JP2004179628A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】平面方向における焼結収縮が少ない配線基板およびこれを確実に得るための製造方法を提供する。
【解決手段】セラミック粒子αおよびガラス粉末４からなる低温焼成層用グリーンシート２′と、かかる低温焼成層用グリーンシート２′の焼成温度では焼成しないセラミック粒子βを含有したセラミック層用グリーンシート３′と、を交互に積層する積層工程と、得られたグリーンシート積層体Ｓ′を低温焼成層用グリーンシート２′の焼結温度で焼成する焼成工程と、を含み、セラミック粒子βの平均粒径は、セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つセラミック粒子βの比表面積は、セラミック粒子αの比表面積よりも小さいと共に、上記焼成工程において、セラミック層用グリーンシート３′に対し、上記低温焼成層用グリーンシート２′からガラス成分の一部が供給される、配線基板の製造方法。
【選択図】 図４
【解決手段】セラミック粒子αおよびガラス粉末４からなる低温焼成層用グリーンシート２′と、かかる低温焼成層用グリーンシート２′の焼成温度では焼成しないセラミック粒子βを含有したセラミック層用グリーンシート３′と、を交互に積層する積層工程と、得られたグリーンシート積層体Ｓ′を低温焼成層用グリーンシート２′の焼結温度で焼成する焼成工程と、を含み、セラミック粒子βの平均粒径は、セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つセラミック粒子βの比表面積は、セラミック粒子αの比表面積よりも小さいと共に、上記焼成工程において、セラミック層用グリーンシート３′に対し、上記低温焼成層用グリーンシート２′からガラス成分の一部が供給される、配線基板の製造方法。
【選択図】 図４
Description
本発明は、平面方向における焼結収縮が少ない配線基板およびその製造方法に関する。
近年、移動通信分野などで用いられる配線基板には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどの低抵抗導体と同時に焼結が可能な低温焼成基板が用いられている。また、移動通信分野では、個々の電子部品などを小型化する一方で、それらの部品を一体化したモジュール部品の開発が進められている。かかるモジュール部品に用いる基板にも、広く低温焼成基板を適用したモジュール用基板が使用され、その基板の表面に個々の電子部品などがハンダで実装されている。かかる実装工程は、ハンダペースト印刷や部品の実装が行われるが、通常は、多数のモジュール用基板を有する多数個取り用の大型基板の形態で行われている。
上記大型基板は、実装工程の工数削減のため、一辺が１００ｍｍから２００ｍｍの正方形にするなど、近年大型化が進んでいる。このため、実装工程での位置合わせ精度を保つべく、個々のモジュール用基板の寸法精度や配列精度が厳しくなっている。かかる寸法精度を達成するには、平面方向の収縮を実質的に伴わず焼成時の寸法がバラツキにくい無収縮焼成方法が有効である。
上記大型基板は、実装工程の工数削減のため、一辺が１００ｍｍから２００ｍｍの正方形にするなど、近年大型化が進んでいる。このため、実装工程での位置合わせ精度を保つべく、個々のモジュール用基板の寸法精度や配列精度が厳しくなっている。かかる寸法精度を達成するには、平面方向の収縮を実質的に伴わず焼成時の寸法がバラツキにくい無収縮焼成方法が有効である。
これまでのセラミック体の焼成収縮を減少する方法として、当該セラミック体の焼成温度では焼結しない可撓性強制層を貼り合わせてセラミック体を焼成した後に、焼成済みセラミック体から焼結しない多孔質強制層を取り除く方法がある(例えば、特許文献１参照)。かかる方法では、焼成の後で多孔質強制層を取り除く工程を必要とするため、コスト高になる、という問題があった。
また、材質の異なる一対の低温焼成グリーンシートの間に、それらの焼成温度では焼結しない収縮抑制用グリーンシートを挟み込んで焼成する際に、低温焼成グリーンシート中のガラス成分を収縮抑制用グリーンシートに拡散させて焼結する多層セラミック基板の製造方法も提案されている(例えば、特許文献２参照)。
かかる方法では、常に一対の低温焼成グリーンシートの間に収縮抑制用グリーンシートを挟み込んだ複合集合体を形成する３層構造とする必要があると共に、ガラス成分の望ましい拡散および焼結については、未解決であった。
また、材質の異なる一対の低温焼成グリーンシートの間に、それらの焼成温度では焼結しない収縮抑制用グリーンシートを挟み込んで焼成する際に、低温焼成グリーンシート中のガラス成分を収縮抑制用グリーンシートに拡散させて焼結する多層セラミック基板の製造方法も提案されている(例えば、特許文献２参照)。
