配線基板
【課題】耐薬品性が良好な配線基板を提供することを目的とする。
【解決手段】ガラス相と結晶相とを具備する絶縁層２と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層５とを具備する配線基板において、前記絶縁層２が、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることを特徴とする。
【解決手段】ガラス相と結晶相とを具備する絶縁層２と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層５とを具備する配線基板において、前記絶縁層２が、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板に関するものであり、耐薬品性に優れた多層配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低抵抗で低融点のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを配線層とした、いわゆるガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板が用いられている。このようなガラスセラミックスを用いた配線基板は、従来のアルミナや窒化珪素などを用いた配線基板に比べ、耐薬品性に劣るガラス成分を多く含有することから、メッキ工程などで薬品により表面が溶け出して変色するなどの問題があるが、低温で焼成することができる利点から需要が拡大している。
【０００３】
近年においては、配線基板に対して種々の機能の付加が求められ、ガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板においても異種の組成の絶縁層を組み合わせることが提案されている。
【０００４】
例えば、配線基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、低誘電率の絶縁層中に高誘電率の絶縁層などを積層したりした配線基板が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
このような異種材料を積層した配線基板においては、組成や特性の異なる絶縁層間における焼成収縮率や熱膨張係数の不一致に起因して、絶縁層間にクラックやデラミネーション（層間剥離）が発生する恐れがあり、そのために各絶縁層材料の収縮率や熱膨張係数ができるだけ一致するように絶縁層の特性を選択、制御することが行われている。
【０００６】
また、近年においては、絶縁層間の焼成収縮率の差を積極的に利用して、焼成時の面方向（積層方向に垂直な方向）における配線基板の収縮率を小さくして、配線基板上に形成される電極の寸法精度を高めることも提案されている。
【０００７】
すなわち、焼成収縮開始温度の異なる絶縁層を積層して同時焼成することにより、２種類の絶縁層を異なる温度で収縮させて、絶縁層が互いに面方向の収縮を制限するようにして、焼成による面方向の収縮率を小さくし寸法精度を高める方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００８】
また、基板の構造としては、表裏面に配設される絶縁層を先に収縮完了せしめた場合には表裏面が低温から剛性の高い状態になり、高温から収縮する絶縁層が収縮する際に、表裏面が高い剛性を有するため、収縮の応力による変形等がし難くなり、より効果的に面方向の収縮を制限することが可能となる（例えば、特許文献３を参照。）。
【特許文献１】特開平８−２２８０７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１５８７５号公報
【特許文献３】特開２００６−１２０７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、焼成収縮開始温度を低くした層は、より低温にて焼成開始させるために、Ｂ２Ｏ３等の耐薬品性に劣る成分を多量に添加する必要が生じる。そのために配線基板にめっき処理を施した際に基板表面の変色や、表面導体層の接着強度の低下等を引き起こす問題が生じる。特に、ワイヤボンディングの接続信頼性を向上させるために、めっき厚みを増加させる場合や、配線層中に含有されるガラス相を除去するために、強いＨＦ処理等が必要となる場合にその問題が顕著となる。
【００１０】
このように、同一の絶縁層から配線基板が構成される場合であっても、異なる絶縁層を積層した場合であっても、絶縁層の耐薬品性については課題が存在している。
【００１１】
したがって本発明は、耐薬品性が良好な配線基板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】
【００１２】
本発明の配線基板は、ガラス相と結晶相とを具備する絶縁層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層が、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁層と、前記絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない他の絶縁層とが積層されてなり、少なくとも前記絶縁層が表裏面に配設されていることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁層が、セルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の配線基板によれば、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなる絶縁層を用いることで、耐薬品性に優れた配線基板を提供できる。
【００１６】
また、本発明の配線基板によれば、前記絶縁層と、前記絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない他の絶縁層とを積層することで配線基板の面方向の収縮を抑制し、寸法精度に優れた配線基板を提供できる。さらに、耐薬品性に優れた絶縁層を表裏面に配設することで、寸法精度に優れ、しかも耐薬品性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁層が、より低温にて結晶化せしめることが可能なセルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の配線基板１は、絶縁層２とＡｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層とを備えたものであって、この配線層は配線基板１の表裏面に配置された表面導体層５と配線基板１の内部に配置された内部導体層９および導体層間を接続するビアホール導体１１とから構成されている。本発明の配線基板１を構成する絶縁層２は、単層であってもよく、図１に示すように複数積層されていてもよい。
【００１９】
そして、本発明の配線基板１によれば、絶縁層２はガラス相と結晶相とからなり、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有していることが重要である。
【００２０】
このような構成とすることで、ガラス転移点を低温化した場合においても、良好な耐薬品性を確保することが可能となり、めっき後の変色や、表面導体層５の接着強度の低下を防止することができる。
【００２１】
このような絶縁層２は、例えば、ガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して作製した成形体を焼成することで作製することができる。
【００２２】
この絶縁層２を構成する成分について以下に説明する。
【００２３】
ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマーであり、その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、ガラスが失透し、安定に製造することが困難となり、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス転移点が上昇し、１０５０℃以下の低温焼成で緻密化することが困難となる。ＳｉＯ２の特に望ましい範囲は、１０〜２５質量％である。
