JP2002043759A

JP2002043759A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2002043759A
Application number: JP2000230909A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Suzuki; 晋一鈴木; Yoshihiro Nakao; 吉宏中尾; Kenichi Nagae; 謙一永江
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】全体として高い熱膨張係数を有し内部に高誘電
率層を具備する多層配線基板において、高誘電率層と低
誘電率層との熱膨張係数を近似して同時焼結性および熱
的安定性に優れた多層配線基板を得る。【解決手段】１ＭＨｚにおける比誘電率が１０以上、４
０〜４００℃における熱膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃
のガラスセラミック焼結体からなる高誘電率層１ｂを、
１ＭＨｚにおける比誘電率が１０未満、４０〜４００℃
における熱膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃のガラスセラ
ミック焼結体からなる絶縁層１ａ，１ｃ間に配設してな
る多層配線基板であって、絶縁層１ａ、１ｃが結晶相と
してクォーツと、ＳｉおよびＭｇを含有する金属酸化物
結晶相を含み、絶縁層１ａ，１ｃと高誘電率層１ｂとの
４０〜４００℃における熱膨張差が０．５ｐｐｍ／℃以
下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、誘電率が異なる２
つのガラスセラミック焼結体からなる絶縁層を同時に焼
成され、熱膨張係数を微調整された多層配線基板に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】従来、多層配線基板は、絶縁層が多層に積
層された絶縁基板の表面または内部にメタライズ配線層
が配設された構造からなり、代表的な例として、ＬＳＩ
等の半導体素子収納用パッケージが挙げられる。このよ
うなパッケージとしては、絶縁層がアルミナ等のセラミ
ックからなるものが多用され、さらに最近では、銅メタ
ライズと同時焼成を可能にしたガラスセラミック焼結体
を絶縁基板とするものも実用化されている。

【０００３】このようなセラミック多層配線基板におい
ては、半導体素子の集積度が高まるに従い、プリント基
板などの外部回路基板と接続するための接続端子数も増
大する傾向にあり、より小型化を図る方法として、セラ
ミック多層配線基板の下面に、半田からなる球状の接続
端子を取り付けたボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）が、
接続端子を最も高密度化できる構造として知られてい
る。このボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）は、外部回路
基板上の配線導体上に前記接続端子を載置当設させ、２
５０〜４００℃の温度で加熱処理することにより、前記
接続端子を溶融させて接続する。

【０００４】この実装方法では、従来のアルミナ、ムラ
イトなどのセラミックスを用いたセラミック回路基板の
熱膨張係数が約４〜７×１０^-6／℃であるのに対し、該
基板を半田実装するガラス−エポキシ絶縁層を用いたプ
リント基板の熱膨張係数は、約１１〜１８×１０^-6／℃
であったため、半導体素子の作動時に発する熱により、
セラミック多層配線基板と外部回路基板の熱膨張差に起
因する大きな熱応力が発生するという問題があった。そ
して、この熱応力は接続端子数が増加するほど影響が大
きくなり、半導体素子の作動と停止の繰り返しによりこ
の熱応力が接続端子に印加され、接続端子が配線導体よ
り剥離するという問題があった。

【０００５】このような問題に対して、本出願人は、高
熱膨張のガラスと高熱膨張のフィラーを用いた高熱膨張
ガラスセラミック焼結体によって絶縁基板を形成した配
線基板を提案した。

【０００６】一方、携帯電話、ノートパソコン等の携帯
用電子機器の急激な普及に伴い、搭載される電子部品の
小型化が強く望まれている。一例として、携帯電話のス
イッチング回路及びパワーアンプ回路は、複数の抵抗体
およびコンデンサにより構成され、従来、これらの素子
は個々に外部回路基板上に設置されており、小型化及び
製造コスト削減の妨げとなっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】携帯用電子機器などに
搭載される電子部品を小型化するためには、半導体素子
を収納するセラミック配線基板のみならず、該配線基板
を実装するプリント板などの外部回路基板を小型化する
必要がある。しかし、従来はセラミック配線基板、コン
デンサ、および抵抗を個々に外部回路基板上に実装して
いたため、小型化が困難という問題、および実装のため
の製造コストが高くなるという問題があった。

