焼成が可能となる。ただし、同時焼成可能といえども、低抵抗金属の融点を超える温度での焼成となるため、低抵抗金属の溶融を抑制して配線層の形態を保つことが必要となる。そこで、配線層の低抵抗化と保形性をともに達成する上で、低抵抗金属が１０〜７０体積％、特に４０〜６０体積％、高融点金属が３０〜９０体積％、特に４０〜６０体積％の割合からなることが望ましい。また、高融点金属は平均粒径が１〜１０μｍの粒子として、低抵抗金属からなるマトリックス中に分散していることが望ましい。なお、表面配線層１２は、高融点金属および低抵抗金属の割合が内部配線層１３と同じであっても異なっていてもよい。
【００２７】
また、貫通導体１４は、表面配線層１２および内部配線層１３と同様の組成であってもよく、異なっていてもよい。例えば、表面配線層１２および内部配線層１３に比べて、断面積がかなり大きなものであることから、高融点金属のみからなるものであってもよい。
【００２８】
このような多層配線基板は、表面に形成された電極パターンの誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持されたものとなる。
【００２９】
次に、本発明の多層配線基板の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、絶縁基体１１を形成するためのセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、Ａｌ２Ｏ３粉末８５〜９５質量％、ＳｉＯ２粉末２．５〜７．５質量％、Ｍｎ２Ｏ３粉末２．５〜７．５質量％、ＭｇＯ粉末を０．１〜４．０質量％およびＭｏＯ３粉末を０．１〜０．４質量％の割合で含む混合粉末を用意する。
【００３１】
Ａｌ２Ｏ３粉末として、平均粒径が０．５〜２．５μｍ、特に１．０〜２．０μｍのものを用いる。これは、平均粒径を０．５μｍ以上とすることでシート成形性を良好なものとし、２．５μｍ以下とすることで１５００℃以下の温度での焼成によっても緻密化を促進させるためである。
【００３２】
また、ＳｉＯ２粉末として平均粒径が１〜３μｍのものを用い、Ｍｎ２Ｏ３粉末として平均粒径が０．７〜１．７μｍのものを用いる。これらは、焼結助剤成分であって、１５００℃以下の温度でセラミックグリーンシートを焼結させるためのものである。なお、ＳｉおよびＭｎは、酸化物粉末以外に焼成によって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等として添加してもよい。
【００３３】
ＭｇＯ粉末として、平均粒径が０．５〜２．０μｍのものを用いる。ＭｇＯ粉末は、配線層を形成する複合導体との同時焼結性を高めるために添加されるもので、さらに着色成分としてのＭｏと関わってアルミナ質焼結体の黒色化に寄与するものである。Ｍｇは酸化物（ＭｇＯ）換算で０．１〜４質量％となるように、例えばＭｇＣＯ３粉末として添加されてもよい。
【００３４】
ＭｏＯ３粉末として、平均粒径が０．５〜３．０μｍのものを用いる。ＭｏＯ３粉末は、アルミナ質焼結体を黒色化するための着色成分であり、本発明においては着色成分の中でもＭｏＯ３粉末を用いることが重要である。また、このＭｏＯ３粉末は後述の非酸化性雰囲気下での焼成により、金属のＭｏとなる。ＭｏＯ３粉末の含有量が０．１質量％未満であると、絶縁基体１１の表面にシミが見えやすくなって誤認識の原因となる。一方、ＭｏＯ３粉末の含有量が０．４質量％を超えると、誘電率の低下を抑制することができず、また絶縁性を保つことができなくなってしまうおそれがある。なお、絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおけるＭｏの含有量とセラミックグリーンシートにおけるＭｏＯ３粉末の含有量とはほぼ一致する。
【００３５】
また、セラミックグリーンシートにはその他の成分が含まれていてもよいが、例えばＴｉＯ２やＺｒＯ２等の周期表第４族元素化合物が存在するとアルミナ質焼結体の誘電損失が増大してしまうので、これらの元素含有量は酸化物換算で０．１質量％以下、特に０．０５質量％以下であることが好ましい。
【００３６】
そして、この混合粉末に対して有機バインダ、溶媒を添加してスラリーを調整した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法などの成形方法によってセラミックグリーンシートを作製する。あるいは、混合粉末に有機バインダを添加し、プレス成形、圧延成形等の方法により所定の厚みのセラミックグリーンシートを作製する。なお、このとき作製されるセラミックグリーンシートは、焼成後に１０〜９０μｍの厚みとなるように、１２〜１０５μｍの厚みで作製する。
【００３７】
次に、このセラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管し、水分を吸湿させる。
【００３８】
本発明の多層配線基板を製造するうえで、水分を吸湿させたセラミックグリーンシートを用意することが重要である。水分を吸湿させたセラミックグリーンシートにおいては、セラミックグリーンシート中のＭｏの存在状態が変化し、これにより水分を吸湿させていないセラミックグリーンシートと比較して焼成後の明度が変化するものと考えられる。具体的には、水分の吸湿によりＭｏＯ３およびMｇＯがＨ２Ｏと反応して溶解し、Ｍｏ６+とＭｇ２+とになり、ＭｇＭｏＯ４・５Ｈ２Ｏが析出する。このとき、ＭｇＯ粉末にＭｏ６+がくっつき、加湿なしの状態に比べてより細かく分散すると考えられる。その後、焼成過程ではＨ２Ｏが離脱し、ＭｇＯは非加湿時と同様に焼結していき、ＭｏＯ３はより細かく分散した状態を維持したままＭｏとなり、焼成後により黒く見えるようになると考えられる。そして、水分を吸湿させたセラミックグリーンシートの焼成後の状態（絶縁層）において、明度が４０〜４６％となる。
【００３９】
