JP2007288070A - 配線基板および配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線回路層に膨れが無く、外観およびコプラナリティに優れた配線基板および配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】 多層配線基板２は、結晶化度が７０質量％以下であり、ホウ素を含有するガラスセラミックスから成る絶縁基板６と、該絶縁基板６の一表面に形成された配線回路層５とを含み、前記配線回路層５は、前記絶縁基板６に臨む面に関して、単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、絶縁基板がガラスセラミックスから成り、移動体通信機などに用いられ、半導体素子収納用パッケージなどに適した配線基板および配線基板の製造方法に関する。

多層配線基板は、たとえば集積回路(Integrated Circuit：略称ＩＣ)ならびに大規模集積回路(Large Scale Integration：略称ＬＳＩ)などの半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージ、および各種電子部品が搭載される混成集積回路装置などに適用される。このような多層配線基板では、絶縁基板としてアルミナ系セラミック材料が多く用いられるが、アルミナ系セラミック材料は焼成温度が１５００℃程度と高いので、配線回路層としてタングテン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属を用いなければならず、配線回路層の電気抵抗が高くなるという問題がある。

前述のような問題を解決するために、従来の技術では、配線回路層の材料に銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）などの低導体抵抗を主成分とする金属を用い、このような配線回路層と絶縁基板とを同時焼成するために、１０５０℃程度以下の低温で焼結可能であるガラスセラミック材料から成る絶縁基板が用いられている。また、ガラスセラミック材料はガラスおよびセラミックスの組成を変更することによって、アルミナ系セラミック材料と比較して誘電率を低くできるため、信号の伝送遅延を少なくすることができるという利点を有する。ガラスセラミック配線基板（以下、「配線基板」ということがある）は、グリーンシート法などの製造方法によって製造される（たとえば特許文献１参照）。

特開平１１−０６６９５１号公報

前述の従来の技術の絶縁基板は、セラミック粉末およびガラス粉末を混合し、焼成したものである。したがって、絶縁基板は、セラミック粉末とガラス粉末の一部から焼成によって結晶化したセラミックスとから成るセラミック成分と、ガラス粉末のなかで焼成によって結晶化しないで残るガラス成分とで構成される。絶縁基板の焼成収縮は、主にガラス粉末が軟化流動しセラミック粉末の間に濡れ広がることによって起こる。

絶縁基板中のセラミック成分（結晶）の比率（以下、「結晶化度」ということがある）が６０質量％以上、さらには７０質量％以上になると、結晶により収縮が阻害されて、絶縁基板が充分にち密化しないことがある。特に、ガラスの軟化流動する温度と、ガラスから結晶が析出する温度が近い場合に顕著である。逆に、絶縁基板中のセラミック成分（結晶）の比率が７０質量％以下、さらには６０質量％以下になると、より低温で焼結が進み、絶縁基板もち密化しやすいというメリットがある。しかし、焼成時に粘度が低下するガラス成分の比率が高くなると、焼成温度の低い段階でガラスが軟化流動し、ガラス粉末同士およびガラス粉末とセラミック粉末とが接合し始めて、気体の通るパスが少なくなる。パスが少なくなると、有機バインダーなどの有機成分が焼失する際に発生するガス、たとえばＣＯおよびＣＯ_２などが、絶縁基板の内部を移動できなくなって発泡し、発泡した部分は焼成後に絶縁基板表面で、たとえば数μｍ以上数１０μｍ以下の膨れとなるという問題がある。

また、ガラス粉末にホウ素が含まれていると、ホウ素の一部は焼成中の比較的高温で気化するので、ホウ素がガスの発生源となる。また、ガラスの粉末に主に不純物として含まれるＣも、ガスの発生源となる。したがって、ホウ素を含むガラス成分の比率が高くなると、前述の膨れが多くなる。

前記膨れは、配線基板では、配線回路層上に特に多く発生する。これは、ガラスセラミックスの焼結温度よりも、配線回路層に用いられる金属成分の焼結温度のほうが低いので、ガラスセラミックスより先にち密化した配線回路層が、絶縁基板内部で発生したガスを配線回路層の外部に抜け出すのを妨げるからである。

