JP4339139B2

JP4339139B2 - セラミック配線基板

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Publication number: JP4339139B2
Application number: JP2004017594A
Authority: JP
Inventors: 重岡俊昭
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2004-01-26
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-01-26
Also published as: JP2005210030A

Description

本発明は、セラミック配線基板に関し、特に、金属箔をエッチングすることにより形成された配線導体層が、ガラスセラミック製絶縁基板表面に設けられているセラミック配線基板に関する。

近年、微細な配線を施した配線密度の高い配線基板を得る為、セラミックグリーンシートの表面に、金属箔を使用したフォトリソ法で配線パターンの形成を行い、該グリーンシートを積層後焼成する多層配線基板が開発されている。この配線基板の表面には、半導体素子やコンデンサー等の電子部品、あるいはプリント基板が、半田等のロウ剤を介して接合される。従って、配線基板表面の配線導体層（前記配線パターンに相当）には、機械的あるいは熱的な引き剥がし荷重が負荷される場合があり、このような表面の配線導体層と絶縁基板との接合強度が低い場合には、この部分から基板の破壊が発生し、電気的な信頼性を保つことができないという問題がある。

表面の配線導体層と絶縁基板との接合強度を保つ手法として、特許文献１には、銅箔の表面にＺｎ、Ｚｒ、Ｓｎの少なくとも１種類を含む金属の層もしくは粒子を形成することにより銅箔のアンカーを焼成後まで維持する方法が提案されており、この方法によれば、表面の配線導体層と絶縁基板との接続信頼性を高めることができることが報告されている。
特開２０００−２００９６９号

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、銅箔の粗化面に絶縁基板中のガラスが十分に入り込めず、焼成後、表面の配線導体層と絶縁基板との接合部にボイドが残留し、表面の配線導体層の絶縁基板に対する接合強度を十分高く保つことができないという問題がある。

従って、本発明の目的は、ガラスセラミック製絶縁基板表面に露出する配線導体層と絶縁基板との接合信頼性の高いセラミック配線基板を提供することにある。

本発明によれば、ガラスセラミック製絶縁基板の表面に、金属箔の加工により形成された配線導体層が設けられている配線基板において、前記配線導体層は、絶縁性配線パターン層を介して前記絶縁基板表面に接合されており、該絶縁性配線パターン層が、前記絶縁基板に比してガラス量の多いガラスセラミックから形成されていることを特徴とするセラミック配線基板が提供される。

本発明においては、
（１）前記絶縁性配線パターン層は、５体積％以上のガラスを含有していること、
（２）前記絶縁性配線パターン層は、０．５〜１００μｍの厚みを有していること、
（３）前記配線導体層が、銅箔のエッチングにより形成されたものであること、
（４）前記配線導体層は、少なくとも一方側の面が十点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．５μｍ以上の粗面を有する金属箔のエッチングにより形成されたものであり、該粗面側が絶縁性配線パターン層を介して前記絶縁基板表面に接合されていること、
（５）前記絶縁基板は、複数の絶縁層が積層された積層構造を有しており、該絶縁層の層間に配線導体層が設けられていること、
（６）前記絶縁基板内部の配線導体層は、前記絶縁性配線パターン層を介して前記絶縁層に接合されていること、
が好ましい。

本発明によれば、表面の配線導体層が、絶縁基板よりも多量のガラスを含有する絶縁性配線パターン層を介して絶縁基板に接合されているため、表面の配線導体層と絶縁基板との接合強度が高められ、表面の配線導体層に接続される半導体素子等の電気部品やリード線、あるいはプリント基板と接合するための外部電極の高い接合信頼性を得ることが可能となる。即ち、この絶縁性配線パターン層は、ガラス量が多いため、アンカー効果が高く、表面の配線導体層ががっちりと絶縁性配線パターン層に食い込んだ状態で焼成が行われることとなり、高い接合強度を確保することができるのである。この場合、ガラス量の多い絶縁基板上に直接配線導体層を形成した場合には、絶縁基板自体の強度が低下するが、本発明では、表面の配線導体層と絶縁基板との間に絶縁性配線パターン層を形成することにより、このような特性低下を有効に回避することができる。

