JP2013243256A - 配線基板および配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板において、サーマルビア等の金属層を構成する材料として、Ａｇに代わる焼結性の高い材料を使用し、コスト低減と耐マイグレーション性の向上を図る。
【解決手段】この配線基板は、無機絶縁材料からなり、一方の主面に電子部品が搭載される搭載部を有する基板本体と、前記基板本体の表面および内部に形成された、前記電子部品と電気的に接続される配線導体を備えた配線基板であって、前記基板本体に埋設された、θ相を有するＣｕ−Ａｌ合金からなる金属層を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板および配線基板の製造方法に係り、特に、放熱性等の特性が良好で、材料コストが低減された配線基板と、その配線基板を製造する方法に関する。

従来、半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板は、例えば、電子部品の搭載部を有する平板状の絶縁基板の上面から下面にかけて、複数の配線導体を配設した構造を有する。このような絶縁基板の搭載部に電子部品を固定し、電子部品の各電極を配線導体に金属バンプやボンディングワイヤを介して電気的に接続した後、電子部品を覆うように封止用の樹脂や蓋体を固着して気密に封止することで、電子装置が得られる。

近年、このような電子装置として、絶縁基板を低温同時焼成セラミックス（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ。以下、ＬＴＣＣと示す。）により構成し、電子部品として発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子を搭載した発光装置が使用されている。ＬＴＣＣからなる基板（以下、ＬＴＣＣ基板と示す。）は、ガラス粉末とアルミナ等のセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体からなり、ガラス粉末とセラミックス粉末との屈折率差が大きく、またそれらの界面が多いことから、高い反射率を得ることができる。また、光源による劣化の少ない無機酸化物からなるため、長期間に亘って安定した色調を保つことができる。

このような発光装置では、ＬＴＣＣ基板の熱伝導率が必ずしも高くないことから、例えば、発光素子が搭載される搭載面からその反対面である非搭載面に貫通するように、高熱伝導性材料からなるサーマルビアを設け、熱抵抗を低減させた配線基板（発光素子用基板）が知られている。高熱伝導性材料としては、高温の熱処理でも酸化に耐える銀（Ａｇ）が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、コスト低減と耐マイグレーション性向上の観点から、サーマルビアを構成する材料として、銀に代わる、より信頼性の高い金属材料が望まれている。すなわち、例えばアルミナ粉末を含むＬＴＣＣ基板に銀からなる貫通金属層（例えば、サーマルビア）を設けた構造では、焼成過程で、貫通金属層からＬＴＣＣ基板のガラス相に銀イオンが移行（マイグレーション）し、移行した銀イオンがアルミナ粉末の表面およびその周辺に局在化して、高濃度の銀イオン層を形成する結果、光吸収が生じ、発光輝度の低下が生じる。

銀に代わるマイグレーション耐性の優れた金属材料として、銅（Ｃｕ）とアルミニウム（Ａｌ）を含む合金粉末であって、表面が厚さ８０ｎｍ未満のＡｌ酸化皮膜で覆われた粉末が提示されている。そして、この合金粉末と溶剤、樹脂等を含む合金ペーストを、基板に塗布し焼成して電極、配線等の導電体を形成した電子部品（多層配線基板）が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、特許文献２に記載された配線基板においては、焼成を窒素雰囲気で行う必要があるため、製造プロセスを含めた製品コストを低減することが難しかった。すなわち、特許文献２の配線基板では、ＬＴＣＣ基板の材料とＣｕ−Ａｌ合金粉末を含むペーストとの焼成を、７００〜９００℃の温度で行う必要があり、この温度ではＣｕ−Ａｌ合金粉末の酸化が進行し、導電性や熱伝導性が低下するので、酸化を抑制するために、窒素雰囲気で焼成を行っている。そのため、特許文献２の配線基板では、かえって製品コストの増大につながるという問題があった。

特開２００６−４１２３０号公報 特開２０１１−３４８９４号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、発光素子等の電子部品が搭載される配線基板において、サーマルビア等の金属層を構成する材料として、Ａｇに代わる焼結性の高い材料を使用し、コスト低減と耐マイグレーション性の向上を図ることを目的とする。

本発明の配線基板は、無機絶縁材料からなり、一方の主面に電子部品が搭載される搭載部を有する基板本体と、前記基板本体の表面および内部に形成された、前記電子部品と電気的に接続される配線導体を備えた配線基板であって、前記基板本体に埋設された、θ相を有する銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金からなる金属層を有することを特徴とする。

本発明の配線基板において、前記無機絶縁材料は、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体であることが好ましい。また、前記θ相を有するＣｕ−Ａｌ合金の酸素含有量は３質量％以下であることが好ましい。また、前記金属層はガラス相を含有することが好ましい。そして、前記金属層に含有される前記ガラス相は、ＣａＯを含有するガラス組成を有することが好ましい。さらに、前記電子部品は発光素子であることができる。

本発明の配線基板の製造方法は、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物からなるグリーンシートを作製する工程と、θ相を有する銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金の粉末を調製する工程と、前記Ｃｕ−Ａｌ合金の粉末と、バインダ用ガラス粉末と、樹脂および溶剤を混合して、Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストを調製する工程と、前記グリーンシートの各枚において、所定の位置に前記Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストの塗布層および／または充填層を形成する工程と、前記Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストの塗布層および／または充填層が形成された複数枚のグリーンシートを積層し、大気雰囲気で加熱焼成する工程を備えることを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法において、前記バインダ用ガラス粉末は、ＣａＯを含有するガラス組成を有することが好ましい。

