JP2019179851A - セラミック配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣｕとＷとを含む配線を備えたセラミック配線基板を焼成して製造する際に、配線となる部分にて焼成によって熔融したＣｕが他の場所に移動することを抑制できるセラミック配線基板を提供すること。【解決手段】セラミック配線基板１では、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３は、導電成分としてＣｕとＷとを含み、Ｗの平均粒径は０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲であるので、焼成中に熔融したＣｕの移動を抑制できる。つまり、導電成分であるＷの平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲のように、非常に微細であるので、熔融したＣｕは、Ｗの表面に濡れやすくなり、よって、Ｃｕの移動が抑制される。その結果、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の中のＣｕの減少を抑制できるので、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３における電気伝導率が安定する。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば電子部品のパッケージ、無線通信モジュール基板、制御回路用基板、半導体検査装置などの分野に用いることができるセラミック配線基板に関するものである。

従来、セラミック配線基板として、複数のセラミック層が積層された構造を有するセラミック配線基板が知られている。また、このようなセラミック配線基板等の各種の基板には、配線等を構成する導電材料として、低抵抗で比較的安価な銅（Ｃｕ）系材料が用いられている。また、同様な低抵抗な導電材料として、銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）も用いられている。

しかしながら、低抵抗のＣｕ、Ａｇ、Ａｕといった導電材料は、融点が低いという性質がある。そのため、これらの導電材料と同時焼成が可能な基板材料として、例えばガラスセラミックを用いると、基板の強度が低いという問題や熱伝導率が低いという別の問題がある。

そこで、低融点のＣｕなどの導電材料と高融点のモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）などの導電材料とを組み合わせ、高強度及び高熱伝導率の特性を有するアルミナ等のセラミック材と同時焼成する技術が開発されている。つまり、前記セラミック材を用いたセラミックグリーンシートに、前記低融点および高融点の導電材料を含む導電性ペーストを用いて配線パターンを形成し、それらを同時焼成する技術が知られている。

例えば特許文献１には、平均粒径１μｍ〜１０μｍのＷまたはＭｏを含んだＣｕ電極を使用した配線基板が開示されている。
また、特許文献２には、平均粒径１μｍ〜５μｍのＷまたはＭｏを含み、且つ、配線の保形性のために、平均粒径１５０ｎｍ以下の金属酸化物を含むＣｕ電極を使用した配線基板が開示されている。

特開２０００−１８８４５３号公報 特開２００９−４５１５号公報

ところで、上述した技術では、セラミック配線基板の内部の所定のセラミック層の表面に配線（即ち表面配線）を備えるとともに、その配線と接触するようにセラミック層を厚み方向に貫通するビア配線を備えたセラミック配線基板を製造する場合には、下記のような問題が生ずることがあった。

つまり、セラミック配線基板を製造する際に、Ｗ等を含むＣｕ系配線を形成するために、平均粒径が１μｍ以上のＷ等の粉末を含むＣｕ系の導電性ペーストを用いる場合には、焼成中に熔融したＣｕが、他の場所に移動するという問題があった。

詳しくは、上述したＣｕ系の導電性ペーストを用いて、セラミックグリーンシート上に配線パターンを形成し、各セラミックグリーンシートを積層して積層体を作成し、その積層体をＣｕの融点以上の温度で同時焼成してセラミック配線基板を製造する場合には、焼成中に融点を超えたＣｕが、配線パターンからビア配線の部分に熔出することがあった。

また、ビア配線がセラミック配線基板の表面に形成された電極（外部電極）に到る構造の場合には、熔融したＣｕがセラミック配線基板の表面から外部に揮発するという問題もあった。

このように、同時焼成の際に、熔融したＣｕが移動することによって、配線中のＣｕが減少すると、配線における電気伝導率が不安定になる（具体的には比抵抗が大きくなる、又は、配線内の電気抵抗がばらつく）という問題があった。

さらに、熔融したＣｕが、基板表面から蒸発した場合（即ち揮発した場合）には、蒸発したＣｕが、降温時に基板の表面に析出して、Ｃｕの球が発生し、外観不良となることがあった。

本開示は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＣｕとＷとを含む配線を備えたセラミック配線基板を焼成して製造する際に、配線となる部分にて熔融したＣｕが他の場所に移動することを抑制できるセラミック配線基板を提供することにある。

