JP4994052B2 - 基板およびこれを用いた回路基板 - Google Patents

Description

本発明は基板に関するものであり、特に、高い寸法精度が必要とされる基板、および、これに回路導体層を形成することにより、高周波における高い実効導電率の得られる回路基板に関するものである。

従来、アルミナ等のセラミックスの絶縁基板に配線層を形成した回路基板では、絶縁基板と配線層を同時焼成する場合、絶縁基板の焼成温度が約１５００℃以上であるため、配線層は該焼成温度で融解しないモリブデンやタングステンを主成分とするものが使用されてきた。ところが、近年における情報通信技術の急速な発展は、半導体素子等の高速化、大型化をもたらし、これに伴って、このような素子を備えた回路基板では、信号の伝送損失を低減するために配線層の低抵抗化が求められている。

そこで、配線層として導体抵抗の低い銀、銅または金を主成分とし、これらの配線層が融解しない１０００℃以下の焼成温度で緻密化できる低温焼成セラミックスを絶縁基板とする回路基板が提案されている。

また、配線層の伝送損失は、直流や低周波の信号では主に導体抵抗が影響するが、配線層に流れる信号の周波数が数百ＭＨｚを越える高周波においては表皮効果による影響が大きくなる。表皮効果とは、導体と絶縁基板との界面あるいは導体の表面から、厚さ数μｍ程度の狭い領域に電流が集中することである。そのため、導体表面や界面が粗いと高周波における実質的な導体抵抗が増大する、すなわち実質的な導電率（実効導電率）が低下するため信号の伝送損失が増加する。

そこで、導体表面や界面を平滑化することにより、実効導電率を高め、伝送損失を低下させることが求められている。

また、回路基板は、半導体素子等を実装したり、外部回路基板等に実装したりして使用するが、回路基板の熱膨張率と半導体素子や外部回路基板の熱膨張率との差に起因する熱応力や、落下、振動等に起因する機械的応力により破壊されないために、高い基板抗折強度が必要とされている。

このような抗折強度の高い低温焼成セラミックスとしては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯおよびＢ_２Ｏ_３を含有するガラス粉末に対して、Ａｌ_２Ｏ_３粉末とセルシアン（ＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８）粉末を添加したガラスセラミックスが提案されており、このようなガラスセラミックスを絶縁基板として使用すれば、銅を配線層として非酸化性雰囲気中で焼成する場合でも、脱有機バインダー性を損なうことなく炭素残量の少ない回路基板が得られる（例えば、特許文献１参照。）。

また、抗折強度の高い低温焼成セラミックスとしては、ガーナイト結晶相とスピネル結晶相の少なくとも一方と、アスペクト比が３以上の針状晶を含むセルシアン結晶相、および、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４の群から選ばれる少なくとも１種の結晶相を含有したガラスセラミックスが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

一方、回路基板は、近年、ますます小型薄型化が求められており、配線層のパターンの微細化が進んでいる。そのため、配線層のＸ−Ｙ方向（回路基板の主面と平行な方向）の寸法精度を高めるために、１０〜４０質量％のＳｉＯ_２、３５〜６０質量％のＭｇＯおよび１０〜３０質量％のＢ_２Ｏ_３を含有するガラスを含む低温で焼成収縮する絶縁層と、２０〜５０質量％のＳｉＯ_２と３〜２５質量％のＭｇＯおよびＢ_２Ｏ_３、ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｒＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏ、ＢａＯ、ＳｎＯ_２、Ｐ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２およびＬｉ_２Ｏの群から選ばれる少なくとも１種を０〜５５質量％含有するガラスを含む高温で焼成収縮する絶縁層とを積層、焼成することにより、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮が小さく、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮バラツキが少ない回路基板が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開平２−１４１４５８号公報 特開２００３−４０６６８号公報 特開２００３−６９２３６号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の回路基板では、基板の抗折強度を高くすることにより実装信頼性を高くできるものの、焼成によりＸ−Ｙ方向の焼結収縮が大きいという問題があった。このため、回路基板上に形成される電極のＸ−Ｙ方向の寸法精度が低くなり、狭ピッチの端子を持つ半導体素子やコネクタ、小型のチップ部品を実装するのが困難となる問題があった。

また、特許文献３に記載の低温で焼成収縮する絶縁層を特許文献２に記載の回路基板の絶縁層と積層、焼成することによりＸ−Ｙ方向の焼結収縮バラツキを少なくすると、特許文献２に記載の回路基板の絶縁層は、焼成収縮がほぼＺ方向限定されるため焼成収縮による緻密化が充分でなくなりボイドが発生し、例えば配線層間距離２５μｍ程度の薄層の絶縁層では絶縁性抵抗が劣化するという問題があった。

したがって、本発明は抗折強度が高く、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮が少なく、絶縁抵抗の高い基板を提供することを目的とするものである。

本発明の基板は、第１のガラスを含む第１の絶縁層と第２のガラスを含む第２の絶縁層とを積層し焼成してなる基板であって、前記第１の絶縁層を焼成した第１の絶縁基板層と前記第２の絶縁層を焼成した第２の絶縁基板層とが積層一体化された基板において、前記第１の絶縁基板層は、アルミナフィラーと、アスペクト比が５以上のセルシアンと、ガーナイトまたはスピネルと、ガラス相とを有し、Ｘ線回折のリートベルト解析によって求められる結晶相の割合である結晶化度が５９〜７５質量％であり、前記第２の絶縁基板層は、アルミナまたはチタン酸マグネシウムのセラミックフィラーと、アスペクト比が５以上のセルシアンおよびムライト、またはアスペクト比が５以上のセルシアン、フォルステライトおよびスピネルと、ガラス相とを有し、Ｘ線回折のリートベルト解析によって求められる結晶相の割合である結晶化度が６２〜６３質量％であり、前記第１のガラスが、ＳｉをＳｉＯ_２換算で１１．０〜２０．６質量％、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で８．０〜１３．７質量％、ＢａをＢａＯ換算で２９．８〜４１．５質量％、ＢをＢ_２Ｏ_３換算で１２．９〜２０．８質量％、ＣａをＣａＯ換算で２．５〜８．８質量％、ＺｒをＺｒＯ_２換算で１．５〜２．０質量％およびＳｒをＳｒＯ換算で０．３質量％以下の組成を有しており、前記第２のガラスが、ＳｉをＳｉＯ_２換算で３４．０〜４２．９質量％、ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で１２．９〜１４．２質量％、ＢａをＢａＯ換算で１０．０〜１４．１質量％、ＢをＢ_２Ｏ_３換算で５．０〜７．５質量％、ＣａをＣａＯ換算で１．７〜１１．５質量％、ＺｒをＺｒＯ_２換算で１．０〜１．８質量％およびＳｒをＳｒＯ換算で０．５〜０．７質量％の組成を有していることを特徴とする。

