JP2004119547A - セラミック配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】抵抗体層を有するセラミック配線基板について、精度の高い抵抗を絶縁基体との同時焼成にて表面および／または内部に形成でき、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】セラミックスから成る絶縁基体２の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層３および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層４が絶縁基体２との同時焼成によって形成されているセラミック配線基板１である。精度の高い抵抗値を有する抵抗体層４を絶縁基体２との同時焼成にて表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能な、抵抗体層４を有するセラミック配線基板１を提供することが可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】セラミックスから成る絶縁基体２の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層３および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層４が絶縁基体２との同時焼成によって形成されているセラミック配線基板１である。精度の高い抵抗値を有する抵抗体層４を絶縁基体２との同時焼成にて表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能な、抵抗体層４を有するセラミック配線基板１を提供することが可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に配線回路層と抵抗体層とを具備した、混成集積回路基板等に適したセラミック配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板、例えば受動部品や能動部品を実装し電子回路の一部を構成するハイブリッドＩＣ用配線基板として、比較的高密度の配線が可能なセラミック系の抵抗体搭載型配線基板が多用されている。このセラミック系の抵抗体搭載型配線基板は、抵抗体を配線基板の表面に搭載することにより、回路の小型化および高密度化を実現したものであり、アルミナセラミックスやガラスセラミックス等のセラミックスから成る絶縁基体と、その表面に形成されたＷ，Ｍｏ，ＣｕまたはＡｇ等の金属から成る配線回路層に加え、ＬａＢ６やＳｎＯ２やＲｕＯ２等の抵抗体材料から成る抵抗体が厚膜法等により形成される。
【０００３】
このようなセラミック系の抵抗体搭載型配線基板においては、厚膜法によって抵抗体を形成する場合であれば、ＬａＢ６やＳｎＯ２やＲｕＯ２等の酸化物粉末、あるいはＣｕ−Ｎｉ系合金等の高抵抗金属粉末を主成分とする抵抗体ペーストを用いて、焼成されたセラミック系配線基板の表面にスクリーン印刷法等により所定の形状に抵抗体パターンを印刷形成した後、これを焼き付けて抵抗体を形成する手法が一般的である。
【０００４】
しかし、この手法では、厚膜法で抵抗体粉末に有機バインダ等を添加して調製した抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、これを焼成して抵抗体を形成するために、抵抗値の精度が悪いという問題点があった。これは主に、スクリーン印刷の印刷精度および焼成時の収縮バラツキにより抵抗体の形状を精度良く形成できないことに起因する。そのため、厚膜法で精度の良い抵抗体を形成するためには、焼成後に抵抗体のトリミングを行なって抵抗値を調整することが必要であった。
【０００５】
また、絶縁基体の内部に抵抗体層を形成しようとすると、絶縁基体の内部に形成された抵抗体層にはトリミングを行なうことが不可能であるため、絶縁基体との同時焼成により精度の良い抵抗体を形成することが不可欠となるが、トリミングによる抵抗値の調整が必要な抵抗体では、そのような精度の高い抵抗体層を絶縁基体の内部に形成することはほとんど不可能であるという問題点もあった。その結果、抵抗体の形成は配線基板の表面に限られることとなって、回路設計上の大きな制約となり、回路のより一層の小型化および高密度化への要求に応えることができないという問題点があった。
【０００６】
このような問題点に対して、金属板または金属箔から成る所定の抵抗値に予め調整された抵抗体を転写フィルム上に形成し、これを絶縁基体となるグリーンシートの表面に転写して同時焼成することによって、精度の高い抵抗体層を絶縁基体の内部に形成したセラミック配線基板が得られることが特開２００１−６８８１３号公報に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−６８８１３号公報
特開昭５７−３２６５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年のセラミック系の抵抗体搭載型配線基板に搭載されるＩＣの動作速度の高速化に伴い、絶縁基体に形成される抵抗体層の抵抗値の精度をさらに高めることが必要となっている。また、回路のより一層の小型化および高密度化への要求に応えるため、絶縁基体の内部にも精度の良い抵抗体層を形成することが必要となっている。
【０００９】
これに対し、従来の、所定の抵抗値に予め調整された抵抗体を転写フィルム上に形成し、これをグリーンシート表面に転写して同時焼成することによって、抵抗体層を絶縁基体の内部に形成する方法は、比較的精度の高い抵抗体層を形成できる利点を有しているが、抵抗体となる金属板または金属箔をフォトリソグラフィ技術等によりパターン加工することで抵抗体を形成しているために、パターン加工の際に露光バラツキやエッチングバラツキ等によりパターン寸法に誤差が生じやすく、抵抗値バラツキが生じやすいという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、絶縁基体の表面および／または内部に配線回路層および抵抗体層を有するセラミック配線基板において、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記のような課題について鋭意検討した結果、所定の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を転写フィルム上に形成し、この抵抗体金属層に転写フィルム上でレーザトリミングを行なうことにより抵抗値を高精度に調整した抵抗体パターンを形成した後、これを絶縁基体となるグリーンシートの表面に転写して同時焼成することによって、抵抗精度の高い抵抗体層を絶縁基体の表面および／または内部に形成したセラミック配線基板を作製できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明のセラミック配線基板は、セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層が前記絶縁基体との同時焼成によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のセラミック配線基板は、上記構成において、前記抵抗体層の前記金属板または前記金属箔が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成ることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のセラミック配線基板は、上記各構成において、前記絶縁基体の前記セラミックスが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を焼成したものであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のセラミック配線基板の製造方法は、（ａ）焼成後にセラミックスから成る絶縁基体となる複数枚のグリーンシートを準備する工程と、（ｂ）前記グリーンシートの表面に金属粉末のペーストにより前記焼成後に配線回路層となる配線回路パターンを形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を形成する工程と、（ｄ）この抵抗体金属層にレーザトリミングを行なって抵抗体パターンを形成する工程と、（ｅ）前記配線回路パターンが形成された前記グリーンシートの表面に前記抵抗体パターンを転写する工程と、（ｆ）前記配線回路パターンが形成され前記抵抗体パターンが転写された前記グリーンシートを含む複数枚の前記グリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、（ｇ）該積層体を前記抵抗体パターンを構成する金属の融点よりも低い温度で焼成して、前記絶縁基体の表面および／または内部に前記配線回路パターンを焼成して成る配線回路層および前記抵抗体パターンから成る抵抗体層を形成する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、上記構成において、前記（ｆ）工程において前記積層体の両主面に前記セラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、前記（ｇ）工程の後に前記拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する工程を具備することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、上記各構成において、前記抵抗体層が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成ることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、上記各構成において、前記グリーンシートが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を主成分とすることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミック配線基板について、図面に基づいて、複数のガラスセラミックスから成る絶縁層を積層して成る絶縁基体を用いた抵抗体内蔵型多層配線基板を例にして説明する。図１は、本発明のセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【００２０】
図１によれば、本発明のセラミック配線基板１は、セラミックスから成る絶縁基体２、金属粉末を焼結して成る配線回路層３、金属板または金属箔から成る抵抗体層４および貫通導体としてのビアホール導体５を具備する。
【００２１】
絶縁基体２は、この例では複数のガラスセラミックスから成る絶縁層２ａ〜２ｄを積層して成る積層体から構成され、この絶縁層２ａ〜２ｄ間および絶縁基体２の表面および裏面には、低抵抗金属の金属粉末を焼結して成る配線回路層３および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板あるいは金属箔から成る抵抗体層４が形成されている。さらに、絶縁層２ａ〜２ｄを挟んで対向する配線回路層３や抵抗体層４は、低抵抗金属粉末を充填し焼結して成るビアホール導体５により接続され、セラミック配線基板１内で回路網を形成している。
【００２２】