かかる方法では、常に一対の低温焼成グリーンシートの間に収縮抑制用グリーンシートを挟み込んだ複合集合体を形成する３層構造とする必要があると共に、ガラス成分の望ましい拡散および焼結については、未解決であった。
本発明は、以上に説明した背景技術における問題点を解決し、平面方向における焼結収縮が少ない配線基板およびこれを確実に得るための製造方法を提供する、ことを課題とする。尚、本明細書において、低温焼成とは、約１０００℃以下の温度で内部のガラス成分などが焼結することを言う。また、本明細書において、ガラス成分とは、ガラスマトリックスを指している。
本発明は、上記課題を解決するため、ガラス成分の濃度が異なるセラミックの積層体を活用する、ことに着目して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板(請求項１)は、セラミック粒子αおよびガラス成分からなる低温焼成層と、かかる低温焼成層の焼成温度では焼結しないセラミック粒子βおよびガラス成分からなるセラミック層と、からなる積層体を含み、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さい、ことを特徴とする。
また、本発明には、前記セラミック層のガラス成分は、前記低温焼成層のガラス成分の一部が移動したものである、配線基板(請求項２)も含まれる。
即ち、本発明の配線基板(請求項１)は、セラミック粒子αおよびガラス成分からなる低温焼成層と、かかる低温焼成層の焼成温度では焼結しないセラミック粒子βおよびガラス成分からなるセラミック層と、からなる積層体を含み、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さい、ことを特徴とする。
また、本発明には、前記セラミック層のガラス成分は、前記低温焼成層のガラス成分の一部が移動したものである、配線基板(請求項２)も含まれる。
これらによれば、低温焼成層およびセラミック層は、それぞれガラス成分の焼結により低温焼成されている。しかも、セラミック粒子αおよびガラス成分からなる低温焼成層に対し、そのガラス成分の一部が焼結し(移動・拡散した後で固まり)且つセラミック粒子αよりも平均粒径の大きなセラミック粒子βを含むセラミック層は、隣接する低温焼成層に対して平面方向に対する拘束力を与えている。
従って、低温焼成層およびセラミック層からなる焼結収縮が少ない積層体を含む前記配線基板は、高く安定した寸法精度を有する。このため、かかる配線基板を有する多数個取り用の大型基板による量産化にも好適となる。
従って、低温焼成層およびセラミック層からなる焼結収縮が少ない積層体を含む前記配線基板は、高く安定した寸法精度を有する。このため、かかる配線基板を有する多数個取り用の大型基板による量産化にも好適となる。
尚、本明細書において、焼結とは、粒子(粉末)同士の癒着が生じた後で固まった現象を指す。また、セラミック粒子αとセラミック粒子βとは、互いに同じ成分組成のセラミック(例えば、アルミナ(Ａｌ２Ｏ３)、ムライト、窒化アルミニウムなど)であっても良い。更に、セラミック粒子αやセラミック粒子βは、それぞれ２種類以上のセラミック粒子(例えば、強度向上用の無機フィラα１、誘電性向上用の無機フィラα２、熱膨張率抑制用の無機フィラα３)からなるものでも良い。また、セラミック層は、予め少量のガラス成分(粉末)をセラミック粒子βと共に含んでおり、低温焼成層から移動・拡散したガラス成分と併せて焼結したものも含まれる。
また、本発明には、前記セラミック粒子βの平均粒径は、前記セラミック粒子αの平均粒径よりも１μｍ以上大きく、上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも０．２ｍ２／ｇ以上小さい、配線基板(請求項３)も含まれる。これによれば、低温焼成層からセラミック層にガラス成分(粉末)が確実に移動・拡散されているため、かかるセラミック層では平均粒径の大きなセラミック粒子βと移動したガラス成分とが焼結している。従って、かかるセラミック層に隣接し且つ平均粒径の小さなセラミック粒子αを含む低温焼成層の焼結収縮が確実に抑制される。
尚、上記セラミック粒子βの平均粒径とセラミック粒子αの平均粒径との差が１μｍ未満になり且つセラミック粒子βの比表面積とセラミック粒子αの比表面積との差が０．２ｍ２／ｇ未満になると、低温焼成層からセラミック層への焼結に必要なガラス成分(粉末)の移動が不十分になるため、かかる範囲を除外した。
尚、上記セラミック粒子βの平均粒径とセラミック粒子αの平均粒径との差が１μｍ未満になり且つセラミック粒子βの比表面積とセラミック粒子αの比表面積との差が０．２ｍ２／ｇ未満になると、低温焼成層からセラミック層への焼結に必要なガラス成分(粉末)の移動が不十分になるため、かかる範囲を除外した。