本発明の回路基板は、上記各構成の本発明の基板に回路導体層を形成してなることを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮および反りが小さく、かつ絶縁抵抗および抗折強度の高い基板を得ることができる。

本発明を、添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の基板の一実施形態である回路基板の縦断面図である。本発明の回路基板１０は、本発明の基板としての絶縁基板１、絶縁基板１の表裏面に形成された回路導体層である表面導体層２、絶縁基板１の内部に形成された回路導体層である内部導体層３、および、回路導体層間を接続するビアホール導体４から構成されている。

絶縁基板１は、例えば、７層の積層一体化された絶縁基板層１ａ〜１ｇからなっている。１ａと１ｇは第１の絶縁基板層であり、１ｂ〜１ｆは第１の絶縁基板層１ａ、１ｇとは組成の異なる第２の絶縁基板層である。第１の絶縁基板層１ａ、１ｇは第１のガラスを含むか第１のガラスからなる第１の絶縁層を焼成してなり、第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆは第２のガラスを含むか第２のガラスからなる第２の絶縁層を焼成してなる。なお、絶縁基板１の積層数は、例えば２〜５０層としてもよい。また、絶縁基板層１ａ〜１ｇの厚みは、例えば、３〜３００μｍとすることができる。

第１の絶縁基板層１ａ、１ｇに主結晶相としてアスペクト比３以上の異方性結晶を含有せしめることが重要である。これにより、結晶の破壊エネルギーの向上効果により、高い抗折強度を得ることができる。

また、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇと第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆとの界面強度の向上により、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮をより少なくせしめ、寸法精度を向上させることができる。

さらに、第１のガラスの残留ガラスの軟化流動により焼成収縮による緻密化が充分進むため、ボイドが少なくなり、薄層の絶縁抵抗が高くすることができる。

第１の絶縁基板層１ａ、１ｇに含有される異方性結晶としては、アスペクト比が３以上であれば特に制限されるものではないが、アスペクト比は高い方が望ましく、特に４以上、最適には５以上が好ましい。

なお、異方性結晶とは、結晶粒の形状が異方性を有していることを指し、具体的には結晶が、針状や板状の形状を有しているもののことを指し、長径１〜１０μｍ、短径０．１〜２μｍ程の大きさであることが好ましく、絶縁基板層の断面４００μｍ^２中に１０個以上、特に１５個以上、最適には２０個以上含有することが、異方性結晶による効果を十分に発現させるために好ましい。

ここで、異方性結晶のアスペクト比とは、焼結体である基板の断面を研磨して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観測された９０μｍ×１２０μｍの範囲内の任意の２０μｍ×２０μｍの領域中の異方性結晶相のうち、アスペクト比（長径／短径比）が大きいものから１０個を選択したときの平均値のことである。

また、異方性結晶の種類としては、アルミナ、β―アルミナ、セルシアン、スラウソナイト、ヘキサフェライト、β-Ｓｉ_３Ｎ_４、等の六方晶系の結晶がｃ軸方向に優先成長しやすくかつ機械的特性にも優れるため好ましく、特に、アルミナ、β―アルミナ、セルシアン、スラウソナイトが、抗折強度の向上と焼成雰囲気の自由度に優れる、つまり、焼成雰囲気が還元性あるいは酸化性等に限られることがないため、例えば、使用する導体材料に合わせて、焼成雰囲気を自由に選択できるため好ましく、高い抗折強度が得られる点でセルシアン、スラウソナイトが好ましく、特にセルシアンが最適である。

また、立方晶等他の結晶系においても、粒成長時の条件の最適化や粉砕時の調整により、異方性粒子を得ることも可能である。また、雲母、黒鉛等の層状化合物は、粉砕により異方性粒子を容易に得ることができる。

異方性結晶を含有させる手法としては、上記の結晶相を焼成中にガラスから析出させる手法や、反応生成物として析出させる手法、あるいは、異方性粒子を原料段階で混合する等の手法が挙げられる。特に、焼成中にガラスから析出させる手法や、反応生成物として析出させる手法が、成形体の充填率低下がなく緻密な焼結体を容易に得ることができることから好ましい。また、クラックの進展を偏向させて破壊エネルギーを向上させることにより抗折強度を高くする点で針状晶の方向がランダムに分散したものであることが好ましい。そのためには、異方性結晶以外に、粒状晶を含んでいてもよい。

第１のガラスは、ＳｉをＳｉＯ_２換算で１０〜３０質量％、ＭｇおよびＺｎをそれぞれＭｇＯおよびＺｎＯ換算の合量で５〜３０質量％、ＢをＢ_２Ｏ_３換算で１０〜３０質量％、ＡｌとＭ（ＭはＳｒ、Ｂａの少なくとも１種）を（Ａｌ_２Ｏ_３換算の質量％、ＭＯ換算の質量％）と表記した際に、Ａｌ_２Ｏ_３換算で１〜２０質量％、ＭＯ換算で２１〜４５質量％の範囲内にある点Ａ（１、２１）、点Ｂ（１、３５）、点Ｃ（９、４５）、点Ｄ（２０、４５）、点Ｅ（２０、３５）、点Ｆ（９、２１）を結ぶ範囲内で含有することが重要である。図４は、上述のＡｌとＭの好適な範囲を示したグラフである。

そして、第２のガラスとしては、第１のガラスよりも、ＳｉＯ_２換算のＳｉ含有量が１質量％〜４０質量％多く、さらにＢ_２Ｏ_３換算のＢ含有量が３質量％以上であり、かつ、第１のガラスのＢ_２Ｏ_３換算のＢ含有量よりも５質量％以上少ないことが重要である。

第１のガラスと第２のガラスを上記範囲の組み合わせにすることにより、第１の絶縁層の焼成収縮温度を第２の絶縁層の焼成収縮温度よりも低温とすることができ、互いのＸ−Ｙ方向の拘束が強くなりＸ−Ｙ方向の焼成収縮率を５％以下とすることができ、高い寸法精度を得ることができる。

Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮率は、特に２％以下、さらには１％以下、であることが、部品実装時のランク分けを省けるという観点から好ましい。

さらに、第２のガラスのＢａＯの量より第１のガラスのＢａＯの量を多くすることが、焼成収縮温度の制御がより容易となるため好ましい。

なお、ここで、焼成収縮率Ｓ（％）は、焼成前の積層品のＸ−Ｙ方向の所定の目印間距離Ｆと、焼成後の積層品のＸ−Ｙ方向の所定の目印間距離Ｔより、Ｓ＝（（Ｆ−Ｔ）／Ｆ）×１００（％）で示されるものである。