本発明の配線基板によれば、基板本体に埋設された金属層が、θ相を有するＣｕ−Ａｌ合金から構成されており、このθ相を有するＣｕ−Ａｌ合金は、耐マイグレーション性に優れているうえに、焼成工程で酸化が生じにくいので、所望の良好な特性（熱伝導性、導電性等）を有する金属層が得られ、コスト低減と信頼性向上を図ることができる。

本発明の発光素子用基板の一例を示す断面図である。 本発明の発光素子用基板を用いて構成された発光装置の一例を示す断面図である。 本発明の実施例において、Ｃｕ−Ａｌ合金からなる金属層の焼成温度と酸素含有量の測定結果との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されない。
本発明の実施形態の配線基板は、一方の主面に電子部品が搭載される搭載部を有する無機絶縁材料からなる基板本体と、この基板本体の表面および内部に形成された、前記電子部品と電気的に接続される配線導体とを備えている。そして、前記基板本体に埋設された、θ相を有するＣｕ−Ａｌ合金（以下、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金ということがある。）からなる金属層を有することを特徴とする。

本明細書において、配線基板が有する「配線導体」とは、搭載される電子部品の有する電極からこれを介して外部回路へと電気的に接続されるように設けられた電気配線に係る全ての導体、例えば、電子部品の電極と接続される素子接続端子、基板本体の内部に埋設される内層配線および貫通導体（接続ビア）、外部回路に接続される外部接続端子等を総称する用語として用いる。

本発明において、基板本体に埋設されたθ相Ｃｕ−Ａｌ合金からなる金属層は、サーマルビアであることが好ましいが、前記内層配線および貫通導体であってもよい。

本発明の配線基板が搭載する電子部品として、具体的には、各種半導体素子や圧電振動子等が挙げられるが、基板本体がＬＴＣＣから構成されたものでは、高い反射率が得られる点から、発光ダイオード等の発光素子が搭載されることが好ましい。

本発明によれば、サーマルビア等の金属層がθ相Ｃｕ−Ａｌ合金により構成されているので、銀または銀合金からなる金属層を有する配線基板に比べて、コストの低減とマイグレーション防止による信頼性向上が達成されるうえに、焼成工程でＣｕ−Ａｌ合金に酸化が生じにくいので、金属層が所望の良好な特性（熱伝導性等）を有する配線基板を得ることができる。

また、金属層がガラス相を有するように構成し、かつこのガラスをＣａＯを含有する組成とすることで、低温（例えば、７００℃以下）で金属層を焼成することができ、大気雰囲気での焼成が可能であるという利点がある。
以下、金属層を構成するθ相Ｃｕ−Ａｌ合金等の材料について、説明する。

本発明において、例えばサーマルビアである金属層は、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金により構成される。
ＣｕとＡｌとを含むＣｕ−Ａｌ合金のうちで、Ｃｕ５３．５質量％とＡｌ４６．５質量％とからなる合金は、ＣｕとＡｌとのモル比（Ｃｕ：Ａｌ）が１：２でＣｕＡｌ_２の組成を有し、合金組織がθ相を形成している。θ相の合金は、単相（液相）のままで焼結が進行し、焼結過程で、液相と固溶体との２相が共存する領域を持たないため、酸化が進みにくいと考えられる。したがって、本発明においては、例えばサーマルビアである金属層が、θ相を有するＣｕ−Ａｌ合金により構成されているので、Ｃｕ−Ａｌ合金に酸化が生じにくい。そのため、金属層の熱抵抗の上昇が生じにくく、熱伝導性が良好である。

金属層を構成するθ相Ｃｕ−Ａｌ合金の酸素含有量は、３質量％以下であることが好ましい。酸素含有量が３質量％以下であれば、金属層の熱抵抗が十分に低く、良好な熱伝導性を有する配線基板が得られる。

また、金属層は、焼結性の観点から、ガラス相を含有することが好ましい。そして、このガラス相は、焼成温度の低温化の点から、ＣａＯを含有するガラス組成を有することが好ましい。
このようなガラス相を含む金属層の形成は、前記θ相Ｃｕ−Ａｌ合金の粉末と、ＣａＯを含有するガラス組成を有するガラス（バインダ用ガラス）の粉末と、樹脂および溶剤を混合して調製されたＣｕ−Ａｌ合金ペーストを、基板本体を形成するためのグリーンシート上に塗布し、またはグリーンシートに形成された貫通孔内に充填し、加熱焼成することにより形成できる。加熱焼成は、大気雰囲気で行うことができる。

ここで、十分な量のＣａＯを含有し、かつＡｌ_２Ｏ_３の含有量が比較的少ないホウケイ酸系ガラスにおいて、ＣａＯは、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金の酸化物の一つであるＡｌ_２Ｏ_３との間で共晶点を持つため、焼成の際に液相温度を低下させる働きをする。したがって、バインダとして、ＣａＯを含有するガラス組成を有するガラス粉末を使用することで、焼成温度を下げることができ、それによりθ相Ｃｕ−Ａｌ合金への酸化皮膜の形成（成長）をさらに抑制できる。