【０００８】そこで、セラミック多層配線基板の内部
に、高誘電率のセラミック層を介装させたコンデンサ内
蔵基板が提案されている。高誘電率の誘電体材料として
は、従来からＢａＯ−ＴｉＯ₂系、ＰｂＯ−ＴｉＯ₂系な
どを主とする複合ペロブスカイト系誘電体材料が知られ
ているが、かかる誘電体材料はガラスセラミックスと同
時焼成することができない。

【０００９】そこで、本出願人は、先に高熱膨張のガラ
スとフィラー成分としてＢａＴｉＯ ₃、ＣａＴｉＯ₃など
を添加した高熱膨張、高誘電率系のガラスセラミック焼
結体を提案した。しかしながら、焼結体の誘電体特性を
重視する必要があるために、組成は誘電体特性の向上を
主たる目的として組成が決定され、これに基づき焼結体
の熱膨張特性も決められてしまう。

【００１０】ところが、この高誘電率のガラスセラミッ
ク焼結体を低誘電率のガラスセラミック焼結体からなる
絶縁層中に介在させる場合には、同時焼成後の２つの特
性の異なる絶縁層の熱膨張係数が近似していることが望
まれるが、電気特性を重視するために、熱膨張係数を近
似させることが非常に難しいものであった。

【００１１】従って、本発明は、全体として高い熱膨張
係数を有し内部に高誘電率層を具備する多層配線基板に
おいて、高誘電率層と低誘電率層との熱膨張係数を近似
して安定性に優れた多層配線基板を提供することを目的
とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、１ＭＨｚにおける比誘電率が１０以上、４０〜４０
０℃における熱膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃のガラス
セラミック焼結体からなる高誘電率層を、１ＭＨｚにお
ける比誘電率が１０未満、４０〜４００℃における熱膨
張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃のガラスセラミック焼結体
からなる絶縁層間に配設してなるものであって、前記絶
縁層が結晶相としてクォーツと、ＳｉおよびＭｇを含有
する酸化物結晶相を含み、前記絶縁層と前記高誘電率層
との４０〜４００℃における熱膨張差が０．５ｐｐｍ／
℃以下であることを特徴とするものである。

【００１３】なお、前記絶縁層および高誘電率層は、い
ずれも４０〜４００℃における熱膨張係数が６〜１８ｐ
ｐｍ／℃のガラス成分３５〜６０体積％と、フィラー成
分４０〜５５体積％からなる組成物を成形、焼成して得
られたものであることを特徴とする。

【００１４】また、前記高誘電率層には、誘電率が４０
以上の結晶相を含有することが望ましく、この高誘電率
層の少なくとも上下面に一対の電極層を形成することに
よって、前記高誘電率層および電極層から所定の静電容
量が得られる。

【００１５】かかる本発明によれば、高誘電率層および
低誘電率の絶縁層とを積層した構造からなるものである
が、高誘電率層と絶縁層との熱膨張係数が近似している
ために、低誘電率層と高誘電率層の同時焼成が可能であ
るのみならず、使用時に熱サイクルが印加されても熱膨
張差に起因する熱応力の発生を抑制することができる結
果、高い長期信頼性が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の多層配線基板において、
絶縁基板は、いずれもガラスセラミック焼結体からなる
ものであるが、このガラスセラミック焼結体は、ガラス
成分とフィラー成分によって構成され、ガラス成分３５
〜６０体積％と、フィラー成分４０〜５５体積％からな
る組成物を成形、焼成して得られる。上記のガラス成分
およびフィラー成分は、ガラス成分：３５〜６０体積％
と、フィラー成分：４０〜６５体積％の割合で調合す
る。これは、ガラス成分が３５体積％よりも少なく、フ
ィラー成分が６５体積％よりも多いと、銅と同時焼成可
能な温度域において良好な緻密体が得られず、ガラス成
分が６０体積％よりも多く、フィラー成分が４０体積％
よりも少ない場合、焼結性が低下して緻密な焼結体を得
ることができないためである。