ＳｉＯ_２は、ガラスの網目形成酸化物であり、ガラス形成のために必須であり、ガラスの軟化温度を上昇させる。第１のガラス中のＳｉＯ_２が３０質量％よりも多い場合には、第１の絶縁層の焼成収縮温度が高くなり、十分な拘束が得られなくなり焼成収縮率が大きくなる。逆に、１０質量％より少ない場合には、ガラスの形成が困難となるおそれがある。なお、第１のガラスのＳｉの含有量のより好ましい範囲は、ＳｉＯ_２換算で１３〜２８質量％である。

また、第２のガラス中のＳｉのＳｉＯ_２換算の含有量が、第１のガラス中のＳｉのＳｉＯ_２換算の含有量より１質量％以上多くない場合には、第２の絶縁層の焼成収縮温度が低くなり、十分な拘束が得られなくなり焼成収縮率が大きくなるおそれがある。逆に、第２のガラス中のＳｉのＳｉＯ_２換算の含有量が、第１のガラス中のＳｉのＳｉＯ_２換算の含有量より１質量％以上多くない場合には抗折強度の低下を招くおそれがある。

第２のガラスのＳｉの含有量のより好ましい範囲は、ＳｉＯ_２換算で、第１のガラスのＳｉの含有量に対して１０〜３５質量％多い範囲である。

Ｂ_２Ｏ_３は、ガラスの網目形成酸化物であり、ガラスの軟化温度を低下させる効果が著しいものである。第１のガラス中のＢの含有量が３０質量％よりも多い場合には、第１のガラスの軟化点が低温となりすぎて、第１の絶縁層が焼成中に原形を保てなくなるおそれがある。逆に、１０質量％より少ない場合には、焼成収縮温度が高温となりＸ−Ｙ方向の焼成収縮率が大きくなるおそれがある。また、第１のガラスのＢの含有量のより望ましい範囲は、Ｂ_２Ｏ_３換算で１２〜２５質量％である。

また、第２のガラス中のＢの含有量がＢ_２Ｏ_３換算で３質量％よりも少ない場合には、ガラスの軟化流動性が不十分であり、薄層の絶縁抵抗を高めるために必要な十分に緻密化した絶縁基板層を得ることが困難となる。

さらに、第２のガラス中のＢのＢ_２Ｏ_３換算の含有量が、第１のガラス中のＢのＢ_２Ｏ_３換算の含有量より５質量％以上少なくない場合には、第２の絶縁層の焼成収縮温度が低くなり、十分な拘束が得られなくなり焼成収縮率が大きくなるおそれがある。

また、第２のガラスのＢ_２Ｏ_３換算のＢの含有量のより好ましい範囲は、５質量％以上、かつ第１のガラスのＢ_２Ｏ_３換算のＢの含有量よりも８質量％以上少ないことが好ましい。

ＭｇＯおよびＺｎＯを上記範囲内とすることにより、結晶相としてスピネル、エンスタタイト、フォルステライト、ガーナイト等を低温から析出させることができ、これにより、第１の絶縁層の焼成収縮を低温で完了させることができる。ＭｇおよびＺｎの合量が上記範囲よりも多い場合には、ガラス作製時に溶解残渣が発生しやすくなる。逆に、少ない場合には、焼成収縮温度が高温となりＸ−Ｙ方向の焼成収縮率が大きくなるおそれがある。

ＭｇおよびＺｎのより望ましい範囲は、ＭｇＯおよびＺｎＯ換算の合量で８〜２０質量％である。また、さらなる耐薬品性の向上および誘電損失の低減が図れるという点で、ＭｇＯ換算およびＺｎＯ換算にてＭｇの含有量がＺｎよりも多いことが望ましく、最適にはＺｎを含有しないことが望ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３とＭＯを（Ａｌ_２Ｏ_３換算の質量％、ＭＯ換算の質量％）と表記した際に、Ａｌ_２Ｏ_３換算で１〜２０質量％、ＭＯ換算で２１〜４５質量％の範囲内にある点Ａ（１、２１）、点Ｂ（１、３５）、点Ｃ（９、４５）、点Ｄ（２０、４５）、点Ｅ（２０、３５）、点Ｆ（９、２１）を結ぶ範囲内で含有せしめることにより、ＭＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８で表わされる結晶相をガラス中から析出させることが可能となる。ＭＯは軟化点を低下させる効果が大きく、Ａｌ_２Ｏ_３はガラスを安定化させる効果と、化学的耐久性を高める成分である。ＭとＡｌの含有量が上記範囲から外れる場合には、絶縁層１の焼成収縮温度が高温となりＸ−Ｙ方向の焼成収縮率が大きくなるおそれがある他、抗折強度の低下や、薄層の絶縁抵抗、基板の耐薬品性が低下するおそれがある。

ＡｌとＭのより望ましい範囲は、点Ａ^＊（５、２５）、点Ｂ^＊（５、３５）、点Ｃ^＊（９、４２）、点Ｄ^＊（１６、４２）、点Ｅ^＊（１６、３５）、点Ｆ^＊（９、２５）を結ぶ範囲内である。

また、第１のガラス組成により、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇの水に対する耐溶出性が高くなっているため、表面導体層２にニッケル、金、半田等のメッキを行なった際の回路基板１０の表面が、メッキ液等により侵されることを抑制でき、メッキ後の回路基板１０の抗折強度や表面導体層２の接着強度を強いまま保つことができる。

また、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇが、主結晶相としてアスペクト比３以上のセルシアンまたはスラウソナイトのうち少なくとも１種であることが好ましい。

これらの結晶相は、焼成中に第１のガラスから異方性結晶として析出させることができ、かつ、抗折強度の向上と焼成雰囲気の自由度に優れる、つまり、焼成雰囲気が還元性あるいは酸化性等に限られることがなく、例えば、使用する導体材料に合わせて、焼成雰囲気を自由に選択できるため好ましく、特に高い抗折強度が得られる点で、セルシアンが好ましい。

なお、セルシアンまたはスラウソナイトにおいて、異方性結晶として析出するのは六方晶であるが、他の結晶系、例えば単斜晶等が含有していても差し支えない。

ここで、セルシアンは理想的にはＢａＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８、スラウソナイトは理想的にはＳｒＡｌ_２Ｓｉ_２Ｏ_８で表わされる結晶相である。なお、これらの結晶相が理想的な化学両論組成を有している必要はない。また、互いの固溶体や、第３成分を含有した固溶体であってもよく、さらには両者が混在していても差し支えない。

また、セルシアン結晶相あるいはスラウソナイト結晶相のアスペクト比を大きくするためには、脱有機バインダー後にカーボンが残らないようにするのが好ましい。

また、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇの結晶化度が７５質量％以下、特に７０質量％以下であることが、実効導電率の向上と薄層の絶縁性向上のため好ましい。