ここで、湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管することが重要であり、湿度が８５％未満の場合や吸湿時間が０．５時間未満の場合は、明度が４６％を超えてしまう。また、湿度が９５％を超える場合や吸湿時間が５時間を超える場合は、明度が４０％未満となってしまう。明度が４０％未満となることについては特に問題ないが、このような明度になるにつれて、セラミックグリーンシートに含まれる有機バインダに対して吸湿による水分子が水素結合により架橋し、セラミックグリーンシートの硬度が著しく上昇して積層密着性が失われ、デラミネーションが発生してしまうおそれがある。
【００４０】
次に、得られたセラミックグリーンシートに対して、マイクロドリル、レーザー等により直径が５０〜２５０μｍの貫通孔を形成する。
【００４１】
このようにして作製されたセラミックグリーンシートの表面に対して、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属粉末と、Ｗ、Ｍｏのうちの少なくとも１種の高融点金属粉末とを前述した比率（低抵抗金属が１０〜７０体積％、高融点金属が３０〜９０体積％）で混合して配線層用導体ペーストを調製し、スクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により配線パターン状に印刷塗布する。また、貫通導体用ペーストを各セラミックグリーンシートの貫通孔内に充填する。なお、これらのペースト中には、絶縁層との密着性を高めるために、上記の金属粉末以外にアルミナ粉末あるいは絶縁基体１１と同一組成物の混合粉末を添加してもよく、さらにはＮｉ等の活性金属あるいはそれらの酸化物を０．０５〜２体積％の割合で添加してもよい。
【００４２】
その後、配線層用導体ペーストの印刷塗布や貫通孔に貫通導体用ペーストの充填されたセラミックグリーンシートを位置合わせして複数積層圧着した後、得られたセラミックグリーンシート積層体を非酸化性雰囲気中、最高温度が１２００〜１５００℃、特に１２５０〜１４００℃の温度となる条件で焼成する。
【００４３】
このときの焼成温度が１２００℃より低いと、通常の原料を用いた場合において、アルミナ質焼結体を相対密度９５％以上まで緻密化させることができず、熱伝導性や強度が低いものとなってしまい、焼成温度が１５００℃より高いと、ＷあるいはＭｏ自体の焼結が進み、Ｃｕの流動により均一組織を維持できなく、強いては低抵抗を維持することが困難となってしまう。また、アルミナ結晶の粒径が大きくなり異常粒成長が発生したり、Ｃｕ等の低抵抗金属がセラミックス中へ拡散するときのパスである粒界の長さが短くなるとともに拡散速度も速くなる結果、拡散距離が３０μｍを超えて大きくなり、微細配線化を阻害してしまう。
【００４４】
また、この焼成時の非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気あるいは窒素と水素との混合雰囲気であることが望ましい。特に、配線層中の低抵抗導体の拡散を抑制する上では、水素および窒素を含み露点が＋３０℃以下、特に＋２５℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、この雰囲気には所望によりアルゴンガス等の不活性ガスが混入されてもよい。焼成時の露点が＋３０℃より高いと、焼成中に酸化物セラミックスと雰囲気中の水分とが反応し酸化膜を形成し、この酸化膜と低抵抗導体とが反応してしまい、導体の低抵抗化の妨げとなるのみでなく、低抵抗導体の拡散を助長してしまうためである。
【００４５】
以上述べた製造方法により作製された多層配線基板は、表面に形成された電極パターンの誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持されたものとなる。
【実施例】
【００４６】
純度が９９％で平均粒子径が１．８μｍのＡｌ２Ｏ３粉末に対して、純度が９９％で平均粒子径が１．０μｍのＳｉＯ２粉末、純度が９９％で平均粒子径が１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末、純度が９９．９％で平均粒子径が０．７μｍのＭｇＯ粉末、純度が９９．９％で平均粒子径が１．２μｍのＭｏＯ３粉末を表１に示すような割合で混合した後、さらに、有機バインダとしてアクリル系バインダと、有機溶媒としてトルエンを混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法にてそれぞれ焼成後の厚みが１０μｍまたは９０μｍとなるように、グリーンシートの状態では１２μｍまたは１０５μｍのシート状に成形し、セラミックグリーンシートを得た。
【００４７】
得られたセラミックグリーンシートのうち複数枚を温度２５℃、表１に示す湿度に調整した恒温恒湿槽に入れ、表１に示す所定時間放置し、吸湿させた。
【００４８】
吸湿させたセラミックグリーンシートに対してレーザー加工によって打抜き加工を施し、直径が２００μｍの貫通孔を形成した。
【００４９】
そして、純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末９５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．８μｍのＡｌ２Ｏ３粉末５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、貫通導体用ペーストを調製し、この貫通導体用ペーストをスクリーン印刷法によって上記のセラミックグリーンシートの貫通孔内に充填した。
【００５０】