本発明の配線基板の実施形態の一例として、発光素子を搭載する配線基板である発光素子用基板について、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態の発光素子用基板を示す断面図である。

この発光素子用基板１は、平面形状が矩形（正方形または長方形）で略平板状の基板本体２を有している。基板本体２は、無機絶縁材料からなり、一方の主面（図中、上面）が発光素子の搭載される搭載面２ａとなっており、その略中央部が実際に発光素子の搭載される搭載部３となっている。また、他方の主面は、発光素子の搭載されない非搭載面２ｂとされている。なお、本明細書において、「略平板状の基板」とは、上側の主面と下側の主面、すなわち搭載面２ａと非搭載面２ｂがともに目視レベルで平板形状と認識できるレベルの平坦面である基板をいう。以下同様に、略を付けた表記は、特に断らない限り、目視レベルで認識できるレベルのことをいう

基板本体２は、発光素子の搭載時、およびその後の使用時における損傷等を抑制する観点から、例えば抗折強度が２５０ＭＰａ以上となることが好ましい。基板本体２の厚さ、大きさ等は特に制限されず、通常の発光素子用基板と同様とできる。

基板本体２を構成する無機絶縁材料としては、酸化アルミニウム質焼結体（アルミナセラミックス）や窒化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体であるＬＴＣＣ等が挙げられる。本発明においては、高反射性、製造の容易性、易加工性、経済性等の観点から、基板本体２を構成する無機絶縁材料はＬＴＣＣが好ましい。基板本体２を構成するガラスセラミックス組成物の焼結体の原料組成、焼結条件等については、後述する製造方法において説明する。

基板本体２の搭載面２ａには、例えば、中央の円形状部分を底面とするキャビティ（凹部）を形成するように、発光素子の光を反射する枠体を設けることができる。枠体を設けた構造では、キャビティ底面の略中央部が発光素子の搭載部となる。枠体を構成する材料は、絶縁材料であれば特に限定されないが、基板本体２を構成する材料と同じものが好ましい。

基板本体２の搭載面２ａには、発光素子と電気的に接続される一対の素子接続端子４が、搭載部３を挟むかたちに設けられている。また、非搭載面２ｂには、外部回路と電気的に接続される一対の外部電極端子５が設けられている。さらに、基板本体２の内部に、これら素子接続端子４と外部電極端子５とを電気的に接続する貫通導体である接続ビア６が一対設けられている。

ここで、外部接続端子５および接続ビア６については、これらが発光素子→素子接続端子４→接続ビア６→外部電極端子５→外部回路と電気的に接続される限りは、その配設される位置や形状、大きさは図１に示されるものに限定されず、適宜調整できる。また、素子接続端子４についても、搭載面２ａ上の上記位置に配設され、電気的な接続が確保されていれば、形状、大きさについては適宜調製できる。

これら素子接続端子４、外部電極端子５および接続ビア６、すなわち配線導体の構成材料は、通常、発光素子用基板に用いられる配線導体と同様の構成材料であれば特に制限はない。これら配線導体の構成材料として、具体的には、銅、銀、金等を主成分とする導体材料が挙げられる。このような導体材料のなかでも、銀からなる金属材料、銀と白金からなる金属材料、または銀とパラジウムからなる金属材料が好ましい。

なお、素子接続端子４や外部電極端子５においては、これらの導体材料からなる、好ましくは厚さ５〜５０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍの導体層上に、この層を酸化や硫化から保護しかつ導電性を有する保護層を形成することが好ましい。保護層としては上記導体層を保護する機能を有する導電性材料で構成されていれば、特に制限されない。具体的には、ニッケルメッキ、クロムメッキ、銀メッキ、ニッケル／銀メッキ、金メッキ、ニッケル／金メッキ等からなる層が挙げられる。金メッキ層が好ましく、ニッケルメッキの上に金メッキを施したニッケル／金メッキ層の積層構成がより好ましい。

そして、このような基板本体２の内部に、熱抵抗を低減するためのサーマルビア７が埋設されている。サーマルビア７は、前記したθ相Ｃｕ−Ａｌ合金から構成されており、酸素含有量が３質量％以下となっている。また、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金からなるこのサーマルビア７は、前記したようにガラス相を有することが好ましい。そして、このガラス相は、ＣａＯを含有するガラス組成を有することが好ましい。すなわち、サーマルビア７は、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金粉末と、例えばＳｉＯ_２−ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系のガラス組成を有するバインダ用ガラス粉末（ガラスフリット）とを含有する組成物の焼結体から構成されることが好ましい。

サーマルビア７は、例えば搭載部３より小さい柱状のものであり、搭載部３の直下に複数設けられる。また、サーマルビア７は、例えば、非搭載面２ｂから、基板本体２の厚さ方向の中間の位置まで配設できる。このような配置とすることで、搭載面２ａ全体、特に搭載部３の平坦度を向上でき、熱抵抗を低減し、また発光素子を搭載したときの傾きも抑制できる。Ｃｕ−Ａｌ合金粉末の製造方法、バインダ用ガラス粉末の組成および焼結条件等については、後述する製造方法において説明する。