更に、本発明には、前記低温焼成層および前記セラミック層からなる積層体を厚み方向に沿って複数積層すると共に、上記低温焼成層と上記セラミック層との間および上記積層体同士の間の少なくとも一方に配線層が形成されている、配線基板(請求項４)も含まれる。
これによれば、平面方向の焼結収縮が少ない積層体の間や各積層体の内部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどからなる配線層が前記ガラス粉末の焼結と同時に形成されている。このため、かかる配線層とこれらの間を導通するビア導体を含む寸法精度および電気的信頼性が高い配線基板となる。
これによれば、平面方向の焼結収縮が少ない積層体の間や各積層体の内部にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどからなる配線層が前記ガラス粉末の焼結と同時に形成されている。このため、かかる配線層とこれらの間を導通するビア導体を含む寸法精度および電気的信頼性が高い配線基板となる。
一方、本発明の配線基板の製造方法(請求項５)は、セラミック粒子αおよびガラス粉末からなる低温焼成層用グリーンシートと、かかる低温焼成層用グリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック粒子βを含有したセラミック層用グリーンシートと、を交互に積層する積層工程と、得られたグリーンシート積層体を上記低温焼成層用グリーンシートの焼結温度で焼成する焼成工程と、を含み、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さいと共に、上記焼成工程において、上記セラミック層用グリーンシートに対し、上記低温焼成層用グリーンシートからガラス成分の一部が供給される、ことを特徴とする。
これによれば、低温焼成層用グリーンシートに含まれていたガラス粉末は、焼成工程においてセラミック層用グリーンシートに確実に拡散し且つ焼結するため、得られるセラミック層は、低温焼成層よりも平面方向に焼結収縮が小さく且つ拘束力を発揮する。このため、焼成工程により得られる低温焼成層およびセラミック層からなる積層体を含む配線基板の寸法精度を高く安定したものにできる。
尚、上記セラミック層用グリーンシートには、予め少量のガラス粉末をセラミック粒子βと共に併有する形態も含まれる。また、上記各グリーンシートまたはグリーンシート積層体の表面に、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどのメタライズインクを所定パターンで形成したり、上記各シートを貫通するビアホールに上記インクを充填した後、上記各工程を行うことで、多層配線基板を得ることができる。
尚、上記セラミック層用グリーンシートには、予め少量のガラス粉末をセラミック粒子βと共に併有する形態も含まれる。また、上記各グリーンシートまたはグリーンシート積層体の表面に、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどのメタライズインクを所定パターンで形成したり、上記各シートを貫通するビアホールに上記インクを充填した後、上記各工程を行うことで、多層配線基板を得ることができる。
また、本発明には、前記焼成工程により得られるセラミック粒子αおよび残留したガラス成分からなる低温焼成層において、上記セラミック粒子αと上記ガラス成分との重量比がほぼ１：１である、配線基板の製造方法(請求項６)も含まれる。これによれば、低温焼成層において残留し且つ焼結するガラス成分が適正量となるため、その過焼結を防ぐと共に、低温焼成層自体の焼結収縮を低減できる。従って、上記低温焼成層とこれに隣接し且つ移動したガラス成分が焼結してなるセラミック層とからなる積層体を含む配線基板の寸法精度を一層確実に高められる。尚、上記ほぼ１：１とは、上記セラミック粒子αと上記ガラス成分との重量比が、５０％±１１％(望ましくは±１０％)の範囲内にあることを指す。
以下において、本発明の実施するのに最良の形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の配線基板１の断面図、図２は、かかる配線基板１に含まれる積層体Ｓの模式的断面図である。配線基板１は、図１に示すように、複数の積層体Ｓ１〜Ｓ４を厚み方向に沿って一体に積層したものである。
また、積層体Ｓは、図２に示すように、セラミック粒子αおよびガラス成分４からなる低温焼成層２と、かかる低温焼成層２の焼成温度では焼結しないセラミック粒子βを含有し且つ上記ガラス粉末４の一部が後述する焼成工程で移動・拡散して焼結したガラス成分５を含むセラミック層３と、からなる。