（１）本開示の第１局面は、セラミックを主成分とするセラミック層が複数積層されたセラミック基板と、導電成分を主成分とする配線と、を備えたセラミック配線基板に関するものである。

このセラミック配線基板は、配線として、セラミック層の表面に配置された表面配線と、セラミック層を厚み方向に貫通して表面配線と電気的に接続されるビア配線と、を備えている。そして、表面配線及びビア配線のうち少なくとも一方の配線は、導電成分として、ＣｕとＷとを含むとともに、Ｗの平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲である。

本第１局面では、表面配線及びビア配線のうち少なくとも一方の配線は、導電成分として、ＣｕとＷとを含むとともに、Ｗの平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲である。よって、セラミック配線基板の焼成中に熔融したＣｕの移動を抑制できる。

つまり、導電成分であるＷの平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲のように、非常に微細であるので（従って、原料のＷも非常に微細であるので）、焼成時に熔融したＣｕは、熔融していないＷの表面に濡れやすくなり（即ち付着し易くなり）、よって、Ｃｕの移動が抑制される。

詳しくは、ＷはＣｕよりも熔融温度が高く、通常では、セラミック層となるセラミックグリーンシートと配線となる配線パターンとを同時焼成しても熔融しない。なお、この場合は、セラミック配線基板を焼成する際の焼成温度は、Ｃｕの融点以上であるが、Ｗの融点未満である。従って、熔融しないＷの表面に熔融したＣｕが付着した状態となるので、熔融したＣｕの移動を抑制できる。

その結果、配線中のＣｕが減少することを抑制できるので、配線における電気伝導率が安定する（具体的には比抵抗が大きくならない、又は、配線内の電気抵抗がばらつかない）という効果がある。

さらに、熔融したＣｕが、基板表面から蒸発しにくい（即ち揮発しくい）ので、降温時に基板の表面にＣｕが析出することにより、基板の外観不良を抑制できる。
なお、焼成後に０．７μｍ未満の平均粒径となるＷは、原料のＷ粉末が発火する等の危険があり、取扱いが困難である。従って、ここでは、Ｗの平均粒径を０．７μｍ以上と規定している。

一方、焼成後に１．０μｍ以上の平均粒径となるＷは、焼成の際にＷ（即ちＷ粒子）の粒径が大きすぎるため、Ｗ粒子同士の間に形成される空間が大きくなる。その結果、熔融したＣｕがＷ粒子同士の間に止まることができず、Ｃｕの移動を抑制しにくい。つまり、Ｃｕの熔出や蒸発を抑制する効果が少ない。また、焼成後に、Ｗ粒子の平均粒径が１．０μｍ以上となる大きなＷ粒子を用いて、配線（即ち表面配線やビア配線）を形成する場合には、配線を焼結させるために、Ｃｕの融点を超えるより高い高温域での焼成が必要になり、Ｃｕの熔出や揮発が一層起こりやすく、配線の電気的特性が不安定となる恐れがある。従って、ここでは、Ｗの平均粒径を１．０μｍ未満と規定している。

なお、前記表面配線とは、セラミック配線基板を構成するセラミック層の厚み方向の表面に形成された配線のことである。
（２）本開示の第２局面では、少なくとも一方の配線の断面において、Ｃｕが占める面積は導電成分が占める面積に対して２５％以上６５％以下の割合であってもよい。

本第２局面のように、Ｃｕが占める面積は導電成分が占める面積に対して２５％以上６５％以下の割合である場合には、配線の保形性が良いという利点がある。さらに、抵抗値も過大になり難いという効果もある。

なお、配線の保形性が良いとは、配線中に含まれるＣｕとＷとの成分の均一性が高く（即ち場所による偏りが少なく）、その形状が保たれ易いことを示している。
＜以下に、本開示の各構成について説明する＞
・導電成分としては、Ｃｕ及びＷからなる構成を採用できる。また、導電成分としては、Ｃｕ及びＷ以外に、他の導電成分（例えばＭｏ）を含んでいてもよい。この場合は、Ｃｕ及びＷを主成分とし、残部として、他の導電成分を１質量％以下の範囲で含んでいてもよい。

・セラミック配線基板とは、セラミックを主成分とするセラミック基板に、表面配線やビア配線を備えた基板を示している。セラミックとしては、アルミナ、ジルコニア、窒化アルミ、窒化ケイ素が挙げられる。なお、セラミック基板には、セラミック以外に、ＳｉＯ_２、ＭｇＣＯ_３、ＢａＣＯ_３等の焼結助剤などが含まれていてもよい。