なお、サーマルビア７の大きさ（径等）、個数、配置については、適宜変更できる。すなわち、サーマルビア７は必ずしも搭載部３の直下にある必要はなく、その近傍に設けられていてもよい。また、サーマルビア７は、必ずしも搭載部３より小さいものである必要はなく、搭載部３と略同様の大きさのものであってもよい。さらに、サーマルビア７は、非搭載面２ｂから基板本体２の厚さ方向の中間の位置までではなく、上端部が搭載面２ａに達するように設けてもよい。

以上、本発明の配線基板の一例である発光素子用基板１について説明したが、本発明の趣旨に反しない限度において、また必要に応じて、その構成を適宜変更できる。前記したように、基板本体２の搭載面２ａに枠体を配設できる。また、既に説明したように、サーマルビア７だけでなく、貫通導体である接続ビア６および／または内層配線を、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金により構成してもよい。

基板本体２がＬＴＣＣで構成された発光素子用基板１は、以下のようにして製造できる。この発光素子用基板１の製造方法は、例えば、以下に示す（Ａ１）基板用グリーンシート作製工程、（Ｂ１）配線用導体ペースト層形成工程、（Ｃ１）サーマルビア用Ｃｕ−Ａｌペースト層形成工程、（Ｄ１）積層工程、および（Ｅ１）焼成工程を備える。
なお、以下の説明では、その製造に用いる部材について、完成品の部材と同一の符号を付して説明する。

（Ａ１）基板用グリーンシート作製工程
ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物を用いて、基板本体を形成するためのグリーンシート（基板用グリーンシート）を作製する。なお、基板用グリーンシートは、例えば、上層を形成するための上層用グリーンシート、内層を形成するための内層用グリーンシート、下層を形成するための下層用グリーンシートを含む。

基板用グリーンシートは、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物に、バインダ、必要に応じて可塑剤、分散剤、溶剤等を添加してスラリーを調製し、これをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させることで製造できる。

基板用グリーンシートを作製するための基板用ガラス粉末としては、ガラス転移点（Ｔｇ）が５５０℃以上７００℃以下のものが好ましい。Ｔｇが５５０℃未満の場合、脱脂が困難となるおそれがあり、７００℃を超える場合、収縮開始温度が高くなり、寸法精度が低下するおそれがある。

また、８５０℃以上９００℃以下で焼成したときに結晶が析出するものであることが好ましい。結晶が析出しないものの場合、十分な機械的強度を得ることができないおそれがある。

基板用ガラス粉末としては、具体的には、酸化物換算のモル％表示で、例えばＳｉＯ_２を１５〜７５％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜４０％、ＺｎＯを０〜１０％、ＣａＯを５〜４０％、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）を５〜４０％、（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）を０〜３０％、ＴｉＯ_２を０〜２０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜１０％含有するものが好ましい。

ここで、ＳｉＯ_２は、ガラスのネットワークフォーマとなる。ＳｉＯ_２の含有量が１５％未満の場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。一方、ＳｉＯ_２の含有量が７５％を超える場合、ＴｓやＴｇが過度に高くなるおそれがある。ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは５８％以上、より好ましくは５９％以上、特に好ましくは６０％以上である。また、ＳｉＯ_２の含有量は、好ましくは６４％以下、より好ましくは６３％以下である。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスのネットワークフォーマとなる。Ｂ_２Ｏ_３の含有量が４０％を超える場合、安定なガラスを得ることが難しく、また化学的耐久性も低下するおそれがある。Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１４％以上、より好ましくは１５％以上である。また、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは１７％以下、より好ましくは１６％以下である。

Ａｌ_２Ｏ_３は、ガラスの安定性、化学的耐久性、および強度を高めるために添加される。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が１０％を超える場合、ＴｓやＴｇが過度に高くなるおそれがある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは４％以上、より好ましくは５％以上である。また、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、好ましくは７％以下、より好ましくは６％以下である。

ＣａＯは、ガラスの安定性や結晶の析出性を高めると共に、ＴｓやＴｇを低下させるために添加される。ＣａＯの含有量が５％未満の場合、Ｔｓが過度に高くなるおそれがある。一方、ＣａＯの含有量が４０％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＣａＯの含有量は、好ましくは１０％以上、より好ましくは１５％以上である。また、ＣａＯの含有量は、好ましくは３５％以下、より好ましくは３０％以下である。
また、ガラス粉末は、ＣａＯとともに、ＭｇＯ、ＢａＯおよびＳｒＯから選ばれる１種または２種以上を含有することができる。ＣａＯとＭｇＯとＢａＯおよびＳｒＯの含有量の合計（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）が５％未満の場合、焼結性が不十分となり、緻密な基板を得ることが困難になる。（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）が４０％を超えると、焼成時に結晶が析出し、基板が反りやすくなる。（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＳｒＯ）は１０〜３５％が好ましく、１５〜３０％がより好ましい。

ＺｎＯは、ガラスの溶融温度を低下させるとともに、焼結性を向上させる成分である。ＺｎＯの含有量が１０％を超える場合、ガラスが不安定となるおそれがある。ＺｎＯの含有量は、好ましくは８％以下、より好ましくは５％以下である。

Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏは、Ｔｇを低下させるために添加される。Ｌｉ_２Ｏ、Ｋ_２ＯおよびＮａ_２Ｏの含有量の合計（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）が３０％を超える場合、化学的耐久性、特に耐酸性が低下するおそれがあり、電気的絶縁性も低下するおそれがある。（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）は、２５％以下が好ましい。