尚、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さい。かかるセラミック粒子α，βは、例えば同じ成分組成のアルミナなどからなるが、それぞれ２種類以上のセラミック粒子(例えば、強度向上用の無機フィラα１、誘電性向上用の無機フィラα２、熱膨張率抑制用の無機フィラα３)からなるものとしても良い。
図１は、本発明の配線基板１の断面図、図２は、かかる配線基板１に含まれる積層体Ｓの模式的断面図である。配線基板１は、図１に示すように、複数の積層体Ｓ１〜Ｓ４を厚み方向に沿って一体に積層したものである。
また、積層体Ｓは、図２に示すように、セラミック粒子αおよびガラス成分４からなる低温焼成層２と、かかる低温焼成層２の焼成温度では焼結しないセラミック粒子βを含有し且つ上記ガラス粉末４の一部が後述する焼成工程で移動・拡散して焼結したガラス成分５を含むセラミック層３と、からなる。
尚、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さい。かかるセラミック粒子α，βは、例えば同じ成分組成のアルミナなどからなるが、それぞれ２種類以上のセラミック粒子(例えば、強度向上用の無機フィラα１、誘電性向上用の無機フィラα２、熱膨張率抑制用の無機フィラα３)からなるものとしても良い。
図１に示すように、配線基板１における複数の積層体Ｓ１〜Ｓ４間や、これらの低温焼成層２とセラミック層３との間には、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどからなり且つ所定パターンの配線層６が配置され、これらの間には、ビア導体７が上記低温焼成層２やセラミック層３を貫通して導通している。また、配線基板１の表面１ａには、複数のパッド８が直下の配線層６と導通可能にして形成され、かかるパッド８は、表面１ａに実装される図示しないＩＣチップなどの電子部品との接続に用いられる。更に、配線基板１の裏面１ｂには、複数の接続端子９が直上の配線層６と導通可能にして形成され、かかる接続端子９は、当該配線基板１を実装するプリント基板などのマザーボードとの接続に使用される。
図１，２に示すように、配線基板１の積層体Ｓ１〜Ｓ４は、ガラス粉末４が焼結したガラス成分４により比較的小径のセラミック粒子αを含んで形成された低温焼成層２と、かかる低温焼成層２に隣接し、且つ積層された位置によっては上下の各低温焼成層２に挟まれたセラミック層３とからなる。
かかるセラミック層３は、予めガラス粉末５を少量含むものや、全く含まず且つ後述する焼成工程で上記低温焼成層２から移動・拡散(供給)されたガラス粉末５が焼結したガラス成分５に依存することで、比較的大径で且つ比表面積の小さなセラミック粒子βを含んで形成されている。
このため、低温焼成層２は、隣接するセラミック層３によって平面方向への焼結収縮を抑制され、換言すれば、セラミック層３は、隣接する低温焼成層２の平面方向への焼結収縮を拘束している。従って、かかる積層体Ｓ１〜Ｓ４を含む配線基板１によれば、高く安定した寸法精度が保証できる。これにより、信頼性のある配線基板１を有する多数個取り用の大型基板による量産化も容易となる。
かかるセラミック層３は、予めガラス粉末５を少量含むものや、全く含まず且つ後述する焼成工程で上記低温焼成層２から移動・拡散(供給)されたガラス粉末５が焼結したガラス成分５に依存することで、比較的大径で且つ比表面積の小さなセラミック粒子βを含んで形成されている。
このため、低温焼成層２は、隣接するセラミック層３によって平面方向への焼結収縮を抑制され、換言すれば、セラミック層３は、隣接する低温焼成層２の平面方向への焼結収縮を拘束している。従って、かかる積層体Ｓ１〜Ｓ４を含む配線基板１によれば、高く安定した寸法精度が保証できる。これにより、信頼性のある配線基板１を有する多数個取り用の大型基板による量産化も容易となる。
図３〜５は、前記配線基板１の製造方法に関し、図３は、セラミック粒子αおよびガラス粉末４からなる低温焼成層用グリーンシート２′と、かかる低温焼成層グリーンシート２′の焼成温度では焼結しないセラミック粒子βを含有したセラミック層用グリーンシート３′との断面を模式的に示す。尚、セラミック層用グリーンシート３′には、予めガラス粉末５を少量含む形態も含まれている。
前述したように、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上セラミック粒子αの平均粒径よりも１μｍ以上大きく、セラミック粒子βの比表面積は、セラミック粒子αの比表面積よりも０．２ｍ２／ｇ以上小さく設定されている。
先ず、図３中の矢印で示すように、低温焼成層用グリーンシート２′とセラミック層用グリーンシート３′とを厚み方向に沿って積層する。実際には、上記シート２′および上記シート３′が交互になるように積層する(積層工程)。
