JP2007173625A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線導体周囲の絶縁基板のボイドが多く、かつ、水分の浸入等による絶縁性の劣化の恐れがない配線基板を提供することを目的とする。
【解決手段】ガラス相を含有する焼結体からなる絶縁基板の表面に一体焼成で配線導体を設けてなり、前記絶縁基板の中で前記配線導体の周囲に多数のボイドが偏在していることを特徴とする配線基板である。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体素子収納用パッケージや高周波モジュール基板等に適用される配線基板およびその製造方法に関するものであり、特に、伝送遅延の低減が必要な高周波用途において好適に使用できる配線基板およびその製造方法に関するものである

従来、セラミックス系配線基板としては、アルミナ質焼結体からなる絶縁基板上にタングステンやモリブデンなどの高融点金属からなる配線導体が形成されたアルミナ配線基板が普及している。

しかし、最近の急速な情報通信技術の発達に伴い、使用される信号の周波数帯域はますます高周波に移行している。このような高周波の信号の伝送を行う配線基板においては、高周波信号を高速、低損失で伝送するため、配線導体を形成する導体の抵抗が小さいことと、寄生容量等による遅延時間を低減するために絶縁層を形成する絶縁基板の誘電率が低いことが要求される。

ところが、従来のアルミナ配線基板では焼成温度が１６００℃程度と高いため、配線導体としては、その焼成温度で融解しない高融点金属であるタングステンや、モリブデンなどが用いられている。そして、これらの配線導体は導体抵抗が大きく、アルミナの比誘電率も９程度と高いため伝送遅延が大きいことから、アルミナ配線基板は高周波信号の伝送性能が低かった。

そこで、配線導体としては低抵抗金属の銅、銀、金などを使用できるように、それら金属が溶融しない１０００℃以下の低温で焼結が可能であるガラスセラミック焼結体も絶縁基板として用いられるようになってきている。

ところが、ガラスまたはガラスセラミック焼結体においても、材料の比誘電率は４程度以下にするのは困難であるため、ち密な絶縁基板ではそれ以上の低誘電率化への要求には対応できなかった。

そこで、絶縁基板にボイドの多い材料を用いることにより低誘電率化した絶縁基板が開示されている（例えば、特許文献１および２。）。

さらに、多層配線基板において、高周波信号を伝送する配線導体に接する部分をボイドの多い絶縁層にし、前記ボイドの多い絶縁層以外をち密な絶縁層とすることにより、絶縁基板の外部に接する部分をち密にした絶縁基板が開示されている（例えば、特許文献３および４。）。
特開平４−７６９８２号公報 特開平８−１８６４０９号公報 特開平４−１２５９９０号公報 特開平４−１３９０６０号公報

しかしながら、特許文献１や２のように絶縁基板全体をボイドが多いものにすると、絶縁基板表面に開気孔率が増大し、絶縁基板内部のボイドにめっき液や大気中の水分が浸入することにより、絶縁性が劣化するという問題があった。

また、特許文献３や４のようにボイドの多い絶縁層とち密の絶縁層とを組み合わせた絶縁基板では、めっき液や大気中の水分の浸入による絶縁性の劣化を防止するには、最外部の絶縁層はち密にする必要があった。そのため、少なくとも最外層に形成される配線導体は、ボイドの多い絶縁層の上には形成できないため、伝送遅延を少なくできないという問題があった。

したがって、本発明の目的は、配線導体周囲の絶縁基板のボイドが多く、かつ、水分の浸入等による絶縁性の劣化の恐れがない配線基板を提供することを目的とする。

本発明の配線基板は、ガラス相を含有する焼結体からなる絶縁基板の表面に一体焼成で配線導体を設けてなり、前記絶縁基板の中で前記配線導体の周囲に多数のボイドが偏在していること特徴とする。

前記配線導体の周囲の前記絶縁基板のボイド率が１０〜５０％であることが好ましい。

前記絶縁基板の露出した表面のＪＩＳ−Ｒ１６３４により求めた開気孔率が１．０％以下であることが好ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法は、液体の有機化合物を粉砕助剤として添加したガラス原料を乾式粉砕して前記有機化合物の構成分子を吸着せしめたガラス粉末を得る工程と、前記有機化合物を吸着せしめたガラス粉末を用いてグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートの表面に配線導体を形成する工程と、前記配線導体が形成された前記グリーンシートを焼成して絶縁基板の表面に配線導体が形成されてなる配線基板を作製する工程とを具備することを特徴とする。