本発明を、以下、添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のセラミック配線基板の一例である、多層配線基板の構造を示す概略断面図である。

図１において、全体として１で示すセラミック配線基板は、ガラスセラミック製絶縁基板２と、その表面（底面を含む）や内部に形成された配線導体層３とからなっている。

ガラスセラミック製絶縁基板２は、複数のガラスセラミック絶縁層２ａ〜２ｄを積層してなる積層体から構成されており、絶縁基板２の内部に設けられている配線導体層３は、絶縁層２ａ〜２ｄの積層界面に形成されている。

また、各絶縁層２ａ〜２ｄには、厚み方向を貫くように形成された直径が８０〜２００μｍのビアホール導体４が設けられており、これにより、配線導体層３間を接続し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２の表面に形成されている配線導体層３（図１において３ａで示す）上には、必要により、半導体素子等の電気素子５が半田等の導電性接着剤によって実装搭載される。また、表面の配線導体層３ａは、シールド用導体膜や、プリント基板などの外部回路基板と接続するための端子電極を接合するための導体パッドとして用いられるものであってもよい。

本発明において、絶縁基板２の表面（或いは底面）に形成されている配線導体層３ａは、配線パターン形状に形成された絶縁性配線パターン層１０を介して絶縁基板２（各絶縁層２ａ〜２ｄ）に接合されている。この場合、ビアホール導体４が接続される部分には、絶縁性配線パターン層１０が欠落しており、ビアホール導体４が表面の直接メタライズ配線層３に接続されるようになっている。このような絶縁性配線パターン層１０を介して表面の配線導体層３ａを絶縁基板２に接合させることにより、この配線導体層３ａと絶縁基板２との接合強度を高め、接続の信頼性を確保することができる。

また、本発明においては、絶縁基板２の内部に形成されている配線導体層３（図１において３ｂで示す）も、表面の配線導体層３ａと同様に、絶縁性配線パターン層１０を介して絶縁基板２（各絶縁層２ａ〜２ｄ）に接合されていることが好ましい。即ち、絶縁基板２の内部の配線導体層３ｂをも絶縁性配線パターン層１０を介して設けることにより、例えば基板に曲げ応力がかかる場合などに発生するおそれの有る基板内部での配線導体層３ｂと絶縁層２ａ〜２ｄとの剥離を効果的に防止することができ、基板の破壊を有効に防止し、配線導体層３ｂとビアホール導体４との接続信頼性を高く保つことが可能となる。

尚、図示していないが、上記の配線基板１の表面には、必要に応じて、さらに珪化タンタル、珪化モリブデンなどの厚膜抵抗体膜や配線保護膜などを形成しても構わない。

［ガラスセラミック製絶縁基板２］
上記のような構造を有する本発明のセラミック配線基板１において、ガラスセラミック製絶縁基板２（絶縁層２ａ〜２ｄ）は、ガラス粉末、或いはガラス粉末とフィラー粉末との焼成により形成されるガラスセラミックからなるものであり、通常、ガラス粉末を１０〜７０質量％及びフィラー粉末を３０〜９０質量％の量で含む混合粉末を焼成することにより得られたものであることが好ましい。このようなガラスセラミックは、焼成温度が８００〜１０５０℃と低く、上記の前述した絶縁性配線パターン層１０の形成や、配線導体層３と絶縁性配線パターン層１０との接合一体化を、絶縁基板２の形成と同時に一括で行うことができる。また、このようなガラスセラミック製絶縁基板２は、概して誘電率が低く、高周波信号などの伝送損失を低減させるという点でも有利である。