すなわち、結晶化度を高めなくとも、異方性結晶が含有されることにより第２の絶縁層が焼成収縮する際のＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制でき、また、異方性結晶が含有されることにより高い抗折強度が得ることができるため、結晶化度を低くして多くの残留ガラス相を第１の絶縁基板層１ａ、１ｇに含有せしめることができる。この残留ガラスの軟化流動により導体と絶縁基板との界面を平滑化することが可能となるので、回路導体層と絶縁基板層との界面が結晶相により粗化されることが抑制され、高周波における実効導電率が向上し、回路基板の伝送特性が向上する。また、この残留ガラスの軟化流動により焼成収縮による緻密化が充分進めることができるため、第１の絶縁基板層にボイドが少なくなり、薄層の絶縁抵抗が高くなる。

なお、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ＺｎＯ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、ＺｎＯの標準試料により回折されたパターンと加えたＺｎＯの標準試料の量の相関関係から、評価対象の試料中に含まれる結晶の種類およびその量を評価した。結晶化度は、その評価結果から算出した、試料中に含まれる結晶相の総質量の割合である。

なお、上記結晶相の総質量とは、試料中に含まれる全ての結晶相の合計であり、例えば、ガラスから析出した結晶相、絶縁層中に焼成前より含まれ、未反応で残る結晶性セラミックス、および、ガラスとセラミックスの反応により生成する結晶相などが含まれる。

第１のガラス中の、ＡｌおよびＭの含有量が、（Ａｌ_２Ｏ_３換算の質量％、ＭＯ換算の質量％）と表記した際に、点Ａ（１、２１）、点Ｂ（１、３５）、点Ｇ（９、３５）、点Ｆ（９、２１）を結ぶ範囲内で含有するとともに、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＴｉＯ_２およびＮａ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を合計で５〜２０質量％含有せしめることにより、より効率よく異方性結晶であるセルシアンあるいはスラウソナイトを析出せせることができ、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮率をより小さくすることができるため好ましく、含有させる組成としては、特に、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯが望ましい。ＡｌとＭのさらに望ましい範囲は、（Ａｌ_２Ｏ_３換算の質量％、ＭＯ換算の質量％）と表記した際に、点Ａ^＊（５、２５）、点Ｂ^＊（５、３５）、点Ｇ（９、３５）、点Ｆ^＊（９、２５）を結ぶ範囲内であり、Ｍとしては、より高い抗折強度が得られるセルシアンが得られる点でＢａが好ましい。また、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏのより望ましい範囲は、その合計で７〜１５質量％である。

さらに、第１のガラスをＭｇをＭｇＯ換算で５〜３０質量％含有し、Ｙ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ_２，Ｎａ_２Ｏ，ＳｎＯ_２，Ｐ_２Ｏ_５，ＺｒＯ_２およびＬｉ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を合計で５〜２０質量％含有するものにしてもよい。Ｍｇが５質量％以上含まれることにより、耐薬品性が向上し、誘電損失を低減させることができる。また、ＭｇＯはＺｎＯよりも結晶化し難いため、残留ガラスの量が増え第１の絶縁基板層を緻密にすることができる。た、Ｙ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ_２，Ｎａ_２Ｏ，ＳｎＯ_２，Ｐ_２Ｏ_５，ＺｒＯ_２およびＬｉ_２Ｏは、結晶化を促進する成分であり、結晶化度や結晶化温度を制御することが可能となる。

第１のガラス中の、ＡｌおよびＭの含有量が、（Ａｌ_２Ｏ_３換算の質量％、ＭＯ換算の質量％）と表記した際に、点Ｃ（９、４５）、点Ｄ（２０、４５）、点Ｅ（２０、３５）、点Ｇ（９、３５）を結ぶ範囲内で含有せしめること、すなわち、ＡｌおよびＢａの含有量をともに増加させることにより、より効率よく異方性結晶を析出させることができるようになり、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮率をより小さくすることができるため好ましい。なお、この場合、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＴｉＯ_２、Ｎａ_２Ｏを含有していなくてもかまわない。ＡｌとＭのさらに望ましい範囲は、点Ｃ^＊（９、４２）、点Ｄ^＊（１６、４２）、点Ｅ^＊（１６、３５）、点Ｇ（９、３５）を結ぶ範囲内であり、Ｍとしては、より高い抗折強度が得られるセルシアンが得られる点でＢａが好ましい。

また、第２のガラスが、２０〜６０質量％のＳｉＯ_２、１０〜２５質量％のＡｌ_２Ｏ_３、８〜３５質量％のＭｇＯ、１０〜２０質量％のＭＯ（ＭはＳｒ、Ｂａの少なくとも１種）を含有せしめ、かつ第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆは焼成によりアスペクト比が３以上の異方性結晶からなるセルシアン結晶相およびスラウソナイト結晶相の少なくとも１種を析出することが、高い抗折強度、高い薄層の絶縁抵抗、および、高周波での高い実効導電率を得るために好ましい。

これは、第２のガラスを上記範囲内とすることにより、焼成によりアスペクト比が３以上の異方性結晶からなるセルシアン結晶相を析出させることが可能となり絶縁基板１の抗折強度を向上させることができるためであり、さらに、異方性のセルシアンおよび異方性のスラウソナイトの少なくとも１種を析出させることにより、結晶化度を高めることなく抗折強度を向上させることができる結果、流動する残留ガラスの量が多くできるため、よりボイドの少ない緻密な組織を得ることができるため、高い薄層の絶縁抵抗を確保できると同時に、導体と絶縁基板１との界面を平滑化できることから、高い実効導電率を得ることができる。Ｍとしては、より高い抗折強度が得られるセルシアンが得られる点でＢａが好ましい。

第２のガラスのより好ましい範囲は、３０〜５５質量％のＳｉＯ_２、１２〜２０質量％のＡｌ_２Ｏ_３、１０〜２５質量％のＭｇＯ、１２〜１８質量％のＭＯである。

また、第２のガラスの組成を上記範囲にするとともに、ＳｉＯ_２に対するＭｇＯの質量比をＭｇＯ／ＳｉＯ_２と表記した際に、０．２０〜０．８７であることが好ましい。

これにより、セルシアンに対してその他のＭｇＯを含む結晶相の形成比率を適正に制御でき、焼成後の第２のガラスは異方性結晶からなるセルシアン結晶相を有し、結晶化度を高くすることができる。また、質量比ＭｇＯ／ＳｉＯ_２が０．２０〜０．８７となることにより、焼成後のガラスの結晶化度が高くなり、ガラス状態の成分が少なくなる結果、誘電損失、特に、高周波における誘電損失を小さくすることができる。質量比ＭｇＯ／ＳｉＯ_２のさらに好ましい範囲は０．２５〜０．８５、より好適には０．４０〜０．８０である。