【００２４】
また、Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマーであると同時に、軟化温度、溶解温度を低下せしめる働きがあり、Ｂ２Ｏ３が範囲内である場合には、工業的に安価に製造することが容易になると同時にガラスのガラス転移点を低下させることができる一方、Ｂ２Ｏ３は対薬品性を劣化させる成分でもある。
【００２５】
その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、ガラス転移点が上昇し、絶縁層２の収縮開始温度を他の絶縁層３よりも低温とすることが困難となり、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、耐薬品性が低下する。Ｂ２Ｏ３の特に望ましい範囲は、１６〜３０質量％である。特に、その全量をガラス粉末中に含有せしめることが望ましい。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐薬品性を向上させる効果を有する。また、セラミックス粉末ａとして、特にアルミナを用いることにより、絶縁層２の耐薬品性を向上させることに加えて、抗折強度の向上を同時に達成することが可能となる。
【００２７】
その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、耐薬品性が低下し、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス転移点が上昇する。Ａｌ２Ｏ３の特に望ましい範囲は２０〜３１質量％である。
【００２８】
また、ＭｇＯは、ガラスの耐薬品性を向上させる効果が特に高い成分であり、後述するガラス中のＭｇＯの量を増加させることにより、Ｂ２Ｏ３を増加させた場合においても、高い耐薬品性を示すことが可能となる。
【００２９】
その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、耐薬品性が低下し、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス粉末製造時に溶融残滓として残る恐れがある。
【００３０】
ＭｇＯの特に望ましい範囲は１７〜３０質量％である。
【００３１】
また、ＢａＯはガラス転移点を低下させる効果がある。
【００３２】
その含有量が上記範囲内よりも少ない場合には、ガラス転移点が上昇し、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、耐薬品性が低下する。ＢａＯの特に望ましい範囲は９〜１６質量％である。
【００３３】
また、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２は、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果がある。ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種のその合量が、上記範囲よりも少ない場合には、結晶化不足となり、焼成収縮開始温度が高くなり、逆に、その合量が、上記範囲よりも多い場合には、緻密なガラスセラミック焼結体を得ることが困難となる。なお、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種のその合量の特に望ましい範囲は、３〜８質量％である。
【００３４】
また、絶縁層２が、セルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することにより、耐薬品性を更に向上させることができるため望ましい。
【００３５】
ここで、セルジアンは化学式がＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、サフィリンはＭｇ４Ａｌ１０Ｓｉ２Ｏ２３にて記述される結晶相であり、必ずしも化学両論組成である必要はなく、その固溶体等であっても差し支えない。
【００３６】
さらに、本発明においては、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記以外の他の結晶相、例えばＡｌ２Ｏ３、ＺｎＳｉＯ４、ＺｒＯ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、ＺｒＳｉＯ４、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６、ＣａＳｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＳｉＯ３、ＢａＳｉＯ３等を混合することもできる。
【００３７】
特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Ａｌ２Ｏ３結晶相を含有させることが望ましい。
【００３８】
また、本発明の配線基板１によれば、例えば、図２に示すように配線基板１を構成する絶縁層として異なる組成を備えた複数の絶縁層を組み合わせることもできる。すなわち、絶縁層２と、この絶縁層２とは異なる組成の他の絶縁層３とを組み合わせた場合には、両者の焼成収縮開始温度が異なることに起因して、配線基板１の面方向における収縮を抑制することができることから、寸法精度に優れた配線基板１となる。
【００３９】
このとき絶縁層２を配線基板１の表裏面に配置するとともに、他の絶縁層３の組成を絶縁層２よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少なくなるようにすることが望ましい。
【００４０】
これにより他の絶縁層３よりも収縮開始温度が低い絶縁層２が配線基板１の表面に配置されるため、表裏面に配設された絶縁層２が先に収縮完了することで表裏面の絶縁層２が低温から剛性の高い状態になり、絶縁層２よりも高温で収縮する他の絶縁層３が収縮する際に、表裏面が高い剛性を有するため、収縮の応力による変形等が起こりにくくなり、より効果的に配線基板１の面方向の収縮を制限することが可能となる。
【００４１】
本発明によれば、このように異なる組成を備えた複数の絶縁層を組み合わせ、低温で収縮を開始する絶縁層２を表面に配置した場合であっても、絶縁層２が耐薬品性に優れたものであるため、高い寸法精度を実現できるとともに配線基板１の高い耐薬品性も実現することができるのである。
【００４２】
このように絶縁層２と他の絶縁層３を組み合わせることにより、互いの配線基板１の面方向の収縮を抑制する力が強くなり配線基板１の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。
【００４３】
また、上記の組合せとした場合には、他の絶縁層３が収縮開始するときには、絶縁層２の焼成収縮はほぼ終了させることができる。
【００４４】
すなわち、絶縁層２が収縮しているときには他の絶縁層３が収縮せず、他の絶縁層３が収縮しているときには、絶縁層２は収縮しないため、互いの面方向の収縮を制限しあうことが可能であり、面方向の収縮量を５％以下とすることができるため、面方向の収縮量のばらつきも抑制できる。
【００４５】
より効果的に面方向の収縮を制限しあうためには、絶縁層２に用いるガラス粉末ａのガラス転移点が、他の絶縁層３に用いるガラス粉末ｂのガラス転移点より低いことが望ましい。特に、ガラス転移点の差は１０℃以上、さらには２０℃以上、好適には４０℃以上とすることが望ましい。
【００４６】
なお、ここでいう焼成収縮がほぼ終了しているとは、最終焼成体積収縮量の９８％以上の収縮が終了しているということであり、特に９８％収縮した温度を収縮完了温度と呼ぶ。
【００４７】
一方、収縮開始温度とは、最終焼成体積収縮量の２％収縮した温度を指す。
【００４８】
なお、絶縁層２の剛性を高め、より効果的に面方向の収縮を制限するためには、ガラス粉末ａは、焼成により結晶層が析出する結晶化ガラスであることが好ましい。さらには、絶縁層２の焼成収縮開始温度が他の絶縁層３の焼成収縮開始温度より、１０℃以上、さらには５０℃以上、好適には８０℃以上低いことが２種の絶縁層の収縮する温度域の重畳が少なくなるので好ましい。
【００４９】
また、絶縁層２、他の絶縁層３は、いずれも１０５０℃以下での焼成が可能であり、導体層をＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗導体を用いて形成することが可能である。