絶縁基板２の形成に用いる上記のガラスとしては、少なくともＳｉＯ_２を含み、さらに、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物及びアルカリ金属酸化物からなる群より選択される少なくとも１種の酸化物成分を含有するもの、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎ）等のホウケイ酸ガラス；アルカリ珪酸ガラス；Ｂａ系ガラス；Ｐｂ系ガラス；Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。これらのガラスは、焼成処理することによっても非晶質のままである非晶質ガラスであってもよいし、また焼成処理によって、リチウムシリケート、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、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類を析出するように組成調整された結晶化ガラスのいずれであってもよいが、低温での焼結性を損なわずに強度を向上させるという点で、結晶化ガラスであることが好ましい。結晶化ガラスを用いた場合には、焼成後のガラス含量は、上記混合粉末中のガラス含量よりも低下することとなる。即ち、焼成によりガラス中から結晶相を析出させれば、フィラー量を少なくし、焼成温度を高めることなく、絶縁基板２の高強度化を達成できるからである。一般に、絶縁基板２中のガラス含量（結晶相析出後の残留ガラス量）は、５０体積％未満となっていることが好ましい。

また、フィラー粉末としては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ_２結晶や、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア、ジルコン酸カルシウム、珪酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム等が好適に用いられる。

上記のようなガラス粉末及びフィラー粉末との焼成により得られる絶縁基板２（絶縁層２ａ〜２ｄ）には、上記のガラス及びフィラーに由来する成分（ガラスから析出した結晶相やフィラー成分が分解して生成した結晶相、これら結晶相の粒界に存在する残存ガラス相）を含有する。

［配線導体層３（３ａ，３ｂ）及びビアホール導体４］
配線導体層３は、特にＣｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉ、ＰｔおよびＰｄの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする金属箔をパターンの形状に加工したものであり、この加工は、通常、エッチングにより行われ、所定の配線パターン形状に加工された状態で転写することにより作製される（この点については後述する）。特にマイグレーションの発生や加工のし易さを考慮すると、配線導体層３は、銅箔（特に純度が９９％以上）の加工によって形成されたものであることが望ましい。

本発明において、上記配線導体層３の絶縁性配線パターン層１０との界面側の表面は、十点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．５μｍ以上の粗面となっていることが好ましい。即ち、このような粗面が絶縁性配線パターン層１０に面していることにより、絶縁性配線パターン層１０が配線導体層３の粗面に食い込み、高いアンカー効果を確保することができ、配線導体層３の接合強度をさらに高めることができるからである。尚、この十点平均表面粗さ（Ｒｚ）は、JIS B 0601-1994 に準拠して測定される。

また、ビアホール導体４は、上記配線導体層３を構成する金属によって形成されていることが好ましく、絶縁基板２（絶縁層２ａ〜２ｄ）を形成するためのグリーシートの厚み方向に形成されたスルーホール内に、上記金属成分を含有する導体ペーストを充填し、グリーンシートを焼成することにより形成することができる。

［絶縁性配線パターン層１０］
本発明において、絶縁基板２（絶縁層２ａ〜２ｄ）と配線導体層３との間に介在する絶縁性配線パターン層１０は、絶縁基板２を形成するガラスセラミックよりもガラス含量の多いガラスセラミックから形成されている。即ち、ガラス含量の多いガラスセラミックから絶縁性配線パターン層１０を形成することにより、焼成時において該パターン層１０のアンカー効果により配線導体層３との密着性を高め、両者を強固に接合することができ、しかも、絶縁性配線パターン層１０とガラスセラミックから形成されている絶縁基板２との一体化を同時焼成により行うことが可能となる。この場合、配線導体層３の絶縁性配線パターン層１０側面を所定の粗面とすることにより、該パターン層１０のアンカー効果をさらに高めることができることは、既に述べた通りである。

また、絶縁性配線パターン層１０中のガラス量は、５体積％以上、特に１０乃至５０体積％の範囲とすることが好ましい。即ち、このガラス量が５体積％未満であると、絶縁性配線パターン層１０のアンカー効果が低く、配線導体層３の接合強度が低下するおそれがあり、また、ガラス量が多すぎると、このパターン層１０自体の強度低下を招くとともに、焼成時にパターンが変形するおそれがある。