次に、純度９９％、平均粒子径１．２μｍのＣｕ粉末３５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＷ粉末６５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、配線層用導体ペーストを調製した。そして、貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填したセラミックグリーンシートに対してスクリーン印刷法によってシグナル配線パターンおよびグランド配線パターンに印刷塗布した。
【００５１】
得られたセラミックグリーンシートを５層積層してセラミックグリーンシート積層体を作製した。露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き、１０００℃から焼成温度の１３５０℃までを５０℃／時間の昇温速度で昇温し、焼成温度にて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１時間保持した後、１０００℃までを１００℃／時間の降温速度で冷却した。
【００５２】
このようにして得られた多層配線基板において、色彩色差計（コニカミノルタ社製、ＣＲ−３００）により明度を測定した。その結果を表１に示す。
【００５３】
また、各絶縁層の層厚みは、多層配線基板を切断し、断面を走査型電子顕微鏡にて観察し、各絶縁層間の距離を測定した。その結果を表１に示す。
【００５４】
また、比誘電率は空洞共振器法を用いて測定した。その結果を表１に示す。
【００５５】
また、得られた多層配線基板を内層断面が露出するように切断し、デラミネーションの発生の有無を確認した。１枚の基板につき１０箇所、１０枚の基板について計１００箇所確認を行い、デラミネーションが発生していないものを良品とした。その結果を表１に示す。
【００５６】
なお、焼成後の絶縁基体において、Ａｌ２Ｏ３が含まれることはＸ線回折装置にて確認し、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｇおよびＭｏが含まれること、およびＭｏの含有量はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析装置にて確認した。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１から明らかなように、本発明の多層配線基板（試料Ｎｏ．２〜４、６、８〜１０、１２、１３、１６〜１８）では、明度が４０〜４４％で、比誘電率が９．４以下と低く、デラミネーションによる不良のないものであった。
【００５９】
これに対し、セラミックグリーンシートにおけるＭｏＯ３粉末の含有量が０．４質量％を超える試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．１５では、比誘電率が９．４を超えて高い値を示すようになった。
【００６０】
また、湿度が８５％未満である試料Ｎｏ．５および試料Ｎｏ．７では、明度が４６％を超え、十分な黒色化が得られなかった。
【００６１】
また、加湿時間が５時間を超える試料Ｎｏ．１１および試料Ｎｏ．１４では、明度が４０％未満となり、デラミネーションの判定において不良が発生した。
【００６２】
なお、加湿させていない試料Ｎｏ．１９および試料Ｎｏ．２０を別途用意したが、これらの試料では、明度が極めて高い値となった。
【００６３】
また、絶縁性については、スクリーン印刷時に形成した１０ｍｍ×１０ｍｍの対向電極間の絶縁抵抗を評価し、本発明範囲内の試料が問題ないことを確認した。
【符号の説明】
【００６４】
１１：絶縁基体
１２：内部配線層
１３：表面配線層
１４：貫通導体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミナ質焼結体からなる複数の絶縁層が積層された絶縁基体を有する低誘電損失の多層配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ質焼結体を絶縁基体とし、その表面および内部にＷやＭｏなどの高融点金属からなる配線層を形成した配線基板が知られているが、近年の演算速度の高速化により、このような配線基板では信号遅延の問題が生じてしまうことから、より低抵抗、低誘電損失の配線層が求められていた。
【０００３】
そこで、絶縁基体の形成材料として、アルミナを主成分とし、ＭｎをＭｎ２Ｏ３換算で２〜１５重量％、ＳｉをＳｉＯ２換算で２〜１５重量％、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｃｏの内から選ばれる１種以上を酸化物換算で０．１〜４重量％、さらに第４ａ族金属元素を酸化物換算で０．１重量％以下含有し、相対密度が９５％以上であり、且つアルミナ結晶粒子の粒界相にＭｎＡｌ２Ｏ４およびＭｎＳｉ２Ｏ４を含有してなるアルミナ質焼結体が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００４】
上記のアルミナ質焼結体を絶縁基体の形成材料とすることで、１５００℃以下の焼成温度により作製することが可能となり、配線層の形成材料として、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、Ｗ、Ｍｏのうち少なくとも１種の高融点金属との複合導体を用いることができ、低抵抗、低誘電損失の配線層を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、ＭｎおよびＳｉを焼結助剤成分として含むアルミナ質焼結体は、アルミナ結晶の粒界にＡｌ、ＭｎおよびＳｉのうちの少なくとも２種を含む結晶が析出し、その組成によってはシミ（斑点模様）となって絶縁基体の表面に観察されるようになる。このことは、例えば配線基板の表面に形成された電極に電子部品を実装する際の画像認識装置による電極パターン認識時に誤認識を発生させる原因となる。
【０００６】