【００１７】用いるガラス成分としては、４０〜４００
℃における熱膨張係数が６〜１８ｐｐｍ／℃であり、且
つ、メッキ工程等における耐薬品性を有することが重要
である。このような高熱膨張のガラス成分としては、公
知の高熱膨張性のガラスが使用でき、例えばアルカリ珪
酸系ガラス、ＰｂＯ系ガラス、ＢａＯ系ガラス、ＺｎＯ
ガラス等を使用することができる。なお、上記ガラス成
分の熱膨張係数は、結晶化ガラスの場合には、焼成温度
で熱処理した後の熱膨張係数を指すものであり、線膨張
係数を意味する。

【００１８】アルカリ珪酸系ガラスとしては、Ｌｉ₂Ｏ
などのアルカリ金属酸化物を５〜３０重量％、特に５〜
２０重量％の割合で含有するものであり、焼成後に高熱
膨張係数を有するアルカリ珪酸塩を析出するものが好適
に使用される。また、上記アルカリ珪酸ガラスとして
は、アルカリ金属酸化物以外にＳｉＯ₂を必須の成分と
して含むが、ＳｉＯ₂はガラス全量中、６０〜８５重量
％の割合で存在し、ＳｉＯ₂とアルカリ金属酸化物との
合量がガラス全量中、６５〜９５重量％であることがア
ルカリ珪酸結晶を析出させる上で望ましい。

【００１９】また、こららの成分以外に、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｍ
ｇＯ、ＴｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅、Ｚ
ｎＯ、Ｆなどが配合されていてもよい。なお、リチウム
珪酸系ガラス中には、Ｂ₂Ｏ₃は１重量％以下であること
が望ましい。

【００２０】ＰｂＯ系ガラスとしては、ＰｂＯを主成分
とし、さらにＢ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂のうち少なくとも一成分
を含有するものであり、焼成後にＰｂＳｉＯ₃、ＰｂＺ
ｎＳｉＯ₄などの高熱膨張の結晶相が析出するものが好
適に使用される。とりわけＰｂＯ（６５〜８５重量％）
−Ｂ₂Ｏ₃（５〜１５重量％）−ＺｎＯ（６〜２０重量
％）−ＳｉＯ₂（０．５〜５重量％）−ＢａＯ（０〜５
重量％）から成る結晶性ガラスや、ＰｂＯ（５０〜６０
重量％）−ＳｉＯ₂（３５〜５０重量％）−Ａｌ₂Ｏ
₃（１〜９重量％）から成る結晶性ガラスが望ましい。

【００２１】さらに、ＺｎＯ系ガラスとしては、ＺｎＯ
を１０重量％以上含有するものであり、焼成後にＺｎＯ
・Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ・ｎＢ₂Ｏ₃などの高熱膨張の結晶相
が析出するものが好適に使用される。ＺｎＯ成分以外
に、ＳｉＯ₂（６０重量％以下）、Ａｌ₂Ｏ₃（６０重量
％以下）、Ｂ₂Ｏ₃（３０重量％以下）、Ｐ₂Ｏ₅（５０重
量％以下）、アルカリ土類酸化物（２０重量％以下）、
Ｂｉ₂Ｏ₃（３０重量％以下）などが配合されていてもよ
い。とりわけＺｎＯ：１０〜５０重量％−Ａｌ₂Ｏ₃：１
０〜３０重量％−ＳｉＯ₂：３０〜６０重量％から成る
結晶性ガラスやＺｎＯ：１０〜５０重量％−ＳｉＯ₂：
５〜４０重量％−Ａｌ₂Ｏ₃：０〜１５重量％−ＢａＯ：
０〜６０重量％−ＭｇＯ：０〜３５重量％から成る結晶
性ガラスが望ましい。