このようなガラス含量の多い絶縁性配線パターン層１０は、絶縁基板２と同様、絶縁基板２の項で例示したガラス粉末或いはガラス粉末とフィラー粉末との混合粉末を焼成することにより得られるが、絶縁基板２よりもガラス量を多くするために、ガラス粉末として、絶縁基板２よりも結晶化度の低い（析出結晶量の少ない）ものを使用するか、或いは混合粉末中のガラス粉末量を多くすることにより、ガラス量を容易に調整することができる。

また、絶縁性配線パターン層１０の厚みは、好ましくは０．５〜１００μｍ、さらに好ましくは５〜５０μｍ、最も好ましくは１０〜２０μｍの範囲にあるのがよい。この厚みがあまり薄いと、配線導体層３と絶縁基板２（或いは絶縁層２ａ〜２ｄ）との接続信頼性が低下し、また、必要以上に厚いと、基板の電気特性が劣化してしまうおそれがある。絶縁性パターン層１０の厚みを上記範囲内とすることにより、基板の電気特性を維持したまま、配線導体層３（特に表面の配線導体層３ａ）と絶縁基板２との高い接合信頼性を得ることができる。

［配線基板の製造］
上述した構造を有する本発明のセラミック配線基板は、例えば図２（ａ）〜（ｆ）に示すプロセスにしたがって製造することができる。

まず、前述した絶縁基板２を構成する絶縁層２ａ〜２ｄを形成するためのグリーンシートを作製する。即ち、前述した絶縁基板２形成用のガラス粉末或いはガラス粉末とフィラー粉末との混合粉末を原料粉末とし、この原料粉末に有機バインダー、溶媒、可塑剤等を加えて成形用スラリーを調製し、該スラリーを用いて、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の公知の方法により、厚さ約５０〜５００μｍのグリーンシート１１を作製する（図２（ａ））。

次いで、上記のグリーンシート１１の所定位置に、レーザーやマイクロドリル、パンチングなどにより、直径８０〜２００μｍのスルーホールを形成し、その内部に導体ペーストを充填してビアホール導体１２を形成する（図２（ｂ））。この導体ペーストは、通常、配線導体層形成用の金属箔と同種の金属成分（Ｃｕ、Ａｇ等）に、アクリル樹脂などからなる有機バインダー、及びトルエン、イソプロピルアルコール、アセトンなどの有機溶剤とを均質混合して形成される。有機バインダーは、金属成分１００質量部に対して、０．５〜１５．０質量部、有機溶剤は、固形成分及び有機バインダー１００質量部に対して、５〜１００質量部の割合で混合されることが望ましい。なお、この導体ペースト中には若干のガラス成分等を添加してもよい。

さらに、上記のグリーンシート１１に、絶縁性配線パターン層に対応する絶縁性ペーストのパターン層１４を塗布し、このパターン層１４上に配線導体層１３を形成する（図２（ｃ））。

上記の絶縁性ペーストは、絶縁基板２の形成用の原料粉末におけるガラス粉末含量を高めたもの或いは該原料粉末中のガラス粉末の結晶化度を低下させたものを使用し、これを、所定の有機バインダー及び溶剤と混錬して調製することができる。このような絶縁ペーストを、例えばスクリーン印刷により、配線パターン形状に所定厚みでグリーンシート１１上にビアホール導体１２が露出する部分を除いて塗布することにより、上記パターン層１４を形成することができる。

また、配線導体層１３は、以下のようにして形成される。
即ち、この配線導体層１３を形成するための金属箔（例えば銅箔）を、ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）などの高分子からなる転写フィルム表面に、適当な粘着材を用いて接着し、この転写フィルム上で、金属箔を配線パターン形状に加工し、これを、絶縁ペーストからなるパターン層１４とビアホール導体１２が形成されたグリーシート１１に位置あわせして積層圧着し、該転写フィルムを引き剥がすことにより、配線導体層１３をグリーシート１１上に形成することができる。この場合、内部の絶縁層２ｂ，２ｃに相当する絶縁層を形成するグリーンシートについては、その両面に配線導体層１３を形成することもできる。