【００５０】
なお、絶縁層２および他の絶縁層３は、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。
【００５１】
さらには、絶縁層２および他の絶縁層３以外の絶縁層を加えても良い。また、絶縁層２および他の絶縁層３以外の絶縁層が複数種類であっても良い。
【００５２】
続いて、本発明の配線基板の製造方法のうち、絶縁層２と他の絶縁層３とを用いた場合について以下に説明する。なお、絶縁層２のみを用いる場合については、絶縁層２の組成を特定の範囲にすれば、従来周知の配線基板１の製造方法によって容易に作製することができるため、製造方法の説明については省略する。
【００５３】
本発明の配線基板１の製造方法では、絶縁層成形体ｂにおけるＳｉＯ２の含有量が絶縁層成形体ａよりも１０質量％以上多く、絶縁層成形体ｂにおけるＢ２Ｏ３の含有量が絶縁層成形体ａよりも１０質量％以上少ないことが、前述の様に、互いの面方向の収縮を抑制する力が強くなり面方向の焼成収縮率が５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができるため重要である。
【００５４】
また、絶縁層成形体ａの組成としては、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることが、ガラス転移点を低温化した場合においても、良好な耐薬品性を確保することが可能となり、めっき後の変色や、表面導体層の接着強度の低下を防止することができるため重要である。
【００５５】
これらの絶縁層２および他の絶縁層３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕといった低融点の配線層を同時焼成にて形成するために、１０５０℃以下の低温で焼成する必要があるため、低温で軟化するガラス粉末を用い、その軟化流動により低温焼成するガラスセラミックスにて構成される。
【００５６】
まず、原料粉末としてガラス粉末ａおよびガラス粉末ｂと、セラミックス粉末ａおよびセラミックス粉末ｂを準備する。
【００５７】
そして、これらのガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して焼成収縮挙動の異なる２種の絶縁層成形体を作製する。
【００５８】
ここで、ガラス粉末ｂにおけるＳｉＯ２の含有量がガラス粉末ａよりも１０質量％以上、特に１３質量％以上多く、ガラス粉末ｂにおけるＢ２Ｏ３の含有量がガラス粉末ａよりも１０質量％以上、特に１３質量％以上少なくすることにより、前述の様に、互いの面方向の収縮を抑制する力が強くなり面方向の焼成収縮率が５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができるため望ましい。
【００５９】
ガラス粉末ａの組成としては、少なくとも１０〜３０質量％、特に１５〜２５質量％のＳｉＯ２と、２０〜３５質量％、特に２２〜３０質量％のＢ２Ｏ３と、１〜１０質量％、特に２〜８質量％のＡｌ２Ｏ３と、２５〜４０質量％、特に２８〜３５質量％のＭｇＯと、１０〜２０質量％、特に１２〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で２〜１０質量％、特に３〜８質量％含有してなることが、ガラス転移点を低温化した場合においても、良好な耐薬品性を確保することが可能となり、めっき後の変色や、表面導体層の接着強度の低下を防止することができるため重要である。
【００６０】
また、ガラス粉末ａ／セラミックス粉末ａ比は、９５／５質量％〜６０／４０質量％、特に９０／１０質量％〜７０／３０質量％であることが焼成収縮率の低減と、良好な耐薬品性を確保することができるため望ましい。
【００６１】
また、セラミックス粉末ａは、本発明の範囲を逸脱しない限りは特に制限されるものではなく、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳｉＯ４、ＺｒＯ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、ＺｒＳｉＯ４、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６、ＣａＳｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＳｉＯ３、ＢａＳｉＯ３等を選択することもできる。
【００６２】
ガラス粉末ａの組成、ガラス粉末ａ／セラミックス粉末ａ比、セラミックス粉末の種類を選択することにより、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。
【００６３】
セラミックス粉末ａとして、特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Ａｌ２Ｏ３が望ましい。
【００６４】
一方、ガラス粉末ｂおよびセラミックス粉末ｂにおいても、本発明の範囲を逸脱しない限りは特に制限されるものではなく、上述の様な組合せを選択することができる。
【００６５】
絶縁層成形体ａならびに絶縁層成形体ｂが、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含有してなり、絶縁層成形体ａに含まれるガラス粉末ａのＢ２Ｏ３の含有量が絶縁層成形体ｂに含まれるガラス粉末ｂのＢ２Ｏ３の含有量よりも多くすることにより、絶縁層成形体ａの焼成開始温度を絶縁層成形体ｂよりも、低温化することが容易となるため望ましい。
【００６６】
絶縁層成形体ａならびに絶縁層成形体ｂが、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含有してなり、絶縁層成形体ａに含まれるガラス粉末ａのＳｉＯ２の含有量が絶縁層成形体ｂに含まれるガラス粉末ｂのＳｉＯ２の含有量よりも少なくすることにより、絶縁層成形体ａの焼成開始温度を絶縁層成形体ｂよりも、低温化することが容易となるため望ましい。
【００６７】
ガラス粉末ａのガラス転移点が、ガラス粉末ｂのガラス転移点より低くすることにより、絶縁層成形体ａの焼成開始温度を絶縁層成形体ｂよりも、低温化することが容易となるため望ましい。
【００６８】
これら２種の絶縁層成形体の原料粉末と、有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合しセラミックスラリーを作製する。
【００６９】
このセラミックスラリーを用いて、リップコーター法やドクターブレード法などの公知の成形法によってグリーンシートを作製する。なお、場合によっては、片方の絶縁層はペースト化し、印刷により絶縁層を形成することも可能である。
【００７０】
次にこのグリーンシートにパンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填し、また、表面導体層や内部導体層を、導体ペーストを用いてスクリーン印刷法やグラビア印刷法などの公知の印刷法によって被着形成する。
【００７１】
このようにして得られた各グリーンシートからなる絶縁シートＡおよび他の絶縁シートＢを所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。
【００７２】
焼成にあたっては、昇温して、絶縁シートＡの収縮開始温度に達した後、徐々に昇温するか、または収縮開始温度、あるいは収縮開始温度以上、他の絶縁シートＢの収縮開始温度よりも低い温度で、一時的に炉内温度を保持して絶縁層２が最終収縮率の９０％以上焼成が進行するまで保持する。この時絶縁シートＡは、その温度で焼成収縮しない他の絶縁シートＢによって面方向への収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮する。
【００７３】
その後、絶縁シートＡが最終収縮率の９０％以上収縮した後、他の絶縁シートＢの収縮開始温度に昇温して焼成する。この焼成によって、他の絶縁シートＢは、焼結がほぼ完了した絶縁シートＡによって面方向への焼成収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮する。その結果、絶縁シートＡおよび他の絶縁シートＢともに面方向への焼成収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮した寸法制度の高い基板を作製することができる。