本発明の配線基板は、ガラス相を含有する焼結体からなる絶縁基板の表面に一体焼成で配線導体を設けてなり、前記絶縁基板の中で前記配線導体の周囲に多数のボイドが偏在していることにより、配線導体周囲の絶縁基板の誘電率が低くなり、伝送遅延が少なくなる。また、前記配線導体の周囲以外の前記絶縁基板を容易にち密化でき、絶縁性の劣化を防止できる。

本発明の配線基板の製造方法では、液体の有機化合物を粉砕助剤として添加したガラス原料を乾式粉砕して前記有機化合物の構成分子を吸着せしめたガラス粉末を得る。そして、前記有機化合物の構成分子を吸着せしめたガラス粉末を用いてグリーンシートを作製し、前記グリーンシートの表面に配線導体を形成し、前記配線導体が形成された前記グリーンシートを一体焼成して絶縁基板の表面に配線導体が形成されてなる配線基板を得る。

ガラス粉末の粉砕工程に使用した前記液体の有機化合物の構成分子を、焼成前の前記グリーンシート内の前記ガラス粉末に吸着させたまま残留させ、かつ、焼成時に前記配線導体から前記配線導体周囲に金属成分を拡散させることにより、前記ガラス粉末表面に残留していた前記有機化合物が酸化されてＣＯやＣＯ_２等のガスになり、軟化流動中のガラスが発泡する。すなわち、配線導体の近傍だけでガラスが発泡することにより、配線導体周囲の前記絶縁基板にボイドが形成される。

本発明を添付図面に基づいて説明する。

図１および図２は本発明の配線基板を用いた多層配線基板の実施形態を示すものである。図１は多層配線基板の部分縦断面図であり、図２はその拡大図である。

本発明の多層配線基板１０は、ガラス相を含有する絶縁層１１ａ〜１１ｄを積層してなる絶縁基板１と、絶縁基板１の主面と他方の対向主面に形成された接続配線２ａと、各絶縁層１１ｂ〜１１ｄの主面に形成された内部配線２ｂと、接続配線２ａおよび内部配線２ｂの間を絶縁層１１ａ〜１１ｄを貫通して接続するビアホール配線２ｃとから構成されている。ここで、接続配線２ａ、内部配線２ｂおよびビアホール配線２ｃを合わせたものを単に配線導体２と呼ぶこととする。

本発明によれば、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａには多数のボイド５が偏在していることが重要である。すなわち、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａには、配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂと比較してボイドが多く存在しており、そのため、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａは配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂと比較して誘電率が低くなり、信号の遅延時間を低減することが可能となる
一方、配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂはち密であるため、絶縁基板１Ｂから多層基板１０の内部へのめっき液や大気中の水分の浸入を抑制できる。なお、ここで絶縁基板がち密であるとは、ボイド率が８％以下であることを意味し、水分等の浸入をさらに抑制するには、ボイド率は６％以下であることが好ましい。そして、ボイドが多数存在している配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａの上面の接続配線２ａより覆われている部分は、接続配線２ａにより水分等の浸入を抑制することができ、絶縁基板１Ａの上面で接続配線２ａにより覆われていない部分は、水分等の浸入する経路の幅がせまく、長さが長いために水分等の浸入が抑制できる。また、多層配線基板１０の内部にある絶縁基板１Ａにまで水分等が浸入したとしても、絶縁性が必要とされる配線導体間には、ち密な絶縁基板１Ｂがあるため、絶縁性は保たれる。

なお、ここで、ボイド率とは絶縁基板中のボイドの面積率を示す。つまり、絶縁基板を任意の断面で鏡面研磨し、その断面積中に占めるボイドの面積を測定し、その面積比率を表したものである。このとき、配線導体２については面積を算出する範囲に含めない。ボイド率の算出には、ＳＥＭ（走査型顕微鏡）を用いて×１０００倍程度の写真を撮り、撮影した写真を画像解析装置を用いてボイド率を算出することが好ましい。

また、本発明の絶縁基板１はガラス相を含有することが重要である。絶縁基板１にガラス相を含有させることにより、焼成時に軟化流動しているガラス相中の有機成分が、配線導体２から配線導体２の周囲に拡散した金属成分によって、酸化されてガス化し、軟化流動しているガラス相が発泡し、絶縁基板１Ａのボイドを増やすことができる。これに対し、配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂには、配線導体２から拡散した金属成分がないため、ガラス相中の有機成分が酸化されてガス化することはなく、絶縁基板１Ｂは絶縁基板１Ａと比べてち密となる。