・表面配線、ビア配線とは、セラミック層の表面や内部に配置されている導電性を有する部分である。この表面配線、ビア配線としては、導電性を有する導電成分からなる構成や、導電成分を主成分とし他のセラミック等を含む構成が挙げられる。なお、主成分とは、当該成分が９０体積％以上であることを示す。

・表面配線やビア配線の各配線による平均粒径は、配線の断面に対する例えば走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮影された画像から、周知の画像解析等によって求めることができる。

・各配線の導電成分を形成するための導電材料としては、Ｗ粉末及びＣｕ粉末を用いることができる。Ｗ粉末の粒度（Ｄ５０粒径）としては、０．７μｍ以上０．９μｍ以下（即ち０．７μｍ〜０．９μｍ）の範囲の粉末を用いることができる。

なお、使用するＷ粉末は、０．９μｍを上回る粒度（Ｄ５０粒径）では、焼成した際に平均粒径が１．０μｍよりも大きくなりやすく、Ｃｕの熔出、もしくは揮発に対する効果を発揮しにくい。一方、０．７μｍ未満の粒度（Ｄ５０粒径）では、発火等の恐れがあり、扱いが困難であるので、０．７μｍ〜０．９μｍの範囲が好適である。

また、Ｃｕ粉末の粒度（Ｄ５０粒径）としては、２．５μｍ〜４．５μｍの範囲の粉末を用いることができる。
なお、Ｄ５０粒径とは、粉体をある粒子径から２つに分けたとき、大きい側と小さい側とが等量となる径（いわゆるメジアン径）である。

実施形態のセラミック配線基板を厚み方向に破断して示す断面図である。 実施形態のセラミック配線基板の製造方法を示す説明図である。 実験例の試料のセラミック配線基板の製造方法を示す説明図である。 実験例の試料のセラミック配線基板の評価方法を示す説明図である。 実験例の配線の断面のＷ粒子の平均粒径を算出する方法を示す説明図である。

次に、本開示のセラミック配線基板の実施形態について説明する。
［１．実施形態］
［１−１．セラミック配線基板の構成］
まず、実施形態のセラミック配線基板について説明する。

図１に模式的に示す様に、実施形態におけるセラミック配線基板１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を９０体積％以上含む材料（即ちアルミナを主成分とする材料）からなり、電気絶縁性を有するセラミック基板３と、Ｃｕ及びＷを主成分とし、電気導電性を有する第１配線５及び第２配線７及び第３配線９と、Ｃｕ及びＷを主成分とし、電気導電性を有する第１ビア配線１１及び第２ビア配線１３とを備えている。

以下、各構成について説明する。
セラミック基板３は、第１セラミック層１５と第２セラミック層１７と第３セラミック層１９とが積層された構成を有している。

このセラミック基板３、従って、第１〜第３セラミック層１５〜１９は、上述した主成分のＡｌ_２Ｏ_３以外に、例えば、ＳｉＯ_２、ＭｇＣＯ_３、ＢａＣＯ_３等の焼結助剤の成分が含まれている。

第１配線５は、第１セラミック層１５の外側（図１の上方）に露出する表面（主面）に設けられている。第２配線７は、第１セラミック層１５と第２セラミック層１７との間に設けられている。第３配線９は、第２セラミック層１７と第３セラミック層１９との間に設けられている。

また、第１ビア配線１１は、第１セラミック層１５を厚み方向（図１の上下方向）に貫通している。第２ビア配線１３は、第２セラミック層１７を厚み方向に貫通している。第１ビア配線１１は、第１配線５と第２配線７とを接続しており、第２ビア配線１３は、第２配線７と第３配線９とを接続している。

第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３は、主成分の導電成分であるＣｕ及びＷ以外に、例えばＡｌ_２Ｏ_３等の添加成分が僅かに含まれている。なお、導電成分はＣｕ及びＷのみである。また、添加成分は、例えば導電成分１００質量部対して外質量部で１質量部以下の範囲で含まれている。

第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３におけるＷ粒子（即ち結晶粒子）の平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲である。
また、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の断面において、Ｃｕが占める面積は前記導電成分が占める面積に対して２５％以上６５％以下の割合である。