絶縁基体２の材質としては、配線回路層３や抵抗体層４を形成する金属の融点以下で焼成可能なセラミック材料であれば特に限定されるものではなく、アルミナセラミックス，ムライトセラミックス，窒化珪素セラミックス，窒化アルミニウムセラミックス，ガラスセラミックス等の周知のセラミック基板材料が用いられるが、とりわけ、焼成温度が８００℃〜１０００℃の低温焼成セラミック材料、具体的には、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物を焼成したガラスセラミックスから成ることが、抵抗体層４の材質の選択の幅が拡大するとともに、配線回路層３として低抵抗の金属を用いることができる点で望ましい。
【００２３】
ガラスセラミックスから成る絶縁層２ａ〜２ｄを製造するのに用いられるガラス粉末のガラスとしては、シリカガラス，ソーダ石灰ガラス，鉛ガラス，鉛アルカリ珪酸ガラス，ほう珪酸ガラス，アルミノホウ珪酸ガラス，ほう珪酸亜鉛ガラス，アルミノ珪酸ガラス，燐酸ガラス等が挙げられる。特に、添加するセラミックフィラー粉末との適合性に優れており、誘電体損失が小さいことから、ほう珪酸ガラスが好適である。また、セラミックフィラー粉末のセラミックスとしては、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＺｎＯ，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＺｎＡｌ２Ｏ４，ＭｇＳｉＯ３，ＭｇＳｉＯ４，Ｚｎ２ＳｉＯ４，Ｚｎ２ＴｉＯ４，ＳｒＴｉＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＭｇＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６，ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８，ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８，ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８，Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８，Ｚｎ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ムライト，ゼオライト等が挙げられ、用途に合わせて選択することができる。また、必ずしもこれら例示したガラスおよびセラミックスに限定されるものではない。
【００２４】
そして、ガラスセラミックスから成る絶縁層２ａ〜２ｄがガラス粉末を焼成したものである場合は、アルミノほう珪酸結晶化ガラス，ほう珪酸亜鉛結晶化ガラス，アルミノ珪酸結晶化ガラス等が用いられ、ガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物を焼成したものである場合は、ほう珪酸ガラスとＡｌ２Ｏ３との混合物，ほう珪酸亜鉛ガラスとＡｌ２Ｏ３との混合物等が用いられる。
【００２５】
配線回路層３は金属粉末を焼成して成り、通常は金属粉末のペーストを焼成した所望の回路パターン形状の焼結体により形成される。その金属としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｗ，ＭｏおよびＭｎから選ばれる１種、または２種以上の混合物や合金のうち、絶縁基体２の焼結温度よりも高い融点を有する金属であることが絶縁基体２との同時焼成を行なう上で望ましく、特に絶縁基体２を焼成温度が８００℃〜１０００℃のガラスセラミックス等の低温焼成セラミックスによって形成する場合には、８００℃〜１０００℃で同時焼成可能な金属のうちでも低抵抗であることから、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる１種、または２種以上の混合物や合金等の低抵抗金属を使用することが望ましい。中でも、特に配線回路層３を低コストに形成するという観点からは、Ｃｕ，ＡｇおよびＰｄの１種、または２種以上の混合物や合金等の低抵抗金属が望ましい。
【００２６】
さらに、セラミック配線基板１の表面に形成される配線回路層３は、ＩＣチップ等の各種電子部品６を搭載するための接続パッドとして、あるいはシールド用導体膜として、さらには外部電気回路と接続される端子電極等としても用いられ、例えば各種電子部品６がセラミック配線基板１の表面に形成された配線回路層３に半田等のロウ材や導電性接着剤７等を介して接合されて電気的に接続される。
【００２７】
なお、図１には図示していないが、セラミック配線基板１の表面に形成された配線回路層３に対して、必要に応じて、ガラスやエポキシ樹脂等により構成される配線保護膜等を形成しても構わない。
【００２８】
本発明においては、抵抗体層４を、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔によって形成することが重要である。この金属板または金属箔は、それ自体の収縮が従来の厚膜抵抗体のように抵抗体粉末の焼き付け等に伴う収縮に比較して格段に小さいことから寸法精度に優れており、そのために、予め所望の抵抗値が得られるようにその形状を定めておくことにより、その抵抗値の変化を小さくすることができ、絶縁基体２の内部に抵抗体層４を形成した場合であってもその抵抗値の高精度化に有利なものとなる。
【００２９】
さらに、後述する本発明のセラミック配線基板の製造方法におけるように、この抵抗体層４となる抵抗体金属層から所望の抵抗値の抵抗体パターンを得る際に、抵抗体金属層に対してレーザトリミングを行なうことにより、更なる高精度化が可能となる。
【００３０】
抵抗体層４となる金属箔は、例えば化学的蒸着法（ＣＶＤ法）または物理的蒸着法（ＰＶＤ法）等の薄膜形成法や、電解めっき法または無電解めっき法や、金属箔の圧延法等により転写フィルム上に０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みで作製され、それが絶縁基体２（絶縁層２ａ〜２ｄ）となるグリーンシートの表面に転写される。また、金属板の場合であれば、例えば圧延法や押し出し法により形成される。これらの形成法により０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層４が形成される。
【００３１】
このとき、金属抵抗体の抵抗値は当然のことながら厚みによって変化するため、所定の抵抗値の抵抗体層４を得るために、その金属材料の有する比抵抗の値に応じて厚み調整が行なわれる。また、上記形成法によって作製された金属板または金属箔は、その形成法によっても異なるが、レーザトリミングにより抵抗値調整を実施するためにその上に金属箔を形成する転写フィルム等の下地に対して十分な接着強度が必要であるが、０．０１μｍ以上５μｍの厚み範囲内とすることで、形成法に応じた接着仕様を選定できることから、レーザトリミングに必要な下地（転写フィルム）との接着強度が得られる。
【００３２】
抵抗体層４の厚みが０．０１μｍ未満では、抵抗体膜としての強度が低くなるため、レーザトリミング後に絶縁基体２（絶縁層２ａ〜２ｄ）となるグリーンシート上への転写が不可能となる傾向がある。また、抵抗体膜を形成するためには、厚みが０．０１μｍ未満となると、その金属板または金属箔を欠陥なく形成することが困難である。また、抵抗体層４の厚みが５μｍを超える厚みでは、同時焼成した後の冷却時に生じる抵抗体層４の応力によって、抵抗体層４と配線回路層３との剥離が発生しやすい傾向があり、抵抗値がばらつきやすい。
【００３３】
この抵抗体層４を構成する金属としては、Ｎｉ，Ｃｒ，ＣｕおよびＴａＮ等が使用されるが、特に所望の抵抗値に応じた金属板または金属箔の抵抗体層に形成しやすいことから、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種が好ましく、その金属単体またはそれらの混合物やＮｉ−Ｃｒをはじめとする合金等を使用するのが好ましい。
【００３４】
ビアホール導体５に充填される導体材料は、配線回路層３と同様の金属を主成分とする導体を用いることが配線回路層３との良好な電気的接続を得られる点で望ましいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００３５】
次に、本発明のセラミック配線基板の製造方法について、多層配線基板を作成する場合を例として図２に示した製造工程毎の概略断面図に基づいて説明する。
【００３６】
まず、図２（１）に示すように、前記ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラー粉末とを所定量秤量し、混合してガラスセラミック組成物を調製し、その組成物に有機バインダ等を加えた後、ドクターブレード法，圧延法，プレス法等によりシート状に成形してグリーンシート１０を作製し準備する（ａ工程）。
【００３７】
次に、図２（２）に示すように、このグリーンシート１０にレーザやマイクロドリル，パンチング等により貫通孔を形成し、その内部に導体ペーストを充填してビアホール導体となるビアホール導体パターン１１を形成する。なお導体ペースト中には、前述したような配線回路層形成用の金属粉末とともに有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製される。
【００３８】
次に、図２（３）に示すように、このグリーンシート１０の表面に配線回路パターン１２を形成する（ｂ工程）。この配線回路パターン１２の形成にあたっては、導体ペーストをスクリーン印刷，グラビア印刷等により配線回路層のパターン形状に印刷することによって、グリーンシート１０の表面に所望のパターン形状の配線回路パターン１２を形成することができる。
【００３９】
なお、配線回路層１２を形成するための導体ペーストは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を主成分として、ビアホール導体パターン１１と同様の成分を混合して調製される。さらに、印刷後に、配線回路パターン１２がグリーンシート１０の表面に凹凸を作らないように圧力を印加して埋設しておくことが、その上に寸法精度の高い抵抗体層を形成する上で望ましい。
【００４０】
次に、このグリーンシート１０の表面に、抵抗体パターンを形成する。抵抗体層の形成に当たっては、図２（４ａ）〜（４ｄ）に示すような工程を経て転写フィルム１３の表面に抵抗体パターン１６を作製する。
【００４１】
即ち、まず図２（４ａ）に示すように、高分子フィルム等から成る転写フィルム１３の表面に接着剤を介して金属板または金属箔を張り合わせたものから成る抵抗体金属層１４を形成する（ｃ工程）。次に、図２（４ｂ）に示すように、抵抗体金属層１４の表面に抵抗体層のパターン形状のレジスト層１５を付設する。次に、図２（４ｃ）に示すように、エッチング法によりレジスト層１５を形成していない領域の抵抗体金属層１４の金属を除去する。そして、図２（４ｄ）に示すように、レジスト層１５を除去し、次いでレーザトリミングを行なって所望の抵抗値となるようにパターン形成を行なうことにより抵抗体パターン１６を形成する（ｄ工程）。
【００４２】
この方法によれば、金属板または金属箔から成る抵抗体金属層１４および抵抗体パターン１６の厚みを均一に制御できることや、エッチング法では配線状に形成した抵抗体パターン１６の切れやダレがなく微細加工が可能であることから、抵抗体パターン１６の横方向の寸法精度を高めることができる。さらに、所定の抵抗値となるようにレーザトリミングにより抵抗値調整を行なっていることから、抵抗体層となる抵抗体パターン１６を精度良く形成することが可能となる。