なお、ガラス相中の有機成分をガス化させる配線導体２の金属成分は、銅、銀、金、ニッケル、モリブデンおよびタングステン等のいずれでかまわないが、銅、銀および金のいずれかであれば、配線導体２の抵抗が低くなるため好ましい。その中でも銀は最も抵抗が低くなるため好ましい。また、銅は、銀や金と比較して絶縁基板への拡散距離が少なく、絶縁基板１Ａの範囲を容易にせまくできるので好ましい。

本発明の配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａとは、配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂと比較してボイドが多い部分である。ここで、ボイドが多い部分とは、配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂのボイド率Ｂの２倍程度、特に５倍、さらには１０倍以上のボイド率の部分のことである。具体的には、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａは、配線導体２と絶縁基板１の界面から１０μｍ以内の範囲乃至界面から３０μｍ以内の範囲である。接続導体２ａで覆われていない絶縁基板１Ａからの水分等の浸入を効果的に抑制するためには、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａは、配線導体２と絶縁基板１の界面から１０μｍ以内の範囲乃至界面から２０μｍ以内の範囲であるのが好ましい。

絶縁基板１の中でボイドが多くなるのは、配線導体２の金属成分が拡散する部分とその部分で発生したガスが広がる部分である。ボイドの多くなる範囲を狭くするには、配線導体２の金属成分が拡散する部分を少なくすればよく、そのためには、焼成温度を低くしたり、焼成時間を短くしたり、絶縁基板の材料と配線導体２の材料の組合せを配線導体２の金属成分の拡散が少ないものにすればよい。

配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａのボイド率Ａは１０〜５０％が好ましい。ただし、ここでボイド率Ａとは、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａ全体のボイド率ではなく、配線導体２と絶縁基板１の界面から１０μｍ以内の絶縁基板１のボイド率である。このような範囲を評価するのは、１ＧＨｚ程度の高周波信号の伝送遅延に影響するのは配線導体２からの距離が１０μｍよりも近い部分の誘電率であり、さらに周波数が高い高周波信号では、伝送遅延に影響する範囲はさらに配線導体２に近い部分になるためである。

ボイド率Ａが１０％以上であることにより、配線導体２の周囲の誘電率を低減する効果が大きくなり、より低い誘電率を実現できる。ボイド率Ａが５０％以下であることにより、絶縁基板１Ａで多数のボイドが連続していることがなくなり、接続導体２ａにより覆われていない配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａから多層配線基板１０の内部の配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａに水分等が浸入することが少なくなり、絶縁性をより高くできる。ボイド率Ａのより好ましい範囲は、１２％〜４５％、最適には１５％〜４０％である。

また、配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ａボイド率Ｂを０〜１０％とせしめることにより、絶縁基板１中への水分等の浸入をより抑制することが可能となり、絶縁性の長期信頼性をより高めることが容易となるため好ましい。ボイド率Ｂのより好ましい範囲は、０〜５％、最適には０〜３％である。

さらに、前記多層配線基板はＪＩＳ−Ｒ１６３４により求めた開気孔率が１．０％以下、特に０．５％以下、最適には０．２％以下とせしめることにより、絶縁基板１中への水分等の浸入をより抑制することが可能となる結果、絶縁性の長期信頼性をより高めることが容易となるため好ましい。

なお、開気孔率を測定するサンプルとしては、例えば、２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．８ｍｍ厚の絶縁基板の両面に０．５ｍｍ×０．５ｍｍの接続導体が１ｍｍピッチでマトリックス状に形成した配線基板を用いればよい。このようなサンプルを測定することにより、絶縁基板１Ａと絶縁基板１Ｂが表面に露出した配線基板の開気孔率が測定できる。

絶縁基板１中には、前記ガラス相に加えて、各種セラミック粒子を含有していても差し支えない。各種セラミック粒子を含有することにより、絶縁基板の電気的特性や機械的特性、熱的特性等を用途に応じて制御することが可能となる。