なお、本実施形態では、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の全てが上述した特徴的な構成（即ち前記Ｗの平均粒径やＣｕが占める面積）を有しているが、少なくとも一つの配線が、そのような構成を有していてもよい。

［１−２．セラミック配線基板の製造方法］
次に、セラミック配線基板１の製造方法について説明する。
＜導電性ペーストの作製工程：第１工程＞
第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の主原料として、Ｃｕ粉末及びＷ粉末を用意し、また、Ａｌ_２Ｏ_３粉末を用意した。ここで、Ｗ粉末の粒度は、Ｄ５０粒径が０．７μｍ〜０．９μｍである。また、Ｃｕ粉末の粒度は、Ｄ５０粒径が２．５μｍ〜４．５μｍである。さらに、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の粒度は、平均粒径が１５０ｎｍ以下である。

なお、Ｄ５０粒径は、空気透過法によって求めることができる。ここでは、Ｗ粉末等の各粉末の粒度は、Ｆｉｓｈｅｒ社製 Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒを用い、空気透過法により測定した。

また、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の平均粒径の求め方を説明する。
０．１ｇのＡｌ_２Ｏ_３粉末を、ステンレス板上に置き、カーボンスパッタを施した後、その表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて倍率１０００倍で撮影した。そのＳＥＭ画像を用いて、基準長（例えば、１ｎｍに対応する長さ［ｍｍ］）の長さを測定した。次に、実際に、ＳＥＭ画像から、同方向にて、アルミナ粒子の長さ（アルミナ粒子長さＡ）を１００点（１００ポイント）測定した。そして、下記式（１）を用いて、実際のアルミナ粒子径［ｎｍ］を算出した。

実際のアルミナ粒子径［ｎｍ］＝アルミナ粒子長さＡ［ｍｍ］／基準長［ｍｍ］…(１)
次に、このようにして求めた、１００個の実際のアルミナ粒子径の平均を算出し、この値を平均粒径とした。

そして、これらの粉末材料に、ワニス成分を加えて第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の形成に用いる導電性ペーストを作製した。
この導電性ペーストを作製する場合には、導電成分であるＣｕ及びＷを１００質量部とした場合、導電成分中のＣｕの比率を２５質量部〜６５質量部（好ましくは３０質量部〜６０質量部）とした。従って、Ｗ粉末は、３５〜７５質量部（好ましくは４０〜７０質量部）である。

このＣｕの質量割合とすることにより、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の形成時に、十分な保形性を有し、且つ、抵抗の低い配線とすることができる。
なお、Ｃｕ粉末とＷ粉末との総質量を１００質量部としたときに、この導電成分に外質量部で１質量部の平均粒径１５０ｎｍ以下のアルミナ粉末を添加した。

＜セラミックグリーンシートの作製工程：第２工程＞
まず、セラミック基板３の主原料（主成分となる原料）として、Ａｌ_２Ｏ_３粉末を用意した、また、焼結助剤として、ＳｉＯ_２、ＭｇＣＯ_３、ＢａＣＯ_３等の粉末を用意した。

そして、これらの粉末材料（なお、焼結助剤は各粉末から１種又は複数種を選択して使用する）に、バインダや可塑剤や溶剤等を加えて、セラミックスラリーを作製した。
このセラミックスラリーを用いて、図２（ａ）に示すように、ドクターブレード法によって、第１〜第３セラミック層１５〜１９を作製するために、３枚のセラミックグリーンシート（即ち第１〜第３セラミックグリーンシート）２１、２３、２５を作製した。

次に、図２（ｂ）に示すように、第１、第２ビア配線１１、１３を作製するために、第１、第２セラミックグリーンシート２１、２３に、それぞれ、厚み方向に貫通する第１貫通孔２７と第２貫通孔２９とを形成した。

＜各配線の作製工程：第３工程＞
次に、図２（ｃ）に示すように、第１、第２ビア配線１１、１３を作製するために、第１、第２セラミックグリーンシート２１、２３における第１、第２貫通孔２７、２９に、前記導電性ペーストを充填して、それぞれ、第１ビア充填部３１と第２ビア充填部３３を形成した。

次に、図２（ｄ）に示すように、第１、第２セラミックグリーンシート２１、２３における一方の主面（図２（ｄ）の上方に、それぞれ、前記導電性ペーストをスクリーン印刷して、第１配線用の第１配線パターン３５と第２配線用の第２配線パターン３７とを形成した。なお、第１、第２配線パターン３５、３７は、それぞれ、第１、第２ビア充填部３１、３３に接触するとともに、その上面を覆っている。