Ｔｉ_２Ｏは、化学耐久性を向上させるために添加される。ＴｉＯ_２が２０％を超える場合、ガラスが不安定となり、結晶化する傾向が強くなるおそれがある。

なお、ガラス粉末は、必ずしも上記成分のみからなるものに限定されず、Ｔｇ等の諸特性を満たす範囲で他の成分を含有できる。他の成分を含有する場合、その合計した含有量は１０％以下が好ましい。

基板用ガラス粉末は、上記したようなガラス組成を有するガラスを溶融法によって製造し、乾式粉砕法や湿式粉砕法によって粉砕することにより得ることができる。湿式粉砕法の場合、溶媒として水を用いることが好ましい。粉砕は、例えばロールミル、ボールミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことができる。

基板本体用ガラス粉末の５０％粒径（Ｄ_５０）は、０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。基板本体用ガラス粉末のＤ_５０が０．５μｍ未満の場合、ガラス粉末が凝集しやすく、取り扱いが困難となるとともに、粉末化に要する時間が長くなりすぎるおそれもある。一方、基板本体用ガラス粉末のＤ_５０が４μｍを超える場合、Ｔｓの上昇や焼結不足が発生するおそれがある。粒径の調整は、例えば粉砕後に必要に応じて分級することにより行うことができる。なお、本明細書において、Ｄ_５０は、レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置を用いて測定したものをいう。

また、基板本体用ガラス粉末の最大粒径は２０μｍ以下であることが好ましい。最大粒径が２０μｍを超えると、ガラス粉末の焼結性が低下し、焼結体中に未溶解成分が残留して、基板本体２の反射性を低下させるおそれがある。基板本体用ガラス粉末の最大粒径は、より好ましくは１０μｍ以下である。

基板用グリーンシートを作製するためのセラミックス粉末としては、従来からＬＴＣＣ基板の製造に用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えば、アルミナ粉末、ジルコニア粉末、またはアルミナ粉末とジルコニア粉末との混合物を好適に用いることができる。セラミックス粉末のＤ_５０は、例えば０．５μｍ以上４μｍ以下であることが好ましい。

このような基板本体用ガラス粉末とセラミックス粉末とを、例えば、基板本体用ガラス粉末が３０質量％以上５０質量％以下、セラミックス粉末が５０質量％以上７０質量％以下となるように配合し、混合することによりガラスセラミックス組成物を得ることができ、このガラスセラミックス組成物に、バインダ、必要に応じて可塑剤、溶剤等を添加することによりスラリーを得ることができる。

バインダとしては、例えばポリビニルブチラール、アクリル樹脂等を好適に用いることができる。可塑剤としては、例えばフタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル、フタル酸ブチルベンジル等を用いることができる。また、溶剤としては、トルエン、キシレン、ブタノール等の有機溶剤を好適に用いることができる。

このようにして得られたスラリーをドクターブレード法等によりシート状に成形し、乾燥させて、複数枚（例えば３枚）の基板用グリーンシートを作製する。次いで、基板用グリーンシートの所定の位置に、打ち抜き型またはパンチングマシンを使用して、層間接続用のビアホールを形成するとともに、サーマルビア用のホールを形成する。

（Ｂ１）配線用導体ペースト層形成工程
各基板用グリーンシートの所定の位置に導体ペースト層を形成することにより、未焼成素子接続端子４、未焼成外部電極端子５を形成する。また、前記したビアホール内に導体ペーストを充填することによって、未焼成接続ビア６を形成する。

導体ペースト層および導体ペースト充填層の形成方法としては、導体ペーストをスクリーン印刷により塗布または充填する方法が挙げられる。形成される導体ペースト層の膜厚は、最終的に得られる素子接続端子４、外部電極端子５等の膜厚が所定の膜厚となるように調整される。

未焼成素子接続端子４、未焼成外部電極端子５および未焼成接続ビア６の形成に用いる導体ペーストとしては、例えば、銅、銀、金等を主成分とする導体金属の粉末に、エチルセルロース等のビヒクル、必要に応じて溶剤等を添加してペースト状としたものを使用できる。なお、上記導体金属粉末としては、銀粉末、銀と白金または銀とパラジウムからなる銀合金粉末が好ましく用いられる。導体金属粒子が均一に分散されたペーストを得るために、導体金属粉末の粒径は、１〜３０μｍの範囲とすることが好ましい。

（Ｃ１）サーマルビア用Ｃｕ−Ａｌ合金ペースト層形成工程
サーマルビア用のホール内にＣｕ−Ａｌ合金ペースト層を形成することによって、未焼成サーマルビア７を形成する。Ｃｕ−Ａｌ合金ペースト層の形成方法としては、Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストをスクリーン印刷によりサーマルビア用のホール内に充填する方法が挙げられる。未焼成サーマルビア７の形成に用いるＣｕ−Ａｌ合金ペーストとしては、前記したθ相Ｃｕ−Ａｌ合金粉末とバインダ用ガラス粉末（ガラスフリット）との混合物に、ビヒクル等を添加してペースト状としたものを使用できる。ここで、ビヒクルとしては、例えば、ターピネオールとトリメチルペンタンジオールモノイソブチレートおよびブチルジグリコールアセテートの混合溶剤に、エチルセルロースを溶解したものを用いることができる。