前述したように、上記セラミック粒子βの平均粒径は、上セラミック粒子αの平均粒径よりも１μｍ以上大きく、セラミック粒子βの比表面積は、セラミック粒子αの比表面積よりも０．２ｍ２／ｇ以上小さく設定されている。
先ず、図３中の矢印で示すように、低温焼成層用グリーンシート２′とセラミック層用グリーンシート３′とを厚み方向に沿って積層する。実際には、上記シート２′および上記シート３′が交互になるように積層する(積層工程)。
その結果、図４に示すように、低温焼成層用グリーンシート２′およびセラミック層用グリーンシート３′からなるグリーンシート積層体Ｓ′が得られる。かかるシート積層体Ｓ′を図示しない焼成炉内に挿入した後、８００〜９００℃に数１０分間にわたり加熱して焼成する(焼成工程)。
焼成工程では、図４中の矢印で示すように、低温焼成層用グリーンシート２′中のガラス粉末４の一部は、セラミック層用グリーンシート３′側に移動(供給)してほぼ均一に拡散する。即ち、平均粒径が小さく且つ比表面積が大きなセラミック粒子αを含む上記グリーンシート２′に過剰に含まれたガラス粉末４は、その一部が平均粒径が大きく且つ比表面積が小さなセラミック粒子βを含む上記グリーンシート３′中にかかるセラミック粒子β間の隙間を埋めるように進入する。
焼成工程では、図４中の矢印で示すように、低温焼成層用グリーンシート２′中のガラス粉末４の一部は、セラミック層用グリーンシート３′側に移動(供給)してほぼ均一に拡散する。即ち、平均粒径が小さく且つ比表面積が大きなセラミック粒子αを含む上記グリーンシート２′に過剰に含まれたガラス粉末４は、その一部が平均粒径が大きく且つ比表面積が小さなセラミック粒子βを含む上記グリーンシート３′中にかかるセラミック粒子β間の隙間を埋めるように進入する。
従って、上記グリーンシート２′では、残ったガラス粉末４が焼結してガラス成分４となる一方、上記グリーンシート３′では、移動・拡散したガラス粉末５、またはこのガラス粉末５と当初から含まれていたガラス粉末５との全体が焼結してガラス成分５となる。
この結果、図５に示すように、セラミック粒子αおよびガラス成分４からなる低温焼成層２と、かかる低温焼成層２の焼成温度では焼結せず、セラミック粒子βを含有し且つ上記ガラス粉末４の一部が焼成工程で移動・拡散して焼結したガラス５成分よりなるセラミック層３と、からなる積層体Ｓが得られる。
この結果、図５に示すように、セラミック粒子αおよびガラス成分４からなる低温焼成層２と、かかる低温焼成層２の焼成温度では焼結せず、セラミック粒子βを含有し且つ上記ガラス粉末４の一部が焼成工程で移動・拡散して焼結したガラス５成分よりなるセラミック層３と、からなる積層体Ｓが得られる。
実際には、上記グリーンシート２′，３′の表面に予めＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｐｄなどからなるメタライズインクが所定パターンで形成し、且つ上記シート２′，３′を貫通するビアホールに上記インクを充填した後、複数のシート２′，３′を交互に積層して焼成する。この結果、前記図１に示した配線基板１が得られる。尚、製品単位の配線基板１を複数個形成し得る多数個取り用の大型の上記グリーンシート２′，３′を用いて、上記積層工程と焼成工程とを行っても良い。
以上のような配線基板１の製造方法によれば、平面方向における焼結収縮が極めて少なく、寸法精度および電気的信頼性に優れた配線基板１を確実且つ比較的少ない工程によって効率良く提供することが可能となる。
以上のような配線基板１の製造方法によれば、平面方向における焼結収縮が極めて少なく、寸法精度および電気的信頼性に優れた配線基板１を確実且つ比較的少ない工程によって効率良く提供することが可能となる。
ここで、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
・低温焼成層用グリーンシート(２′)
セラミック粒子αとして表１に示す平均粒径および比表面積のＡｌ２Ｏ３を、ガラス粉末としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＢ２Ｏ３を主成分とするホウケイ酸ガラス粉末(４)をそれぞれ各例(実施例１〜５、比較例１〜３)ごとに用意した。また、かかる低温焼成層用シート(２′)成形時のバインダ成分および可塑剤成分として、アクリル系バインダとＤＯＰ(ジオクチルフタレート)とを用意した。
表１に示す配合比(表１中で上段が重量％、下段が体積％)で、上記セラミック粒子α(Ａｌ２Ｏ３)とガラス粉末(４)とを配合し、上記粉末α：１００重量部に対してアクリル系バインダ：１２重量部と、適度のスラリー粘度およびシート強度を得るために必要な量の溶剤(ＭＥＫ：メチルエチルケトン)および可塑剤(ＤＯＰ)と共に、各例ごとにポットに入れて５時間混合することにより、各例のセラミックスラリーを得た。かかるスラリーをドクターブレード法(塗工法)により、各例ごとに厚み５０μｍの低温焼成層用グリーンシート(２′)を得た。