【００７４】
得られた焼結体を必要に応じて、例えば、アルカリ脱脂やガラスエッチング等の前処理を行った後、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｕ−Ａｕ等のめっき処理を施すことにより、本発明の配線基板を得ることができる。
【実施例】
【００７５】
まず、表１に示す平均粒径２．０μｍのガラス粉末Ａ１〜Ａ３３と、平均粒径２．０μｍのアルミナ粉末とを表１に示す割合で混合し、有機バインダーとしてアクリルバインダー、有機溶剤としてトルエンとを混合してスラリーを作製し、これをドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、配線基板用の厚みが７０μｍの絶縁シートを作製した。なお、これらの絶縁シートは焼成後に表２に示す組成となる。
次に、これらの絶縁シートに平均粒径５μｍの銀粉末を含有する導体ペーストを塗布して配線パターンを形成し、これらの絶縁シートをそれぞれ７層ずつ積層して、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの積層成形体を作製し、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃で１時間保持して焼成し、配線基板を作製した。
なお、これらの試料には表層に焼成後に２ｍｍ角となる配線パターンを形成した。そして、これらの試料の一部には、配線パターンにＮｉ−Ａｕめっきを施し、めっき処理前後の表面導体層の接着強度を測定した。
【００７６】
接着強度の測定は、０．８ｍｍφのリード線を半田付けし、オートグラフを用いて垂直に引っ張り、めっき後の表面導体層の接着強度を測定した。なお、０．２ＭＰａ以上の接着強度を合格とした。また、めっき処理前後の色調の変化についても目視で評価し、色調の変化がないものを合格とした。なお、試料の結晶層はＸＲＤを用いて測定した。
【００７７】
表２に、試料のめっき処理前後の接着強度と色調の変化について記載する。
【００７８】
表２に記載されたように、本発明の範囲外の組成の試料Ｎｏ．ａ２、ａ７、ａ８、１３ａ、ａ１４、ａ１９、ａ２０、ａ２５、ａ２６およびａ３１〜ａ３３は、めっき処理の前後で色調の変化が確認され、表面導体層の接着強度も劣化していることがわかる。
【００７９】
一方、本発明の試料Ｎｏ．ａ１、ａ３〜ａ６、ａ９〜ａ１２、ａ１５〜ａ１８、ａ２１
〜ａ２４およびａ２７〜ａ３０は、めっき処理の前後で色調の変化がなく、表面導体層の接着強度も０．２２ＭＰａ以上となった。
【００８０】
この結果より、本発明の組成の絶縁層を備えた配線基板は、低温での焼成が可能であるとともに、耐薬品性に優れ、めっき処理をしても表面導体層の接着強度が高いことがわかる。
【表１】
【００８１】
【表２】
【００８２】
次に、組成の異なる絶縁層の組み合わせについて検討した。まず、表３のＢ１のガラス粉末と平均粒径２．０μｍのアルミナ粉末とを表３に示す割合で混合し、焼成後に表４のｂ１の組成となる厚さが７０μｍの他の絶縁シートｂ１を作製した。
【００８３】
次に、この他の絶縁シートｂ１と先に作製した表２の絶縁シートａ１とに平均粒径５μｍの銀粉末を含有する導体ペーストを塗布して配線パターンを形成し、これらの絶縁シートを表５に示す組み合わせで７層積層して、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの積層成形体を作製し、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃で１時間保持して焼成し、配線基板を作製した。
なお、これらの試料には表層に焼成後に２ｍｍ角となる配線パターンを形成した。そして、これらの試料の一部には、配線パターンにＮｉ−Ａｕめっきを施し、めっき処理前後の表面導体層の接着強度を測定した。また、めっき処理前後の色調の変化についても目視で評価し、色調の変化がないものを合格とした。
また、これらの試料については、焼成前の積層成形体と焼成後の多層基板に対して、長さ６５ｍｍのポイント間の収縮率を表裏面双方について測定し、収縮率の大きい方の値を表５に記載した。また、面方向の寸法精度として、収縮率の最大値と最小値の差を評価して表５に記載した。なお、ｎ数は２２とした。
【００８４】
表５に示すように、表裏面の絶縁層をａ１で構成し、第２、４、６層の他の絶縁層をｂ１で構成した試料Ｎｏ．１では、面方向の収縮率が最も小さくなり、寸法精度も最も優れたものとなった。また、めっき処理による色調の変化もなく、優れた表面導体層の接着強度を実現することができた。
【００８５】
すなわち、表裏面の絶縁層を特定の組成範囲とし、この絶縁層と、この表裏面の絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない絶縁層とを積層した本発明の配線基板は、優れた寸法精度と優れた表面導体層の接着強度を実現することができた。
【表３】
【００８６】
【表４】
【００８７】
【表５】
【００８８】
次に、焼成後に表２に示す組成となる表１に記載のガラス粉末を用いた厚さ７０μｍの絶縁シートと、焼成後に表４に示す組成となる表３に記載のガラス粉末を用いた厚さ７０μｍの他の絶縁シートとを、表６に示す組合せで積層成形体を作製し、７層積層して、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの積層成形体を作製し、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃で１時間保持して焼成し、配線基板を作製した。
これらの７層の絶縁シートの組合せは、表６に示した絶縁層２が第１、３、５、７層目となるようにし、他の絶縁層３が第２、４、６層目となるようにした。
【００８９】
また、積層する前に、絶縁シートに平均粒径５μｍの銀粉末を含有する導体ペーストを塗布して、表層に焼成後に２ｍｍ角となる配線パターンを形成した。そして、これらの試料には、配線パターンにＮｉ−Ａｕめっきを施し、めっき処理前後の表面導体層の接着強度を測定した。また、めっき処理前後の色調の変化についても目視で評価し、色調の変化がないものを合格とした。
また、これらの試料については、焼成前の積層成形体と焼成後の多層基板に対して、長さ６５ｍｍのポイント間の収縮率を表裏面双方について測定し、収縮率の大きい方の値を表５に記載した。また、面方向の寸法精度として、収縮率の最大値と最小値の差を評価して表５に記載した。なお、ｎ数は２２とした。
【表６】
【００９０】
表６に示すように、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．７、１３、１９、２５および３１は、めっき処理の前後で色調の変化が確認され、表面導体層の接着強度も劣化していることがわかる。
【００９１】
一方、本発明の試料Ｎｏ．６、８〜１２、１４〜１８、２０〜２４、２６〜３０および３２〜３６は、めっき処理の前後で色調の変化がなく、表面導体層の接着強度も０．２ＭＰａ以上となった。
【００９２】
なお、収縮終了温度が９００℃を越える絶縁層もあったが、９００℃で１時間保持したため、いずれも十分に緻密化していることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の配線基板の断面図である。
【図２】本発明の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・配線基板
２・・・絶縁層
３・・・他の絶縁層
５・・・配線層
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板に関するものであり、耐薬品性に優れた多層配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低抵抗で低融点のＡｕ、Ａｇ、Ｃｕを配線層とした、いわゆるガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板が用いられている。このようなガラスセラミックスを用いた配線基板は、従来のアルミナや窒化珪素などを用いた配線基板に比べ、耐薬品性に劣るガラス成分を多く含有することから、メッキ工程などで薬品により表面が溶け出して変色するなどの問題があるが、低温で焼成することができる利点から需要が拡大している。