配線導体層１３を形成するに際しては、既に述べたように、金属箔の少なくとも一方の面を粗面加工して、表面粗さ（Ｒｚ）が０．５μｍ以上の粗面としておくのがよい。即ち、この粗面が上記パターン層１４と対面するようにして配線導体層１３をグリーンシート１１に重ね合わせることにより、パターン層１４を形成する絶縁性ペーストが該粗面に食い込み、アンカー効果が高められることとなる。

また、金属箔を配線パターン形状に加工するには、フォトリソ法によるのが好ましく、例えば転写フィルム上の金属箔に、フォトレジストを塗布し、所定のマスクを介して光照射を行い、エッチング処理を行い、光照射されない部分の金属箔を除去し、さらに残存するレジストを除去することにより、配線パターン形状の配線導体層１３（鏡像）に加工することができる。

次に、上記と同様にして作製された配線導体層１３付の複数のグリーンシートを、位置決めして（例えば、内部の配線導体層に関しては、隣り合う絶縁層に形成される配線導体層同士が対面するように）、積層圧着して積層体１５を形成する（図２（ｄ））。尚、以下の図では、絶縁性パターン層１４は省略されている。

グリーンシートの積層体１５の作製には、積み重ねられたグリーンシートに熱と圧力を加えて熱圧着する方法、有機バインダー、可塑剤、溶剤等からなる接着剤をシート間に塗布して熱圧着する方法等が採用可能である。

次いで、必要により、上記で得られた積層体１５の両面に、絶縁基板の焼成温度（グリーンシート１１の焼成温度）では焼結しない非焼結性シート１６を積層することが好ましい（図２（ｅ））。このような非焼結性シート１６を積層しておくことにより、以下の工程で行われる焼成時において、積層体の焼成収縮を有効に抑制することができ、焼成収縮による配線導体層１３の位置ずれや断線等の不都合を有効に抑制できる。特に、微細な配線導体層１３を高密度に施した配線基板を製造するには、上記のような非焼結性シート１６を用いる方法は、基板の寸法精度を保持することができ、極めて有効である。

非焼結性シート１６は、焼結温度の高い難焼結性セラミック粉末に、有機バインダー、可塑剤、溶剤等を加えたスラリーをシート状に成形して得られる。難焼結性セラミック粉末としては、具体的には１１００℃以下の温度で緻密化しないようなセラミック組成物から構成され、具体的にはＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２、ＢＮ、ＴｉＯ_２の少なくとも１種又はこれらの成分を含有する化合物（フォルステライト、エンスタタイト等）の粉末が挙げられる。また、有機バインダー、可塑剤及び溶剤としては、前述したグリーンシート１１の形成に使用したのと同様の材料が使用可能である。また、この非焼結性シート中には、ガラス成分を０．５〜１５体積％加えることによって、グリーンシート１１との密着性が高くなり、収縮を抑制する作用が大きくなり、またグリーンシート表面のガラス成分の拡散によるボイドの発生を抑制できるなどの利点を有する。非焼結性シート１６を前記積層体１５に積層するには、グリーンシート１１の積層体１５を作製する場合と同様の方法を採用することができ、また、グリーンシート１１の積層と同時に非焼結性シート１６の積層を行うことも可能である。

尚、この非焼結シート１６の厚みは、積層体１５の厚み（グリーンシート１１の積層枚数）によっても異なるが、通常、０．１乃至２ｍｍ程度の範囲にあるのがよい。あまり厚いと、最終工程での非焼結シート１６の除去に時間がかかり、生産効率が低下するおそれがあり、また、あまり薄いと、焼成収縮の抑制効果が低減するおそれがある。

次いで、脱バインダー及び焼成を行い、その後、非焼結シート１６を除去することにより、配線導体層１３が絶縁基板に強固に接合した本発明のガラスセラミック配線基板を得ることができる（図２（ｆ））。

脱バインダーは、１００〜８５０℃、特に４００〜７５０℃の窒素雰囲気中で加熱処理することにより行われ、これにより、グリーンシート１１内やビアホール導体１２ペースト中の有機成分が分解除去される。また、脱バインダーに引き続いて行われる焼成は、８００〜１０５０℃の窒素雰囲気中で行われ、これにより、グリーンシート１１や絶縁性パターン層１４が緻密化し、これらに対応する絶縁基板（絶縁層）や絶縁性配線パターン層が形成される。尚、配線導体層１３をＡｇ箔を用いて形成した場合には、焼成を大気中で行うことができる。