Ｃｕ−Ａｌ合金粉末は、ガスアトマイズ法により、Ｃｕ−Ａｌ合金の溶解、ノズル噴霧による粉末化、粉末の乾燥、粉末の分級などの各工程を経て製造できる。そして、合金組成をＣｕ５３．５質量％とＡｌ４６．５質量％（Ｃｕ：Ａｌ＝１：２（モル比））とすることで、θ相が形成されたＣｕ−Ａｌ合金の粉末を得ることができる。Ｃｕ−Ａｌ合金粒子が均一に分散されたペーストを得るために、Ｃｕ−Ａｌ合金粉末の粒径は、１〜３０μｍの範囲とすることが好ましい。なお、この粒径は、篩の目開き（メッシュ）、レーザー回折による光散乱、またはＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）観察により測定された値である。

バインダ用ガラス粉末としては、Ｔｓが５００〜７００℃のものが好ましく、特に５００〜６００℃のものが好ましい。前記範囲のＴｓを有するバインダ用ガラス粉末を使用した場合には、Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストの焼成温度を下げることで、後述する（Ｅ）焼成工程において、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金への酸化皮膜の形成（成長）が十分に抑制される低い温度での焼成を可能とし、焼結性の高いサーマルビア７を形成できる。

このようなバインダ用ガラス粉末としては、具体的には、酸化物換算のモル％表示で、ＳｉＯ_２を０〜５０％、Ｂ_２Ｏ_３を０〜５０％、ＺｎＯを０〜３０％、ＣａＯを５〜５０％、（ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ）を５〜５０％、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜１５％、（Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）を０〜４０％含有するものが好ましい。

（Ｄ１）積層工程
前記（Ｂ１）工程および（Ｃ１）工程で得られた導体ペースト層および／またはＣｕ−Ａｌ合金ペースト層付きのグリーンシートの複数枚と、枠体用グリーンシートとを所定の順に重ね合わせた後、熱圧着により一体化する。こうして、未焼成基板本体２が得られる。

（Ｅ１）焼成工程
前記（Ｄ１）工程で得られた未焼成基板本体２について、必要に応じてバインダ等を脱脂後、ガラスセラミックス組成物等を焼結させるための焼成を行って発光素子用基板１とする。
脱脂は、例えば２００℃以上５００℃以下の温度で１時間以上１０時間以下保持する条件が好ましい。焼成温度は、９００℃以下であれば特に限定されるものではなく、またガラス組成によっても異なるが、通常５００〜９００℃である。

以上、基板本体２がＬＴＣＣで構成された発光素子用基板１の製造方法について説明したが、基板本体用グリーンシートや枠体用グリーンシートの枚数は限定されない。また、各部の形成順序等についても、発光素子用基板１の製造が可能な限度において適宜変更できる。

基板本体２がアルミナ等のセラミックスで構成された発光素子用基板１は、例えば（Ａ２）基板用グリーンシート作製工程、（Ｄ２）積層工程、（Ｅ２）焼成工程、（Ｂ２）配線用導体ペースト層形成工程、（Ｃ２）サーマルビア用Ｃｕ−Ａｌペースト層形成工程、および（Ｅ３）焼成工程を順に経て製造できる。以下に、各工程を簡単に説明する。

（Ａ２）基板用グリーンシート作製工程
ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物（ＬＴＣＣ）に代えて、アルミナを主成分としたセラミックス材料を用いて、上記（Ａ１）基板用グリーンシート作製工程と同様にして、基板用のセラミックスグリーンシートを作製する。なお、アルミナを主成分としたセラミックス材料としては、通常のアルミナセラミックス材料が特に制限なく使用できる。

（Ｄ２）積層工程
前記（Ｄ１）積層工程と同様にして、未焼成基板本体２を得る。

（Ｅ２）焼成工程
前記（Ｄ２）工程で得られた未焼成基板本体２について、必要に応じてバインダ等を除去するための脱脂を行い、セラミックス組成物等を焼結させるため焼成を行う。脱脂は、例えば２００℃以上５００℃以下の温度で約１時間以上１０時間以下保持する条件が好ましい。焼成は、例えば１４００℃以上１７００℃以下の温度で数時間保持する条件が好ましい。

（Ｂ２）配線用導体ペースト層形成工程
前記（Ｅ２）焼成工程で得られたアルミナ等のセラミックス基板の所定の位置に、前記（Ｂ１）配線用導体ペースト層形成工程と同様にして、導体ペースト層を形成することにより、未焼成素子接続端子４、未焼成外部電極端子５を形成する。また、セラミックス基板のビアホール内に導体ペーストを充填することによって、未焼成接続ビア６を形成する。

（Ｃ２）サーマルビア用Ｃｕ−Ａｌ合金ペースト層形成工程
前記セラミックス基板のサーマルビア用のホール内に、前記（Ｃ１）サーマルビア用Ｃｕ−Ａｌ合金ペースト層形成工程と同様にして、Ｃｕ−Ａｌ合金ペースト層を形成することによって、未焼成サーマルビア７を形成する。