【００２２】ＢａＯ系ガラスとしては、ＢａＯを５重量
％以上含有し、非晶質ガラス、または焼成後にＢａＯ・
２ＳｉＯ₂、ＢａＡｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₈、ＢａＢ₂Ｓｉ₂Ｏ₈など
の結晶相を析出する結晶化ガラスが採用される。ＢａＯ
以外の成分をしてＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃、Ｐ
₂Ｏ₅、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物、
ＺｒＯ₂などを含む場合もある。とりわけ、ＳｉＯ₂を２
５〜６０重量％、ＢａＯを５〜６０重量％、およびＺｒ
化合物をＺｒＯ₂換算で０．１〜３０重量％の割合で含
有するものが好適に使用される。

【００２３】さらに、上記ガラスの屈伏点は、４００〜
８００℃、特に４００〜７００℃であることが望まし
い。これは、ガラスおよびフィラーからなる混合物を成
形する場合、有機樹脂などの成形用バインダーを添加す
るが、このバインダーを効率的に除去するとともに、絶
縁基体と同時に焼成されるメタライズと焼成条件のマッ
チングを図るために必要であり、屈伏点が４００℃より
低いと、ガラスが低い温度で焼結を開始するため、例え
ば、Ａｇ、Ｃｕなどの焼結温度が６００〜８００℃のメ
タライズとの同時焼成ができず、また成形体の緻密化が
低温で開始するためにバインダーは分解揮発できなくな
り、バインダー成分が残留し、特性に影響を及ぼす結果
になるためである。一方、屈伏点が８００℃より高い
と、ガラス量を多くしないと焼結しにくくなり、相対的
に高価なガラスの使用量が増加するため、コスト削減の
妨げとなる。

【００２４】一方、高誘電率層を構成するガラスセラミ
ック焼結体は、フィラー成分として、前記ガラス成分と
の焼結性が良好であり、４０〜４００℃における熱膨張
係数が８ｐｐｍ／℃以上、且つ、１ＭＨｚにおける比誘
電率が１０以上であることが重要であり、さらには２０
以上であることが望ましい。このフィラーの熱膨張係数
が８ｐｐｍ／℃より低い場合、焼結体の熱膨張係数を８
ｐｐｍ／℃以上に制御することが難しくなる。また、フ
ィラー成分の熱膨張係数が低い場合、ガラス成分の熱膨
張係数を高くする必要があるため、フィラー成分の熱膨
張係数は１２ｐｐｍ／℃以上であることがより望まし
い。用いるフィラーとしては、これに限定するものでは
ないが、例えば、チタニア（α＝９ｐｐｍ／℃、ε＝８０）チタン酸カルシウム（α＝１３ｐｐｍ／℃、ε＝１８０）チタン酸ストロンチウム（α＝９ｐｐｍ／℃、ε＝３００）チタン酸バリウム（α＝１４ｐｐｍ／℃、ε＝１３０００）チタン酸ランタン（α＝１５ｐｐｍ／℃、ε＝４５）ジルコニア（α＝１０ｐｐｍ／℃、ε＝３０）の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。なお、
チタン酸ランタンは、一般式Ｌａ₂Ｏ₃・ｎＴｉＯ₂（ｎ
＝２〜５の整数）で表され、具体的には、Ｌａ₂Ｏ₃・２ＴｉＯ₂（α＝１５×１０^-6）／℃、ε＝４５）Ｌａ₂Ｏ₃・３ＴｉＯ₂（α＝１４×１０^-6）／℃、ε＝４７）Ｌａ₂Ｏ₃・４ＴｉＯ₂（α＝１４×１０^-6）／℃、ε＝５１）Ｌａ₂Ｏ₃・５ＴｉＯ₂（α＝１３×１０^-6）／℃、ε＝５５）が挙げられる。