【００４３】
続いて、図２（５）に示すように、以上のようにして抵抗体パターン１６を付設した転写フィルム１３を図２（３）に示すようにビアホール導体パターン１１および配線回路パターン１２が形成されたグリーンシート１０の表面に位置合わせして積層し、０．１ＭＰａ〜５ＭＰａ程度の圧力を印加して、抵抗体パターン１６をグリーンシート１０の表面に圧接する。そして、抵抗体パターン１６をグリーンシート１０上に残したままで転写フィルム１３のみを剥離することにより、抵抗体パターン１６をグリーンシート１０の表面に転写することができ、これにより、図２（６）に示す、抵抗体層となる抵抗体パターン１６が転写され配線回路層となる配線回路パターン１２が形成されたグリーンシート１０から成る１層の配線シート１７を作製することができる（ｅ工程）。
【００４４】
また、配線回路パターン１２の形成に際しては、抵抗体パターン１６の形成方法と同様の方法を用いて、グリーンシート１０の表面に高純度の低抵抗金属の金属板または金属箔のパターンを転写することにより形成してもかまわない。この場合は、従来の印刷法では形成が困難である微細配線の配線回路パターン１２を歩留まり良く形成することができ、さらに、配線抵抗の低抵抗化が可能となり、さらなる小型化，高密度化，高機能化に有効である。
【００４５】
その後、図２（６）に示すように、配線回路パターン１２が形成され抵抗体パターン１６が転写されたグリーンシート１０から成る配線シート１７を含む、同様にして作製した複数枚の配線シート１７〜２０を積層し圧着して積層体を作製する（ｆ工程）。なお、図２（６）においては、グリーンシート１０，ビアホール導体パターン１１，配線回路パターン１２および抵抗体パターン１６の符号は省略している。
【００４６】
そして、この積層体を４００℃〜８５０℃の温度で加熱処理してグリーンシート１０内やビアホール導体パターン１１，配線回路パターン１２中の有機成分を分解除去した後、抵抗体パターン１６を構成する金属の融点よりも低い温度にて同時焼成することにより、図１に示すような、グリーンシート１０を焼成したセラミックスから成る絶縁基体２の表面および／または内部に、配線回路パターン１２を焼成した金属粉末を焼結して成る配線回路層３、および抵抗体パターン１６による０．０１μｍ以上５μｍ以下の金属板または金属箔から成る抵抗体層４が形成された、本発明のセラミック配線基板１が得られる（ｇ工程）。ここで、焼成条件としては、例えばグリーンシート１０をガラスセラミックグリーンシートにて形成し、抵抗体パターン１６を銅箔にて形成した場合であれば、８００℃〜１０００℃の窒素雰囲気中で焼成すればよい。
【００４７】
なお、この焼成時には、金属板または金属箔からなる抵抗体パターン１６はグリーンシート１０の様な収縮挙動を示さないため、焼成の際には、特開昭５７−３２６５７号公報に記載されたような方法に基づいて、グリーンシート１０（配線シート１７〜２０）の積層体に対してその積層方向に０．５ＭＰａ〜５ＭＰａ程度の圧力を印加する方法、あるいは積層体の両主面にグリーンシート１０のセラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、その積層体の焼成後に拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する方法等によって、グリーンシート１０のＸ−Ｙ方向（主面に平行な方向）における収縮を抑制し、グリーンシート１０のＺ方向（厚み方向）にのみ収縮しＸ−Ｙ方向には実質的に収縮しない焼成方法にて焼成することが望ましい。
【００４８】
このように、Ｘ−Ｙ方向には実質的に収縮しない方法で焼成することにより、従来の厚膜法とは異なり、焼成収縮のバラツキに起因する抵抗体層４の抵抗値の精度劣化がほとんど生じることなく、非常に高い精度で形成した抵抗体パターン１６を、その寸法精度を維持したまま焼成して抵抗体層４を形成することができる。
【００４９】
このように積層体の焼成の際にＸ−Ｙ方向には実質的に収縮させない方法として、積層体の両主面にグリーンシート１０のセラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、その積層体の焼成後に拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する方法は、焼成後のセラミック配線基板１中の配線回路パターン１２の寸法精度と抵抗体パターン１６の寸法精度をともに高精度に維持することができることから、電気的な回路定数の安定化をもたらし、配線基板としての電気特性の安定性を向上させるために好ましいものである。
【００５０】
以上のような本発明のセラミック配線基板の製造方法により、本発明のセラミック配線基板１を作製することができるが、以上のような絶縁層を複数積層して成る絶縁基体から成る多層配線基板ではなく、単層の絶縁層から成る絶縁基体に表裏２層の配線回路層を有するセラミック配線基板を作製する場合には、図２（５）に示す工程においてグリーンシート１０の裏面にも同様の配線回路パターン１２および抵抗体パターン１６を形成し、その後に焼成を行なうことにより作製することができる。
【００５１】
本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、従来の厚膜法よりも格段に高い寸法精度で抵抗体パターン１６を形成することが可能となり、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて簡便にかつ製造コストの上昇を最小限に抑えながら表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板を提供することができる。
【００５２】
さらに、積層体の両主面に拘束グリーンシートを積層して焼成時に積層体をＸ−Ｙ方向には実質的に収縮させない焼成を行なうことにより、焼成による絶縁基体の寸法バラツキを抑制することができ、より一層精度の良好な抵抗体層を有するセラミック配線基板を形成することができる。
【００５３】
【実施例】
＜実施例１＞
まず、ガラス粉末として７０質量％のほう珪酸ガラスおよび３０質量％のＳｉＯ２を秤量し、それにバインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）、溶媒としてトルエンおよびイソプロピルアルコールを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚みが３００μｍのグリーンシートを作製した。
【００５４】
次に、金属粉末として平均粒径が５μｍのＣｕ粉末に、有機バインダとしてアクリル系樹脂、溶媒としてＤＢＰを添加混練し、配線回路層用銅ペーストおよびビアホール導体用銅ペーストを作製した。
【００５５】
そして、グリーンシートの所定箇所にパンチング加工を行なってビアホールを形成し、そのビアホール内にビアホール導体用銅ペーストを充填した。さらに、グリーンシートの所定箇所に、配線回路層用銅ペーストを用いてスクリーン印刷法にて、配線回路パターンを印刷形成した。
【００５６】
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムから成る転写シートの表面に、接着剤を塗布して、厚みが２．５μｍ，３μｍ，５μｍのＮｉ−Ｃｒ合金の圧延金属箔を接着した。そして、この金属箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスクを通して露光してパターンを形成した後、抵抗体パターン部分以外の圧延金属箔をエッチング除去し、さらにレーザトリミングを行なって所望のパターン形状とすることにより、抵抗値の異なる抵抗体パターンを形成した。
【００５７】
次に、ビアホール導体銅ペーストを充填し配線回路パターンを形成したグリーンシートに、位置合わせを行ないながら抵抗体パターンを形成した転写シートを積層し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力で熱圧着した。その後、転写シートを剥がすことにより抵抗体パターンをグリーンシートの表面に転写し、ビアホール導体が接続された配線回路パターンおよび抵抗体パターンにより形成された配線層を具備する１枚の配線シートを形成した。
【００５８】
さらに、この１枚の配線シートと同様にして形成した５層の配線シートを積層し、さらにその上にこの１枚の抵抗体パターンを具備する配線シートが表層または内層に位置するように配置し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力にて熱圧着して積層体を形成した。
【００５９】
そして、この積層体を、有機バインダ等の有機成分を分解除去するため窒素雰囲気中にて７５０℃で１時間保持した後、同一雰囲気中で２ＭＰａで１軸加圧しながら９００℃で１時間保持することにより、本発明のセラミック配線基板を作製した。
【００６０】
この本発明のセラミック配線基板を２００個作製し、内層の抵抗体層および表層の抵抗体層の抵抗値のバラツキを評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．８，９，１０として示す。
【００６１】
また、圧延金属箔から成る抵抗体層の厚みを０．３μｍとして、レーザトリミングを施さない以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．４として示す。
【００６２】
なお、比較例として圧延金属箔から成る抵抗体層の厚みを７．０μｍとした以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．１１として示す。
【００６３】
また、比較例として従来の厚膜法によりＲｕＯ２から成る表層の抵抗体層を形成し、そのトリミング無しの抵抗値のバラツキを評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．１２として示す。また同様に、他の比較例として厚膜法にて内層の抵抗体層を形成し、同様に抵抗値の目標値からのバラツキについて評価を行なった。その結果を表１に試料Ｎｏ．１３として示す。
【００６４】
＜実施例２＞
まず、ガラス粉末として５０重量％のほう珪酸ガラスおよびセラミックフィラー粉末として５０重量％のＡｌ２Ｏ３を秤量し、それにバインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）、溶媒としてトルエンおよびイソプロピルアルコールを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚みが２５０μｍのグリーンシートを作製した。
【００６５】
次に、金属粉末として平均粒径が３μｍのＣｕ粉末に、有機バインダとしてアクリル系樹脂、溶媒としてＤＢＰを添加混練し、配線回路層用銅ペーストおよびビアホール導体用銅ペーストを作製した。
【００６６】
そして、グリーンシートの所定箇所にパンチング加工を行なってビアホールを形成し、そのビアホール内にビアホール導体用銅ペーストを充填した。さらに、グリーンシートの所定箇所に、配線回路層用銅ペーストを用いてスクリーン印刷法にて、配線回路パターンを印刷形成した。
【００６７】