例えば、抗折強度を向上させるためには、前記セラミック粒子として、アルミナ、ジルコニア、セルジアン、ディオプサイト、フォルステライト、ムライトが好ましく、低い誘電率を得るためには、石英ガラス、スラウソナイト、アノーサイト、フォルステライト、エンスタタイト、ウイレマイト、コーディエライト、クオーツ、ムライトが好ましい。さらには、低い熱膨張係数を得るためには、石英ガラス、コーディエライトが、高い熱膨張係数を得るためには、フォルステライトやクオーツが好ましい。

続いて、本発明の配線基板の製造方法を詳述する。

本発明の配線基板の製造方法は、液体の有機化合物を粉砕助剤として添加したガラス原料を乾式粉砕して前記有機化合物の構成分子を吸着せしめたガラス粉末を得る工程と、前記有機化合物の構成分子を吸着しめたガラス粉末を用いてグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートの表面に配線導体２を形成する工程と、配線導体２が形成された前記グリーンシートを焼成して絶縁基板の表面に配線導体２が形成されてなる配線基板を作製する工程とを具備する。

ここで、ガラス原料を粉砕する工程では、液体の有機化合物を粉砕助剤として添加したガラス原料を乾式粉砕することが重要である。これにより、ガラス粉末の粉砕時にガラス粉末表面に有機化合物の構成分子を強固に吸着させることが可能となる。これは、粉砕によりできる表面エネルギーの高くなった破断面に有機化合物の構成分子が吸着するためだと考えられる。有機化合物が液体とするのは、粉砕中のガラス中にひろくひろがり、破断した後の、より表面エネルギーの高い状態で有機化合物が吸着させるためである。また、湿式粉砕では、破断面の周囲に多量の液体があるため、表面エネルギーの高い状態にならず、有機化合物の吸着は強固にはならない。

この乾式粉砕で吸着させた有機化合物は、吸着エネルギーが高いため、ガラス粉末単独で加熱する場合、大気中であっても１０００℃付近まで残留カーボンとしてガラス相中に残留する。これは、この後の工程でガラス粉末と有機溶剤とを混ぜて、スラリー状にし、成形する工程を経た後であっても同様である。

次に、前記有機化合物を吸着せしめたガラス粉末と必要に応じてセラミック粉末とからなる原料粉末に、適当な有機樹脂バインダー、溶媒等を添加した後、混合しスラリーを得る。

得られたスラリーを所望の成形手段、例えば、ドクターブレード法、カレンダーロール法、圧延法等によりグリーンシートを作製する。

次に、このグリーンシートにビアホール配線２ｃを形成するための貫通穴をパンチングやレーザー加工法などにより形成して、その貫通穴内に金属を主成分として含有する導体ペーストを充填し、ビアホール導体４を形成する。続いて、前記グリーンシート上に、導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によって塗布し、接続配線２ａや内部配線２ｂを形成する。接続配線２ａや内部配線２ｂの形成は、上述の方法ではなく、金属箔をグリーンシートに転写することによって形成してもよい。いずれの方法であっても金属は、銅、銀、金、ニッケル、モリブデンおよびタングステン等のいずれでかまわないが、銅、銀および金のいずれかであれば、配線導体２の抵抗が低くなるため好ましい。

ここで、必要に応じて配線導体２の形成されたグリーンシートを複数積層して多層配線基板となる積層体を作製してもよい。

次に、配線導体２の形成されたグリーンシートまたはそれを複数積層した積層体を焼成する。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、配線導体２の金属成分として銀、金を使用する際には５００℃前後の大気雰囲気中で行い、配線導体２の金属成分として銅を用いる場合には、７００℃前後の水蒸気を含有する窒素雰囲気中で行われる。このとき、ガラス粉末に吸着していた有機化合物は、分解して別の有機成分になったり、残留カーボンになったりしながらガラス粉末に吸着したままとなっている。

続いて、７００〜１０００℃の酸化性雰囲気または非酸化性雰囲気中で０．２〜１０時間、特に０．５〜５時間焼成することにより、本発明の配線基板を得ることができる。このとき、焼成中にガラスが軟化流動し、それに伴い焼成収縮が起こる。配線導体２の中に含有される金属成分の拡散は、この軟化流動が始まる以前から起こっている場合もあるが、ガラスが軟化流動することにより促進され、金属成分が軟化したガラス相中に拡散していく。このとき、ガラスは酸化物であるため、金属成分は酸化物として拡散する。