また、発生したガスは絶縁基板の成分よりも密度が小さいので、絶縁基板内で上方に移動しやすい。これによって、絶縁基板の両表面に配線回路層が形成されている配線基板では、膨れは焼成時に上になっている面に多く発生する。

さらに、配線回路層の材料にＣｕを用いる場合、Ｃｕが酸化し易いので、焼成はＮ_２等の非酸化雰囲気で、かつ、有機バインダーを焼失させるために湿潤雰囲気で行なわれる。湿潤雰囲気においては、ガラス粉末中にＢ_２Ｏ_３のようにホウ素が含有されている場合は、ホウ素が焼成雰囲気中の微量水分と反応して昇華してガスとなる。このホウ素のガスも前述のガスと同様に、特に、配線回路層表面に膨れが発生し易い。このように、配線回路層表面、すなわち配線基板表面の膨れが増大すると、著しい外観歩留まりの低下およびコプラナリティが大きくなるという問題がある。

このような問題を解消するため、前述の従来の技術では、有機バインダーなどの有機成分および絶縁基板から発生するガスを配線基板外に出すために焼成時間を長くしているが、焼成時間を長くする方法では配線基板の製造時間が長くなり、製造コストの増大につながる。また、焼成時間を長くすることによって、ガラスの軟化流動後に有機バインダーなどから発生するガスの量を抑制することができるものの、絶縁基板の組成の一部であるホウ素のガスの発生を抑制することはできない。したがって、配線基板の表面の膨れ、特に、焼成時に上になっている面の配線回路層に膨れが発生するという問題は残る。

したがって、本発明の目的は、配線回路層に膨れが無く、外観およびコプラナリティに優れた配線基板および配線基板の製造方法を提供することである。

本発明は、結晶化度が７０質量％以下であり、ホウ素を含有するガラスセラミックスから成る絶縁基板と、
該絶縁基板の一表面に形成された配線回路層とを含み、
前記配線回路層は、前記絶縁基板に臨む面に関して、単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下であることを特徴とする配線基板である。

また本発明は、前記配線回路層は、銅を主成分とする材料から成り、その厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする。

さらに、本発明は、前記配線回路層を構成する成分のうち、前記絶縁基板の密度より高い密度の成分が、前記配線回路層全体の９０質量％以上を占めることを特徴とする。

さらに、本発明は、ホウ素を含有するガラス粉末とセラミック粉末とを含む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一表面に導体ペーストを塗布する工程と、
前記グリーンシートの一表面に前記導体ペーストの自重によって１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられた状態で、前記グリーンシートおよび導体ペーストを焼成する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法である。

本発明によれば、配線基板は、結晶化度が７０質量％以下であり、ホウ素を含有するガラスセラミックスから成る絶縁基板と、該絶縁基板の一表面に形成された配線回路層とを含む。ガラスセラミックスの結晶化度が７０質量％以下になると、焼成時に粘度が低下するガラス成分の比率が高くなり、焼成の早い段階でガラスが軟化流動する。これによってガラス粉末同士、およびガラス粉末とセラミック粉末が結合し始める。これらの結合が始まると、気体の通るパスが少なくなり、有機バインダーなどの有機成分が焼失する際に発生するガスが、配線基板の内部を移動できなくなって、発泡する。またガラスに含まれるホウ素は、高温での気化および、雰囲気中の微量水分との反応によって昇華ガスとなる。このようなガスに起因して絶縁基板に膨れが発生するおそれがあるが、本発明では、配線回路層が、単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下であるので、この配線回路層の自重が絶縁基板に与える負荷によって、前述のガスによる膨れを押さえ込むことができる。したがって、絶縁基板に膨れが生じないので、絶縁基板の一表面に形成される配線回路層にも、膨れが発生することを防止することができる。これによって外観歩留まりの優れた配線基板を実現することができる。

また、配線回路層の前述の重さが１．０２ｋｇ以下であり、前述の重さの最大値が小さいので、絶縁基板の一表面に配線回路層がある部分と配線回路層が無い部分との重さの差が小さい。これによって配線基板の一表面に沿う方向の焼成収縮が、配線回路層の有無によって、不均一になることを防止し、焼成後の配線回路層の配線基板の前述の方向の位置精度が悪くなることを防止することができる。