非焼結性シート１６の除去は、超音波洗浄、研磨、ウォータージェット、ケミカルブラスト、サンドブラスト、ウェットブラスト等によって行うことができる。

本発明を、次の実験例で説明する。

（実験例１）
ＳｉＯ_２：３７質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：２７質量％、ＣａＯ：１１質量％、ＺｎＯ：１２質量％、Ｂ_２Ｏ_３：１３質量％の組成を有する平均粒径３μｍの結晶性ガラス粉末（軟化点８５０℃）７３質量％と、平均粒径２μｍのシリカ粉末（セラミックフィラー）２７質量％からなるガラスセラミック原料粉末を用意した。

上記のガラスセラミック原料粉末１００質量部に対して、メタクリル酸イソブチル樹脂（有機バインダー）を固形分で１１質量部、フタル酸ジブチル（可塑剤）を５質量部添加し、さらにトルエン（溶媒）をボールミルにより３６時間混合しスラリーを調製した。得られたスラリーをドクターブレード法により厚さ０．２ｍｍの絶縁基板用のグリーンシートを作製した。

また、前記ガラス粉末１０質量％と、平均粒径２μｍのアルミナ粉末９０質量％からなる混合粉末１００質量部に対して、メタクリル酸イソブチル樹脂（有機バインダー）を固形分で１１質量部、フタル酸ジブチル（可塑剤）を５質量部添加し、先のグリーンシートと同様の方法で厚み０．４ｍｍの非焼結性シートを作製した。

次に、絶縁性配線パターン層（界面層と呼ぶ）を形成するために、下記組成：
ＳｉＯ_２：６０質量％
Ａｌ_２Ｏ_３：１５質量％
ＢａＯ：１２質量％
ＣａＯ：７質量％
Ｂ_２Ｏ_３：６質量％
を有し、且つ平均粒径２μｍの結晶化度の低いガラス粉末と、平均粒径が２μｍのシリカ粉末とを表１に記載の割合で混合した混合粉末１００質量部に、アクリル酸ブチル１４質量部、テルピネオール２０質量部と混練して、界面層用の絶縁性ペーストを調製した。

この界面層用のペーストを、銅箔により形成する配線導体層よりも若干大きめの配線パターン形状に、スクリーン印刷法により、焼成後の厚みが表１に示す値となるように先のグリーンシートに塗布した。

次に、ＰＥＴフィルム上に厚み０．０２ｍｍの銅箔（その両面が十点平均粗さＲｚが３μｍの粗面となっている）を貼り付け、フォトエッチング法により、縦２ｍｍ、横２ｍｍとなる銅箔パターン（配線導体層パターン）を形成し、これを先の界面層を印刷したグリーンシートに転写した。その後、このグリーンシートを最上層とし、この銅箔パターンを転写していないグリーンシート６枚と重ねあわせ加圧積層して積層体を得、続いてこの積層体の両面に前記非焼結性シートを片面３枚づつ重ね合せ、８０℃、１０ＭＰａで加熱圧着を行った。

ついで、非焼結シートが積層された上記積層体を、水蒸気を含んだ窒素雰囲気中、７５０℃の温度で３時間保持する熱処理を行って残留炭素量を２００ｐｐｍ以下に低減した後、雰囲気を乾燥窒素に切り替え、９００℃に昇温して１時間保持する焼成を行い、アルミナ投射材によるブラスト処理を行い、配線導体層をガラスセラミック製絶縁基板表面に具備するセラミック配線基板を作製した。この場合、絶縁基板（絶縁層）を構成するガラス及び結晶相のそれぞれの量は、リートベルトでの測定から、３体積％（ガラス）、９７体積％（結晶相）であった。