【００２５】さらに、結晶成分としては、上記Ｔｉ含有
酸化物以外に、熱膨張係数を高めるために他の成分を含
有せしめることができる。例えば、クリストバライト、
クォーツ（石英）、トリジマイト、ＭｇＯ、スピネル
（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、ネフェリン（Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ
₃、ＳｉＯ₂）、リチウムシリケート（Ｌｉ₂Ｏ・Ｓｉ
Ｏ₂）、カーネギアイト（Ｎａ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ
₂）、ホウ酸マグネシウム（２ＭｇＯ・Ｂ₂Ｏ₃）、ガー
ナイト（ＺｎＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、ペタライト（ＬｉＡｌＳ
ｉ₄Ｏ₁₀）、Ａｌ₂Ｏ₃等が挙げられる。

【００２６】こうして、誘電率が１０以上の高誘電率の
ガラスセラミック焼結体を作製するためにガラス成分お
よびフィラー成分を調整する場合、得られるガラスセラ
ミック焼結体の熱膨張係数は上記の組成によって決定さ
れる。このため、かかる高誘電率層を内層として形成す
るためには、他の絶縁層を形成する低誘電率ガラスセラ
ミック焼結体の熱膨張係数を、前記の高誘電率層に整合
させることが望ましい。この熱膨張差が１ｐｐｍ／℃よ
り大きい場合、焼成段階で高誘電率層と低誘電率層との
層内、または層間において破壊が発生し、各層の熱膨張
係数の差が０．５〜１ｐｐｍ／℃の場合でも同時焼成は
可能であるものの層内、または層間において多層配線基
板内に局所的にクラックが発生する。このため、高誘電
率層と低誘電率層を同時焼成し、かつ多層配線基板内に
クラックなどの発生を防止するためには、熱膨張差を
０．５ｐｐｍ／℃以下、特に０．３ｐｐｍ／℃以下にす
る必要がある。

【００２７】このため、低誘電率のガラスセラミック焼
結体からなる絶縁層の熱膨張係数を高誘電率層の熱膨張
係数に厳密に合わせる必要があり、本発明では、低誘電
率層を形成するガラスセラミック焼結体中において、結
晶相としてクォーツと、ＳｉおよびＭｇを含有する酸化
物結晶相を含み、これらのクオーツおよびＳｉ、Ｍｇ含
有結晶相との含有量を制御することによって、１ＭＨｚ
における比誘電率が８であって、４０〜４００℃におけ
る熱膨張係数が８〜１２ｐｍ／℃の範囲内において容易
に調整が可能となる。これによって、高誘電率層との熱
膨張差が０．５ｐｐｍ／℃以下となるように制御する。
特に、高誘電率層の熱膨張係数は低誘電率層よりも小さ
いことが配線基板の熱的特性を安定化する上で望まし
い。

【００２８】ガラスセラミック焼結体の製造方法として
は、高誘電率層、低誘電率層ともに、まず、所定の比率
で調合したガラス成分とフィラー成分の混合物を、適当
な有機樹脂バインダーを添加した後、所望の成形手段、
例えば、金型プレス、冷間静水圧プレス、射出成形、押
し出し成形、ドクターブレード法、カレンダーロール
法、圧延法等により任意の形状に成形する。

【００２９】なお、低誘電率層の熱膨張係数を高誘電率
層に整合させるために、高誘電率層を形成するガラスと
実質的に同一成分を含有し、特に実質的に同一組成から
なるガラスを用いることが望ましい。

【００３０】また、フィラーとしては、焼成後クオーツ
と、ＳｉおよびＭｇを含有する酸化物結晶相を析出し得
るものとして、フォルステライト、エンスタタイト、デ
ィオプサイトの群から選ばれる少なくとも１種のＳｉお
よびＭｇ含有酸化物が好適に用いられる。特に出発組成
中のフィラーとしてはフォルステライトが最も望まし
い。このフォルステライトは、焼成後にエンスタタイト
やディオプサイトに変換し得る。