また本発明によれば、配線回路層は、銅を主成分とする材料から成り、その厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下である。配線回路層が銅を主成分とする材料から成るので、低導体抵抗の配線回路層を実現することができる。また、配線回路層の厚みを３０μｍ以上５０μｍ以下とすることで、配線回路層の前述の重さを０．２４ｋｇ以上４．３ｋｇ以下に制御することができる。これによって、配線回路層の自重によって、絶縁基板に膨れが発生することを確実に防止することができ、配線回路層がある部分と配線回路層が無い部分との圧力差が少ないことからコプラナリティに優れた配線基板となる。

さらに、本発明によれば、前記配線回路層を構成する成分のうち、前記絶縁基板の密度より高い密度の成分が、前記配線回路層全体の９０質量％以上を占めるように構成される。これによって前述の配線回路層の重さを０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下に制御することができる。これによって、配線回路層の自重によって、絶縁基板に膨れが発生することを確実に防止することができる。

さらに、本発明によれば、配線基板の製造方法では、グリーンシートの一表面に導体ペーストの自重によって１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられた状態で、グリーンシートおよび導体ペーストを焼成する工程を含む。これによってグリーンシートが焼成されて絶縁基板が形成され、導体ペーストが焼成されて配線回路層が形成される。グリーンシートは、焼成される工程で、導体ペーストの自重によってグリーンシートの一表面に１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられているので、この圧力によって、グリーンシートの一表面部が膨れることが防止することができる。したがって、絶縁基板の膨れの発生が防止されるので、絶縁基板の一表面に形成される配線回路層にも、膨れが生じることを防止することができる。これによって外観歩留まりおよびコプラナリティに優れた配線基板を実現することができる。

また、前述の圧力が７．６Ｐａ以下であり、その最大値が小さいので、グリーンシートの一表面に導体ペーストがある部分と導体ペーストが無い部分との圧力の差が小さい。これによって配線基板の一表面に沿う方向の焼成収縮が、導体ペーストの有無によって、不均一になることを防止し、焼成後の配線回路層の配線基板の前述の方向の位置精度が悪くなることを防止することができる。

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施の一形態の電子装置１を示す断面図である。電子装置１は、多層配線基板２、および多層配線基板２に実装される電子部品３を含む。多層配線基板２は、複数の絶縁層４が積層された絶縁基板６と、その絶縁基板６の一表面および絶縁層４の層間に形成される配線回路層５と、絶縁層４をそれぞれ厚み方向に貫通して形成されるビアホール導体７とを含む。配線回路層５とビアホール導体７とによって、所定回路を達成するための回路網が形成される。

絶縁基板６は、複数のガラスセラミック絶縁層（以下、「絶縁層」ということがある）４が積層される積層体によって構成される。絶縁基板６は、結晶性ガラス粉末または非結晶性ガラス粉末を３０質量％以上９０質量％以下と、無機フィラーとしてＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２等のセラミック粉末を１０質量％以上７０質量％以下とを混合し、焼成したガラスセラミックスから成る。ガラス粉末は、複数の金属酸化物を含み、ガラスが結晶性ガラスの場合、焼成処理することによって、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、およびこれらの元素の一部を他の元素に置換した結晶の少なくとも１種類が析出される。

絶縁基板６を構成するガラスセラミックス中には、ホウ素をＢ_２Ｏ_３に換算して１質量％以上、さらには３質量％以上、特に５質量％以上であって、２０質量％以下、さらには１５質量％以下、特に１０質量％以下含有していることが好ましい。ガラス中のホウ素は、ガラスの軟化点を下げる効果があり、ガラスセラミックスを焼結させ易くするために有効な成分である。ホウ素の含有量が多くなると、ホウ素は高温で気化し易いので、焼成中に組成が変動し、焼結の制御が困難となる。また、ホウ素は水分と反応し易いので、ホウ素の含有量が多くなると、焼結後のガラスセラミックスの耐水性が劣り、配線回路層５間の絶縁の信頼性、および絶縁基板６の表面に形成された配線回路層５の接着強度の信頼性が低下することがある。したがって、ガラスセラミックス中のホウ素は、前述の範囲となるように設定することが好ましく、特に、ガラスセラミックス中に含まれるホウ素がＢ_２Ｏ_３に換算して５質量％以上１０質量％以下となるようなガラス粉末およびガラス粉末とセラミック粉末との比率が好適に用いられる。