そこで、特許文献１では、Ｗ、Ｍｏなどの金属を着色剤として含んでもよいことが記載されており、この着色剤を所望の割合で含有させることによって、焼結体を黒色化してシミを見え難くし、誤認識を発生させないようにすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−９７７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、半導体装置は近年ますます小型化が求められており、それに伴って配線基板の薄型化、多層化の流れは加速してきている。
【０００９】
ここで、上述のような着色剤が含まれている絶縁層が厚み１０〜９０μｍ程度に薄層化されるようになると、誘電率が低下するとともに、絶縁性が低下して絶縁を保てなくなるおそれがある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持された多層配線基板およびそ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】
【００１１】
本発明は、Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび着色成分としてＭｏを含むアルミナ質焼結体からなる厚さ１０〜９０μｍの絶縁層を複数積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に設けられた配線層と、前記絶縁基体の内部に設けられ、前記配線層に接続された貫通導体とを備えた多層配線基板において、前記複数の絶縁層は、Ｍｏの含有量が０．１〜０．４質量％であり、かつ明度が４０％〜４６％であることを特徴とするものである。
【００１２】
また本発明は、Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とし、ＳｉＯ２粉末と、Ｍｎ２Ｏ３粉末と、ＭｇＯ粉末またはＭｇＣＯ３粉末とを含むとともに、着色成分としてＭｏＯ３粉末を０．１〜０．４質量部含む、焼成後に１０〜９０μｍの厚みとなるように調製されたセラミックグリーンシートを作製する工程と、該セラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管する工程と、前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、該貫通孔に貫通導体用ペーストを充填するとともに、前記セラミックグリーンシートの表面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、前記セラミックグリーンシートを複数積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、該セラミックグリーンシート積層体を非酸化性雰囲気で焼成する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＳｉおよびＭｎを焼結助剤成分として含むことによって形成される絶縁基体の表面のシミに対し、絶縁基体の明度を４０〜４６％として黒色化させたことから、表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることのない多層配線基板を得ることができる。また、着色成分であるＭｏの含有量を０．１〜０．４質量％として黒色化させたことから、絶縁層の厚みを１０〜９０μｍと薄層化したのにもかかわらず、誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性を保つことができる。
【００１４】
また、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、セラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管する工程を有することによって、焼結過程においてＭｏがより細かくセラミックグリーンシート中に拡散するようになり、着色成分であるＭｏの含有量が少なくても絶縁層をより黒色化させることができ、表面に形成された電極パターンの画像認識装置による誤認識を生じさせることのない多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の多層配線基板の一実施形態の概略断面図である。
【００１８】
図１に示す多層配線基板１は、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体１１と、絶縁基体１１の表面および内部に形成された低抵抗金属および高融点金属の複合導体からなる表面配線層１２および内部配線層１３と、表面配線層１２と内部配線層１３または異なる絶縁層間の内部配線層１３同士を接続するための貫通導体１４を備えている。
【００１９】
絶縁基体１１は複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが積層されてなるものである。ここで、絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは１０〜９０μｍの厚みである。絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの厚みが１０〜９０μｍと薄層化された際に、後述のＭｏ含有量および明度であることが重要となるからである。
【００２０】
それぞれの絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄはＡｌ２Ｏ３（α−Ａｌ２Ｏ３）を主結晶とするアルミナ質焼結体で形成されている。アルミナ質焼結体におけるＡｌ２Ｏ３の割合は８５〜９５質量％であり、粒状または柱状の結晶として存在している。本発明においてＡｌ２Ｏ３の平均結晶粒径は特に限定されるものではないが、結晶粒径が大きくなるに従い熱伝導性が向上し、結晶粒径が小さくなるに従い強度が向上することから、高熱伝導性および高強度の両立という点から、Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径は１．０〜５．０μｍ、特に１．７〜２．５μｍであることが望ましい。なお、Ａｌ２Ｏ３が柱状の結晶である場合の平均結晶粒径は短軸径に基づいて求めることとする。