さらに、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇ、および第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆに含まれる異方性結晶が同じものであることにより、焼成により析出する異方性結晶が一方の絶縁基板層から他方の絶縁基板層へ界面を越えて成長しやすくなり、界面強度がより向上し、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇと第２の絶縁層あるいは第２の絶縁基板層１ｂ、１ｆとの接合が強くなる。これにより、これにより、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮がより抑制できるとともに、焼成収縮の差、あるいは、熱膨張係数差により組成の異なる層の間に発生する応力によるデラミネーションを防止できる。

第１の絶縁基板層１ａ、１ｇ、および第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆの測定周波数８００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚにおける誘電損失が０．００３以下、特に０．００２以下であることが望ましい。

これにより、回路基板１０にストリップライン、フィルター、バラン等の高周波用素子を形成する際に、エネルギーの損失が少なくなり、素子の性能を高めることができる。

なお、絶縁層の誘電損失は、直径８ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状の試料を作製し、誘電体円柱共振器法で周波数１０ＧＨｚ付近の誘電損失を測定した。測定周波数はサンプルによりズレが生じるため、１０±１ＧＨｚで測定したものを１０ＧＨｚでの測定値とした。

また、一般的に、ガラスは、周波数が高くなると誘電損失が大きくなるため、１０ＧＨｚでの誘電損失の測定値を、８００ＭＨｚ〜１０ＧＨｚにおける誘電損失の最大値とした。

さらに、第２のガラスはＺｎＯおよびＴｉＯ_２を実質的に含有しないことが好ましい。これらの成分がガラス成分として存在すると、第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆの誘電損失が大きくなるためである。

なお、実質的に含有しないとは、意図的に含有させないことを指し、不可避不純物として含有することは差し支えない。また、ガラス組成中のＺｎＯおよびＴｉＯ_２の含有量は、特に０．１質量％以下、さらには０．０５質量％以下とするのが好ましい。

第１の絶縁層は、第１のガラスが３０〜１００質量％および第１のセラミックスが０〜７０質量％からなり、第２の絶縁層は、第２のガラスが３０〜１００質量％および第２のセラミックスが０〜７０質量％からなる（ただし、第１のセラミックスと第２のセラミックスがともに０質量％である場合を除く）ことが好ましい。

これは、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇとなる第１の絶縁層のセラミックスの比率が高くなると、基板の抗折強度が大きくなり、ガラスの比率が高くなると焼結性が高くなるため、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇとなる第１の絶縁層は、特に第１のガラスが３０〜１００質量％と第１のセラミックスが０〜７０質量％、さらには第１のガラスが４０〜９０質量％と第１のセラミックスが１０〜６０質量％、好適には第１のガラスが５０〜８０質量％と第１のセラミックスが２０〜５０質量％とからなるのが好ましい。

第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆとなる第２の絶縁層のセラミックスの比率が高くなると、基板の抗折強度が大きくなり、ガラスの比率が高くなると焼結性が高くなるため、第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆとなる第２の絶縁層は、特に第２のガラスが３０〜１００質量％と第２のセラミックスが０〜７０質量％、さらには第２のガラスが４０〜９０質量％と第２のセラミックスが１０〜６０質量％、好適には第２のガラスが５０〜８０質量％と第２のセラミックスが２０〜５０質量％とからなるのが好ましい。

なお、絶縁基板層が破壊されにくくすることにより、表面導体層２の接着強度を高くすることができる。

第１のセラミックスおよび第２のセラミックスとしては、本発明の特徴を阻害しない限り特に限定されるものではないが、特に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、ＳｒＴｉＯ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｍｇ_２Ａｌ_４Ｓｉ_５Ｏ_１８、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４等を適切に用いることにより、第１および第２の絶縁基板層の特性を目的に応じて調整することが可能となる。

これらのなかでも、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＺｒＯ_２は抗折強度が向上するため望ましい。また、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９は誘電損失が少なくなるため好ましい。また、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４は基板の熱伝導が高くなるため好ましい。また、ＳｉＯ_２（クオーツ、クリストバライト）は熱膨張係数を増加させ、ＳｉＯ_２（非晶質＝シリカガラス)、Ｍｇ_２Ａｌ_４Ｓｉ_５Ｏ_１８は熱膨張係数を低下させるために好適である。誘電特性と抗折強度の点を総合してＡｌ_２Ｏ_３がより好ましい。

なお、ガラス組成以外のセラミックフィラーの成分としてはＺｎＯおよびＴｉＯ_２が絶縁層中に含まれていてもかまわない。第２のガラスの融点以下の９００〜１０００℃で焼成される場合は、セラミックフィラーの成分の拡散は少なく、その影響による誘電損失の増加は少ない。

第１のガラスの軟化温度が、第２のガラスの軟化温度より低いことにより、（第２の絶縁層１ｂ〜１ｆが焼成収縮開始するときには、第１の絶縁層１ａ、１ｇの焼成収縮はほぼ終了している。すなわち、第１の絶縁層１ａ、１ｇが焼成収縮しているときには第２の絶縁層１ｂ〜１ｆが焼成収縮せず、第２の絶縁層１ｂ〜１ｆが焼成収縮しているときには、第１の絶縁層１ａ、１ｇは焼成収縮しないため、）互いのＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制しあうことが可能であり、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量のばらつきを抑制でき、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量を０に近づけることができるため好ましい。

より効果的にＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制しあうためには、第１のガラスの軟化温度が、第２のガラスの軟化温度より、特に１０℃以上、さらには４０℃以上、好適には９０℃以上低いことが好ましい。

なお、ここでいう焼成収縮がほぼ終了しているとは、最終焼成体積収縮量の９７％以上、特に９８％以上、さらには９９％以上の焼成収縮が終了しているということである。

また、第２のガラスのＢａＯの量より第１のガラスのＢａＯの量より１０質量％以上多くすると、第１のガラスの軟化温度を第２のガラスの軟化温度よりさらに低くすることができるので好ましい。

なお、第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの焼成収縮を第１の絶縁層１ａ、１ｇにより好適に抑制するために、第１のガラスは、焼成により結晶が生成される結晶性ガラスであることが好ましい。

さらには、第１のガラスの結晶化温度は、第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの焼成収縮開始温度より低いことが好ましく。またさらには、第１のガラスの結晶化温度は、第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの軟化温度より低いことが好ましい。

第１の絶縁層の焼成収縮開始温度は、第２の絶縁層の焼成収縮開始温度より低いことにより、互いのＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制しあうことが可能であり、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量のばらつきを抑制でき、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮量を０に近づけることができるため好ましい。