【００３１】次に、上記の成形体の焼成にあたって、ま
ず、成形のために配合したバインダー成分を除去する。
バインダーの除去は７００℃前後の大気雰囲気中で行わ
れるが、配線導体として、例えばＣｕを用いる場合に
は、１００〜７５０℃の水蒸気を含有する窒素雰囲気中
で行われる。この時、成形体の収縮開始温度は７００〜
８５０℃であることが望ましく、かかる収縮開始温度が
これより低いとバインダーの除去が困難となるため、成
形体中の結晶化ガラスの特性、特に屈伏点を前述したよ
うに制御することが必要となる。

【００３２】焼成は、８５０〜１０５０℃の酸化性雰囲
気または非酸化性雰囲気中で行われ、これにより相対密
度９０％以上まで緻密化される。この時の焼成温度が８
５０℃より低いと緻密化することができず、１０５０℃
を超えるとメタライズ配線層との同時焼成でメタライズ
層が溶融してしまう。本発明のガラスセラミック焼結体
は、８５０〜１０５０℃の焼成温度で焼成可能であるた
め、Ｃｕ等の低抵抗金属との同時焼成が可能である。但
し、Ｃｕ等の配線導体と同時焼成する場合には、非酸化
性雰囲気中で焼成される。

【００３３】また、本発明により、高誘電率層と低誘電
率層との同時焼成が可能となり、配線基板内にコンデン
サを内蔵することにより、プリント基板などの外部回路
基板の小型化を図ることができるのみならず、従来のア
ルミナ、ムライトなどのセラミックを用いたセラミック
回路基板より熱膨張係数が大きいため、より高い長期実
装信頼性が得られる。

【００３４】本発明の多層配線基板は、図１に示すよう
に、セラミック絶縁層１ａ、１ｂ、１ｃが多層に積層さ
れた絶縁基板１の表面および、または内部にメタライズ
配線層２が配設されており、セラミック絶縁層のうち少
なくとも１層１ｂを上記高熱膨張、高誘電率のガラスセ
ラミック焼結体によって形成し、その上下にＣｕなどの
導体から成る電極層３−３を形成し、スルホール導体４
−４などを経由して基板表面のメタライズ配線層２と接
続することにより、配線層２−２間で所定の静電容量を
取り出すことができる。前記高誘電率層は、比誘電率が
１０未満の低誘電率層間に積層されていることが望まし
い。

【００３５】このような高誘電率層を具備する多層配線
基板は、前述したガラス粉末、およびフィラー粉末から
なる低誘電率のガラスセラミック組成物に、適当な有機
バインダー、溶剤、可塑剤を添加混合することによりス
ラリーを作製し、かかるスラリーを周知のドクターブレ
ード等の塗工方式によるグリーンシート成形法により、
グリーンシート状に成形する。そして、メタライズ配線
層として、適当な金属粉末に有機バインダー、溶剤、可
塑材を添加混合して得た金属ペーストを前記グリーンシ
ートに周知のスクリーン印刷法により、所定のパターン
に印刷塗布する。また、場合によっては、前記グリーン
シートに適当な打ち抜き加工を行いスルーホールを形成
し、このホール内にもメタライズペーストを充填する。

【００３６】一方、上記と同様の方法により成形、打ち
抜き、電極層の印刷を行った高熱膨張、高誘電率のガラ
スセラミックグリーンシートを作製する。

【００３７】そして、上記の低誘電率のガラスセラミッ
クグリーンシートと高誘電率のガラスセラミックグリー
ンシートとを積層し、グリーンシート積層体とメタライ
ズを同時焼成することにより、コンデンサを内蔵する多
層配線基板を得ることができる。

【００３８】本発明によれば、熱膨張係数の調整が８〜
１２ｐｐｍ／℃の範囲で自由に調整可能な低誘電率ガラ
スセラミック焼結体を用いることにより、低誘電率層と
高誘電率層の同時焼成が可能となり、高誘電率層により
形成されるコンデンサを内蔵した高熱膨張の多層配線基
板を得ることができる。それによって、温度サイクルに
対する長期信頼性の高いボールグリッドアレイ実装によ
り、セラミック配線基板の小型化が可能となるととも
に、コンデンサを内蔵することにより、該基板を実装す
るプリント基板などの外部回路基板の小型化、および別
途コンデンサを実装する必要がなく、それに伴う実装コ
ストの削減が可能である。