このため、ガラス粉末に吸着していた有機化合物が分解した別の有機成分あるいは残留カーボンと前記金属酸化物が反応し、有機成分または残留カーボンは還元剤として働き、金属成分を還元し、逆に、金属酸化物は酸化剤として働き、有機成分または残留カーボンに酸素を供与する結果、ＣＯ、ＣＯ_２等のガスが発生する。

この発生したガスは、既にガラスが軟化流動してガラス粉末同士やガラス粉末とセラミック粉末とが接合し始めているため、ガスが通り抜けられるパスが少なくなり、グリーンシート外には排出され難く、流動しているガラス内部に留まり、ガラスを発泡させることになる。そして、配線導体２の金属成分が拡散していない部分では、有機成分または残留カーボンが酸化されることはほとんどなく、有機成分または残留カーボンはガラス相に残り、ボイドになることはない。以上のようにして、配線導体２の周囲の絶縁基板のボイドが多く、かつ、水分等の浸入等による絶縁性の劣化のおそれがない配線基板が得られる。また、たとえ水分等が浸入したとしても、ボイドの偏在している領域が薄いため、絶縁性は保たれる。

なお、上述のように、配線導体２の金属成分が拡散していない部分では、残留カーボンがガラス相中に残ることになるが、この残留カーボンは微量であり、ガラスに吸着あるいは結合した状態にあるので、絶縁性を劣化する原因とはならない。

また、ガラス原料を粉砕する工程では、得ようとするガラス粉末の平均粒径と粉砕助剤としての有機化合物の量を調整することにより、絶縁基板１Ａのボイド率Ａを制御することが可能である。例えば、前記粉砕助剤を用いた乾式粉砕時にガラスの粒径を小さくせしめることにより、ガラス粉末の比表面積が大きくなるため、より多くの有機化合物をガラス粉末表面に吸着させることができる。また、微粉化に伴ってより大きな表面エネルギーが得られるため、前述の有機化合物の吸着する量を増加させることができる。いずれにしても、ガラス粉末に吸着する有機化合物の量が多くなり、絶縁基板１Ａのボイド率を大きくすることができる。

また、前記液体の有機化合物としては、炭素を含有するものであればよいが、粉末表面への吸着力がより強固であるという点で極性基、例えば、水酸基（−ＯＨ）、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）、カルボニル基（−Ｃ＝Ｏ）、エステル基（−ＣＯＯＲ：Ｒはアルキル基）を含有しているものが好ましく、水酸基を有するアルコール類、エステル類およびケトン類が例示できる。これらの中でもアルコール類が好ましい。

特に、ガラス原料を粉砕する工程では、ガラス粉末の平均粒径を１０μｍ以下、特に５μｍ以下まで粉砕することが好ましい。これにより、絶縁基板１Ｂのボイド率を低下させ絶縁性の長期信頼性を向上させることも可能である。また、前記粉砕助剤としての有機化合物の量はガラス粉末に対して０．０１〜１質量％、特に０．０５〜０．５質量％が好ましい。

また、乾式粉砕の方法としては、公知の乾式粉砕方法、例えば、ボールミル、振動ミル、風力式粉砕機等を用途に応じて使用することが可能である。

また、高周波信号の損失を低減させるためには、金、銀、銅といった低抵抗かつ低融点の導体を配線導体２の主成分として使用することが好ましいが、そのためガラス粉末としては、１０００℃以下の温度で絶縁基板をち密化させることが可能なものを選択することが好ましく、これは、珪酸系ガラスや燐酸系ガラス等を好適に用いることが可能である。

１０００℃以下の低温で絶縁基板をち密化するためには、ガラス粉末の特性としては、例えば、ガラス転移点は８００℃以下、特に７５０℃以下であることが好ましく、軟化点は８５０℃以下、特に８００℃以下であることが好ましい。

また、絶縁基板の電気的特性や機械的特性、熱的特性等を調整するために、ガラス粉末に加えて、前述のような、各種セラミック粉末を含有させたり、ガラス粉末中から焼成中に析出させたりしても差し支えない。また、そのセラミック粉末を液体の有機化合物を粉砕助剤として添加した乾式粉砕して作製したものを使用すれば、ガラス粉末を体の有機化合物を粉砕助剤として添加した乾式粉砕して作製したものでなくても、上述と同様に、配線導体２の周囲の絶縁基板のボイドが多く、かつ、水分等の浸入等による絶縁性の劣化のおそれがない配線基板が得られる。