【０００３】
近年においては、配線基板に対して種々の機能の付加が求められ、ガラスセラミックスを絶縁層とする配線基板においても異種の組成の絶縁層を組み合わせることが提案されている。
【０００４】
例えば、配線基板の中に容量値の高いキャパシタを内蔵するために、低誘電率の絶縁層中に高誘電率の絶縁層などを積層したりした配線基板が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
このような異種材料を積層した配線基板においては、組成や特性の異なる絶縁層間における焼成収縮率や熱膨張係数の不一致に起因して、絶縁層間にクラックやデラミネーション（層間剥離）が発生する恐れがあり、そのために各絶縁層材料の収縮率や熱膨張係数ができるだけ一致するように絶縁層の特性を選択、制御することが行われている。
【０００６】
また、近年においては、絶縁層間の焼成収縮率の差を積極的に利用して、焼成時の面方向（積層方向に垂直な方向）における配線基板の収縮率を小さくして、配線基板上に形成される電極の寸法精度を高めることも提案されている。
【０００７】
すなわち、焼成収縮開始温度の異なる絶縁層を積層して同時焼成することにより、２種類の絶縁層を異なる温度で収縮させて、絶縁層が互いに面方向の収縮を制限するようにして、焼成による面方向の収縮率を小さくし寸法精度を高める方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照。）。
【０００８】
また、基板の構造としては、表裏面に配設される絶縁層を先に収縮完了せしめた場合には表裏面が低温から剛性の高い状態になり、高温から収縮する絶縁層が収縮する際に、表裏面が高い剛性を有するため、収縮の応力による変形等がし難くなり、より効果的に面方向の収縮を制限することが可能となる（例えば、特許文献３を参照。）。
【特許文献１】特開平８−２２８０７８号公報
【特許文献２】特開２００１−１５８７５号公報
【特許文献３】特開２００６−１２０７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、焼成収縮開始温度を低くした層は、より低温にて焼成開始させるために、Ｂ２Ｏ３等の耐薬品性に劣る成分を多量に添加する必要が生じる。そのために配線基板にめっき処理を施した際に基板表面の変色や、表面導体層の接着強度の低下等を引き起こす問題が生じる。特に、ワイヤボンディングの接続信頼性を向上させるために、めっき厚みを増加させる場合や、配線層中に含有されるガラス相を除去するために、強いＨＦ処理等が必要となる場合にその問題が顕著となる。
【００１０】
このように、同一の絶縁層から配線基板が構成される場合であっても、異なる絶縁層を積層した場合であっても、絶縁層の耐薬品性については課題が存在している。
【００１１】
したがって本発明は、耐薬品性が良好な配線基板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】
【００１２】
本発明の配線基板は、ガラス相と結晶相とを具備する絶縁層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層が、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁層と、前記絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない他の絶縁層とが積層されてなり、少なくとも前記絶縁層が表裏面に配設されていることが望ましい。
【００１４】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁層が、セルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の配線基板によれば、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなる絶縁層を用いることで、耐薬品性に優れた配線基板を提供できる。
【００１６】
また、本発明の配線基板によれば、前記絶縁層と、前記絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない他の絶縁層とを積層することで配線基板の面方向の収縮を抑制し、寸法精度に優れた配線基板を提供できる。さらに、耐薬品性に優れた絶縁層を表裏面に配設することで、寸法精度に優れ、しかも耐薬品性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１７】
また、本発明の配線基板は、前記絶縁層が、より低温にて結晶化せしめることが可能なセルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１に示すように、本発明の配線基板１は、絶縁層２とＡｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層とを備えたものであって、この配線層は配線基板１の表裏面に配置された表面導体層５と配線基板１の内部に配置された内部導体層９および導体層間を接続するビアホール導体１１とから構成されている。本発明の配線基板１を構成する絶縁層２は、単層であってもよく、図１に示すように複数積層されていてもよい。
【００１９】
そして、本発明の配線基板１によれば、絶縁層２はガラス相と結晶相とからなり、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有していることが重要である。
【００２０】
このような構成とすることで、ガラス転移点を低温化した場合においても、良好な耐薬品性を確保することが可能となり、めっき後の変色や、表面導体層５の接着強度の低下を防止することができる。
【００２１】
このような絶縁層２は、例えば、ガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して作製した成形体を焼成することで作製することができる。
【００２２】
この絶縁層２を構成する成分について以下に説明する。
【００２３】
ＳｉＯ２はガラスのネットワークフォーマーであり、その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、ガラスが失透し、安定に製造することが困難となり、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス転移点が上昇し、１０５０℃以下の低温焼成で緻密化することが困難となる。ＳｉＯ２の特に望ましい範囲は、１０〜２５質量％である。
【００２４】
また、Ｂ２Ｏ３は、ガラスのネットワークフォーマーであると同時に、軟化温度、溶解温度を低下せしめる働きがあり、Ｂ２Ｏ３が範囲内である場合には、工業的に安価に製造することが容易になると同時にガラスのガラス転移点を低下させることができる一方、Ｂ２Ｏ３は対薬品性を劣化させる成分でもある。
【００２５】
その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、ガラス転移点が上昇し、絶縁層２の収縮開始温度を他の絶縁層３よりも低温とすることが困難となり、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、耐薬品性が低下する。Ｂ２Ｏ３の特に望ましい範囲は、１６〜３０質量％である。特に、その全量をガラス粉末中に含有せしめることが望ましい。
【００２６】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの耐薬品性を向上させる効果を有する。また、セラミックス粉末ａとして、特にアルミナを用いることにより、絶縁層２の耐薬品性を向上させることに加えて、抗折強度の向上を同時に達成することが可能となる。
【００２７】
その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、耐薬品性が低下し、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス転移点が上昇する。Ａｌ２Ｏ３の特に望ましい範囲は２０〜３１質量％である。
【００２８】