【００３９】

【実施例】ガラス粉末として、ＳｉＯ₂：４１重量％−
ＢａＯ：３７重量％−Ｂ₂Ｏ₃：１０重量％−Ａｌ₂Ｏ₃：
７重量％−ＣａＯ：５重量％から成るガラス（屈伏点７
００℃、熱膨張係数６．５×１０^-6／℃、Ｐｂ量５０×
１０^-6以下）および、フィラーとしてクォーツ及びフォ
ルステライトを表１に示す割合にて、秤量調合し、溶剤
を加えてボールミルを用いて粉砕混合した後、有機バイ
ンダー、可塑材を加えて重分混合させてスラリーを作製
し、ドクターブレード法により厚み３００μｍのグリー
ンシートを作製した。得られたグリーンシートを５枚密
着させ、５０ｍｍ×５０ｍｍのサンプルを作成し、７０
０℃において水蒸気を含有する窒素雰囲気中で脱バイン
ダー後、９１０℃において窒素雰囲気中で焼成を行っ
た。

【００４０】得られた焼結体の比誘電率、および４０〜
４００℃における熱膨張係数の測定結果を、合わせて表
１に示す。

【００４１】また、上記のガラスに対して、フィラーと
して、チタン酸カルシウムを１８体積％、チタン酸ラン
タンを１８体積％添加してなる組成物Ａ（焼結後の比誘
電率１８．６、熱膨張係数９．１ｐｐｍ／℃）、チタン
酸カルシウムを１４体積％、チタン酸ランタンを１４体
積％、クオーツを２０体積％添加してなる組成物Ｂ（焼
結後の誘電率１２．８、熱膨張係数１０．２ｐｐｍ／
℃）を実施例１と同様な成形方法でグリーンシートを作
製した。

【００４２】この高誘電率系のガラスセラミックのグリ
ーンシートの上下に銅ペーストからなる電極パターンを
印刷するとともに、実施例１における表１の各調合組成
の低誘電率系のグリーンシートを表２の組み合わせに
て、接着剤を塗布後、加圧することにより積層密着し、
窒素雰囲気中で９００℃で１時間焼成した。得られた焼
結体についてＸ線回折測定を行なった結果、いずれの焼
結体もクオーツと、ディオプサイドの結晶相が観察され
た。

【００４３】得られた配線基板について、高誘電率層と
低誘電率層の界面状態を双眼顕微鏡にて観察した。ま
た、−６５℃×５分、１５０℃×５分を１サイクルとす
る熱サイクルを５００サイクル印加した後の静電容量を
測定し、初期の静電容量との変化の有無を測定した。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１の結果において、試料Ｎｏ．１〜１７
について、クォーツの含有量が下がり、フォルステライ
トの添加量が増加すると、焼結体中においてもクオーツ
量が低下しディオプサイド量が増加し熱膨張係数は減少
し、クォーツの含有量が上がり、フォルステライトの含
有量が下がると、焼結体中においてもクオーツ量が増加
しディオプサイド量が減少し熱膨張係数は増加する傾向
がみられた。ガラスの調合比率が６０体積％である試料
Ｎｏ．１２〜１４についても、同様の傾向が見られ、試
料Ｎｏ．１〜１３よりも低い焼成温度にて良好な緻密体
が得られる高誘電率ガラスセラミックとの同時焼成に適
する。