・低温焼成層用グリーンシート(２′)
セラミック粒子αとして表１に示す平均粒径および比表面積のＡｌ２Ｏ３を、ガラス粉末としてＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、およびＢ２Ｏ３を主成分とするホウケイ酸ガラス粉末(４)をそれぞれ各例(実施例１〜５、比較例１〜３)ごとに用意した。また、かかる低温焼成層用シート(２′)成形時のバインダ成分および可塑剤成分として、アクリル系バインダとＤＯＰ(ジオクチルフタレート)とを用意した。
表１に示す配合比(表１中で上段が重量％、下段が体積％)で、上記セラミック粒子α(Ａｌ２Ｏ３)とガラス粉末(４)とを配合し、上記粉末α：１００重量部に対してアクリル系バインダ：１２重量部と、適度のスラリー粘度およびシート強度を得るために必要な量の溶剤(ＭＥＫ：メチルエチルケトン)および可塑剤(ＤＯＰ)と共に、各例ごとにポットに入れて５時間混合することにより、各例のセラミックスラリーを得た。かかるスラリーをドクターブレード法(塗工法)により、各例ごとに厚み５０μｍの低温焼成層用グリーンシート(２′)を得た。
・セラミック層用グリーンシート(３′)
セラミック粒子βとして表１に示す平均粒径および比表面積を有し且つ上記と同じＡｌ２Ｏ３を各例ごとに用意し、上記と同じバインダなどを用い、且つ実施例５および比較例２，３には更に上記と同じガラス粉末(５)を表１に示す配合比で用意した。そして、上記と同じ方法により、各例ごとに厚み２５μｍのセラミック層用グリーンシート(３′)を得た。
尚、セラミック粒子α，βの粒度分布は、レーザ回折・散乱法(堀場製作所の測定装置：ＬＡ−３００)により測定し、比表面積は、Ｂ．Ｅ．Ｔ法(ユアサアイオニックスの測定装置：マルチソープ１２)によって測定した。また、焼成後における配線基板の低温焼成層およびセラミック層に含まれるセラミック粒子α，βの平均粒径は、インターセプト法によって測定したところ、グリーンシートの製造工程で添加した際の平均粒径との間で、差は見られなかった。
各例ごとに、低温焼成層用グリーンシート(２′)およびセラミック層用グリーンシート(３′)を積層し、所定の温度(９０℃)および圧力(１×１０３Ｎ／ｃｍ２)でそれぞれ加圧して積層した(積層工程)。
セラミック粒子βとして表１に示す平均粒径および比表面積を有し且つ上記と同じＡｌ２Ｏ３を各例ごとに用意し、上記と同じバインダなどを用い、且つ実施例５および比較例２，３には更に上記と同じガラス粉末(５)を表１に示す配合比で用意した。そして、上記と同じ方法により、各例ごとに厚み２５μｍのセラミック層用グリーンシート(３′)を得た。
尚、セラミック粒子α，βの粒度分布は、レーザ回折・散乱法(堀場製作所の測定装置：ＬＡ−３００)により測定し、比表面積は、Ｂ．Ｅ．Ｔ法(ユアサアイオニックスの測定装置：マルチソープ１２)によって測定した。また、焼成後における配線基板の低温焼成層およびセラミック層に含まれるセラミック粒子α，βの平均粒径は、インターセプト法によって測定したところ、グリーンシートの製造工程で添加した際の平均粒径との間で、差は見られなかった。
各例ごとに、低温焼成層用グリーンシート(２′)およびセラミック層用グリーンシート(３′)を積層し、所定の温度(９０℃)および圧力(１×１０３Ｎ／ｃｍ２)でそれぞれ加圧して積層した(積層工程)。
得られた各例のグリーンシート積層体(Ｓ′)を８０ｍｍ×８０ｍｍの正方形に切断した後、それらの中に焼成寸法確認用の孔(内径：０．５ｍｍで且つ隣接する孔とのピッチ：７０ｍｍ)を縦・横方向に４個穿設した。
上記孔付きの各例のグリーンシート積層体(Ｓ′)１０個ずつを、焼成炉内において８５０℃に３０分間加熱して焼成することにより、各例ごとに１０個の積層体Ｓを得た(焼成工程)。
各例の積層体Ｓについて、セラミック層(３)の焼結状態の観察と当該積層体Ｓの収縮率およびそのバラツキを測定し、表２に示した。
併せて、各例における低温焼成層(２)からセラミック層(３)へ移動・拡散したガラス粉末(４)の拡散量と、低温焼成層(２)でのセラミック粒子αおよび残留したガラス成分(４)の配合比とを表２に示した。
尚、セラミック層(３)の焼結状態は、低温焼成層(２)との剥離の有無を観察し、各例にて１０個全てに剥離がないものを「○」、１個でも剥離したものを「×」として、表２に示した。
また、上記ガラス粉末(４)の拡散量は、ＥＰＭＡ／ＷＤＳ法による定量分析により測定した。即ち、加速電圧：２０Ｖ、スポット径：１０μｍの条件下で、検出した元素を酸化物換算し、それらの合計量を１００として、各元素(酸化物)の比率を算出した。検出した元素のうち、Ａｌ２Ｏ３はセラミック粒子βであり、それ以外の元素(例えばＳｉＯ２など)は全てガラス成分(５)とみなした。