（Ｅ３）焼成工程
前記（Ｂ２）工程および（Ｃ２）工程でセラミックス基板の表面と貫通孔内に形成された導体ペースト層およびＣｕ−Ａｌ合金ペースト層に対して、必要に応じてバインダ等を脱脂後、Ｃｕ−Ａｌ合金ペースト中などのガラスを焼結させるための焼成を行って発光素子用基板１とする。脱脂および焼成は、前記（Ｅ１）焼成工程と同様に行うことができる。

次に、前記発光素子用基板１を用いた発光装置を、図面に基づいて説明する。

この発光装置１０は、図２に示すように、前記した実施形態の発光素子用基板１の搭載部３に、発光ダイオード素子等の発光素子１１が搭載されたものである。発光素子１１は、搭載部３に接着剤１２を用いて固定され、その図示しない電極がボンディングワイヤ１３によって素子接続端子４に電気的に接続されている。そして、発光素子１１やボンディングワイヤ１３を覆いながら、キャビティを充填するようにモールド樹脂からなる封止層１４が設けられている。

封止層１４を構成するモールド樹脂としては、耐光性、耐熱性の点で優れているため、シリコーン樹脂が好ましく用いられる。シリコーン樹脂としては、発光装置１０のモールド樹脂として用いられる従来公知のシリコーン樹脂が、特に制限なく用いられる。また、このようなモールド樹脂に、白金、チタン等の触媒を添加することにより、モールド樹脂の速やかな硬化が可能となる。

なお、封止用のモールド樹脂に蛍光体等を混合または分散させることにより、発光装置１０として得られる光を、所望の発光色に適宜調整できる。すなわち、蛍光体を封止層１４に混合、分散させることにより、発光素子１１から放射される光によって励起された蛍光体が可視光を発光し、この可視光と発光素子１１から放射される光とが混色して、発光装置１０として所望の発光色を得ることができる。蛍光体の種類は特に限定されず、発光素子から放射される光の種類や目的とする発光色に応じて適宜選択される。なお、蛍光体を配置するには、上記のようにして封止層１４に混合・分散させる方法に限らず、例えば封止層１４の上に蛍光体の層を設けるようにすることも可能である。

このような発光装置１０によれば、熱抵抗の小さい発光素子用基板１を用いることで、発光素子１１の過度な温度上昇を抑制し、高輝度に発光させることができる。このような発光装置１０は、例えば携帯電話や大型液晶ディスプレイ等のバックライト、自動車用あるいは装飾用の照明、その他の光源として好適に用いることができる。

以下、本発明について実施例を参照してさらに詳細に説明する。

例１〜４
（Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストの調製）
まず、ガスアトマイズ法でθ相Ｃｕ−Ａｌ合金粉末を製造した。すなわち、Ｃｕが５３．５質量％、Ａｌが４６．５質量％となるように、それぞれの金属粉末原料を秤量し混合した後、真空高周波誘導により約１５００℃に加熱し溶解した。次いで、得られた溶湯をタンデシュの底部に設けたノズル穴から流出させて細い流れを作り、その溶湯の流れに、周囲から不活性ガス（Ａｒガス）のジェット流体を吹き付け、ジェット流体のエネルギーによって、落下流出する溶湯流から液滴を生成させた。液滴は落下の過程で擬固し、θ相Ｃｕ−Ａｌ合金粉末が得られた。得られた合金粉末は１０〜３０μｍの粒径であった。なお、得られた合金粉末は、４４μｍの目開きの篩（３２５メッシュのステンレス篩）を通過させて、粗粒を取り除いた。

次いで、こうして得られたθ相Ｃｕ−Ａｌ合金粉末を、ターピネオールとトリメチルペンタンジオールモノイソブチレートおよびブチルジグリコールアセテートの混合溶剤に、エチルセルロース樹脂を溶解したビヒクルに、７５：２５（質量比）の割合で配合して混合し、遠心撹拌分散機（自転・公転ミキサー、シンキー社製）により分散させて、Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストを得た。

（グリーンシートの作製）
ＳｉＯ_２が６０．４ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が１５．６ｍｏｌ％、Ａｌ_２Ｏ_３が６ｍｏｌ％、ＣａＯが１５ｍｏｌ％、Ｋ_２Ｏが１ｍｏｌ％、Ｎａ_２Ｏが２ｍｏｌ％となるように原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１６００℃で６０分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより２０〜６０時間粉砕して基板用ガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。

このガラス粉末が４０質量％、アルミナフィラー（昭和電工社製、商品名：ＡＬ−４５Ｈ）が６０質量％となるように配合し、混合することによりガラスセラミックス組成物を製造した。このガラスセラミックス組成物５０ｇに、有機溶剤（トルエン、キシレン、２−プロパノール、２−ブタノールを質量比４：２：２：１で混合したもの）１５ｇ、可塑剤（フタル酸ジ−２−エチルヘキシル）２．５ｇ、バインダとしてのポリビニルブチラール（デンカ社製、商品名：ＰＶＫ＃３０００Ｋ）５ｇ、さらに分散剤（ビックケミー社製、商品名：ＢＹＫ１８０）０．５ｇを配合し、混合してスラリーを調製した。このスラリーをＰＥＴフィルム上にドクターブレード法により塗布し、乾燥させ、焼成後の厚さが０．６ｍｍとなるグリーンシートを作製した。