次に、図２（ｅ）に示すように、第３配線９を作製するために、第３セラミックグリーンシート２５の一方の主面（図２（ｅ）の上方に、前記導電性ペーストをスクリーン印刷して、第３配線用の第３配線パターン３９を形成した。

＜積層体の作製工程：第４工程＞
次に、図２（ｆ）に示すように、図２（ｆ）の下方より、第３配線パターン３９を備えた第３セラミックグリーンシート２５、第２配線パターン３７及び第２ビア充填部３３を備えた第２セラミックグリーンシート２３、第１配線パターン３５及び第１ビア充填部３１を備えた第１セラミックグリーンシート２１を積層して、積層体４１を作製した。

＜焼成工程：第５工程＞
次に、前記積層体４１を、周知にように脱脂した後に、所定の焼成条件にて同時焼成した。この焼成条件としては、例えば窒素水素混合雰囲気にて、１１００℃〜１３００℃の温度範囲で、０．５〜２時間焼成する条件を採用できる。なお、この焼成温度は、積層体４１の焼成温度であり、Ｃｕが熔融する温度以上であり、Ｗの融点未満である。

これによって、図１に示すセラミック配線基板１を得た。
［１−３．効果］
（１）本実施形態では、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の形成に用いる導電性ペーストの導電材料として、Ｗ粉末及びＣｕ粉末を用いた。また、Ｗ粉末として、その粒度（Ｄ５０粒径）が０．７μｍ〜０．９μｍのものを用いた。

そして、この導電材料を用いて上述した条件で製造された第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３は、導電成分はＣｕ及びＷからなり、焼成後のＷの平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲である。

従って、本実施形態では、セラミック配線基板１を製造する際に、同時焼成によってＣｕが熔融した場合でも、熔融したＣｕの移動を抑制できる。
つまり、同時焼成の際に、Ｃｕが熔融した場合でも、熔融していないＷは非常に微細であるので、熔融したＣｕは、Ｗの表面に濡れやすくなり（即ち付着し易くなり）、よって、Ｃｕの移動が抑制される。

その結果、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の中のＣｕが減少することを抑制できるので、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３における電気伝導率が安定する（具体的には比抵抗が大きくならない、又は、各配線５、７、１１，１３内の比抵抗がばらつかない）という効果がある。

さらに、本実施形態では、熔融したＣｕが、焼成中のセラミック配線基板１の表面から蒸発しにくい（即ち揮発しくい）。そのため、降温時にセラミック配線基板１の表面にＣｕが析出することを抑制できるので、セラミック配線基板１の外観不良を抑制できる。

（２）本実施形態では、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３はその断面において、Ｃｕが占める面積は導電成分が占める面積に対して２５％以上６５％以下の割合である。

このような割合である場合には、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の保形性が良いという利点がある。さらに、低抵抗のＣｕが十分に存在しているので、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の抵抗が低いという利点もある。

なお、本実施形態では、第１、第２配線５、７及び第１、第２ビア配線１１、１３の全てが上述した特徴的な構成（即ち前記Ｗの平均粒径やＣｕが占める面積）を有しているが、少なくとも一つの配線でも、そのような構成を有している場合には、その特徴による効果が得られる。

［１−４．文言の対応関係］
本実施形態のセラミック配線基板１、セラミック基板３、第１配線５及び第２配線７及び第３配線９、第１ビア配線１１及び第２ビア配線１３は、それぞれ、本開示の、セラミック配線基板、セラミック基板、表面配線、ビア配線の一例に該当する。

［２．実験例］
次に、本開示の効果を確認するために行った実験例について説明する。
［２ー１．実験例１］
本実験例１は、複数の種類（サンプル１〜４）の導電性ペーストを用いて、セラミック配線基板を作製し、それによる効果等を調べたものである。

このサンプル１〜４のうち、サンプル２、３を用いて作製した試料（No.２、３）が、本開示の範囲の実施例の試料であり、サンプル１、４を用いて作製した試料（No.１、４）が、本開示の範囲外の比較例の試料である。なお、後述するように、サンプル４については、実際には製造できなかった。