上記孔付きの各例のグリーンシート積層体(Ｓ′)１０個ずつを、焼成炉内において８５０℃に３０分間加熱して焼成することにより、各例ごとに１０個の積層体Ｓを得た(焼成工程)。
各例の積層体Ｓについて、セラミック層(３)の焼結状態の観察と当該積層体Ｓの収縮率およびそのバラツキを測定し、表２に示した。
併せて、各例における低温焼成層(２)からセラミック層(３)へ移動・拡散したガラス粉末(４)の拡散量と、低温焼成層(２)でのセラミック粒子αおよび残留したガラス成分(４)の配合比とを表２に示した。
尚、セラミック層(３)の焼結状態は、低温焼成層(２)との剥離の有無を観察し、各例にて１０個全てに剥離がないものを「○」、１個でも剥離したものを「×」として、表２に示した。
また、上記ガラス粉末(４)の拡散量は、ＥＰＭＡ／ＷＤＳ法による定量分析により測定した。即ち、加速電圧：２０Ｖ、スポット径：１０μｍの条件下で、検出した元素を酸化物換算し、それらの合計量を１００として、各元素(酸化物)の比率を算出した。検出した元素のうち、Ａｌ２Ｏ３はセラミック粒子βであり、それ以外の元素(例えばＳｉＯ２など)は全てガラス成分(５)とみなした。
表２によれば、実施例１〜５は、全てセラミック層３の焼結状態が良好であると共に、それらの積層体Ｓの収縮率が０．３０％以下で且つバラツキ(３σ)が±０．２０以内であった。これは、セラミック粒子α，β間の平均粒径の差および比表面積の差が前記範囲にあるに起因する。
しかも、低温焼成層２から適量のガラス粉末４がセラミック層３中に拡散したことで、低温焼成層２におけるセラミック粒子αと残留したガラス成分４との配合比(重量％)が、ほぼ１：１(具体的には、５０％±１１％)になって、過焼結のないバランス状態になったと、推定される。
しかも、低温焼成層２から適量のガラス粉末４がセラミック層３中に拡散したことで、低温焼成層２におけるセラミック粒子αと残留したガラス成分４との配合比(重量％)が、ほぼ１：１(具体的には、５０％±１１％)になって、過焼結のないバランス状態になったと、推定される。
一方、比較例１，２は、セラミック層(３)と低温焼成層(２)とが剥離していたため、本発明の積層体Ｓにならなかった。また、比較例３は、セラミック層３の焼結状態は良好であったが、積層体Ｓの収縮率が１．９０％と高く且つバラツキ(３σ)も±０．５５と大きくなった。これは、比較例１，２では、セラミック粒子α，β間の平均粒径および比表面積が同じあるため、低温焼成層(２)からガラス粉末(４)がセラミック層(３)側に十分に拡散しなかつたことによる。また、比較例３は、予めセラミック層(３)に焼結に必要なガラス粉末(５)が含まれていたため、焼結状態は一応良好となった。しかし、セラミック粒子α，β間の平均粒径および比表面積が同じあるため、得られた積層体(Ｓ)において高い収縮率および大きなバラツキが生じたものと推定される。
以上のような実施例１〜５によって、本発明の優位性が容易に理解されよう。
以上のような実施例１〜５によって、本発明の優位性が容易に理解されよう。
本発明は、以上に説明した形態および実施例に限定されるものではない。
図６は、前記配線基板１の応用形態である配線基板１０の断面を示す。
配線基板１０は、図６に示すように、前記同様の低温焼成層２およびセラミック層３からなる複数の積層体Ｓ１〜Ｓ４を厚み方向に沿って一体に積層したもので、且つ最上層の積層体Ｓ１には、その低温焼成層２およびセラミック層３を貫通する平面視で矩形(正方形または長方形)のキャビティ１２が表面１１側に開口して形成されている。かかるキャビティ１２の底面に露出する積層体Ｓ２における低温焼成層２の表面には、複数のパッド８が形成され、当該キャビティ１２に実装される図示しないＩＣチップなどの電子部品との接続に活用される。
図６は、前記配線基板１の応用形態である配線基板１０の断面を示す。
配線基板１０は、図６に示すように、前記同様の低温焼成層２およびセラミック層３からなる複数の積層体Ｓ１〜Ｓ４を厚み方向に沿って一体に積層したもので、且つ最上層の積層体Ｓ１には、その低温焼成層２およびセラミック層３を貫通する平面視で矩形(正方形または長方形)のキャビティ１２が表面１１側に開口して形成されている。かかるキャビティ１２の底面に露出する積層体Ｓ２における低温焼成層２の表面には、複数のパッド８が形成され、当該キャビティ１２に実装される図示しないＩＣチップなどの電子部品との接続に活用される。
尚、積層体Ｓ１〜Ｓ４間や、これらの低温焼成層２とセラミック層３との間には、前記同様の配線層６が配置され、これらの間には、ビア導体７が低温焼成層２やセラミック層３を貫通して導通している。また、配線基板１０の裏面１３には、複数の接続端子９が直上の配線層６と導通可能にして形成されている。