次いで、このグリーンシートの上に、前記で調製されたＣｕ−Ａｌ合金ペーストをスクリーン印刷により塗布し、焼成温度を、６００℃（例１）、７００℃（例２）、８００℃（例３）、９００℃（例４）と変えて焼成した。なお、いずれの例においても、焼成時間は３０分とした。そして、焼成により得られたＣｕ−Ａｌ合金層の酸素含有量を、走査型電子顕微鏡によるエネルギー分散型特性Ｘ線分析（ＥＤＸ）で測定した。測定結果を、図３にグラフで示す。

図３のグラフから、焼成温度が高くなるほど、Ｃｕ−Ａｌ合金層中の酸素含有量が増加し、Ｃｕ−Ａｌ合金の酸化が進行していることがわかった。酸素含有量が３質量％以下の領域は、酸化の抑制が十分に行われているが、これは焼成温度が６３０℃以下の領域であり、この温度領域での焼成が好ましいことがわかった。

例５〜６
（バインダガラス入りＣｕ−Ａｌ合金ペーストの調製）
例１〜４と同様にして、Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストを調製した。また、バインダ用ガラス粉末を使用し、同様の手法でガラスペーストを調製した。まず、バインダ用ガラス粉末を製造した。すなわち、ＳｉＯ_２が２０ｍｏｌ％、Ｂ_２Ｏ_３が３５ｍｏｌ％、ＺｎＯが４．５％、ＣａＯが２５ｍｏｌ％、ＳｒＯが５ｍｏｌ％、ＢａＯが５ｍｏｌ％、Ａｌ_２Ｏ_３が２．５ｍｏｌ％、ＣｅＯ_２が０．１ｍｏｌ％、Ｎａ_２Ｏが２ｍｏｌ％、Ｋ_２Ｏが４ｍｏｌ％となるように原料を配合、混合し、この原料混合物を白金ルツボに入れて１３００〜１４００℃で６０分間溶融させた後、この溶融状態のガラスを流し出し冷却した。このガラスをアルミナ製ボールミルにより２０〜６０時間粉砕してバインダ用ガラス粉末を製造した。なお、粉砕時の溶媒にはエチルアルコールを用いた。

得られたバインダ用ガラス粉末を、ターピネオールとトリメチルペンタンジオールモノイソブチレートおよびブチルジグリコールアセテートの混合溶剤に、エチルセルロース樹脂を溶解したビヒクルに、７５：２５（質量比）の割合で配合して混合し、前記遠心撹拌分散機により分散させた後、さらに３本ロールミルにより精密分散を行って、ガラスペーストを得た。

次いで、前記Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストとガラスペーストとを、Ｃｕ−Ａｌ合金粉末とバインダ用ガラス粉末との比（体積比）が９６：４になるように混合し、遠心撹拌分散機を用いて混合・分散させて、バインダガラス入りＣｕ−Ａｌ合金ペーストを得た。

例５においては、このバインダガラス入りＣｕ−Ａｌ合金ペーストを、アルミナ基板上にスクリーン印刷により塗布し、大気雰囲気下８５０℃で３０分加熱して焼成した。
また、例６においては、バインダガラス入りＣｕ−Ａｌ合金ペーストを、例１〜４と同様に作製したＬＴＣＣのグリーンシートの上にスクリーン印刷により塗布し、その上にＬＴＣＣのグリーンシートを重ねて圧着一体化した後、大気雰囲気下８５０℃で３０分加熱して焼成した。

次いで、得られたＣｕ−Ａｌ合金層の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察し、組織の緻密性を調べたところ、例５および例６のいずれにおいても、緻密性が高く十分に焼結が進行していることがわかった。

１…発光素子用基板、２…基板本体、４…素子接続端子、５…外部電極端子、６…接続ビア、７…サーマルビア、１０…発光装置、１１…発光素子、１４…封止層。

Claims (8)

1. 無機絶縁材料からなり、一方の主面に電子部品が搭載される搭載部を有する基板本体と、
   前記基板本体の表面および内部に形成された、前記電子部品と電気的に接続される配線導体を備えた配線基板であって、
   前記基板本体に埋設された、θ相を有する銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金からなる金属層
   を有することを特徴とする配線基板。
2. 前記無機絶縁材料は、ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物の焼結体である、請求項１に記載の配線基板。
3. 前記θ相を有するＣｕ−Ａｌ合金の酸素含有量は３質量％以下である、請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記金属層はガラス相を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の配線基板。
5. 前記金属層に含有される前記ガラス相は、ＣａＯを含有するガラス組成を有する請求項４に記載の配線基板。
6. 前記電子部品は発光素子である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の配線基板。
7. ガラス粉末とセラミックス粉末とを含むガラスセラミックス組成物からなるグリーンシートを作製する工程と、
   θ相を有する銅（Ｃｕ）−アルミニウム（Ａｌ）合金の粉末を調製する工程と、
   前記Ｃｕ−Ａｌ合金の粉末と、バインダ用ガラス粉末と、樹脂および溶剤を混合して、Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストを調製する工程と、
   前記グリーンシートの各枚において、所定の位置に前記Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストの塗布層および／または充填層を形成する工程と、
   前記Ｃｕ−Ａｌ合金ペーストの塗布層および／または充填層が形成された複数枚のグリーンシートを積層し、大気雰囲気で加熱焼成する工程
   を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
8. 前記バインダ用ガラス粉末は、ＣａＯを含有するガラス組成を有する請求項７に記載の配線基板の製造方法。

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