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る転写シートの表面に、接着剤を塗布して、無電解めっき法により作製した厚みが０．０１μｍ，０．５μｍのＮｉの金属箔、蒸着法により作製した厚みが１μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔を接着した。そして、この金属箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスクを通して露光してパターンを形成した後、抵抗体パターン部分以外の金属箔をエッチング除去し、さらにレーザトリミングを行なって所望のパターン形状とすることにより、抵抗値の異なる抵抗体パターンを形成した。
【００６８】
そして、ビアホール導体用銅ペーストを充填し配線回路パターンを形成したグリーンシートに、位置合わせを行ないながら抵抗体パターンを形成した転写シートを積層し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力で熱圧着した。その後、転写シートを剥がすことにより抵抗体パターンをグリーンシートの表面に転写し、ビアホール導体が接続された配線回路パターンおよび抵抗体パターンにより形成された配線層を具備する１枚の配線シートを形成した。
【００６９】
さらに、この１枚の配線シートと同様にして形成した５層の配線シートを積層し、さらにその上にこの１枚の抵抗体パターンを具備する配線シートが表層または内層に位置するように配置し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力にて熱圧着して積層体を形成した。
【００７０】
そして、この積層体を、有機バインダ等の有機成分を分解除去するため窒素雰囲気中にて７５０℃で１時間保持した後、同一雰囲気中で２ＭＰａで１軸加圧しながら９１０℃で１時間保持することにより、本発明のセラミック配線基板を作製した。
【００７１】
この本発明のセラミック配線基板を２００個作製し、内層の抵抗体層および表層の抵抗体層の抵抗値のバラツキを評価した。なお、抵抗値の目標値からのバラツキが±１．０％以下のものを合格とした。その結果を表１に試料Ｎｏ．２，５，６として示す。
【００７２】
また、スパッタ法により作製した厚みが０．０１μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔と、蒸着法により作製した厚みが１μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔とを用いて、レーザトリミングを施さない以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．３，７として示す。
【００７３】
なお、比較例として、無電解めっき法により作製した厚みが０．００８μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔を用いて、レーザトリミングを施さない以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．１として示す。
【００７４】
【表１】
【００７５】
表１に示す結果から分かるように、試料Ｎｏ．２，５，６および８〜１０に示す本発明のセラミック配線基板によれば、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成るレーザトリミングを施した内層の抵抗体層および表層の抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて形成することにより、抵抗値のバラツキが±１．０％以下の高精度の抵抗体層を形成することができ、簡便に精度の高い抵抗体層を内蔵したセラミック配線基板を得ることができた。
【００７６】
また、試料Ｎｏ．３，４，７に示す本発明のセラミック配線基板によれば、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて形成することにより、レーザトリミングを施したものに比べてやや劣るものの抵抗値のバラツキが±１０．０％以下の高精度の抵抗体層を形成することができた。
【００７７】
これに対して、試料Ｎｏ．１，１１に示す従来法による比較例では抵抗体層の抵抗値のバラツキが±１０．０％を超えてしまった。また、表層と内層の抵抗体層を厚膜法にて形成した試料Ｎｏ．１２，１３についても同様に抵抗値のバラツキを±１０．０％以下とすることができなかった。
【００７８】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では、配線回路パターンを形成した後、抵抗体パターンを形成したが、この形成順序を逆にして、先に抵抗体パターンを形成した後に配線回路パターンを形成してもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明のセラミック配線基板によれば、セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層が絶縁基体との同時焼成によって形成されていることから、従来の厚膜抵抗体に比較して格段に寸法精度に優れた抵抗体層を形成することができ、予め所望の抵抗値が得られるようにその形状を定めることによって、その抵抗値の変化を小さくすることが可能となり、絶縁基体の内部に抵抗体層を形成した場合であってもその抵抗値を高精度に制御することができる。このため、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて配線基板の表層および／または内層に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能な、抵抗体層を有するセラミック配線基板を提供することができる。
【００８０】
また、抵抗体層の前記金属板または前記金属箔が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成るときには、これら金属が所望の抵抗値に応じた抵抗体層に形成しやすいことから、より効果的に所望の抵抗値に設定できる好適なセラミック配線基板を提供することができる。
【００８１】
さらに、絶縁基体のセラミックスが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を焼成したものであるときには、焼成温度を低くできることから、抵抗体層の材質の選択の幅が拡大するとともに、配線回路層として低抵抗の金属を用いることができる。
【００８２】
本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、（ａ）焼成後にセラミックスから成る絶縁基体となる複数枚のグリーンシートを準備する工程と、（ｂ）グリーンシートの表面に金属粉末のペーストにより焼成後に配線回路層となる配線回路パターンを形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を形成する工程と、（ｄ）この抵抗体金属層にレーザトリミングを行なって抵抗体パターンを形成する工程と、（ｅ）配線回路パターンが形成されたグリーンシートの表面に抵抗体パターンを転写する工程と、（ｆ）配線回路パターンが形成され抵抗体パターンが転写されたグリーンシートを含む複数枚のグリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、（ｇ）この積層体を抵抗体パターンを構成する金属の融点よりも低い温度で焼成して、絶縁基体の表面および／または内部に配線回路パターンを焼成して成る配線回路層および抵抗体パターンから成る抵抗体層を形成する工程と、を具備することから、従来の厚膜法よりも格段に高い寸法精度で抵抗体パターンを形成することが可能となり、金属板または金属箔から成る抵抗体層の厚みを均一に制御でき、さらに所定の抵抗値となるようにレーザトリミングにより抵抗値調整を行なっていることから、抵抗体層となる抵抗体パターンを精度良く形成することができ、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて簡便にかつ製造コストの上昇を最小限に抑えながら表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板を提供することができる。
【００８３】
また、（ｆ）工程において積層体の両主面に前記セラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、（ｇ）工程の後に拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する工程を具備するときには、グリーンシートをＸ−Ｙ方向には実質的に収縮させない焼成を行なうことが可能となることから、焼成による寸法精度を高精度に維持でき、セラミック配線基板の電気特性の安定性を向上させることができる。その結果、絶縁基体の寸法バラツキを抑制することができ、より一層精度の良好な抵抗体層を有するセラミック配線基板を形成することができる。
【００８４】
さらに、抵抗体層が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成るときには、薄膜形成法、めっき法、圧延法、押し出し法による金属板または金属箔を形成でき、またこれらの金属は加工が容易であることから、より好適なセラミック配線基板の製造方法とできる。
【００８５】
さらにまた、グリーンシートが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を主成分とするときには、積層体を焼成する工程の温度を、より低温とすることができることから、抵抗体層や配線回路層の材質の選択の幅が拡大し、低抵抗の金属を用いることができる。
【００８６】
以上により、本発明によれば、絶縁基体の表面および／または内部に配線回路層および抵抗体層を有するセラミック配線基板において、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板およびその製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】（１）〜（６）は、本発明のセラミック配線基板の製造方法を説明するための、それぞれ多層配線基板を作成する場合を例として示した製造工程毎の概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・セラミック配線基板
２・・・・・・・絶縁基体
２ａ〜２ｄ・・・絶縁層
３・・・・・・・配線回路層
４・・・・・・・抵抗体層
１０・・・・・・・グリーンシート
１２・・・・・・・配線回路パターン
１３・・・・・・・転写フィルム
１４・・・・・・・抵抗体金属層
１６・・・・・・・抵抗体パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に配線回路層と抵抗体層とを具備した、混成集積回路基板等に適したセラミック配線基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、配線基板、例えば受動部品や能動部品を実装し電子回路の一部を構成するハイブリッドＩＣ用配線基板として、比較的高密度の配線が可能なセラミック系の抵抗体搭載型配線基板が多用されている。このセラミック系の抵抗体搭載型配線基板は、抵抗体を配線基板の表面に搭載することにより、回路の小型化および高密度化を実現したものであり、アルミナセラミックスやガラスセラミックス等のセラミックスから成る絶縁基体と、その表面に形成されたＷ，Ｍｏ，ＣｕまたはＡｇ等の金属から成る配線回路層に加え、ＬａＢ６やＳｎＯ２やＲｕＯ２等の抵抗体材料から成る抵抗体が厚膜法等により形成される。
【０００３】