また、前記絶縁基板１Ｂの比誘電率は、９以下、特に８以下、最適には６以下であり、前記絶縁基板１Ａの比誘電率は、７以下、特に６以下、最適には４以下であることが、高周波信号を低損失で伝送するために好ましい。

表１に示した組成を有する平均粒径６０μｍのガラス原料を準備し、表２に示した種類と量の粉砕助剤を使用し、乾式振動ミルで粉砕して平均粒径２μｍのガラス粉末を得た。

得られたガラス粉末と平均粒径２μｍのセラミック粉末を表２に従い秤量し、有機バインダー、可塑剤および溶媒と混合し、得られたスラリーをドクターブレード法によって焼成後の厚みが１００μｍとなるように成形し、グリーンシートを得た。

得られたグリーンシートに、パンチングで穴加工を施し、表２に記載の導体を主成分とする導体ペーストを充填しビアホール導体３を形成した。ビアホール導体３の形成されたグリーンシート上にスクリーン印刷法を用いて、銅を主成分とする導体ペーストで、接続配線２ａを形成した。

こうして作製した複数のグリーンシートを所定枚数、熱圧着で積層し、水蒸気含有窒素雰囲気、７００℃で脱バインダー処理を行った後、水蒸気含有窒素雰囲気、８５０〜９００℃で、１時間の条件で焼成を行うことにより、多層配線基板１０を得た。

この多層配線基板１０について、任意の断面を鏡面研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて×１０００のＳＥＭ写真を撮影し、画像解析装置を用いて、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａおよび配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂのボイド率を算出した。絶縁基板１Ａのボイド率Ａは、配線導体２と絶縁基板１の界面から１０μｍ以内の範囲の絶縁基板を測定した。絶縁基板１Ｂのボイド率Ｂは、配線導体２の周囲の絶縁基板でボイド率が２倍以上になっている絶縁基板を含まない絶縁基板、より具体的には、配線導体２と絶縁基板１の界面から１００μｍ以上離れた絶縁基板を測定した。

さらに、絶縁基板１Ａと絶縁基板１Ｂの比誘電率を測定した。まず、配線導体２が形成されていない、すなわち、絶縁基板のみの基板を同様に作製し、その表裏面に５ｍｍ×５ｍｍのパターンに銀ペーストを塗布し、焼付けすることによりコンデンサを形成した。そのコンデンサの測定周波数１ＭＨｚにおける静電容量をＬＣＲメーターで測定した。測定したコンデンサを形成している焼き付けた銀電極の面積を測定し、測定したコンデンサを含む縦断面を鏡面研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて×１０００のＳＥＭ写真を撮影し、電極間の距離を測定した。以上の結果より配線導体周囲のボイドを含まない絶縁基板１Ｂの比誘電率を算出した。

続いて、厚み１００μｍの絶縁基板を一層挟んで対向する位置に焼成後に５ｍｍ×５ｍｍとなる配線導体２のパターンを設けることによりコンデンサを形成した。測定周波数１ＭＨｚにおける静電容量をＬＣＲメーターで測定し、コンデンサ電極間に絶縁基板１Ａと絶縁基板１Ｂとを含んだコンデンサの静電容量を得た。測定したコンデンサを形成する配線導体２の面積を測定し、測定したコンデンサを含む縦断面を鏡面研磨し、走査型顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて×１０００のＳＥＭ写真を撮影し、絶縁基板１Ａおよび絶縁基板１Ｂの厚みを測定した。絶縁基板１Ａの絶縁基板１Ｂの境界については、先に測定したボイド率Ｂの２倍以上のボイド率の部分を絶縁基板１Ａ、ボイド率Ｂの２倍未満のボイド率の部分を絶縁基板１Ｂとした。

絶縁基板１Ａと絶縁基板１Ｂとを含んだコンデンサの静電容量と、コンデンサの各部寸法と、先に算出した絶縁基板１Ｂの比誘電率とから絶縁基板１Ａの比誘電率を算出した。

なお、コンデンサ容量を測定する基板は２種類作製するのではなく、配線導体でコンデンサを形成した基板の一部に配線導体の形成されていない領域を設けておき、その部分に銀電極を焼付けてコンデンサを作成してもよい。また、絶縁基板１Ｂの比誘電率は、内部電極２ｂに平行に絶縁基板を研磨して、絶縁基板１Ｂを露出させて銀電極を焼付けて、測定してもよい。