本発明では、ホウ素を含有するガラスセラミックスとは、ホウ素をＢ_２Ｏ_３に換算して１質量％以上含有するガラスセラミックスである。また、セラミック粉末としては、たとえばコランダム（αアルミナ）、フォルステライト、ジルコニアおよびマグネシアが用いられる。

配線回路層５は、絶縁層４間および絶縁基板６の厚み方向の他表面である下部表面に形成される層間配線回路層５ｂと、絶縁基板６の厚み方向の一表面である上部表面に被着形成される上面配線回路層５ａとを含む。層間配線回路層５ｂは、厚みが１０μｍ以上１５μｍ以下程度の金属導体から成る。上面配線回路層５ａは、厚みが１０μｍ以上５０μｍ以下の金属導体から成る。層間配線回路層５ｂおよび上面配線回路層５ａは、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｔおよびＰｄのうち１つから選ばれる金属を主成分とする材料から成り、本実施の形態ではＣｕを主成分としている。また、層間配線回路層５ｂおよび上面配線回路層５ａがＣｕを主成分とする材料から成る場合、その厚みが好適には３０μｍ以上５０μｍ以下に設定される。配線回路層５を構成する成分のうち、絶縁基板６の密度より高い密度の成分が、前記配線回路層５全体の９０質量％以上を占めるように設定される。

配線回路層５は、前記絶縁基板６に臨む面に関して、単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下となるように構成される。換言すると、配線回路層５は、その厚み方向が鉛直方向と略平行（平行を含む）である場合、絶縁基板６に臨む面、すなわち絶縁基板６に当接している面が、鉛直下向きにあるとき、その絶縁基板６に臨む面に対する単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下である。したがって、多層配線基板２の厚み方向と、鉛直方向とが略平行である場合、配線回路層５は自重によって絶縁基板６の表面に２．４Ｐａ以上１０．０Ｐａ以下の圧力を加えている状態である。

このような圧力の測定は次のように行われる。まず、配線回路層５用の導体ペーストをＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成る樹脂フィルム上に印刷して、乾燥したものを前記樹脂フィルムから剥がして、配線基板２と同じ条件で焼成して、配線回路層５単独の焼結体を製造する。次に、前記焼結体の密度を測定する。次に、焼結体をその主面と垂直な断面で研磨して焼結体の厚みを測定する。これによって焼結体の密度αと厚みＴとが既知であるので、単位平方メートル当たりの重さＧを、次式（１）によって演算することができる。
Ｇ＝α×Ｔ …（１）
演算された単位平方メートル当たりの重さＧに、重力加速度ｇを乗算することによって、配線回路層５が絶縁基板６に加えている圧力が算出される。

ビアホール導体７は、各絶縁層４の厚み方向を貫通し、異なる絶縁層４に形成された層間配線回路層５ｂ同士または層間配線回路層５ｂと上面配線回路層５ａとを電気的に接続するように設けられる。ビアホール導体７は、たとえば直径が５０μｍ以上２００μｍ以下に形成される。ビアホール導体７は、層間配線回路層５ｂおよび上面配線回路層５ａと同様の成分の金属導体から成ることが望ましい。

上面配線回路層５ａは、ＩＣチップなどの各種電子部品３を搭載するためのパッド、多層配線基板２の内部と外部を電磁的に遮断するシールド用導体膜、外部回路と接続する端子電極として用いられる。各種電子部品３は、半田８または導電性接着剤などを介して上面配線回路層５ａに接合される。なお、図示していないが、必要に応じて多層配線基板２の表面には、珪化タンタルおよび珪化モリブデンなどから成る厚膜抵抗体膜および配線保護膜などを形成してもよい。

次に、本実施の形態の多層配線基板２の製造方法に関して説明する。図２は、本実施の形態の多層配線基板２の製造方法を示すフローチャートである。ステップａ１にて、製造が開始される。ステップａ１では、前述の結晶性ガラス粉末または非結晶性ガラス粉末と、前述のセラミック粉末とを混合してガラスセラミック組成物を調製し、ステップａ２に移る。