このようなセラミック系の抵抗体搭載型配線基板においては、厚膜法によって抵抗体を形成する場合であれば、ＬａＢ６やＳｎＯ２やＲｕＯ２等の酸化物粉末、あるいはＣｕ−Ｎｉ系合金等の高抵抗金属粉末を主成分とする抵抗体ペーストを用いて、焼成されたセラミック系配線基板の表面にスクリーン印刷法等により所定の形状に抵抗体パターンを印刷形成した後、これを焼き付けて抵抗体を形成する手法が一般的である。
【０００４】
しかし、この手法では、厚膜法で抵抗体粉末に有機バインダ等を添加して調製した抵抗体ペーストをスクリーン印刷し、これを焼成して抵抗体を形成するために、抵抗値の精度が悪いという問題点があった。これは主に、スクリーン印刷の印刷精度および焼成時の収縮バラツキにより抵抗体の形状を精度良く形成できないことに起因する。そのため、厚膜法で精度の良い抵抗体を形成するためには、焼成後に抵抗体のトリミングを行なって抵抗値を調整することが必要であった。
【０００５】
また、絶縁基体の内部に抵抗体層を形成しようとすると、絶縁基体の内部に形成された抵抗体層にはトリミングを行なうことが不可能であるため、絶縁基体との同時焼成により精度の良い抵抗体を形成することが不可欠となるが、トリミングによる抵抗値の調整が必要な抵抗体では、そのような精度の高い抵抗体層を絶縁基体の内部に形成することはほとんど不可能であるという問題点もあった。その結果、抵抗体の形成は配線基板の表面に限られることとなって、回路設計上の大きな制約となり、回路のより一層の小型化および高密度化への要求に応えることができないという問題点があった。
【０００６】
このような問題点に対して、金属板または金属箔から成る所定の抵抗値に予め調整された抵抗体を転写フィルム上に形成し、これを絶縁基体となるグリーンシートの表面に転写して同時焼成することによって、精度の高い抵抗体層を絶縁基体の内部に形成したセラミック配線基板が得られることが特開２００１−６８８１３号公報に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−６８８１３号公報
特開昭５７−３２６５７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年のセラミック系の抵抗体搭載型配線基板に搭載されるＩＣの動作速度の高速化に伴い、絶縁基体に形成される抵抗体層の抵抗値の精度をさらに高めることが必要となっている。また、回路のより一層の小型化および高密度化への要求に応えるため、絶縁基体の内部にも精度の良い抵抗体層を形成することが必要となっている。
【０００９】
これに対し、従来の、所定の抵抗値に予め調整された抵抗体を転写フィルム上に形成し、これをグリーンシート表面に転写して同時焼成することによって、抵抗体層を絶縁基体の内部に形成する方法は、比較的精度の高い抵抗体層を形成できる利点を有しているが、抵抗体となる金属板または金属箔をフォトリソグラフィ技術等によりパターン加工することで抵抗体を形成しているために、パターン加工の際に露光バラツキやエッチングバラツキ等によりパターン寸法に誤差が生じやすく、抵抗値バラツキが生じやすいという問題点があった。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み完成されたもので、その目的は、絶縁基体の表面および／または内部に配線回路層および抵抗体層を有するセラミック配線基板において、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記のような課題について鋭意検討した結果、所定の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を転写フィルム上に形成し、この抵抗体金属層に転写フィルム上でレーザトリミングを行なうことにより抵抗値を高精度に調整した抵抗体パターンを形成した後、これを絶縁基体となるグリーンシートの表面に転写して同時焼成することによって、抵抗精度の高い抵抗体層を絶縁基体の表面および／または内部に形成したセラミック配線基板を作製できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
本発明のセラミック配線基板は、セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層が前記絶縁基体との同時焼成によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のセラミック配線基板は、上記構成において、前記抵抗体層の前記金属板または前記金属箔が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成ることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のセラミック配線基板は、上記各構成において、前記絶縁基体の前記セラミックスが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を焼成したものであることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のセラミック配線基板の製造方法は、（ａ）焼成後にセラミックスから成る絶縁基体となる複数枚のグリーンシートを準備する工程と、（ｂ）前記グリーンシートの表面に金属粉末のペーストにより前記焼成後に配線回路層となる配線回路パターンを形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を形成する工程と、（ｄ）この抵抗体金属層にレーザトリミングを行なって抵抗体パターンを形成する工程と、（ｅ）前記配線回路パターンが形成された前記グリーンシートの表面に前記抵抗体パターンを転写する工程と、（ｆ）前記配線回路パターンが形成され前記抵抗体パターンが転写された前記グリーンシートを含む複数枚の前記グリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、（ｇ）該積層体を前記抵抗体パターンを構成する金属の融点よりも低い温度で焼成して、前記絶縁基体の表面および／または内部に前記配線回路パターンを焼成して成る配線回路層および前記抵抗体パターンから成る抵抗体層を形成する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、上記構成において、前記（ｆ）工程において前記積層体の両主面に前記セラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、前記（ｇ）工程の後に前記拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する工程を具備することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、上記各構成において、前記抵抗体層が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成ることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のセラミック配線基板の製造方法は、上記各構成において、前記グリーンシートが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を主成分とすることを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセラミック配線基板について、図面に基づいて、複数のガラスセラミックスから成る絶縁層を積層して成る絶縁基体を用いた抵抗体内蔵型多層配線基板を例にして説明する。図１は、本発明のセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【００２０】
図１によれば、本発明のセラミック配線基板１は、セラミックスから成る絶縁基体２、金属粉末を焼結して成る配線回路層３、金属板または金属箔から成る抵抗体層４および貫通導体としてのビアホール導体５を具備する。
【００２１】
絶縁基体２は、この例では複数のガラスセラミックスから成る絶縁層２ａ〜２ｄを積層して成る積層体から構成され、この絶縁層２ａ〜２ｄ間および絶縁基体２の表面および裏面には、低抵抗金属の金属粉末を焼結して成る配線回路層３および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板あるいは金属箔から成る抵抗体層４が形成されている。さらに、絶縁層２ａ〜２ｄを挟んで対向する配線回路層３や抵抗体層４は、低抵抗金属粉末を充填し焼結して成るビアホール導体５により接続され、セラミック配線基板１内で回路網を形成している。
【００２２】
絶縁基体２の材質としては、配線回路層３や抵抗体層４を形成する金属の融点以下で焼成可能なセラミック材料であれば特に限定されるものではなく、アルミナセラミックス，ムライトセラミックス，窒化珪素セラミックス，窒化アルミニウムセラミックス，ガラスセラミックス等の周知のセラミック基板材料が用いられるが、とりわけ、焼成温度が８００℃〜１０００℃の低温焼成セラミック材料、具体的には、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物を焼成したガラスセラミックスから成ることが、抵抗体層４の材質の選択の幅が拡大するとともに、配線回路層３として低抵抗の金属を用いることができる点で望ましい。
【００２３】
ガラスセラミックスから成る絶縁層２ａ〜２ｄを製造するのに用いられるガラス粉末のガラスとしては、シリカガラス，ソーダ石灰ガラス，鉛ガラス，鉛アルカリ珪酸ガラス，ほう珪酸ガラス，アルミノホウ珪酸ガラス，ほう珪酸亜鉛ガラス，アルミノ珪酸ガラス，燐酸ガラス等が挙げられる。特に、添加するセラミックフィラー粉末との適合性に優れており、誘電体損失が小さいことから、ほう珪酸ガラスが好適である。また、セラミックフィラー粉末のセラミックスとしては、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＴｉＯ２，ＺｎＯ，ＭｇＡｌ２Ｏ４，ＺｎＡｌ２Ｏ４，ＭｇＳｉＯ３，ＭｇＳｉＯ４，Ｚｎ２ＳｉＯ４，Ｚｎ２ＴｉＯ４，ＳｒＴｉＯ３，ＣａＴｉＯ３，ＭｇＴｉＯ３，ＢａＴｉＯ３，ＣａＭｇＳｉ２Ｏ６，ＳｒＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８，ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８，ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８，Ｍｇ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８，Ｚｎ２Ａｌ４Ｓｉ５Ｏ１８，ＡｌＮ，ＳｉＣ，ムライト，ゼオライト等が挙げられ、用途に合わせて選択することができる。また、必ずしもこれら例示したガラスおよびセラミックスに限定されるものではない。
【００２４】
そして、ガラスセラミックスから成る絶縁層２ａ〜２ｄがガラス粉末を焼成したものである場合は、アルミノほう珪酸結晶化ガラス，ほう珪酸亜鉛結晶化ガラス，アルミノ珪酸結晶化ガラス等が用いられ、ガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物を焼成したものである場合は、ほう珪酸ガラスとＡｌ２Ｏ３との混合物，ほう珪酸亜鉛ガラスとＡｌ２Ｏ３との混合物等が用いられる。
【００２５】