【００２１】
アルミナ質焼結体からなる絶縁基体１１（絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）には、ＳｉおよびＭｎが含まれていることが重要であり、Ａｌ２Ｏ３８５〜９５質量％に対して酸化物換算（ＳｉＯ２換算、Ｍｎ２Ｏ３換算）でそれぞれ２．５〜７．５質量％、ＳｉとＭｎとを合わせて５〜１５質量％含まれているのが好ましい。ＳｉおよびＭｎは、Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とするセラミックグリーンシートを１５００℃以下の低温で焼成して、絶縁基体１１（絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が得られるようにするための焼結助剤成分として機能するものである。これらの成分は、アルミナ質焼結体において、Ａｌ２Ｏ３の結晶粒界に非晶質あるいは結晶として存在する。結晶としては、例えばＡｌ、ＭｎおよびＳｉのうちの少なくとも２種を含む結晶、例えばＭｎＡｌ２Ｏ４、Ｍｎ３Ａｌ２Ｓｉ３Ｏ１２、ＭｎＳｉＯ３などが挙げられる。熱伝導性向上、強度向上、誘電損失低減および耐薬品性向上の点では、このような結晶が存在しているのが望ましい。ただし、これらの結晶はシミ（斑点模様）となって絶縁基体１１の表面および内部に観察されるようになり、多層配線基板の表面に形成された電極（表面配線層１２）に電子部品を実装する際の画像認識装置による電極パターン認識時に誤認識を発生させる原因となる。
【００２２】
また、アルミナ質焼結体からなる絶縁基体１１（絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）には、Ｍｇが含まれていることが重要である。Ｍｇは、後述する複合導体との同時焼結性を高める成分として機能し、かつＭｏと関わって黒色化に寄与するものである。Ｍｇは、酸化物換算（ＭｇＯ換算）で０．１〜４．０質量％含まれているのが好ましい。
【００２３】
そして、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、着色成分としてＭｏを含んでいることが重要であり、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおけるＭｏの含有量が０．１〜０．４質量％であることが重要である。換言すれば、複数の絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおけるＭｏからなる着色成分の含有量が極めて少量である。ここで、Ｍｏの含有量が０．１質量％未満であると、絶縁基体１１の表面にシミが見えやすくなって画像認識装置による誤認識の原因となる。一方、Ｍｏの含有量が０．４質量％を超えると、誘電率の低下を抑制することができず、また絶縁性を保つことができなくなってしまうおそれがある。
【００２４】
なお、アルミナ質焼結体中におけるＡｌ２Ｏ３の質量はＸ線回折装置を用いてリートベルト解析により求めることができ、Ｍｏの含有量およびその他の成分の含有量はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析装置を用いて測定することができる。
【００２５】
さらに、複数の絶縁層における明度が４０％〜４６％であることが重要である。ここで、明度が４６％を超えると表面に形成された電極パターンの誤認識を生じさせてしまうおそれがあり、明度が４０％未満であると明度としては特に問題ないが、このような明度になるにつれて、後述する製造方法においてセラミックグリーンシートに含まれる有機バインダに対して吸湿による水分子が水素結合により架橋し、セラミックグリーンシートの硬度が著しく上昇して積層密着性が失われ、デラミネーションが発生してしまうおそれがある。
【００２６】
絶縁基体１の表面および内部には、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、ＷおよびＭｏの少なくともいずれか一方の高融点金属との複合導体からなる表面配線層１２および内部配線層１３が形成されている。Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、ＷおよびＭｏの少なくともいずれか一方の高融点金属との複合導体からなる配線層とすることで、低抵抗金属のみからなる配線層に比べると抵抗値は多少上がってしまうものの、後述する１２００℃〜１５００℃の焼成温度で、アルミナ質焼結体との同時焼成が可能となる。ただし、同時焼成可能といえども、低抵抗金属の融点を超える温度での焼成となるため、低抵抗金属の溶融を抑制して配線層の形態を保つことが必要となる。そこで、配線層の低抵抗化と保形性をともに達成する上で、低抵抗金属が１０〜７０体積％、特に４０〜６０体積％、高融点金属が３０〜９０体積％、特に４０〜６０体積％の割合からなることが望ましい。また、高融点金属は平均粒径が１〜１０μｍの粒子として、低抵抗金属からなるマトリックス中に分散していることが望ましい。なお、表面配線層１２は、高融点金属および低抵抗金属の割合が内部配線層１３と同じであっても異なっていてもよい。
【００２７】
また、貫通導体１４は、表面配線層１２および内部配線層１３と同様の組成であってもよく、異なっていてもよい。例えば、表面配線層１２および内部配線層１３に比べて、断面積がかなり大きなものであることから、高融点金属のみからなるものであってもよい。
【００２８】