かかる配線基板１０を製造するには、積層体Ｓ１となる低温焼成層用グリーンシート２′およびセラミック層用グリーンシート３′には、前記積層工程の直後において、その中央付近をプレスなどにより打ち抜き加工してキャビティ１２を形成し、且つ他の積層体Ｓ２〜Ｓ４と積層した後に、前記焼成工程が施される。
かかる配線基板１０を製造するには、積層体Ｓ１となる低温焼成層用グリーンシート２′およびセラミック層用グリーンシート３′には、前記積層工程の直後において、その中央付近をプレスなどにより打ち抜き加工してキャビティ１２を形成し、且つ他の積層体Ｓ２〜Ｓ４と積層した後に、前記焼成工程が施される。
また、前記セラミック粒子αとセラミック粒子βには、配線基板の用途や特性などに応じて異なる種類のセラミック粒子(無機フィラを含む)を用いても良い。
更に、前記低温焼成層２やセラミック層３の厚みは、前者に含まれるガラス粉末４のうち、後者に移動・拡散されるガラス粉末５の量に応じて、適宜調整することが可能である。
加えて、焼成工程において、セラミック層３中におけるガラス成分５の量は、その焼結に必要な最小限の量であるが、望ましくはかかるガラス成分５とセラミック粒子βとの重量比がほぼ１：１(５０％±１０〜２０％、より望ましくは５０％±１０〜１１％)であると良い。
更に、前記低温焼成層２やセラミック層３の厚みは、前者に含まれるガラス粉末４のうち、後者に移動・拡散されるガラス粉末５の量に応じて、適宜調整することが可能である。
加えて、焼成工程において、セラミック層３中におけるガラス成分５の量は、その焼結に必要な最小限の量であるが、望ましくはかかるガラス成分５とセラミック粒子βとの重量比がほぼ１：１(５０％±１０〜２０％、より望ましくは５０％±１０〜１１％)であると良い。
１，１０…配線基板
２…………低温焼成層
２′………低温焼成層用グリーンシート
３…………セラミック層
３′………セラミック層用グリーンシート
４，５……ガラス粉末／ガラス成分
Ｓ…………積層体
Ｓ′………グリーンシート積層体
α，β……セラミック粒子
２…………低温焼成層
２′………低温焼成層用グリーンシート
３…………セラミック層
３′………セラミック層用グリーンシート
４，５……ガラス粉末／ガラス成分
Ｓ…………積層体
Ｓ′………グリーンシート積層体
α，β……セラミック粒子
Claims (6)
- セラミック粒子αおよびガラス成分からなる低温焼成層と、かかる低温焼成層の焼成温度では焼結しないセラミック粒子βおよびガラス成分からなるセラミック層と、からなる積層体を含み、
上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さい、ことを特徴とする配線基板。 - 前記セラミック層のガラス成分は、前記低温焼成層のガラス成分の一部が移動したものである、ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
- 前記セラミック粒子βの平均粒径は、前記セラミック粒子αの平均粒径よりも１μｍ以上大きく、上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも０．２ｍ２／ｇ以上小さい、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。 - 前記低温焼成層および前記セラミック層からなる積層体を厚み方向に沿って複数積層すると共に、上記低温焼成層と上記セラミック層との間および上記積層体同士の間の少なくとも一方に配線層が形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。 - セラミック粒子αおよびガラス粉末からなる低温焼成層用グリーンシートと、かかる低温焼成層グリーンシートの焼成温度では焼結しないセラミック粒子βを含有したセラミック層用グリーンシートと、を交互に積層する積層工程と、
得られたグリーンシート積層体を上記低温焼成層グリーンシートの焼結温度で焼成する焼成工程と、を含み、
上記セラミック粒子βの平均粒径は、上記セラミック粒子αの平均粒径よりも大きく、且つ上記セラミック粒子βの比表面積は、上記セラミック粒子αの比表面積よりも小さいと共に、
上記焼成工程において、上記セラミック層用グリーンシートに対し、上記低温焼成層グリーンシートからガラス成分の一部が供給される、
ことを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記焼成工程により得られるセラミック粒子αおよび残留したガラス成分からなる低温焼成層において、
上記セラミック粒子αと上記ガラス成分との重量比がほぼ１：１である、
ことを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方法。
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