配線回路層３は金属粉末を焼成して成り、通常は金属粉末のペーストを焼成した所望の回路パターン形状の焼結体により形成される。その金属としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｗ，ＭｏおよびＭｎから選ばれる１種、または２種以上の混合物や合金のうち、絶縁基体２の焼結温度よりも高い融点を有する金属であることが絶縁基体２との同時焼成を行なう上で望ましく、特に絶縁基体２を焼成温度が８００℃〜１０００℃のガラスセラミックス等の低温焼成セラミックスによって形成する場合には、８００℃〜１０００℃で同時焼成可能な金属のうちでも低抵抗であることから、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる１種、または２種以上の混合物や合金等の低抵抗金属を使用することが望ましい。中でも、特に配線回路層３を低コストに形成するという観点からは、Ｃｕ，ＡｇおよびＰｄの１種、または２種以上の混合物や合金等の低抵抗金属が望ましい。
【００２６】
さらに、セラミック配線基板１の表面に形成される配線回路層３は、ＩＣチップ等の各種電子部品６を搭載するための接続パッドとして、あるいはシールド用導体膜として、さらには外部電気回路と接続される端子電極等としても用いられ、例えば各種電子部品６がセラミック配線基板１の表面に形成された配線回路層３に半田等のロウ材や導電性接着剤７等を介して接合されて電気的に接続される。
【００２７】
なお、図１には図示していないが、セラミック配線基板１の表面に形成された配線回路層３に対して、必要に応じて、ガラスやエポキシ樹脂等により構成される配線保護膜等を形成しても構わない。
【００２８】
本発明においては、抵抗体層４を、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔によって形成することが重要である。この金属板または金属箔は、それ自体の収縮が従来の厚膜抵抗体のように抵抗体粉末の焼き付け等に伴う収縮に比較して格段に小さいことから寸法精度に優れており、そのために、予め所望の抵抗値が得られるようにその形状を定めておくことにより、その抵抗値の変化を小さくすることができ、絶縁基体２の内部に抵抗体層４を形成した場合であってもその抵抗値の高精度化に有利なものとなる。
【００２９】
さらに、後述する本発明のセラミック配線基板の製造方法におけるように、この抵抗体層４となる抵抗体金属層から所望の抵抗値の抵抗体パターンを得る際に、抵抗体金属層に対してレーザトリミングを行なうことにより、更なる高精度化が可能となる。
【００３０】
抵抗体層４となる金属箔は、例えば化学的蒸着法（ＣＶＤ法）または物理的蒸着法（ＰＶＤ法）等の薄膜形成法や、電解めっき法または無電解めっき法や、金属箔の圧延法等により転写フィルム上に０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みで作製され、それが絶縁基体２（絶縁層２ａ〜２ｄ）となるグリーンシートの表面に転写される。また、金属板の場合であれば、例えば圧延法や押し出し法により形成される。これらの形成法により０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層４が形成される。
【００３１】
このとき、金属抵抗体の抵抗値は当然のことながら厚みによって変化するため、所定の抵抗値の抵抗体層４を得るために、その金属材料の有する比抵抗の値に応じて厚み調整が行なわれる。また、上記形成法によって作製された金属板または金属箔は、その形成法によっても異なるが、レーザトリミングにより抵抗値調整を実施するためにその上に金属箔を形成する転写フィルム等の下地に対して十分な接着強度が必要であるが、０．０１μｍ以上５μｍの厚み範囲内とすることで、形成法に応じた接着仕様を選定できることから、レーザトリミングに必要な下地（転写フィルム）との接着強度が得られる。
【００３２】
抵抗体層４の厚みが０．０１μｍ未満では、抵抗体膜としての強度が低くなるため、レーザトリミング後に絶縁基体２（絶縁層２ａ〜２ｄ）となるグリーンシート上への転写が不可能となる傾向がある。また、抵抗体膜を形成するためには、厚みが０．０１μｍ未満となると、その金属板または金属箔を欠陥なく形成することが困難である。また、抵抗体層４の厚みが５μｍを超える厚みでは、同時焼成した後の冷却時に生じる抵抗体層４の応力によって、抵抗体層４と配線回路層３との剥離が発生しやすい傾向があり、抵抗値がばらつきやすい。
【００３３】
この抵抗体層４を構成する金属としては、Ｎｉ，Ｃｒ，ＣｕおよびＴａＮ等が使用されるが、特に所望の抵抗値に応じた金属板または金属箔の抵抗体層に形成しやすいことから、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種が好ましく、その金属単体またはそれらの混合物やＮｉ−Ｃｒをはじめとする合金等を使用するのが好ましい。
【００３４】
ビアホール導体５に充填される導体材料は、配線回路層３と同様の金属を主成分とする導体を用いることが配線回路層３との良好な電気的接続を得られる点で望ましいが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００３５】
次に、本発明のセラミック配線基板の製造方法について、多層配線基板を作成する場合を例として図２に示した製造工程毎の概略断面図に基づいて説明する。
【００３６】
まず、図２（１）に示すように、前記ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラー粉末とを所定量秤量し、混合してガラスセラミック組成物を調製し、その組成物に有機バインダ等を加えた後、ドクターブレード法，圧延法，プレス法等によりシート状に成形してグリーンシート１０を作製し準備する（ａ工程）。
【００３７】
次に、図２（２）に示すように、このグリーンシート１０にレーザやマイクロドリル，パンチング等により貫通孔を形成し、その内部に導体ペーストを充填してビアホール導体となるビアホール導体パターン１１を形成する。なお導体ペースト中には、前述したような配線回路層形成用の金属粉末とともに有機バインダと有機溶剤とを含み、必要に応じてガラス等の無機成分を添加して混合して調製される。
【００３８】
次に、図２（３）に示すように、このグリーンシート１０の表面に配線回路パターン１２を形成する（ｂ工程）。この配線回路パターン１２の形成にあたっては、導体ペーストをスクリーン印刷，グラビア印刷等により配線回路層のパターン形状に印刷することによって、グリーンシート１０の表面に所望のパターン形状の配線回路パターン１２を形成することができる。
【００３９】
なお、配線回路層１２を形成するための導体ペーストは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ａｕ，Ｎｉ，ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属粉末を主成分として、ビアホール導体パターン１１と同様の成分を混合して調製される。さらに、印刷後に、配線回路パターン１２がグリーンシート１０の表面に凹凸を作らないように圧力を印加して埋設しておくことが、その上に寸法精度の高い抵抗体層を形成する上で望ましい。
【００４０】
次に、このグリーンシート１０の表面に、抵抗体パターンを形成する。抵抗体層の形成に当たっては、図２（４ａ）〜（４ｄ）に示すような工程を経て転写フィルム１３の表面に抵抗体パターン１６を作製する。
【００４１】
即ち、まず図２（４ａ）に示すように、高分子フィルム等から成る転写フィルム１３の表面に接着剤を介して金属板または金属箔を張り合わせたものから成る抵抗体金属層１４を形成する（ｃ工程）。次に、図２（４ｂ）に示すように、抵抗体金属層１４の表面に抵抗体層のパターン形状のレジスト層１５を付設する。次に、図２（４ｃ）に示すように、エッチング法によりレジスト層１５を形成していない領域の抵抗体金属層１４の金属を除去する。そして、図２（４ｄ）に示すように、レジスト層１５を除去し、次いでレーザトリミングを行なって所望の抵抗値となるようにパターン形成を行なうことにより抵抗体パターン１６を形成する（ｄ工程）。
【００４２】
この方法によれば、金属板または金属箔から成る抵抗体金属層１４および抵抗体パターン１６の厚みを均一に制御できることや、エッチング法では配線状に形成した抵抗体パターン１６の切れやダレがなく微細加工が可能であることから、抵抗体パターン１６の横方向の寸法精度を高めることができる。さらに、所定の抵抗値となるようにレーザトリミングにより抵抗値調整を行なっていることから、抵抗体層となる抵抗体パターン１６を精度良く形成することが可能となる。
【００４３】
続いて、図２（５）に示すように、以上のようにして抵抗体パターン１６を付設した転写フィルム１３を図２（３）に示すようにビアホール導体パターン１１および配線回路パターン１２が形成されたグリーンシート１０の表面に位置合わせして積層し、０．１ＭＰａ〜５ＭＰａ程度の圧力を印加して、抵抗体パターン１６をグリーンシート１０の表面に圧接する。そして、抵抗体パターン１６をグリーンシート１０上に残したままで転写フィルム１３のみを剥離することにより、抵抗体パターン１６をグリーンシート１０の表面に転写することができ、これにより、図２（６）に示す、抵抗体層となる抵抗体パターン１６が転写され配線回路層となる配線回路パターン１２が形成されたグリーンシート１０から成る１層の配線シート１７を作製することができる（ｅ工程）。
【００４４】
また、配線回路パターン１２の形成に際しては、抵抗体パターン１６の形成方法と同様の方法を用いて、グリーンシート１０の表面に高純度の低抵抗金属の金属板または金属箔のパターンを転写することにより形成してもかまわない。この場合は、従来の印刷法では形成が困難である微細配線の配線回路パターン１２を歩留まり良く形成することができ、さらに、配線抵抗の低抵抗化が可能となり、さらなる小型化，高密度化，高機能化に有効である。
【００４５】
その後、図２（６）に示すように、配線回路パターン１２が形成され抵抗体パターン１６が転写されたグリーンシート１０から成る配線シート１７を含む、同様にして作製した複数枚の配線シート１７〜２０を積層し圧着して積層体を作製する（ｆ工程）。なお、図２（６）においては、グリーンシート１０，ビアホール導体パターン１１，配線回路パターン１２および抵抗体パターン１６の符号は省略している。
【００４６】
そして、この積層体を４００℃〜８５０℃の温度で加熱処理してグリーンシート１０内やビアホール導体パターン１１，配線回路パターン１２中の有機成分を分解除去した後、抵抗体パターン１６を構成する金属の融点よりも低い温度にて同時焼成することにより、図１に示すような、グリーンシート１０を焼成したセラミックスから成る絶縁基体２の表面および／または内部に、配線回路パターン１２を焼成した金属粉末を焼結して成る配線回路層３、および抵抗体パターン１６による０．０１μｍ以上５μｍ以下の金属板または金属箔から成る抵抗体層４が形成された、本発明のセラミック配線基板１が得られる（ｇ工程）。ここで、焼成条件としては、例えばグリーンシート１０をガラスセラミックグリーンシートにて形成し、抵抗体パターン１６を銅箔にて形成した場合であれば、８００℃〜１０００℃の窒素雰囲気中で焼成すればよい。
【００４７】