このような多層配線基板は、表面に形成された電極パターンの誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持されたものとなる。
【００２９】
次に、本発明の多層配線基板の製造方法について説明する。
【００３０】
まず、絶縁基体１１を形成するためのセラミックグリーンシートを作製する。具体的には、Ａｌ２Ｏ３粉末８５〜９５質量％、ＳｉＯ２粉末２．５〜７．５質量％、Ｍｎ２Ｏ３粉末２．５〜７．５質量％、ＭｇＯ粉末を０．１〜４．０質量％およびＭｏＯ３粉末を０．１〜０．４質量％の割合で含む混合粉末を用意する。
【００３１】
Ａｌ２Ｏ３粉末として、平均粒径が０．５〜２．５μｍ、特に１．０〜２．０μｍのものを用いる。これは、平均粒径を０．５μｍ以上とすることでシート成形性を良好なものとし、２．５μｍ以下とすることで１５００℃以下の温度での焼成によっても緻密化を促進させるためである。
【００３２】
また、ＳｉＯ２粉末として平均粒径が１〜３μｍのものを用い、Ｍｎ２Ｏ３粉末として平均粒径が０．７〜１．７μｍのものを用いる。これらは、焼結助剤成分であって、１５００℃以下の温度でセラミックグリーンシートを焼結させるためのものである。なお、ＳｉおよびＭｎは、酸化物粉末以外に焼成によって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等として添加してもよい。
【００３３】
ＭｇＯ粉末として、平均粒径が０．５〜２．０μｍのものを用いる。ＭｇＯ粉末は、配線層を形成する複合導体との同時焼結性を高めるために添加されるもので、さらに着色成分としてのＭｏと関わってアルミナ質焼結体の黒色化に寄与するものである。Ｍｇは酸化物（ＭｇＯ）換算で０．１〜４質量％となるように、例えばＭｇＣＯ３粉末として添加されてもよい。
【００３４】
ＭｏＯ３粉末として、平均粒径が０．５〜３．０μｍのものを用いる。ＭｏＯ３粉末は、アルミナ質焼結体を黒色化するための着色成分であり、本発明においては着色成分の中でもＭｏＯ３粉末を用いることが重要である。また、このＭｏＯ３粉末は後述の非酸化性雰囲気下での焼成により、金属のＭｏとなる。ＭｏＯ３粉末の含有量が０．１質量％未満であると、絶縁基体１１の表面にシミが見えやすくなって誤認識の原因となる。一方、ＭｏＯ３粉末の含有量が０．４質量％を超えると、誘電率の低下を抑制することができず、また絶縁性を保つことができなくなってしまうおそれがある。なお、絶縁層１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄにおけるＭｏの含有量とセラミックグリーンシートにおけるＭｏＯ３粉末の含有量とはほぼ一致する。
【００３５】
また、セラミックグリーンシートにはその他の成分が含まれていてもよいが、例えばＴｉＯ２やＺｒＯ２等の周期表第４族元素化合物が存在するとアルミナ質焼結体の誘電損失が増大してしまうので、これらの元素含有量は酸化物換算で０．１質量％以下、特に０．０５質量％以下であることが好ましい。
【００３６】
そして、この混合粉末に対して有機バインダ、溶媒を添加してスラリーを調整した後、これをプレス法、ドクターブレード法、圧延法、射出法などの成形方法によってセラミックグリーンシートを作製する。あるいは、混合粉末に有機バインダを添加し、プレス成形、圧延成形等の方法により所定の厚みのセラミックグリーンシートを作製する。なお、このとき作製されるセラミックグリーンシートは、焼成後に１０〜９０μｍの厚みとなるように、１２〜１０５μｍの厚みで作製する。
【００３７】
次に、このセラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管し、水分を吸湿させる。
【００３８】
本発明の多層配線基板を製造するうえで、水分を吸湿させたセラミックグリーンシートを用意することが重要である。水分を吸湿させたセラミックグリーンシートにおいては、セラミックグリーンシート中のＭｏの存在状態が変化し、これにより水分を吸湿させていないセラミックグリーンシートと比較して焼成後の明度が変化するものと考えられる。具体的には、水分の吸湿によりＭｏＯ３およびMｇＯがＨ２Ｏと反応して溶解し、Ｍｏ６+とＭｇ２+とになり、ＭｇＭｏＯ４・５Ｈ２Ｏが析出する。このとき、ＭｇＯ粉末にＭｏ６+がくっつき、加湿なしの状態に比べてより細かく分散すると考えられる。その後、焼成過程ではＨ２Ｏが離脱し、ＭｇＯは非加湿時と同様に焼結していき、ＭｏＯ３はより細かく分散した状態を維持したままＭｏとなり、焼成後により黒く見えるようになると考えられる。そして、水分を吸湿させたセラミックグリーンシートの焼成後の状態（絶縁層）において、明度が４０〜４６％となる。
【００３９】
ここで、湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管することが重要であり、湿度が８５％未満の場合や吸湿時間が０．５時間未満の場合は、明度が４６％を超えてしまう。また、湿度が９５％を超える場合や吸湿時間が５時間を超える場合は、明度が４０％未満となってしまう。明度が４０％未満となることについては特に問題ないが、このような明度になるにつれて、セラミックグリーンシートに含まれる有機バインダに対して吸湿による水分子が水素結合により架橋し、セラミックグリーンシートの硬度が著しく上昇して積層密着性が失われ、デラミネーションが発生してしまうおそれがある。
【００４０】
次に、得られたセラミックグリーンシートに対して、マイクロドリル、レーザー等により直径が５０〜２５０μｍの貫通孔を形成する。
【００４１】