ステップａ２では、前記ガラスセラミック組成物に有機バインダーまたは有機溶剤などを加えて、スラリーとし、ステップａ３に移る。ステップａ３では、ドクターブレード法、圧延法およびプレス法などによって、ガラスセラミック組成物のスラリーをシート状に成形してグリーンシートを作製し、ステップａ４に移る。ステップａ４では、グリーンシートに貫通孔を形成し、ステップａ５に移る。貫通孔は、たとえばレーザー、マイクロドリル、パンチングおよび金型などによって形成され、焼成後の直径がたとえば５０μｍ以上２００μｍ以下である。

ステップａ５では、前記貫通孔にビアホール導体７用の導体ペーストを充填し、ステップａ６に移る。ビアホール導体７用の導体ペーストは、ＣｕおよびＡｇなどの金属粉末に、アクリル樹脂などから成る有機バインダーと、トルエン、イソプロピルアルコールおよびアセトンなどの有機溶剤とを３本ロールミルやボールミルなどによって均質に混練して調製される。有機バインダーは、金属成分１００質量部に対して、０．５質量部以上５．０質量部以下の割合で混合されることが望ましい。有機溶剤は、金属粉末などの固形成分と有機バインダーとを合計したもの１００質量部に対して、５質量部以上１００質量部以下の割合で混合されることが望ましい。この導体ペースト中には、金属成分１００重量部に対して、１０質量部程度以下のガラス粉末やセラミック粉末等を添加してもよい。調整されたビアホール導体７用の導体ペーストは、メタルマスク等を使用したスクリーン印刷法などで貫通孔に充填された後、必要に応じて有機溶剤が乾燥される。

ステップａ６では、配線回路層５を形成するための導体ペーストを調製し、ステップａ７に移る。配線回路層５用の導体ペーストは、平均粒径が１μｍ以上５μｍ以下程度の前記金属材料の粉末に、必要に応じてガラス粉末やセラミック材料等を添加した導体材料に対して、エチルセルロースおよびアクリル樹脂などの有機バインダーを加え、さらに、ジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、および２，２，４−トリメチル−３，３−ペンタジオールモノイソブチレートなどの適当な有機溶剤を混合し、３本ロールミルやボールミルなどによって均質に混練して調製される。

ステップａ７では、ステップａ６にて調整された導体ペーストが、グリーンシートの一表面にスクリーン印刷法などによって印刷され、有機溶剤を乾燥した後、ステップａ８に移る。ステップａ８では、同様にして形成されたグリーンシートを、所望の枚数、本実施の形態では４枚、積層圧着して積層体を構成し、ステップａ９に移る。

ステップａ９では、配線回路層５用の導体ペーストの自重によってグリーンシートの一表面に１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられた状態で、前記グリーンシート、配線回路層５用の導体ペースト、およびビアホール導体７用の導体ペーストを焼成し、本フローを終了する。換言すると、前記積層体を、前述の圧力が加えられた状態で、４００℃以上７５０℃以下で加熱処理してグリーンシート内、配線回路層５用の導体ペースト、およびビアホール導体７用の導体ペースト中の有機成分を分解除去した後、８００℃以上１０００℃以下で同時焼成する。これによって印刷された配線回路層５用の導体ペーストの有機成分が除去され、層間配線回路層５ｂおよび上面配線回路層５ａが形成される。また、グリーンシートが焼成され、４つの絶縁基板６を有する絶縁基板６が形成される。また、ビアホール導体７用の導体ペーストの有機成分が除去され、ビアホール導体７が形成される。

また、配線回路層５の主成分が銅である場合、窒素雰囲気で焼成され、それ以外の材料から成る場合、大気中で焼成される。焼成中に配線回路層５の自重によってグリーンシートの一表面にかかる圧力は、正確にいえば、焼成後に配線回路層５となる導体ペーストから有機成分が焼失したものが、焼成収縮する前のグリーンシートに加える圧力である。したがって、焼成温度が上がってグリーンシートがグリーンシートの主面に平行な方向に焼成収縮することによって、圧力は徐々に高くなり、焼成収縮が終了した際の圧力は、焼成後に配線回路層５が、自重によって絶縁基板６表面に加える圧力と同じ２．４Ｐａ以上１０．０Ｐａ以下になる。