特に、第１の絶縁層１ａ、１ｇの焼成収縮開始温度が第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの焼成収縮開始温度より、１０℃以上、さらには５０℃以上、好適には１００℃以上低いことが２種の絶縁層の焼成収縮する温度域の重畳が少なくなるので好ましい。

さらに、焼成にあたっては、ＴＭＡ（熱機械的分析）またはＤＴＡ（示差熱分析）より測定した第１の絶縁層１ａ、１ｇの焼成収縮開始温度Ｔ１、第１のガラスの軟化温度ＴＳ１、第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの焼成収縮開始温度Ｔ２、第２のガラスの軟化温度ＴＳ２が、Ｔ１＜ＴＳ１＜Ｔ２＜ＴＳ２の関係になることが好ましい。

なお、第１の絶縁層１ａ、１ｇの焼成収縮開始温度Ｔ１と第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの焼成収縮開始温度Ｔ２の間で温度を一旦保持するような多段焼成も可能であるが、通常の単一キープ温度においても同時焼成することでＸ−Ｙ方向への焼成収縮が抑制されＺ方向に焼成収縮した寸法精度の高い基板を作製することができる。

また、４０℃〜９００℃における焼成後の第１の絶縁層１ａ、１ｇの熱膨張係数と焼成後の第２の絶縁層１ｂ〜１ｆの熱膨張係数の差が２×１０^−６／℃以下であることが好ましいが、上述のように第１の絶縁基板層１ａ、１ｇに異方性結晶を存在させることにより界面強度が向上し、この範囲を外れるものであっても焼成時のデラミネーションなどを抑制できる。

これは、熱膨張係数差が２×１０^−６／℃以内であると、最高焼成温度からの冷却において、熱収縮係数差により生じる第１の絶縁層１ａ、１ｇと第２の絶縁層１ｂ〜１ｆとの界面にクラックやデラミネーションが生じることを抑制できる。とりわけ、クラックやデラミネーションを抑制するためには、熱膨張係数の差は１×１０^−６／℃以下が好ましいが、上述のように第１の絶縁基板層１ａ、１ｇに異方性結晶を存在させることにより界面強度が向上し、この範囲を外れるものであっても焼成時のデラミネーションなどを抑制できる。

なお、平均熱膨張係数の測定は、ＪＩＳ Ｒ３１０２に準拠して測定したものである。試験片は回路基板１０から作製するものであり、試験片は、絶縁層が単一組成の絶縁層からなるように研磨等により作製される。このとき、単一組成の絶縁層の内部あるいは周囲に導体層が形成されている場合は、導体層を含んだ試験片を作成する。なお、回路基板１０からＪＩＳ Ｒ３１０２に定められた寸法の試験片が作成できない場合は、長さを測定する部分の寸法と定められた寸法との差が小さくなるように直方体、または、円柱を配線基板１から切り出し、長さを測定する部分の両端面を研磨により平行にして試験片とすればよい。

第１の絶縁基板層１ａ、１ｇおよび第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆは、セルシアンやスラウソナイトの他に、本発明の特徴を阻害しない限り、他の任意の結晶相が含有していても差し支えない。

特に、第１および第２のセラミックスとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、ＳｒＴｉＯ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｍｇ_２Ａｌ_４Ｓｉ_５Ｏ_１８、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４等を使用することができ、含有される結晶相としては、ディオプサイド、フォルステライト、エンスタタイト、アノーサイト、スピネル、ムライト等の結晶相を含有することができる。これらのセラミックスあるいは結晶相を適宜用いることにより、第１の絶縁基板層１ａ、１ｇおよび第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆの特性を目的に応じて調整することが可能となる。特に、誘電特性と抗折強度の点を総合してディオプサイド、エンスタタイト、フォルステライト、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましく、特に、Ａｌ_２Ｏ_３が最適である。

また、第１の絶縁層１ａ、１ｇと第２の絶縁層１ｂ〜１ｆとは、いずれも１０００℃以下での焼成が可能であり、導体層をＣｕ、Ａｇ、Ａｕ、などの低抵抗導体を用いて形成することが可能である。上述のように第１の絶縁基板層１ａ、１ｇと第２の絶縁基板層１ｂ〜１ｆは低誘電率化が可能であり、信号の高速伝送が必要とされる基板に好適に用いられる。

なお、回路基板１の絶縁基板層の構成として、１ａ、１ｇが第１の絶縁基板層、１ｂ〜１ｆが第２の絶縁基板層の例について詳述してきたが、絶縁基板層の構成はこれに限ったものではない。例えば、１ｂ〜１ｆが第１の絶縁基板層で１ａ、１ｇが第２の絶縁基板層のもの、１ａ、１ｃ、１ｅ、１ｇが第１の絶縁基板層で１ｂ、１ｄ、１ｆが第２の絶縁層基板層のものなどの層構造が挙げられる。層構造は、回路基板１の反りを少なくする点から積層方向に略対称であるのが好ましい。また、第１の絶縁基板層と第２の絶縁基板層の誘電特性の差を利用し、誘電率の高い絶縁層の層でコンデンサを形成したり、誘電損失の少ない絶縁層でストリップラインやフィルターを形成したりしてもよい。

図２は、本発明の基板の別の一実施形態の回路基板の縦断面図である。

本発明の回路基板２０は、絶縁基板１１、絶縁基板１１の表裏面に形成された表面導体層１２、絶縁基板１１の内部に形成された内部導体層１３、および、導体層間を接続するビアホール導体１４から構成されている。絶縁基板層の一部にキャビティ１５が形成されている。キャビティ１５には、例えば、半導体素子やチップ部品などを実装することができる。

絶縁基板１１は、例えば、１５層の積層一体化された絶縁基板層１１ａ〜１１ｏからなっている。１１ａ〜１１ｈは第１の絶縁基板層であり、１１ｉ〜１１ｏは第１の絶縁基板層１１ａ〜１１ｈとは組成の異なる第２の絶縁基板層である。第１の絶縁基板層１１ａ〜１１ｈは第１のガラスを含むか第１のガラスからなる第１の絶縁層を焼成して形成されており、第２の絶縁基板層１１ｉ〜１１ｏは第２のガラスを含むか第２のガラスからからなる第２の絶縁層を焼成して形成されている。第１の絶縁基板層１１ａ〜１１ｈの厚みは約１０μｍ、第２の絶縁基板層１１ｉ〜１１ｏの厚みは約６０μｍである。なお、絶縁基板１の積層数は、例えば２〜５０層としてもよい。また、第１の絶縁基板層１１ａ〜１１ｈの厚みは、例えば、３〜１５０μｍ、第２の絶縁基板層１１ｉ〜１１ｏの厚みは、例えば、１０〜３００μｍとすることができる。

なお、第１および第２の絶縁基板層は、目的に応じて、例えば、比誘電率、抗折強度、誘電損失、熱伝導率、嵩密度、温度係数などの他の特性を変えた材料設計を行なうことができる。