【００４６】また、ガラス調合比率が３５体積％である
試料Ｎｏ．１５〜１７についても、同様の傾向が見ら
れ、試料Ｎｏ．１〜１３よりも高い焼成温度にて良好な
緻密体が得られる高誘電率ガラスセラミックとの同時焼
成に適する。尚、表１に示す各調合比率間の調合比率に
おいても、クォーツとフォルステライトの調合比率と熱
膨張係数には相関があるため、４０〜４００℃における
熱膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃の範囲以内において
は、高誘電率層に合わせて任意の値を設定することが可
能であり、また、高誘電率層の最適焼成温度に合わせ
て、ガラス量を設定することも可能である。

【００４７】また、高誘電率層との関係については、高
誘電率層と低誘電率層の熱膨張係数の差が０．５ｐｐｍ
／℃よりも大きいと、焼成段階において、層間剥離やク
ラックが発生した。特に、高誘電率層の熱膨張係数が低
誘電率層よりも大きい場合、高誘電率層の厚み方向にク
ラックが発生し、熱膨張係数の差が約１ｐｐｍ／℃以上
となると、焼成段階で多層配線基板全体が破壊した。

【００４８】一方、高誘電率層の熱膨張係数が低誘電率
層よりも小さく、その差が０．５ｐｐｍ／℃よりも大き
いと、高誘電率層の水平方向にクラックが発生して、熱
膨張係数の差が約１ｐｐｍ／℃以上となると、高誘電率
層内で水平方向に剥離した。以上の結果から、高誘電率
層と低誘電率層の熱膨張係数の差が０．５ｐｐｍ／℃以
下とすることによって焼成時、あるいは熱サイクル後に
おいても安定性に優れることがわかった。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、高
誘電率、高熱膨張のガラスセラミック焼結体からなる高
誘電率層を低誘電率層とともに積層一体化した多層配線
基板において、低誘電率層におけるガラスセラミック焼
結体中において、クオーツとフォルステライトとの含有
量を制御することによって、高誘電率層の熱膨張係数に
近似した低誘電率層を形成することができる。これによ
ってこの配線基板をプリント基板などのボードに対して
ボールグリッドアレイ実装した場合でも温度サイクルに
対する長期信頼性が達成できるとともにセラミック配線
基板の小型化が可能である。また、高誘電率層を内蔵す
ることによって、コンデンサを内蔵することができるた
めに、配線基板を実装するプリント基板などの外部回路
基板の小型化、およびコンデンサが不要となることによ
るコンデンサ実装コストの削減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板における一実施例を説明する
ための概略断面図である。

【符号の説明】

１絶縁基板１ａ、１ｂ、１ｃ絶縁層２メタライズ配線層３電極４スルーホール導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 1/16 Ｈ０１Ｌ 23/14 ＣＦターム(参考） 4E351 AA07 BB03 DD47 EE02 EE03 GG01 4G030 AA07 AA37 BA12 CA01 CA08 HA09 5E346 CC18 EE21 FF45 HH22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１ＭＨｚにおける比誘電率が１０以上、４
０〜４００℃における熱膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃
のガラスセラミック焼結体からなる高誘電率層を、１Ｍ
Ｈｚにおける比誘電率が１０未満、４０〜４００℃にお
ける熱膨張係数が８〜１２ｐｐｍ／℃のガラスセラミッ
ク焼結体からなる絶縁層間に配設してなる多層配線基板
であって、前記絶縁層が結晶相としてクォーツと、Ｓｉ
およびＭｇを含有する酸化物結晶相を含み、前記絶縁層
と前記高誘電率層との４０〜４００℃における熱膨張差
が０．５ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする多層配
線基板。
【請求項２】前記絶縁層および高誘電率層が、４０〜４
００℃における熱膨張係数が６〜１８ｐｐｍ／℃のガラ
ス成分３５〜６０体積％と、フィラー成分４０〜５５体
積％からなる組成物を成形、焼成して得られたものであ
る請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】前記高誘電率層が、誘電率が４０以上の結
晶相を含有することを特徴とする請求項１記載の多層配
線基板。
【請求項４】前記高誘電率層の少なくとも上下面に一対
の電極層を形成することによって、前記高誘電率層およ
び電極層から所定の静電容量を得ることを特徴とする請
求項１記載の多層配線基板。