このようにして作製されたセラミックグリーンシートの表面に対して、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇの群から選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属粉末と、Ｗ、Ｍｏのうちの少なくとも１種の高融点金属粉末とを前述した比率（低抵抗金属が１０〜７０体積％、高融点金属が３０〜９０体積％）で混合して配線層用導体ペーストを調製し、スクリーン印刷、グラビア印刷などの方法により配線パターン状に印刷塗布する。また、貫通導体用ペーストを各セラミックグリーンシートの貫通孔内に充填する。なお、これらのペースト中には、絶縁層との密着性を高めるために、上記の金属粉末以外にアルミナ粉末あるいは絶縁基体１１と同一組成物の混合粉末を添加してもよく、さらにはＮｉ等の活性金属あるいはそれらの酸化物を０．０５〜２体積％の割合で添加してもよい。
【００４２】
その後、配線層用導体ペーストの印刷塗布や貫通孔に貫通導体用ペーストの充填されたセラミックグリーンシートを位置合わせして複数積層圧着した後、得られたセラミックグリーンシート積層体を非酸化性雰囲気中、最高温度が１２００〜１５００℃、特に１２５０〜１４００℃の温度となる条件で焼成する。
【００４３】
このときの焼成温度が１２００℃より低いと、通常の原料を用いた場合において、アルミナ質焼結体を相対密度９５％以上まで緻密化させることができず、熱伝導性や強度が低いものとなってしまい、焼成温度が１５００℃より高いと、ＷあるいはＭｏ自体の焼結が進み、Ｃｕの流動により均一組織を維持できなく、強いては低抵抗を維持することが困難となってしまう。また、アルミナ結晶の粒径が大きくなり異常粒成長が発生したり、Ｃｕ等の低抵抗金属がセラミックス中へ拡散するときのパスである粒界の長さが短くなるとともに拡散速度も速くなる結果、拡散距離が３０μｍを超えて大きくなり、微細配線化を阻害してしまう。
【００４４】
また、この焼成時の非酸化性雰囲気としては、窒素雰囲気あるいは窒素と水素との混合雰囲気であることが望ましい。特に、配線層中の低抵抗導体の拡散を抑制する上では、水素および窒素を含み露点が＋３０℃以下、特に＋２５℃以下の非酸化性雰囲気であることが望ましい。なお、この雰囲気には所望によりアルゴンガス等の不活性ガスが混入されてもよい。焼成時の露点が＋３０℃より高いと、焼成中に酸化物セラミックスと雰囲気中の水分とが反応し酸化膜を形成し、この酸化膜と低抵抗導体とが反応してしまい、導体の低抵抗化の妨げとなるのみでなく、低抵抗導体の拡散を助長してしまうためである。
【００４５】
以上述べた製造方法により作製された多層配線基板は、表面に形成された電極パターンの誤認識を生じさせることなく、薄層化された絶縁層における誘電率の低下を抑制するとともに絶縁性が保持されたものとなる。
【実施例】
【００４６】
純度が９９％で平均粒子径が１．８μｍのＡｌ２Ｏ３粉末に対して、純度が９９％で平均粒子径が１．０μｍのＳｉＯ２粉末、純度が９９％で平均粒子径が１．５μｍのＭｎ２Ｏ３粉末、純度が９９．９％で平均粒子径が０．７μｍのＭｇＯ粉末、純度が９９．９％で平均粒子径が１．２μｍのＭｏＯ３粉末を表１に示すような割合で混合した後、さらに、有機バインダとしてアクリル系バインダと、有機溶媒としてトルエンを混合してスラリーを調製した後、ドクターブレード法にてそれぞれ焼成後の厚みが１０μｍまたは９０μｍとなるように、グリーンシートの状態では１２μｍまたは１０５μｍのシート状に成形し、セラミックグリーンシートを得た。
【００４７】
得られたセラミックグリーンシートのうち複数枚を温度２５℃、表１に示す湿度に調整した恒温恒湿槽に入れ、表１に示す所定時間放置し、吸湿させた。
【００４８】
吸湿させたセラミックグリーンシートに対してレーザー加工によって打抜き加工を施し、直径が２００μｍの貫通孔を形成した。
【００４９】
そして、純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＭｏ粉末９５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．８μｍのＡｌ２Ｏ３粉末５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、貫通導体用ペーストを調製し、この貫通導体用ペーストをスクリーン印刷法によって上記のセラミックグリーンシートの貫通孔内に充填した。
【００５０】
次に、純度９９％、平均粒子径１．２μｍのＣｕ粉末３５質量％と純度９９．９％、平均粒子径１．２μｍのＷ粉末６５質量％とを混合した粉末に対し、アクリル系バインダとアセトンを溶媒として混合し、配線層用導体ペーストを調製した。そして、貫通孔内に貫通導体用ペーストを充填したセラミックグリーンシートに対してスクリーン印刷法によってシグナル配線パターンおよびグランド配線パターンに印刷塗布した。
【００５１】
得られたセラミックグリーンシートを５層積層してセラミックグリーンシート積層体を作製した。露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて脱脂を行なった後、引き続き、１０００℃から焼成温度の１３５０℃までを５０℃／時間の昇温速度で昇温し、焼成温度にて露点＋２５℃の窒素水素混合雰囲気にて１時間保持した後、１０００℃までを１００℃／時間の降温速度で冷却した。
【００５２】
このようにして得られた多層配線基板において、色彩色差計（コニカミノルタ社製、ＣＲ−３００）により明度を測定した。その結果を表１に示す。
【００５３】
また、各絶縁層の層厚みは、多層配線基板を切断し、断面を走査型電子顕微鏡にて観察し、各絶縁層間の距離を測定した。その結果を表１に示す。
【００５４】
また、比誘電率は空洞共振器法を用いて測定した。その結果を表１に示す。
【００５５】
また、得られた多層配線基板を内層断面が露出するように切断し、デラミネーションの発生の有無を確認した。１枚の基板につき１０箇所、１０枚の基板について計１００箇所確認を行い、デラミネーションが発生していないものを良品とした。その結果を表１に示す。
【００５６】