また、第１の絶縁基板層（Ａ）および第２の絶縁基板層（Ｂ）の積層形態としては、図１では、ＡＢＢＢＢＢＡにて積層したが、その他、ＡＢＡＢＡＢＡ、ＡＡＡＢＡＡＡ、ＡＡＢＢＢＡＡ、ＡＡＢＡＢＡＡ、ＡＡＢＢＡＡＡ、ＡＢＡＡＡＡＡ、ＡＢＡＡＡＢＡ、ＡＢＢＡＢＢＡ、ＡＡＢＡＡＡＡ、ＡＢＢＡＡＡＡ、ＡＢＢＢＡＡＡ、ＡＢＢＢＢＡＡでもよく、また、ＡとＢとを反対に入れ替えてもよい。

さらには、第１および第２の絶縁基板層以外の第３の絶縁基板層を加えても良い。また、第１および第２の絶縁基板層以外の絶縁層が複数種類であっても良い。

続いて、本発明の基板の製造方法について説明する。

上記の粉末を用いて、第１および第２の絶縁層としてグリーンシートを作製する。グリーンシートは、所定のセラミック粉末組成物と焼成途中で容易に分解する有機バインダーと有機溶剤および必要に応じて可塑剤とを混合し、スラリー化し、このスラリーを用いて、リップコーター法やドクターブレード法などの公知の成形法によりテープ成形を行い、所定寸法に切断しグリーンシートを作製する。なお、場合によっては、片方の絶縁層はペースト化し、スクリーン印刷法やグラビア印刷法などの公知の印刷法により形成することも可能である。

次にこのグリーンシートにパンチングやレーザーなどによって貫通孔を形成し、その貫通孔内に導体ペーストを充填し、また、表面導体層や内部導体層を、導体ペーストを用いてスクリーン印刷法などによって被着形成する。

このようにして得られた各グリーンシートを、所定の第１および第２の絶縁層の積層順序に応じて積層して積層体を形成した後、焼成する。

第１の絶縁層が焼成収縮を開始する際に第２の絶縁層がＸ−Ｙ方向における焼成収縮を抑制し、第１の絶縁層が焼成収縮を完了すると、第２の絶縁層の焼結が進行する際に、第１の絶縁層がＸ−Ｙ方向における焼成収縮を抑制する結果、焼結完了後の多層基板全体としてＸ−Ｙ方向の焼成収縮を抑制でき、さらに、第１の絶縁層に含まれるガラスの軟化温度が第２の絶縁層に含まれるガラス粉末の軟化温度よりも低いため、焼成収縮率を０に近づけることができ、寸法精度の高い基板を提供することができる。

以上、詳述してきたように、本発明により、抗折強度が高く、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮が少なく、かつ薄層の絶縁抵抗が高い基板を提供することができる。

まず、絶縁層を作製した。表１、表２に示すガラス粉末とセラミック粉末とに、有機バインダーとしてメタクリル樹脂、有機溶剤としてトルエン、および可塑剤とを混合してスラリーを作製し、これをドクターブレード法により成形し、グリーンシートを作製し、多層基板用の絶縁層とした。

なお、第１の絶縁層に含まれるガラスの軟化温度ＴＳ１と、第２の絶縁層に含まれるガラスの軟化温度ＴＳ２は、ＤＴＡ（示差熱分析）により、１０℃／分で昇温して得られた曲線から決定した。結果を表１、表２に示した。

各絶縁層の焼成収縮開始温度Ｓおよび収縮終了温度Ｅを表３に示した。これらの測定は、表１、表２に示した各絶縁層の組成物についてワックスを添加して、１００ＭＰａでプレスすることにより圧粉体を別途形成し、この圧粉体に対して空気中でＴＭＡ（熱機械分析）による４０℃〜１０００℃の温度範囲により各ガラスセラミックスまたはガラスの焼成収縮開始温度ＳＡ、焼成収縮終了温度ＳＥ、４０℃〜９００℃における熱膨張係数を評価した。なお、焼成収縮開始温度ＳＡは圧粉体が熱膨張により最も膨張した点から高温側で３％焼成収縮した温度、焼成収縮終了温度ＳＥは圧粉体が焼結により最も焼成収縮した点から低温側で３％焼成収縮していない温度とした。

第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層の抗折強度については、それぞれの絶縁基板層単体の焼結体を３ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍに加工し、オートグラフ（材料試験機）を用いてＪＩＳ Ｒ−１６０１に基づく３点曲げ強度を測定した。

第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層の誘電損失については、表１、２に示す組成物について誘電特性評価用の試料として直径１０ｍｍ高さ８ｍｍの円柱状に１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、９１０℃の条件で１時間焼成して、直径８ｍｍ、高さ６ｍｍの円柱状の試料を得た。誘電特性の評価は、誘電体円柱共振器法で周波数１０ＧＨｚ付近の誘電損失を測定した。

得られた絶縁層の所定の位置にパンチング等により貫通孔を形成し、この貫通孔にＡｇ粉末を含む導電性ペーストを充填するとともに、この導電性ペーストを絶縁層表面にスクリーン印刷して配線パターンを形成した後、これを乾燥させた。そして、これらの絶縁層を図１に示した絶縁層の構成と同じ積層体となるように、第１の絶縁層を最上層および最下層を絶縁層とし、これらに挟まれる絶縁層を第２の絶縁層として積層した。第１および第２の絶縁層としては、表３の示す絶縁層をそれぞれ選択した。得られた積層体を、大気中４００℃で脱有機バインダー処理し、さらに９１０℃で焼成し、図１に示す回路基板を作製した。なお、各絶縁層１ａ〜１ｇの厚みは０．１ｍｍであり、回路基板の大きさは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚み０．７ｍｍであった。次に、焼成前に測定しておいた積層体の所定のポイント間の長さと、焼成後の回路基板の同一ポイント間の長さから、回路基板のＸ−Ｙ方向の焼成収縮率を測定した。

また、回路基板反りについては、上記層構成の回路基板の片面のみに焼成後５ｍｍ×５ｍｍの四角形になるようにＡｇ導体を印刷、同時焼成したサンプルで評価を行なった。評価方法は、５ｍｍ×５ｍｍの四角形パターン内側の４．６ｍｍ×４．６ｍｍの四角形の領域についてレーザー変位３次元測定機で、測定ピッチＸ、Ｙともに５０μｍ、速度２０００μｍ／秒の条件で表面の凹凸を測定し、最も低い点と最も高い点の差を反り量とした。

さらに、回路基板の表面を研磨して２０倍の双眼実体顕微鏡で表面観察することにより、回路基板のクラックの有無を調べ、回路基板の破断面を１００倍の光学顕微鏡で観察することによりデラミネーションの有無を調べ、これらのいずれかがある場合は欠陥ありとした。