かくして得られたセラミック配線基板表面の配線導体層に、厚さ２．５μｍのＮｉメッキを行い、その上に厚さ０．１μｍのＡｕメッキをした後、該メッキ被覆層上にＣｕ製のリード線を半田で垂直に接合した。該リード線を１０ｍｍ／ｍｉｎの引っ張り速度で垂直方向に引っ張り、リード線が剥離した時の荷重を導体層の接着強度（表面電極接合強度）として、表１に示した。

また、配線導体層接合部ボイドの個数を、断面を研磨し、電子顕微鏡（５００倍）により測定し、その結果を併せて表１に示した。

表１の結果によれば、試料Ｎｏ．１では、界面層（絶縁性配線パターン層）を介在させずに絶縁基板表面に配線導体層を形成したため、表面電極接合強度が３ＭＰａと弱いものであった。

また、試料Ｎｏ．１０では界面層のガラス量が絶縁基板（絶縁層）のガラス量よりも減ったため、表面電極の強度が１ＭＰａと低くなった。

これに対して、ガラス量が絶縁基板（絶縁層）よりも多い界面層（絶縁性配線パターン層）を介して配線導体層が形成された本発明の配線基板では（試料Ｎｏ．２〜９）では、表面電極接合強度が極めて高く、また、導体層接合部ボイドの数も、試料Ｎｏ．１，１０に比して著しく少なかった。

（実験例２）
一方、ＰＥＴフィルム上に形成された厚み０．０２ｍｍの銅箔にフォトエッチング法により、縦５ｍｍ、横５ｍｍの銅箔パターンを形成し、これを実験例１と同様の方法で界面層を印刷したグリーンシートに転写した。次にこのグリーンシートの裏面にも同様の方法で界面層を形成した後、縦５ｍｍ、横５ｍｍの銅箔パターンを先の銅箔パターンと重なる位置に転写した。これを先と同様の方法で焼成し、電極間の静電容量の測定を行い、表２に示した。即ち、絶縁基板（絶縁層）及び界面層（絶縁性配線パターン層）の組成は実験例１と同様であり、例えば、絶縁基板はガラス３体積％、結晶相９７体積％であり、実験例２の各試料Ｎｏの界面層の組成は、実験例１の対応する試料Ｎｏの界面層の組成と同じである。

表２の結果によれば、界面層の厚みは厚くなるほど静電容量が下がり、界面層は望ましくは５０μｍ以下、更に望ましくは２０μｍ以下であることがわかる。

本発明のセラミック配線基板の構造の一例を概略断面図である。本発明のセラミック配線基板の製造プロセスを示す図である。

符号の説明

２：絶縁基板
３：配線導体層
１０：絶縁性配線パターン層

Claims

ガラスセラミック製絶縁基板の表面に、金属箔の加工により形成された配線導体層が設けられている配線基板において、前記配線導体層は、絶縁性配線パターン層を介して前記絶縁基板表面に接合されており、該絶縁性配線パターン層が、前記絶縁基板に比してガラス量の多いガラスセラミックから形成されていることを特徴とするセラミック配線基板。
前記絶縁性配線パターン層は、５体積％以上のガラスを含有している請求項１に記載のセラミック配線基板。
前記絶縁性配線パターン層は、０．５〜１００μｍの厚みを有している請求項１または２に記載のセラミック配線基板。
前記配線導体層が、銅箔のエッチングにより形成されたものである請求項１乃至３の何れかに記載のセラミック配線基板。
前記配線導体層は、少なくとも一方側の面が十点平均表面粗さ（Ｒｚ）が０．５μｍ以上の粗面を有する金属箔のエッチングにより形成されたものであり、該粗面側が絶縁性配線パターン層を介して前記絶縁基板表面に接合されている請求項１乃至４の何れかに記載のセラミック配線基板。
前記絶縁基板は、複数の絶縁層が積層された積層構造を有しており、該絶縁層の層間に配線導体層が設けられている請求項１乃至５の何れかに記載のセラミック配線基板。
前記絶縁基板内部の配線導体層は、前記絶縁性配線パターン層を介して前記絶縁層に接合されている請求項６に記載のセラミック配線基板。