なお、焼成後の絶縁基体において、Ａｌ２Ｏ３が含まれることはＸ線回折装置にて確認し、Ｓｉ、Ｍｎ、ＭｇおよびＭｏが含まれること、およびＭｏの含有量はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分析装置にて確認した。
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１から明らかなように、本発明の多層配線基板（試料Ｎｏ．２〜４、６、８〜１０、１２、１３、１６〜１８）では、明度が４０〜４４％で、比誘電率が９．４以下と低く、デラミネーションによる不良のないものであった。
【００５９】
これに対し、セラミックグリーンシートにおけるＭｏＯ３粉末の含有量が０．４質量％を超える試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．１５では、比誘電率が９．４を超えて高い値を示すようになった。
【００６０】
また、湿度が８５％未満である試料Ｎｏ．５および試料Ｎｏ．７では、明度が４６％を超え、十分な黒色化が得られなかった。
【００６１】
また、加湿時間が５時間を超える試料Ｎｏ．１１および試料Ｎｏ．１４では、明度が４０％未満となり、デラミネーションの判定において不良が発生した。
【００６２】
なお、加湿させていない試料Ｎｏ．１９および試料Ｎｏ．２０を別途用意したが、これらの試料では、明度が極めて高い値となった。
【００６３】
また、絶縁性については、スクリーン印刷時に形成した１０ｍｍ×１０ｍｍの対向電極間の絶縁抵抗を評価し、本発明範囲内の試料が問題ないことを確認した。
【符号の説明】
【００６４】
１１：絶縁基体
１２：内部配線層
１３：表面配線層
１４：貫通導体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび着色成分としてＭｏを含むアルミナ質焼結体からなる厚さ１０〜９０μｍの絶縁層を複数積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に設けられた配線層と、前記絶縁基体の内部に設けられ、前記配線層に接続された貫通導体とを備えた多層配線基板において、
前記複数の絶縁層は、Ｍｏの含有量が０．１〜０．４質量％であり、かつ明度が４０％〜４６％であることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とし、ＳｉＯ２粉末と、Ｍｎ２Ｏ３粉末と、ＭｇＯ粉末またはＭｇＣＯ３粉末とを含むとともに、着色成分としてＭｏＯ３粉末を０．１〜０．４質量部含む、焼成後に１０〜９０μｍの厚みとなるように調製されたセラミックグリーンシートを作製する工程と、
該セラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管する工程と、
前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、該貫通孔に貫通導体用ペーストを充填するとともに、前記セラミックグリーンシートの表面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、
前記セラミックグリーンシートを複数積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
該セラミックグリーンシート積層体を非酸化性雰囲気で焼成する工程と
を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３を主成分とし、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｍｇおよび着色成分としてＭｏを含むアルミナ質焼結体からなる厚さ１０〜９０μｍの絶縁層を複数積層してなる絶縁基体と、該絶縁基体の表面および内部に設けられた配線層と、前記絶縁基体の内部に設けられ、前記配線層に接続された貫通導体とを備えた多層配線基板において、
前記複数の絶縁層は、Ｍｏの含有量が０．１〜０．４質量％であり、かつ明度が４０％〜４６％であることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
Ａｌ２Ｏ３粉末を主成分とし、ＳｉＯ２粉末と、Ｍｎ２Ｏ３粉末と、ＭｇＯ粉末またはＭｇＣＯ３粉末とを含むとともに、着色成分としてＭｏＯ３粉末を０．１〜０．４質量部含む、焼成後に１０〜９０μｍの厚みとなるように調製されたセラミックグリーンシートを作製する工程と、
該セラミックグリーンシートを湿度８５〜９５％の大気雰囲気下に０．５〜５時間保管する工程と、
前記セラミックグリーンシートに貫通孔を形成し、該貫通孔に貫通導体用ペーストを充填するとともに、前記セラミックグリーンシートの表面に配線層用導体ペーストを塗布する工程と、
前記セラミックグリーンシートを複数積層してセラミックグリーンシート積層体を作製する工程と、
該セラミックグリーンシート積層体を非酸化性雰囲気で焼成する工程と
を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１７７３３５（Ｐ２０１０−１７７３３５Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６５２１（Ｐ２００９−１６５２１）
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【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８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２８日（２００９．１．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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