焼成中に配線回路層５の自重によってグリーンシートの表面にかかる圧力Ｐ_２は、焼成後の配線基板２の配線回路層５が絶縁基板６に加えている圧力Ｐ_１と、配線基板２の主面に平行な方向の線収縮率Ｘから次式（２）によって、算出される。
Ｐ_２＝Ｐ_１×Ｘ^２ …（２）

以上説明したように、本実施の形態の多層配線基板２は、複数の絶縁層４が積層された絶縁基板６と、その絶縁基板６の一表面および絶縁層４の層間に形成される配線回路層５とを含む。絶縁基板６は、結晶化度が７０質量％以下であり、ホウ素を含有するガラスセラミックスから成る。ガラスセラミックスの結晶化度が７０質量％以下、およびガラスを形成するために含まれるホウ素に起因して、前述したように焼結中にガスが発生し、このようなガスに起因して絶縁基板６に膨れが発生するおそれがあるが、本実施の形態では、少なくとも上面配線回路層５ａが、単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下であるので、この上面配線回路層５ａの自重が絶縁基板６に与える負荷によって、前述のガスによる膨れを押さえ込むことができる。換言すると、上面配線回路層５ａが、自重によって前記絶縁基板６の表面に２．４Ｐａ以上１０．０Ｐａ以下の圧力を加えている。したがって、絶縁基板６に膨れが生じないので、絶縁基板６の一表面に形成される配線回路層５にも、膨れが生じることを防止することができる。これによって外観歩留まりの優れた配線基板を実現することができる。

また、配線回路層５の前述の重さが１．０２ｋｇ以下であり、前述の重さの最大値が小さいので、絶縁基板６の一表面に配線回路層５がある部分と配線回路層５が無い部分との重さの差が小さい。これによって多層配線基板２の一表面に沿う方向の焼成収縮が、配線回路層５の有無によって、不均一になることを防止し、焼成後の配線回路層５の多層配線基板２の前述の方向の位置精度が悪くなることを防止することができる。

また、本実施の形態では、配線回路層５は、銅を主成分とする材料から成り、その厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下である。配線回路層５が銅を主成分とする材料から成るので、低導体抵抗の配線回路層５を実現することができる。また、配線回路層５の厚みを３０μｍ以上５０μｍ以下とすることで、配線回路層５の前述の重さを０．２４ｋｇ以上０．４３ｋｇ以下に制御することができる。換言すると、配線回路層５の材料にＣｕを用いた場合、焼成後の厚みを３０μｍ以上５０μｍ以下とすることで、圧力を２．４Ｐａ以上４．２Ｐａ以下に制御することができる。これによって配線回路層５の自重によって、絶縁基板６の膨れが生じることを確実に防止することができる。また、圧力が４．２Ｐａ以下であることによって、配線回路層５がある部分と配線回路層５が無い部分との圧力差が少ないことからコプラナリティに優れた配線基板となる。

また、本実施の形態では、配線回路層５が、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、ＰｔおよびＰｄから選ばれる少なくとも１種以上の金属からなることによって、低抵抗の配線回路層５を得ることができる。

また、本実施の形態では、配線回路層５を構成する成分のうち、前記絶縁基板６の密度より高い密度の成分が、前記配線回路層５全体の９０質量％以上を占めるように構成される。これによって前述の配線回路層５の重さを０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下に制御することができる。これによって配線回路層５の自重によって、絶縁基板６の膨れが生じることを確実に防止することができる。

また、本実施の形態の多層配線基板２の製造方法では、グリーンシートの一表面に配線回路層５用の導体ペーストの自重によって１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられた状態で、グリーンシートおよび配線回路層５用の導体ペーストを焼成する工程を含む。これによってグリーンシートが焼成されて絶縁基板６が形成され、配線回路層５用の導体ペーストが焼成されて配線回路層５が形成される。グリーンシートは、焼成される工程で、グリーンシートの一表面に配線回路層５用の導体ペーストの自重によって１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられているので、この圧力によって、グリーンシートの一表面部が膨れることが防止することができる。したがって、絶縁基板６に膨れが生じないので、絶縁基板６の一表面に形成される配線回路層５にも、膨れが生じることを防止することができる。これによって外観歩留まり、およびコプラナリティに優れた配線基板を実現することができる。