＜サンプル１〜４の導電性ペーストの作製方法＞
（サンプル１）
サンプル１の導電性ペーストの粉末材料として、導電成分であるＣｕ粉末とＷ粉末を用意するとともに、フィラー成分としてＡｌ_２Ｏ_３粉末を用意した。なお、Ｃｕ粉末の粒度（Ｄ５０粒径）は３μｍ〜５μｍであり、Ｗ粉末の粒度（Ｄ５０粒径）は１．２５μｍ〜１．４５μｍであり、Ａｌ_２Ｏ_３粉末の粒度（平均粒径）は、１５０ｎｍ以下である。

そして、Ｃｕ粉末とＷ粉末とを、Ｃｕ：Ｗ＝３３：６７の比率（質量比）で配合し、さらに、Ｃｕ粉末とＷ粉末との導電成分の総質量を１００質量部としたときに、この導電成分に外質量部で１質量部の平均粒径１５０ｎｍ以下のＡｌ_２Ｏ_３粉末を添加して、混合粉末を得た。

なお、Ｃｕ粉末及びＷ粉末の粒度は、Ｆｉｓｈｅｒ社製 Ｓｕｂ Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒを用い、空気透過法により測定した。
次に、ワニス成分としてエチルセルロース樹脂を用いるとともに、この樹脂を溶解する溶剤としてＢＣＡ（ブチルカルビトールアセテート）を用い、樹脂と溶剤の体積比で２０：８０の割合で混合して、有機成分を作製した。

そして、前記混合粉末と有機成分とを、体積比で、混合粉末：有機成分＝３３：６７の割合として、三本ロールミルにて混合して、サンプル１の導電性ペーストを得た。
（サンプル２）
サンプル２の導電性ペーストは、Ｗ粉末の粒度（Ｄ５０粒径）が０．７μｍ〜０．９μｍである以外は、サンプル１と同様にして作製した。

（サンプル３）
サンプル３の導電性ペーストは、Ｗ粉末の粒度（Ｄ５０粒径）が０．７μｍ〜０．７５μｍである以外は、サンプル１と同様にして作製した。

（サンプル４）
焼成後に平均粒径が０．７μｍ未満のＷを有する試料を作製するためには、Ｗ粉末として０．７μｍ未満の粒径（Ｄ５０粒径）の粉末を使用する必要があるが、Ｗの場合、０．７μｍ未満の粒径の粉末は発火の恐れがあり、使用することができない。従って、サンプル４は作製できなかった。

＜Ｍｏビア配線ペーストの作製方法＞
上記サンプル１〜４の導電性ペースト以外に、後述するＣｕ熔出確認用のＭｏビア配線ペーストを作製した。

具体的には、無機成分として、導電成分であるＭｏ粉末（Ｄ５０粒径が１．０μｍ〜１．９μｍ）と、フィラー成分としてＡｌ_２Ｏ_３粉末（平均粒径が１５０ｎｍ以下）とからなる混合粉末を用意した。

また、サンプル１と同様樹脂と溶剤とを同様な割合で使用し、有機成分を作製した。
そして、前記混合粉末と有機成分とを、体積比で、混合粉末：有機成分＝３３：６７の割合として、三本ロールミルにて混合して、Ｃｕ熔出確認用のＭｏビア配線ペーストを得た。

＜試料のセラミック配線基板の作製方法＞
まず、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、前記実施形態と同様な方法で、Ａｌ_２Ｏ_３を主成分とする複数のセラミックグリーンシート、即ち、３枚の第１セラミックグリーンシート５１と３枚の第２セラミックグリーンシート５３を作製した。なお、各セラミックグリーンシート５１、５３の厚みは、１００μｍである。

次に、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、各セラミックグリーンシート５１、５３に、それぞれ、φ０．１５ｍｍの貫通孔（第１貫通孔５５、第２貫通孔５７）を形成した。
次に、図３（ｅ）に示すように、３枚の第１セラミックグリーンシート５１の第１貫通孔５５に、それぞれ、サンプル１〜３の導電性ペーストを充填して、第１ビア充填部５９を作製した。これにより、３種の異なる導電性ペーストが充填された３種の第１セラミックグリーンシート５１が得られる。

次に、図３（ｆ）に示すように、３枚の第２セラミックグリーンシート５３の第２貫通孔５７に、それぞれ、Ｍｏビア配線ペーストを充填して、第２ビア充填部６１を作製した。
次に、図３（ｇ）に示すように、３種の第１セラミックグリーンシート５１の上に、それぞれ、第２セラミックグリーンシート５３を積層して、試料No.１〜３に対応した３種の積層体６３を作製した。なお、積層する際には、第１ビア充填部５９の上面と第２ビア充填部６１の下面とが一致するように積層する。