また、配線基板の開気孔率は、２５ｍｍ×２５ｍｍ×０．８ｍｍ厚の絶縁基板の両面に０．５ｍｍ×０．５ｍｍの接続導体が１ｍｍピッチでマトリックス状に形成した配線基板
をＪＩＳ−Ｒ１６３４に基づいて測定し、評価結果を表２に示した。

さらに、配線基板表面上および、厚み１００μｍの絶縁基板を一層挟んで対向する位置に５ｍｍ×５ｍｍのパッドを形成したサンプルを同様に作製し、Ｎｉ−Ａｕめっき処理を施し、リード線を半田で接続し、８５℃、湿度８５％、電圧５．５Ｖの高温高湿負荷試験を行い、絶縁性の長期信頼性を評価した。

上記パッドを３０個作製し、２５０時間毎に絶縁抵抗を測定しながら、２０００時間まで高温高湿負荷試験を行った。絶縁抵抗値が１×１０^９Ω以上のものを良品とし、不良が発生するまでの時間を調べ、例えば１５００時間経過後の試験で不良が発生した場合の結果を１５００時間と記した。全数が１０００時間まで良品であったものを合格とし、結果を表２に示した。

また、比較サンプルとして、有機化合物の粉砕助剤を使用せずに乾式粉砕を行ったガラス粉末、湿式粉砕を行ったガラス粉末を準備し、同様の評価を行った。

以上、表１、表２から明らかなように、本発明の配線基板である試料Ｎｏ．４〜２５については、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａを発泡させて多数のボイドを形成されていることにより、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａのボイド率Ａは配線導体２の周囲以外の絶縁基板１Ｂのボイド率Ｂの２倍以上にでき、配線導体２の周囲の絶縁基板の誘電率を低下させることができたとともに、配線基板の絶縁性の長期信頼性試験の結果もＨＨＢＴ１０００時間以上と絶縁性の良好なものであった。

そのなかでも、ガラス粉砕時の有機化合物の添加量が０．０５質量％以上の資料Ｎｏ．４〜２４では、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａのボイド率Ａが１０％以上と配線導体２の周囲の絶縁基板のボイドを多くすることができた。また、配線導体２の周囲の絶縁基板１Ａのボイド率Ａが５０％以下である資料Ｎｏ．４〜１３、１５〜２５はＨＨＢＴ２０００時間終了時まで絶縁劣化を起こさない優れたものであった。

それに対して、粉砕助剤として水を使用した試料Ｎｏ．１、２およびガラス粉末と粉砕助剤量が等しい、すなわち、湿式粉砕を行った試料Ｎｏ．２、３においては、ガラス粉末表面に吸着した有機化合物が焼成時に配線導体２から拡散した金属成分によりガス化すること伴う発泡がないため、配線基板２の周囲の絶縁基板のボイド率Ａは配線基板２の周囲の絶縁基板のボイド率Ｂと比較して０．５％しか増加がなく、誘電率を低下させる効果が得られなかった。

本発明の多層配線基板の部分縦断面図である。 本発明の多層配線基板の部分拡大縦断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基板
１Ａ・・・絶縁基板（配線導体周囲）
１Ｂ・・・絶縁基板（配線導体周囲以外）
２・・・配線導体
２ａ・・・接続配線
２ｂ・・・内部配線
２ｃ・・・ビアホール配線
５・・・ボイド
１０・・・多層配線基板
１１ａ〜ｄ・・・絶縁層

Claims (4)

1. ガラス相を含有する焼結体からなる絶縁基板の表面に一体焼成で配線導体を設けてなり、前記絶縁基板の中で前記配線導体の周囲に多数のボイドが偏在していることを特徴とする配線基板。
2. 前記配線導体の周囲の前記絶縁基板のボイド率が１０〜５０％であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記絶縁基板の露出した表面のＪＩＳ−Ｒ１６３４により求めた開気孔率が１．０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
4. 液体の有機化合物を粉砕助剤として添加したガラス原料を乾式粉砕して前記有機化合物の構成分子を吸着せしめた粉末を得る工程と、前記有機化合物の構成分子を吸着せしめたガラス粉末を用いてグリーンシートを作製する工程と、前記グリーンシートの表面に配線導体を形成する工程と、前記配線導体が形成された前記グリーンシートを一体焼成する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
   
   

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