また、前述の圧力が７．６Ｐａ以下であり、その最大値が小さいので、グリーンシートの一表面に配線回路層５用の導体ペーストがある部分と配線回路層５用の導体ペーストが無い部分との圧力の差が小さい。これによって多層配線基板２の一表面に沿う方向の焼成収縮が、配線回路層５用の導体ペーストの有無によって、不均一になることを防止し、焼成後の配線回路層５の多層配線基板２の前述の方向の位置精度が悪くなることを防止することができる。

また、前述の実施の形態では、上面配線回路層５ａは、絶縁基板６の上面の一部にだけ設けられるが、一部に限ることはなく、全域にわたって設けてもよい。このように全域にわたって設けることによって、絶縁基板６の上面の全域にわたって膨れなどを防止することができる。また、全域にわたって形成された上面配線回路層５ａを、露光現像などによって、所定の配線パターンに形成することができる。

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載内容に限定されるものではない。本実施の形態の製造方法で製造した配線基板の材料に関するデータの一例と比較例を、表１に示す。表１に示すように、試料Ｎｏ．３，４，６〜９，１１〜１４が本実施の形態の製造方法で製造した配線基板のデータであり、試料Ｎｏ．１，２，５，１０が比較例の配線基板のデータである。

＜製造方法＞
まず、非結晶性または結晶性のホウ珪酸ガラス粉末とセラミック粉末との混合原料１００質量部と、有機バインダー（イソブチルメタクリレート）１５質量部と、トルエン７０質量部とを、ボールミルで２４時間混練してセラミックスラリーを作製した。

非結晶性ガラス粉末は、組成が、ＳｉＯ_２：４０質量％、Ｂ_２Ｏ_３：１０質量％、ＢａＯ：４０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５質量％およびＣａＯ：５質量％であるものを用いた。結晶性ガラス粉末は、組成がＳｉＯ_２：３０質量％、Ｂ_２Ｏ_３：１０質量％、ＢａＯ：２０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５質量％、ＣａＯ：５質量％、ＭｇＯ：３０質量％であるのものを用いた。セラミック粉末は、無機フィラーとしてＳｉＯ_２を用いた。混合原料は、表１に示す割合で混合し、混合原料の平均粒径を２μｍとしたものを用いた。

結晶化度の評価は、磁器のＸ線回折（ＸＲＤ）測定の結果をリートベルト法で解析して行った。リートベルト法については、日本結晶学会「結晶解析ハンドブック」編集委員会編、「結晶解析ハンドブック」、共立出版株式会社、１９９９年９月、ｐ．４９２−４９９に記載されている方法を用いた。

具体的には、評価対象の試料にＺｒＯ_２の標準試料を加えて、ディフラクトメーター法で測定した２θ＝１０°以上８０°以下の範囲のＸ線回折パターンに対して、ＲＩＥＴＡＮ−２０００プログラムを使用することにより、ＺｒＯ_２の標準試料により回折されたパターンと加えたＺｒＯ_２の標準試料の量との相関関係から、評価対象の試料中に含まれる結晶の量を評価した。

また、平均粒径が１μｍ以上３μｍ以下の表１に示す金属粉末９８質量％と上記と同じ結晶性のホウ珪酸ガラス粉末２質量％からなる混合粉末１００質量部に対して、エチルセルロース５質量部、有機溶剤として２，２，４−トリメチル−３，３−ペンタジオールモノイソブチレートを加え３本ロールミルで混合し、導体ペーストを作製した。

次に、厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から成る樹脂フィルム上に、セラミックスラリーをドクターブレード法により塗布乾燥し、乾燥後の厚みが、１００μｍとなるようにグリーンシートを形成した。

得られたグリーンシートを２００ｍｍ×２００ｍｍの正方形状に切断し、所定個所に直径１００μｍのビアホールをレーザーで形成し、そのビアホール内に先の導体ペーストをスクリーン印刷法で充填した。