また、ＭｇＯは、ガラスの耐薬品性を向上させる効果が特に高い成分であり、後述するガラス中のＭｇＯの量を増加させることにより、Ｂ２Ｏ３を増加させた場合においても、高い耐薬品性を示すことが可能となる。
【００２９】
その含有量が上記範囲よりも少ない場合には、耐薬品性が低下し、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス粉末製造時に溶融残滓として残る恐れがある。
【００３０】
ＭｇＯの特に望ましい範囲は１７〜３０質量％である。
【００３１】
また、ＢａＯはガラス転移点を低下させる効果がある。
【００３２】
その含有量が上記範囲内よりも少ない場合には、ガラス転移点が上昇し、逆に、その含有量が上記範囲よりも多い場合には、耐薬品性が低下する。ＢａＯの特に望ましい範囲は９〜１６質量％である。
【００３３】
また、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２は、ガラスの結晶化を促進させ、収縮開始温度を低くする効果がある。ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種のその合量が、上記範囲よりも少ない場合には、結晶化不足となり、焼成収縮開始温度が高くなり、逆に、その合量が、上記範囲よりも多い場合には、緻密なガラスセラミック焼結体を得ることが困難となる。なお、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種のその合量の特に望ましい範囲は、３〜８質量％である。
【００３４】
また、絶縁層２が、セルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することにより、耐薬品性を更に向上させることができるため望ましい。
【００３５】
ここで、セルジアンは化学式がＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、サフィリンはＭｇ４Ａｌ１０Ｓｉ２Ｏ２３にて記述される結晶相であり、必ずしも化学両論組成である必要はなく、その固溶体等であっても差し支えない。
【００３６】
さらに、本発明においては、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、上記以外の他の結晶相、例えばＡｌ２Ｏ３、ＺｎＳｉＯ４、ＺｒＯ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、ＺｒＳｉＯ４、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６、ＣａＳｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＳｉＯ３、ＢａＳｉＯ３等を混合することもできる。
【００３７】
特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Ａｌ２Ｏ３結晶相を含有させることが望ましい。
【００３８】
また、本発明の配線基板１によれば、例えば、図２に示すように配線基板１を構成する絶縁層として異なる組成を備えた複数の絶縁層を組み合わせることもできる。すなわち、絶縁層２と、この絶縁層２とは異なる組成の他の絶縁層３とを組み合わせた場合には、両者の焼成収縮開始温度が異なることに起因して、配線基板１の面方向における収縮を抑制することができることから、寸法精度に優れた配線基板１となる。
【００３９】
このとき絶縁層２を配線基板１の表裏面に配置するとともに、他の絶縁層３の組成を絶縁層２よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少なくなるようにすることが望ましい。
【００４０】
これにより他の絶縁層３よりも収縮開始温度が低い絶縁層２が配線基板１の表面に配置されるため、表裏面に配設された絶縁層２が先に収縮完了することで表裏面の絶縁層２が低温から剛性の高い状態になり、絶縁層２よりも高温で収縮する他の絶縁層３が収縮する際に、表裏面が高い剛性を有するため、収縮の応力による変形等が起こりにくくなり、より効果的に配線基板１の面方向の収縮を制限することが可能となる。
【００４１】
本発明によれば、このように異なる組成を備えた複数の絶縁層を組み合わせ、低温で収縮を開始する絶縁層２を表面に配置した場合であっても、絶縁層２が耐薬品性に優れたものであるため、高い寸法精度を実現できるとともに配線基板１の高い耐薬品性も実現することができるのである。
【００４２】
このように絶縁層２と他の絶縁層３を組み合わせることにより、互いの配線基板１の面方向の収縮を抑制する力が強くなり配線基板１の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。
【００４３】
また、上記の組合せとした場合には、他の絶縁層３が収縮開始するときには、絶縁層２の焼成収縮はほぼ終了させることができる。
【００４４】
すなわち、絶縁層２が収縮しているときには他の絶縁層３が収縮せず、他の絶縁層３が収縮しているときには、絶縁層２は収縮しないため、互いの面方向の収縮を制限しあうことが可能であり、面方向の収縮量を５％以下とすることができるため、面方向の収縮量のばらつきも抑制できる。
【００４５】
より効果的に面方向の収縮を制限しあうためには、絶縁層２に用いるガラス粉末ａのガラス転移点が、他の絶縁層３に用いるガラス粉末ｂのガラス転移点より低いことが望ましい。特に、ガラス転移点の差は１０℃以上、さらには２０℃以上、好適には４０℃以上とすることが望ましい。
【００４６】
なお、ここでいう焼成収縮がほぼ終了しているとは、最終焼成体積収縮量の９８％以上の収縮が終了しているということであり、特に９８％収縮した温度を収縮完了温度と呼ぶ。
【００４７】
一方、収縮開始温度とは、最終焼成体積収縮量の２％収縮した温度を指す。
【００４８】
なお、絶縁層２の剛性を高め、より効果的に面方向の収縮を制限するためには、ガラス粉末ａは、焼成により結晶層が析出する結晶化ガラスであることが好ましい。さらには、絶縁層２の焼成収縮開始温度が他の絶縁層３の焼成収縮開始温度より、１０℃以上、さらには５０℃以上、好適には８０℃以上低いことが２種の絶縁層の収縮する温度域の重畳が少なくなるので好ましい。
【００４９】
また、絶縁層２、他の絶縁層３は、いずれも１０５０℃以下での焼成が可能であり、導体層をＣｕ、Ａｇ、Ａｕなどの低抵抗導体を用いて形成することが可能である。
【００５０】
なお、絶縁層２および他の絶縁層３は、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。
【００５１】
さらには、絶縁層２および他の絶縁層３以外の絶縁層を加えても良い。また、絶縁層２および他の絶縁層３以外の絶縁層が複数種類であっても良い。
【００５２】
続いて、本発明の配線基板の製造方法のうち、絶縁層２と他の絶縁層３とを用いた場合について以下に説明する。なお、絶縁層２のみを用いる場合については、絶縁層２の組成を特定の範囲にすれば、従来周知の配線基板１の製造方法によって容易に作製することができるため、製造方法の説明については省略する。
【００５３】
本発明の配線基板１の製造方法では、絶縁層成形体ｂにおけるＳｉＯ２の含有量が絶縁層成形体ａよりも１０質量％以上多く、絶縁層成形体ｂにおけるＢ２Ｏ３の含有量が絶縁層成形体ａよりも１０質量％以上少ないことが、前述の様に、互いの面方向の収縮を抑制する力が強くなり面方向の焼成収縮率が５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができるため重要である。
【００５４】
また、絶縁層成形体ａの組成としては、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることが、ガラス転移点を低温化した場合においても、良好な耐薬品性を確保することが可能となり、めっき後の変色や、表面導体層の接着強度の低下を防止することができるため重要である。
【００５５】
これらの絶縁層２および他の絶縁層３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕといった低融点の配線層を同時焼成にて形成するために、１０５０℃以下の低温で焼成する必要があるため、低温で軟化するガラス粉末を用い、その軟化流動により低温焼成するガラスセラミックスにて構成される。
【００５６】