次に、３種の積層体６３を、窒素水素混合雰囲気にて、１１００℃〜１３００℃で、０．５〜２時間焼成して、試料No.１〜３に対応するセラミック配線基板６５を得た。
このセラミック配線基板６５は、第１セラミックグリーンシート５１から形成された第１セラミック層６７の上に、第２セラミックグリーンシート５３から形成された第２セラミック層６９が積層された構成を有しており、第１ビア充填部５９から形成された第１ビア配線７１と、第２ビア充填部５９から形成された第２ビア配線７３とが厚み方向に重なって接触している。

＜評価方法＞
試料No.１〜３のセラミック配線基板の評価方法について説明する。
（Ｃｕの熔出の評価）
図４に示すように、試料No.１〜３の各セラミック配線基板６５に対して、第２ビア配線７３を厚み方向（図３の上下方向）に沿って破断した。

次に、その第２ビア配線７３の断面を、厚み方向と垂直の方向に５等分した。そして、５等分した中央の領域ＣＲに対して、ＥＤＳ分析（エネルギー分散型Ｘ線分析）を行い、Ｃｕの有無を確認した。

その結果を、下記表１に記す。
（Ｗの平均粒径の評価）
また、前記試料No.１〜３の各セラミック配線基板６５の第２ビア配線７３の断面を研磨し、３０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、二次電子像による観察を行った。

詳しくは、第２ビア配線７３の断面の画像の所定範囲（例えば２０μｍ角）における全Ｗ粒子について、図５に示すように、水平方向（同図矢印方向）における最大の粒径を測定し、その平均粒径を算出した。なお、Ｗ粒子の個数は、１００個以上の非常に多数であるので、精度よく平均粒子を算出できた。

その結果を、下記表１に記す。

なお、表１の試料No.４は、実際には作製されていないが、参考のために記載した。

この表１から明らかなように、本開示の範囲内の試料No.２、３では、Ｗの平均粒径が０．９７μｍ、０．８μｍと小さいので、Ｃｕの熔出が無く好適であった。
それに対して、本開示の範囲外の試料No.１では、Ｗの平均粒径が１μｍより大きく（具体的には、１．３２μｍであり）、Ｃｕの熔出が有り好ましくない。

［２ー２．実験例２］
本実験例２は、実験例１の配線の断面において、導電成分のうち、Ｃｕが占める面積の割合を調べたものである。

具体的には、本開示の範囲内の試料No.２、３において、前記中央の領域ＣＲについて上述したＳＥＭ画像を用いて、ＣｕとＷとの面積の割合を調べた。なお、ＳＥＭ画像においては、導電成分のＷはＣｕより明るくなるので、ＷとＣｕとを区別することができる。

その結果、試料No.２におけるＣｕの面積の割合は１８％であり、試料No.３におけるＣｕの面積の割合は１８％であった。
［３．その他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。

（１）例えば、セラミック基板を構成するセラミックとしては、前記実施形態に限定されることなく、アルミナ以外に、各種のセラミック（例えばジルコニア、窒化アルミ、窒化ケイ素）を採用できる。

（２）導電性ペーストの組成、各配線の組成や配置等は、本開示の範囲を逸脱しない範囲内で、各種の組成を採用できる。
（３）なお、上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を、省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

１…セラミック配線基板
３…セラミック基板
５…第１配線
７…第２配線
９…第３配線
１１…第１ビア配線
１３…第２ビア配線

Claims (2)

1. セラミックを主成分とするセラミック層が複数積層されたセラミック基板と、導電成分を主成分とする配線と、を備えたセラミック配線基板において、
   前記配線として、前記セラミック層の表面に配置された表面配線と、前記セラミック層を厚み方向に貫通して前記表面配線と電気的に接続されるビア配線と、を備え、
   前記表面配線及び前記ビア配線のうち少なくとも一方の配線は、導電成分として、ＣｕとＷとを含むとともに、前記Ｗの平均粒径は、０．７μｍ以上１．０μｍ未満の範囲である、
   セラミック配線基板。
2. 前記少なくとも一方の配線の断面において、前記Ｃｕが占める面積は前記導電成分が占める面積に対して２５％以上６５％以下の割合である、
   請求項１に記載のセラミック配線基板。

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