次に、先と同様の導体ペーストを、ビアホールが形成されたグリーンシート上に、ビアホールと位置あわせを行いながらスクリーン印刷法によって印刷し、正方形の導体パターンをマトリクス状に形成した。導体パターンの寸法は、焼成後に、正方形の一辺が１０ｍｍ、正方形のピッチが１２．５ｍｍとなるようにした。層間配線回路層となる導体パターンは、焼成後の厚さが１２μｍとなるように形成した。積層した際、表面となる絶縁層に対しては、用いる導体ペーストの焼成後の焼結体の密度から焼成後の圧力が２．４Ｐａ以上となるよう、表１に示す厚みで、上面配線回路層となる導体パターンを形成した。また、金属粉末がＣｕの場合、比較例として焼成後の圧力が２．４Ｐａ未満と、１０．０Ｐａを越えるものを作製した。

以上の製造方法によって、絶縁層にビアホール導体が形成され、このビアホール導体に接続される配線回路層を具備する一単位の配線層を形成することができた。また、これら任意の一単位の配線層６枚を、５０℃、１０ＭＰａで加圧積層し、積層体を形成した。特に積層体の表面となる配線回路層は、用いる導体の密度から焼成後の圧力が２．４Ｐａ以上１０．０Ｐａ以下となるよう、厚みを調整した。次いで、この未焼成状態の積層体を焼成後に５０ｍｍ×５０ｍｍとなる大きさに切断した。

導体パターンがＣｕの場合、Ｎ_２雰囲気中に、７００℃および１時間で脱有機バインダー処理した後、Ｎ_２中に、９００℃および１時間で焼成を行った。導体パターンがそれ以外の場合、大気中、３００℃および２時間で脱有機バインダー処理をした後、９００℃大気中で１時間の焼成を行い、セラミック多層配線基板を作製した。

＜評価＞
得られた、セラミック多層配線基板は、配線回路層の表面を２０倍の光学顕微鏡で観察し膨れの有無を確認した。膨れの大きさが、直径２０μｍを超えるものをＮＧとした。１００個観察し、良品数を膨れに関する歩留まり（％）として算出した。

また、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形のパターンの各辺における頂点のズレを、３次元測定機で測定した。各頂点の設計値に対するズレが、５０μｍを越えるものをＮＧとした。１００個観察し、良品数を変形に関する歩留まり（％）として算出した。

また、接触式表面粗さ計を用いて、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形のパターンの対角線上のＲｍａｘ（最大高さ）をコプラナリティとし、測定した。コプラナリティが５０μｍを越えるものをＮＧとした。１００個観察し、良品数をコプラナリティに関する歩留まり（％）として算出した。

それぞれの評価における歩留まりが８０％以上を合格とした。表１より、本発明の範囲においては、膨れ、パターン変形ともに歩留まりが高く、優れたものが得られた。また、配線回路層が銅を主成分とする材料から成り、その厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下である試料Ｎｏ．３，４，６および７では、その厚みが５０μｍ以上である試料Ｎｏ．８，９，１０より、コプラナリティの歩留まりの優れたものが得られた。

電子装置１を示す断面図である。 多層配線基板２の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 電子装置
２ 多層配線基板
３ 電子部品
４ 絶縁層
５ 配線回路層
６ 絶縁基板
７ ビアホール導体
８ 半田

Claims (4)

1. 結晶化度が７０質量％以下であり、ホウ素を含有するガラスセラミックスから成る絶縁基板と、
   該絶縁基板の一表面に形成された配線回路層とを含み、
   前記配線回路層は、前記絶縁基板に臨む面に関して、単位平方メートル当たりの重さが、０．２４ｋｇ以上１．０２ｋｇ以下であることを特徴とする配線基板。
2. 前記配線回路層は、銅を主成分とする材料から成り、その厚みが３０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記配線回路層を構成する成分のうち、前記絶縁基板の密度より高い密度の成分が、前記配線回路層全体の９０質量％以上を占め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. ホウ素を含有するガラス粉末とセラミック粉末とを含む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一表面に導体ペーストを塗布する工程と、
   前記グリーンシートの一表面に前記導体ペーストの自重によって１．５Ｐａ以上７．６Ｐａ以下の圧力が加えられた状態で、前記グリーンシートおよび導体ペーストを焼成する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。

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