まず、原料粉末としてガラス粉末ａおよびガラス粉末ｂと、セラミックス粉末ａおよびセラミックス粉末ｂを準備する。
【００５７】
そして、これらのガラス粉末とセラミックス粉末とを混合して焼成収縮挙動の異なる２種の絶縁層成形体を作製する。
【００５８】
ここで、ガラス粉末ｂにおけるＳｉＯ２の含有量がガラス粉末ａよりも１０質量％以上、特に１３質量％以上多く、ガラス粉末ｂにおけるＢ２Ｏ３の含有量がガラス粉末ａよりも１０質量％以上、特に１３質量％以上少なくすることにより、前述の様に、互いの面方向の収縮を抑制する力が強くなり面方向の焼成収縮率が５％以下、特に２％以下、最適には１％以下とすることができるため望ましい。
【００５９】
ガラス粉末ａの組成としては、少なくとも１０〜３０質量％、特に１５〜２５質量％のＳｉＯ２と、２０〜３５質量％、特に２２〜３０質量％のＢ２Ｏ３と、１〜１０質量％、特に２〜８質量％のＡｌ２Ｏ３と、２５〜４０質量％、特に２８〜３５質量％のＭｇＯと、１０〜２０質量％、特に１２〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で２〜１０質量％、特に３〜８質量％含有してなることが、ガラス転移点を低温化した場合においても、良好な耐薬品性を確保することが可能となり、めっき後の変色や、表面導体層の接着強度の低下を防止することができるため重要である。
【００６０】
また、ガラス粉末ａ／セラミックス粉末ａ比は、９５／５質量％〜６０／４０質量％、特に９０／１０質量％〜７０／３０質量％であることが焼成収縮率の低減と、良好な耐薬品性を確保することができるため望ましい。
【００６１】
また、セラミックス粉末ａは、本発明の範囲を逸脱しない限りは特に制限されるものではなく、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＺｎＳｉＯ４、ＺｒＯ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｍｇ２ＳｉＯ４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８、Ｃａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｓｒ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、Ｂａ２ＭｇＳｉ２Ｏ７、ＺｒＳｉＯ４、ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６、ＣａＳｉＯ３、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＳｉＯ３、ＢａＳｉＯ３等を選択することもできる。
【００６２】
ガラス粉末ａの組成、ガラス粉末ａ／セラミックス粉末ａ比、セラミックス粉末の種類を選択することにより、目的に応じて、例えば、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、温度係数などの各種磁器特性を変えた材料設計を行うことができる。
【００６３】
セラミックス粉末ａとして、特に、耐薬品性の向上と抗折強度の向上効果が高いという点において、Ａｌ２Ｏ３が望ましい。
【００６４】
一方、ガラス粉末ｂおよびセラミックス粉末ｂにおいても、本発明の範囲を逸脱しない限りは特に制限されるものではなく、上述の様な組合せを選択することができる。
【００６５】
絶縁層成形体ａならびに絶縁層成形体ｂが、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含有してなり、絶縁層成形体ａに含まれるガラス粉末ａのＢ２Ｏ３の含有量が絶縁層成形体ｂに含まれるガラス粉末ｂのＢ２Ｏ３の含有量よりも多くすることにより、絶縁層成形体ａの焼成開始温度を絶縁層成形体ｂよりも、低温化することが容易となるため望ましい。
【００６６】
絶縁層成形体ａならびに絶縁層成形体ｂが、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含有してなり、絶縁層成形体ａに含まれるガラス粉末ａのＳｉＯ２の含有量が絶縁層成形体ｂに含まれるガラス粉末ｂのＳｉＯ２の含有量よりも少なくすることにより、絶縁層成形体ａの焼成開始温度を絶縁層成形体ｂよりも、低温化することが容易となるため望ましい。
【００６７】
ガラス粉末ａのガラス転移点が、ガラス粉末ｂのガラス転移点より低くすることにより、絶縁層成形体ａの焼成開始温度を絶縁層成形体ｂよりも、低温化することが容易となるため望ましい。
【００６８】
これら２種の絶縁層成形体の原料粉末と、有機バインダと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合しセラミックスラリーを作製する。
【００６９】
このセラミックスラリーを用いて、リップコーター法やドクターブレード法などの公知の成形法によってグリーンシートを作製する。なお、場合によっては、片方の絶縁層はペースト化し、印刷により絶縁層を形成することも可能である。
【００７０】
次にこのグリーンシートにパンチングなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填し、また、表面導体層や内部導体層を、導体ペーストを用いてスクリーン印刷法やグラビア印刷法などの公知の印刷法によって被着形成する。
【００７１】
このようにして得られた各グリーンシートからなる絶縁シートＡおよび他の絶縁シートＢを所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。
【００７２】
焼成にあたっては、昇温して、絶縁シートＡの収縮開始温度に達した後、徐々に昇温するか、または収縮開始温度、あるいは収縮開始温度以上、他の絶縁シートＢの収縮開始温度よりも低い温度で、一時的に炉内温度を保持して絶縁層２が最終収縮率の９０％以上焼成が進行するまで保持する。この時絶縁シートＡは、その温度で焼成収縮しない他の絶縁シートＢによって面方向への収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮する。
【００７３】
その後、絶縁シートＡが最終収縮率の９０％以上収縮した後、他の絶縁シートＢの収縮開始温度に昇温して焼成する。この焼成によって、他の絶縁シートＢは、焼結がほぼ完了した絶縁シートＡによって面方向への焼成収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮する。その結果、絶縁シートＡおよび他の絶縁シートＢともに面方向への焼成収縮が抑制され、Ｚ方向に焼成収縮した寸法制度の高い基板を作製することができる。
【００７４】
得られた焼結体を必要に応じて、例えば、アルカリ脱脂やガラスエッチング等の前処理を行った後、Ｎｉ−Ａｕ、Ｃｕ−Ａｕ等のめっき処理を施すことにより、本発明の配線基板を得ることができる。
【実施例】
【００７５】
まず、表１に示す平均粒径２．０μｍのガラス粉末Ａ１〜Ａ３３と、平均粒径２．０μｍのアルミナ粉末とを表１に示す割合で混合し、有機バインダーとしてアクリルバインダー、有機溶剤としてトルエンとを混合してスラリーを作製し、これをドクターブレード法によりグリーンシートを作製し、配線基板用の厚みが７０μｍの絶縁シートを作製した。なお、これらの絶縁シートは焼成後に表２に示す組成となる。
次に、これらの絶縁シートに平均粒径５μｍの銀粉末を含有する導体ペーストを塗布して配線パターンを形成し、これらの絶縁シートをそれぞれ７層ずつ積層して、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの積層成形体を作製し、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃で１時間保持して焼成し、配線基板を作製した。
なお、これらの試料には表層に焼成後に２ｍｍ角となる配線パターンを形成した。そして、これらの試料の一部には、配線パターンにＮｉ−Ａｕめっきを施し、めっき処理前後の表面導体層の接着強度を測定した。
【００７６】
接着強度の測定は、０．８ｍｍφのリード線を半田付けし、オートグラフを用いて垂直に引っ張り、めっき後の表面導体層の接着強度を測定した。なお、０．２ＭＰａ以上の接着強度を合格とした。また、めっき処理前後の色調の変化についても目視で評価し、色調の変化がないものを合格とした。なお、試料の結晶層はＸＲＤを用いて測定した。