なお、この焼成時には、金属板または金属箔からなる抵抗体パターン１６はグリーンシート１０の様な収縮挙動を示さないため、焼成の際には、特開昭５７−３２６５７号公報に記載されたような方法に基づいて、グリーンシート１０（配線シート１７〜２０）の積層体に対してその積層方向に０．５ＭＰａ〜５ＭＰａ程度の圧力を印加する方法、あるいは積層体の両主面にグリーンシート１０のセラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、その積層体の焼成後に拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する方法等によって、グリーンシート１０のＸ−Ｙ方向（主面に平行な方向）における収縮を抑制し、グリーンシート１０のＺ方向（厚み方向）にのみ収縮しＸ−Ｙ方向には実質的に収縮しない焼成方法にて焼成することが望ましい。
【００４８】
このように、Ｘ−Ｙ方向には実質的に収縮しない方法で焼成することにより、従来の厚膜法とは異なり、焼成収縮のバラツキに起因する抵抗体層４の抵抗値の精度劣化がほとんど生じることなく、非常に高い精度で形成した抵抗体パターン１６を、その寸法精度を維持したまま焼成して抵抗体層４を形成することができる。
【００４９】
このように積層体の焼成の際にＸ−Ｙ方向には実質的に収縮させない方法として、積層体の両主面にグリーンシート１０のセラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、その積層体の焼成後に拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する方法は、焼成後のセラミック配線基板１中の配線回路パターン１２の寸法精度と抵抗体パターン１６の寸法精度をともに高精度に維持することができることから、電気的な回路定数の安定化をもたらし、配線基板としての電気特性の安定性を向上させるために好ましいものである。
【００５０】
以上のような本発明のセラミック配線基板の製造方法により、本発明のセラミック配線基板１を作製することができるが、以上のような絶縁層を複数積層して成る絶縁基体から成る多層配線基板ではなく、単層の絶縁層から成る絶縁基体に表裏２層の配線回路層を有するセラミック配線基板を作製する場合には、図２（５）に示す工程においてグリーンシート１０の裏面にも同様の配線回路パターン１２および抵抗体パターン１６を形成し、その後に焼成を行なうことにより作製することができる。
【００５１】
本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、従来の厚膜法よりも格段に高い寸法精度で抵抗体パターン１６を形成することが可能となり、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて簡便にかつ製造コストの上昇を最小限に抑えながら表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板を提供することができる。
【００５２】
さらに、積層体の両主面に拘束グリーンシートを積層して焼成時に積層体をＸ−Ｙ方向には実質的に収縮させない焼成を行なうことにより、焼成による絶縁基体の寸法バラツキを抑制することができ、より一層精度の良好な抵抗体層を有するセラミック配線基板を形成することができる。
【００５３】
【実施例】
＜実施例１＞
まず、ガラス粉末として７０質量％のほう珪酸ガラスおよび３０質量％のＳｉＯ２を秤量し、それにバインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）、溶媒としてトルエンおよびイソプロピルアルコールを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚みが３００μｍのグリーンシートを作製した。
【００５４】
次に、金属粉末として平均粒径が５μｍのＣｕ粉末に、有機バインダとしてアクリル系樹脂、溶媒としてＤＢＰを添加混練し、配線回路層用銅ペーストおよびビアホール導体用銅ペーストを作製した。
【００５５】
そして、グリーンシートの所定箇所にパンチング加工を行なってビアホールを形成し、そのビアホール内にビアホール導体用銅ペーストを充填した。さらに、グリーンシートの所定箇所に、配線回路層用銅ペーストを用いてスクリーン印刷法にて、配線回路パターンを印刷形成した。
【００５６】
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムから成る転写シートの表面に、接着剤を塗布して、厚みが２．５μｍ，３μｍ，５μｍのＮｉ−Ｃｒ合金の圧延金属箔を接着した。そして、この金属箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスクを通して露光してパターンを形成した後、抵抗体パターン部分以外の圧延金属箔をエッチング除去し、さらにレーザトリミングを行なって所望のパターン形状とすることにより、抵抗値の異なる抵抗体パターンを形成した。
【００５７】
次に、ビアホール導体銅ペーストを充填し配線回路パターンを形成したグリーンシートに、位置合わせを行ないながら抵抗体パターンを形成した転写シートを積層し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力で熱圧着した。その後、転写シートを剥がすことにより抵抗体パターンをグリーンシートの表面に転写し、ビアホール導体が接続された配線回路パターンおよび抵抗体パターンにより形成された配線層を具備する１枚の配線シートを形成した。
【００５８】
さらに、この１枚の配線シートと同様にして形成した５層の配線シートを積層し、さらにその上にこの１枚の抵抗体パターンを具備する配線シートが表層または内層に位置するように配置し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力にて熱圧着して積層体を形成した。
【００５９】
そして、この積層体を、有機バインダ等の有機成分を分解除去するため窒素雰囲気中にて７５０℃で１時間保持した後、同一雰囲気中で２ＭＰａで１軸加圧しながら９００℃で１時間保持することにより、本発明のセラミック配線基板を作製した。
【００６０】
この本発明のセラミック配線基板を２００個作製し、内層の抵抗体層および表層の抵抗体層の抵抗値のバラツキを評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．８，９，１０として示す。
【００６１】
また、圧延金属箔から成る抵抗体層の厚みを０．３μｍとして、レーザトリミングを施さない以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．４として示す。
【００６２】
なお、比較例として圧延金属箔から成る抵抗体層の厚みを７．０μｍとした以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．１１として示す。
【００６３】
また、比較例として従来の厚膜法によりＲｕＯ２から成る表層の抵抗体層を形成し、そのトリミング無しの抵抗値のバラツキを評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．１２として示す。また同様に、他の比較例として厚膜法にて内層の抵抗体層を形成し、同様に抵抗値の目標値からのバラツキについて評価を行なった。その結果を表１に試料Ｎｏ．１３として示す。
【００６４】
＜実施例２＞
まず、ガラス粉末として５０重量％のほう珪酸ガラスおよびセラミックフィラー粉末として５０重量％のＡｌ２Ｏ３を秤量し、それにバインダとしてアクリル樹脂、可塑剤としてＤＢＰ（ジブチルフタレート）、溶媒としてトルエンおよびイソプロピルアルコールを加えて調製したスラリーを用いて、ドクターブレード法により厚みが２５０μｍのグリーンシートを作製した。
【００６５】
次に、金属粉末として平均粒径が３μｍのＣｕ粉末に、有機バインダとしてアクリル系樹脂、溶媒としてＤＢＰを添加混練し、配線回路層用銅ペーストおよびビアホール導体用銅ペーストを作製した。
【００６６】
そして、グリーンシートの所定箇所にパンチング加工を行なってビアホールを形成し、そのビアホール内にビアホール導体用銅ペーストを充填した。さらに、グリーンシートの所定箇所に、配線回路層用銅ペーストを用いてスクリーン印刷法にて、配線回路パターンを印刷形成した。
【００６７】
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から成る転写シートの表面に、接着剤を塗布して、無電解めっき法により作製した厚みが０．０１μｍ，０．５μｍのＮｉの金属箔、蒸着法により作製した厚みが１μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔を接着した。そして、この金属箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスクを通して露光してパターンを形成した後、抵抗体パターン部分以外の金属箔をエッチング除去し、さらにレーザトリミングを行なって所望のパターン形状とすることにより、抵抗値の異なる抵抗体パターンを形成した。
【００６８】
そして、ビアホール導体用銅ペーストを充填し配線回路パターンを形成したグリーンシートに、位置合わせを行ないながら抵抗体パターンを形成した転写シートを積層し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力で熱圧着した。その後、転写シートを剥がすことにより抵抗体パターンをグリーンシートの表面に転写し、ビアホール導体が接続された配線回路パターンおよび抵抗体パターンにより形成された配線層を具備する１枚の配線シートを形成した。
【００６９】
さらに、この１枚の配線シートと同様にして形成した５層の配線シートを積層し、さらにその上にこの１枚の抵抗体パターンを具備する配線シートが表層または内層に位置するように配置し、６０℃の温度および２ＭＰａの圧力にて熱圧着して積層体を形成した。
【００７０】
そして、この積層体を、有機バインダ等の有機成分を分解除去するため窒素雰囲気中にて７５０℃で１時間保持した後、同一雰囲気中で２ＭＰａで１軸加圧しながら９１０℃で１時間保持することにより、本発明のセラミック配線基板を作製した。
【００７１】
この本発明のセラミック配線基板を２００個作製し、内層の抵抗体層および表層の抵抗体層の抵抗値のバラツキを評価した。なお、抵抗値の目標値からのバラツキが±１．０％以下のものを合格とした。その結果を表１に試料Ｎｏ．２，５，６として示す。
【００７２】
また、スパッタ法により作製した厚みが０．０１μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔と、蒸着法により作製した厚みが１μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔とを用いて、レーザトリミングを施さない以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．３，７として示す。
【００７３】
なお、比較例として、無電解めっき法により作製した厚みが０．００８μｍのＮｉ−Ｃｒの金属箔を用いて、レーザトリミングを施さない以外は上記と同様にセラミック配線基板を作製し評価した。その結果を表１に試料Ｎｏ．１として示す。
【００７４】
【表１】
表１に示す結果から分かるように、試料Ｎｏ．２，５，６および８〜１０に示す本発明のセラミック配線基板によれば、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成るレーザトリミングを施した内層の抵抗体層および表層の抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて形成することにより、抵抗値のバラツキが±１．０％以下の高精度の抵抗体層を形成することができ、簡便に精度の高い抵抗体層を内蔵したセラミック配線基板を得ることができた。