【００７７】
表２に、試料のめっき処理前後の接着強度と色調の変化について記載する。
【００７８】
表２に記載されたように、本発明の範囲外の組成の試料Ｎｏ．ａ２、ａ７、ａ８、１３ａ、ａ１４、ａ１９、ａ２０、ａ２５、ａ２６およびａ３１〜ａ３３は、めっき処理の前後で色調の変化が確認され、表面導体層の接着強度も劣化していることがわかる。
【００７９】
一方、本発明の試料Ｎｏ．ａ１、ａ３〜ａ６、ａ９〜ａ１２、ａ１５〜ａ１８、ａ２１
〜ａ２４およびａ２７〜ａ３０は、めっき処理の前後で色調の変化がなく、表面導体層の接着強度も０．２２ＭＰａ以上となった。
【００８０】
この結果より、本発明の組成の絶縁層を備えた配線基板は、低温での焼成が可能であるとともに、耐薬品性に優れ、めっき処理をしても表面導体層の接着強度が高いことがわかる。
【表１】
【００８１】
【表２】
【００８２】
次に、組成の異なる絶縁層の組み合わせについて検討した。まず、表３のＢ１のガラス粉末と平均粒径２．０μｍのアルミナ粉末とを表３に示す割合で混合し、焼成後に表４のｂ１の組成となる厚さが７０μｍの他の絶縁シートｂ１を作製した。
【００８３】
次に、この他の絶縁シートｂ１と先に作製した表２の絶縁シートａ１とに平均粒径５μｍの銀粉末を含有する導体ペーストを塗布して配線パターンを形成し、これらの絶縁シートを表５に示す組み合わせで７層積層して、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの積層成形体を作製し、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃で１時間保持して焼成し、配線基板を作製した。
なお、これらの試料には表層に焼成後に２ｍｍ角となる配線パターンを形成した。そして、これらの試料の一部には、配線パターンにＮｉ−Ａｕめっきを施し、めっき処理前後の表面導体層の接着強度を測定した。また、めっき処理前後の色調の変化についても目視で評価し、色調の変化がないものを合格とした。
また、これらの試料については、焼成前の積層成形体と焼成後の多層基板に対して、長さ６５ｍｍのポイント間の収縮率を表裏面双方について測定し、収縮率の大きい方の値を表５に記載した。また、面方向の寸法精度として、収縮率の最大値と最小値の差を評価して表５に記載した。なお、ｎ数は２２とした。
【００８４】
表５に示すように、表裏面の絶縁層をａ１で構成し、第２、４、６層の他の絶縁層をｂ１で構成した試料Ｎｏ．１では、面方向の収縮率が最も小さくなり、寸法精度も最も優れたものとなった。また、めっき処理による色調の変化もなく、優れた表面導体層の接着強度を実現することができた。
【００８５】
すなわち、表裏面の絶縁層を特定の組成範囲とし、この絶縁層と、この表裏面の絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない絶縁層とを積層した本発明の配線基板は、優れた寸法精度と優れた表面導体層の接着強度を実現することができた。
【表３】
【００８６】
【表４】
【００８７】
【表５】
【００８８】
次に、焼成後に表２に示す組成となる表１に記載のガラス粉末を用いた厚さ７０μｍの絶縁シートと、焼成後に表４に示す組成となる表３に記載のガラス粉末を用いた厚さ７０μｍの他の絶縁シートとを、表６に示す組合せで積層成形体を作製し、７層積層して、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍの積層成形体を作製し、大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに９００℃で１時間保持して焼成し、配線基板を作製した。
これらの７層の絶縁シートの組合せは、表６に示した絶縁層２が第１、３、５、７層目となるようにし、他の絶縁層３が第２、４、６層目となるようにした。
【００８９】
また、積層する前に、絶縁シートに平均粒径５μｍの銀粉末を含有する導体ペーストを塗布して、表層に焼成後に２ｍｍ角となる配線パターンを形成した。そして、これらの試料には、配線パターンにＮｉ−Ａｕめっきを施し、めっき処理前後の表面導体層の接着強度を測定した。また、めっき処理前後の色調の変化についても目視で評価し、色調の変化がないものを合格とした。
また、これらの試料については、焼成前の積層成形体と焼成後の多層基板に対して、長さ６５ｍｍのポイント間の収縮率を表裏面双方について測定し、収縮率の大きい方の値を表５に記載した。また、面方向の寸法精度として、収縮率の最大値と最小値の差を評価して表５に記載した。なお、ｎ数は２２とした。
【表６】
【００９０】
表６に示すように、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．７、１３、１９、２５および３１は、めっき処理の前後で色調の変化が確認され、表面導体層の接着強度も劣化していることがわかる。
【００９１】
一方、本発明の試料Ｎｏ．６、８〜１２、１４〜１８、２０〜２４、２６〜３０および３２〜３６は、めっき処理の前後で色調の変化がなく、表面導体層の接着強度も０．２ＭＰａ以上となった。
【００９２】
なお、収縮終了温度が９００℃を越える絶縁層もあったが、９００℃で１時間保持したため、いずれも十分に緻密化していることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の配線基板の断面図である。
【図２】本発明の配線基板の断面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１・・・配線基板
２・・・絶縁層
３・・・他の絶縁層
５・・・配線層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス相と結晶相とを具備する絶縁層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層が、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁層と、前記絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない他の絶縁層とが積層されてなり、少なくとも前記絶縁層が表裏面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記絶縁層が、セルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項１】
ガラス相と結晶相とを具備する絶縁層と、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを主成分として含有する配線層とを具備する配線基板において、前記絶縁層が、６〜２９質量％のＳｉＯ２と、１２〜３４質量％のＢ２Ｏ３と、６〜４６質量％のＡｌ２Ｏ３と、１５〜３３質量％のＭｇＯと、６〜１９質量％のＢａＯとを含有し、さらに、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２の群から選ばれる少なくとも１種をその合量で１〜１０質量％含有してなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁層と、前記絶縁層よりもＳｉＯ２の含有量が１０質量％以上多く、Ｂ２Ｏ３の含有量が１０質量％以上少ない他の絶縁層とが積層されてなり、少なくとも前記絶縁層が表裏面に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記絶縁層が、セルジアン結晶相およびサフィリン結晶相を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−８５０３４（Ｐ２００８−８５０３４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６２４１５（Ｐ２００６−２６２４１５）
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２７日（２００６．９．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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