【００７６】
また、試料Ｎｏ．３，４，７に示す本発明のセラミック配線基板によれば、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて形成することにより、レーザトリミングを施したものに比べてやや劣るものの抵抗値のバラツキが±１０．０％以下の高精度の抵抗体層を形成することができた。
【００７７】
これに対して、試料Ｎｏ．１，１１に示す従来法による比較例では抵抗体層の抵抗値のバラツキが±１０．０％を超えてしまった。また、表層と内層の抵抗体層を厚膜法にて形成した試料Ｎｏ．１２，１３についても同様に抵抗値のバラツキを±１０．０％以下とすることができなかった。
【００７８】
なお、本発明は以上の実施の形態の例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であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例では、配線回路パターンを形成した後、抵抗体パターンを形成したが、この形成順序を逆にして、先に抵抗体パターンを形成した後に配線回路パターンを形成してもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明のセラミック配線基板によれば、セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層が絶縁基体との同時焼成によって形成されていることから、従来の厚膜抵抗体に比較して格段に寸法精度に優れた抵抗体層を形成することができ、予め所望の抵抗値が得られるようにその形状を定めることによって、その抵抗値の変化を小さくすることが可能となり、絶縁基体の内部に抵抗体層を形成した場合であってもその抵抗値を高精度に制御することができる。このため、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて配線基板の表層および／または内層に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能な、抵抗体層を有するセラミック配線基板を提供することができる。
【００８０】
また、抵抗体層の前記金属板または前記金属箔が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成るときには、これら金属が所望の抵抗値に応じた抵抗体層に形成しやすいことから、より効果的に所望の抵抗値に設定できる好適なセラミック配線基板を提供することができる。
【００８１】
さらに、絶縁基体のセラミックスが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を焼成したものであるときには、焼成温度を低くできることから、抵抗体層の材質の選択の幅が拡大するとともに、配線回路層として低抵抗の金属を用いることができる。
【００８２】
本発明のセラミック配線基板の製造方法によれば、（ａ）焼成後にセラミックスから成る絶縁基体となる複数枚のグリーンシートを準備する工程と、（ｂ）グリーンシートの表面に金属粉末のペーストにより焼成後に配線回路層となる配線回路パターンを形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を形成する工程と、（ｄ）この抵抗体金属層にレーザトリミングを行なって抵抗体パターンを形成する工程と、（ｅ）配線回路パターンが形成されたグリーンシートの表面に抵抗体パターンを転写する工程と、（ｆ）配線回路パターンが形成され抵抗体パターンが転写されたグリーンシートを含む複数枚のグリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、（ｇ）この積層体を抵抗体パターンを構成する金属の融点よりも低い温度で焼成して、絶縁基体の表面および／または内部に配線回路パターンを焼成して成る配線回路層および抵抗体パターンから成る抵抗体層を形成する工程と、を具備することから、従来の厚膜法よりも格段に高い寸法精度で抵抗体パターンを形成することが可能となり、金属板または金属箔から成る抵抗体層の厚みを均一に制御でき、さらに所定の抵抗値となるようにレーザトリミングにより抵抗値調整を行なっていることから、抵抗体層となる抵抗体パターンを精度良く形成することができ、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて簡便にかつ製造コストの上昇を最小限に抑えながら表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板を提供することができる。
【００８３】
また、（ｆ）工程において積層体の両主面に前記セラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、（ｇ）工程の後に拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する工程を具備するときには、グリーンシートをＸ−Ｙ方向には実質的に収縮させない焼成を行なうことが可能となることから、焼成による寸法精度を高精度に維持でき、セラミック配線基板の電気特性の安定性を向上させることができる。その結果、絶縁基体の寸法バラツキを抑制することができ、より一層精度の良好な抵抗体層を有するセラミック配線基板を形成することができる。
【００８４】
さらに、抵抗体層が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成るときには、薄膜形成法、めっき法、圧延法、押し出し法による金属板または金属箔を形成でき、またこれらの金属は加工が容易であることから、より好適なセラミック配線基板の製造方法とできる。
【００８５】
さらにまた、グリーンシートが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を主成分とするときには、積層体を焼成する工程の温度を、より低温とすることができることから、抵抗体層や配線回路層の材質の選択の幅が拡大し、低抵抗の金属を用いることができる。
【００８６】
以上により、本発明によれば、絶縁基体の表面および／または内部に配線回路層および抵抗体層を有するセラミック配線基板において、精度の高い抵抗体層を絶縁基体との同時焼成にて表面および／または内部に形成することができ、より一層の小型化および高密度化が可能なセラミック配線基板およびその製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセラミック配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。
【図２】（１）〜（６）は、本発明のセラミック配線基板の製造方法を説明するための、それぞれ多層配線基板を作成する場合を例として示した製造工程毎の概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・セラミック配線基板
２・・・・・・・絶縁基体
２ａ〜２ｄ・・・絶縁層
３・・・・・・・配線回路層
４・・・・・・・抵抗体層
１０・・・・・・・グリーンシート
１２・・・・・・・配線回路パターン
１３・・・・・・・転写フィルム
１４・・・・・・・抵抗体金属層
１６・・・・・・・抵抗体パターン
Claims (7)
- セラミックスから成る絶縁基体の表面および／または内部に金属粉末を焼結して成る配線回路層および０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体層が前記絶縁基体との同時焼成によって形成されていることを特徴とするセラミック配線基板。
- 前記抵抗体層の前記金属板または前記金属箔が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成ることを特徴とする請求項１記載のセラミック配線基板。
- 前記絶縁基体の前記セラミックスが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を焼成したものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のセラミック配線基板。
- （ａ）焼成後にセラミックスから成る絶縁基体となる複数枚のグリーンシートを準備する工程と、（ｂ）前記グリーンシートの表面に金属粉末のペーストにより前記焼成後に配線回路層となる配線回路パターンを形成する工程と、（ｃ）転写フィルムの表面に、０．０１μｍ以上５μｍ以下の厚みの金属板または金属箔から成る抵抗体金属層を形成する工程と、（ｄ）該抵抗体金属層にレーザトリミングを行なって抵抗体パターンを形成する工程と、（ｅ）前記配線回路パターンが形成された前記グリーンシートの表面に前記抵抗体パターンを転写する工程と、（ｆ）前記配線回路パターンが形成され前記抵抗体パターンが転写された前記グリーンシートを含む複数枚の前記グリーンシートを積層して積層体を形成する工程と、（ｇ）該積層体を前記抵抗体パターンを構成する金属の融点よりも低い温度で焼成して、前記絶縁基体の表面および／または内部に前記配線回路パターンを焼成して成る配線回路層および前記抵抗体パターンから成る抵抗体層を形成する工程と、を具備することを特徴とするセラミック配線基板の製造方法。
- 前記（ｆ）工程において前記積層体の両主面に前記セラミックスの焼結温度では焼結しない拘束グリーンシートを積層するとともに、前記（ｇ）工程の後に前記拘束グリーンシートを焼成して成る拘束層を除去する工程を具備することを特徴とする請求項４記載のセラミック配線基板の製造方法。
- 前記抵抗体層が、Ｎｉ，ＣｒおよびＣｕから選ばれる少なくとも１種の金属から成ることを特徴とする請求項４または請求項５記載のセラミック配線基板の製造方法。
- 前記グリーンシートが、ガラス粉末またはガラス粉末とセラミックフィラーとの混合物を主成分とすることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載のセラミック配線基板の製造方法。
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|---|---|---|---|---|
| JP2007227489A (ja) * | 2006-02-22 | 2007-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放熱基板及びその製造方法並びにそれを用いた発光モジュール |
| JP2011091082A (ja) * | 2009-10-20 | 2011-05-06 | Shin Etsu Polymer Co Ltd | プリント配線板の製造方法 |
| KR20150029383A (ko) * | 2013-09-10 | 2015-03-18 | 삼성전기주식회사 | 인쇄회로기판 제조 방법 |
| US9386696B2 (en) | 2011-06-29 | 2016-07-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Multilayer ceramic substrate and manufacturing method therefor |
-
2002
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