またさらに、回路基板の第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層の結晶について以下の評価を行なった。第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層に含有される結晶相を、ＸＲＤ回折パターン（２θ＝１０°〜８０°）から確認した。ＺｎＯを標準試料として用い、リートベルト解析法により第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層の結晶化度を算出した。第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層の異方性結晶のアスペクト比を測定した。なお、アスペクト比は、焼結体の縦断を鏡面研磨し１０００倍の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて撮影された９０μｍ×１２０μｍの範囲内の写真の任意の２０μｍ×２０μｍの領域からアスペクト比（長径／短径比）が大きいものから１０個を選択したときの平均値である。

さらにまた、第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層が積層一体化された基板の抗折強度を評価するため、回路基板層を含まない、図３（ａ）あるいは図３（ｂ）の層構成を有し、各絶縁基板層の厚みが１００ｕｍでなる基板を作製した。基板３０は、第１の絶縁基板層３ａ、３ｇと第２の絶縁基板層３ｂ〜３ｆとが積層一体化したものであり、基板４０は、第１の絶縁基板層４ｂ〜４ｆと第２の絶縁基板層４ａ、４ｇとが積層一体化したものである。基板３０および基板４０を、厚み０．７ｍｍ×４ｍｍ×５０ｍｍに加工し（ただし表面の研磨は行なわない）、オートグラフを用いて厚みおよび表面仕上げ以外はＪＩＳ Ｒ−１６０１に準じた３点曲げ強度を測定し、基板３０と基板４０のうちで高い抗折強度が得られた基板の抗折強度の値を表３に記載した。

またさらに、厚さ２５μｍ第１の絶縁基板層および第２の絶縁基板層を内層に配置し、その上下に、１ｍｍ×１ｍｍの四角形の対向電極を２２ヶ配置したサンプルを作製し、高温高湿バイアス試験（８５℃、８５％ＲＨ、直流１０Ｖ）を１０００時間行い、試験後の絶縁抵抗を測定し、その最低値を表３に示した。なお、絶縁抵抗は１０^９Ω以上を合格とした。

さらに、比較例として表１、表３に本発明の範囲外の第１の絶縁基板層を用いた場合、表３に本発明の範囲外の第１、および第２の絶縁基板層を本発明の範囲外となるように組み合わせた場合に関しての評価結果を記載した。なお、第２の絶縁基板層に関しては、第１の絶縁基板層との組合せにて本発明の範囲かどうかが定まるため、表２においては本発明の範囲外を示す＊印の記載は行っていない。また、表３に示した基板特性のうち、Ｘ−Ｙ収縮率、反り、欠陥および絶縁抵抗は、回路導体層を含む回路基板を評価した特性であり、抗折強度は回路導体層を含まない基板を評価した特性である。なお、表３におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、F、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、ＡＣ、ＡＤ、ＡＥ、ＡＦ、ＡＧ、
ＡＨ、ＡＩ、ＡＱおよびＡＲは参考資料である。

本発明の範囲内の試料Ａ〜Ｎ、Ｚ〜ＡＫ、ＡＱおよびＡＲでは、回路基板の焼成収縮率が５％以下と小さく、反り量は５０μｍ以下であり、クラックやデラミネーションなどの欠陥は観察されず、第１および第２の絶縁基板層の１ｍｍ×１ｍｍあたりの絶縁抵抗が１０^９Ω以上となった。また、基板の抗折強度が３００ＭＰａ以上となった。

このように、本発明の基板は、抗折強度が高く、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮が小さく、かつ薄層の絶縁抵抗が高い特徴を有する。

これに対して、第１の絶縁層または第２の絶縁層に含まれるガラスの組成範囲が本発明の範囲外の試料Ｏ〜Ｙ、ＡＬ〜ＡＰおよびＡＳ〜ＡＵでは、Ｘ−Ｙ方向の焼成収縮率が５％を超える、抗折強度が３００ＭＰａ未到達、欠陥、反り、薄層の絶縁抵抗の低下、が観察された。

また、実施例で作製した試料を、蛍光Ｘ線分析装置で組成分析した。その結果、各絶縁基板層の組成は、調合した原料組成と同じであった。

本発明の基板の一実施形態である回路基板の一例を示す断面図である。 本発明の基板の一実施形態である回路基板の他の例を示す断面図である。 本発明の基板の一実施形態である基板の一例であり、抗折強度測定試料の断面図である。 本発明の第１の絶縁層に含まれるガラスの組成中のＡｌおよびＭ（ＭはＳｒ、Ｂａの少なくとも１種）の好適範囲を示すグラフである。

符号の説明

１、１１・・・絶縁基板
１ａ〜ｇ、１１ａ〜ｏ・・・絶縁基板層
２、１２・・・表面導体層
３、１３・・・内部導体層
４、１４・・・ビアホール導体
１５・・・キャビティ
１０、２０・・・回路基板

Claims (2)

1. 第１のガラスを含む第１の絶縁層と第２のガラスを含む第２の絶縁層とを積層し焼成してなる基板であって、前記第１の絶縁層を焼成した第１の絶縁基板層と前記第２の絶縁層を焼成した第２の絶縁基板層とが積層一体化された基板において、
   前記第１の絶縁基板層は、
   アルミナフィラーと、
   アスペクト比が５以上のセルシアンと、
   ガーナイトまたはスピネルと、
   ガラス相とを有し、
   Ｘ線回折のリートベルト解析によって求められる結晶相の割合である結晶化度が５９〜７５質量％であり、
   前記第２の絶縁基板層は、
   アルミナまたはチタン酸マグネシウムのセラミックフィラーと、
   アスペクト比が５以上のセルシアンおよびムライト、またはアスペクト比が５以上のセルシアン、フォルステライトおよびスピネルと、
   ガラス相とを有し、
   Ｘ線回折のリートベルト解析によって求められる結晶相の割合である結晶化度が６２〜６３質量％であり、
   前記第１のガラスが、
   ＳｉをＳｉＯ_２換算で１１．０〜２０．６質量％、
   ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で８．０〜１３．７質量％、
   ＢａをＢａＯ換算で２９．８〜４１．５質量％、
   ＢをＢ_２Ｏ_３換算で１２．９〜２０．８質量％、
   ＣａをＣａＯ換算で２．５〜８．８質量％、
   ＺｒをＺｒＯ_２換算で１．５〜２．０質量％および
   ＳｒをＳｒＯ換算で０．３質量％以下の組成を有しており、
   前記第２のガラスが、
   ＳｉをＳｉＯ_２換算で３４．０〜４２．９質量％、
   ＡｌをＡｌ_２Ｏ_３換算で１２．９〜１４．２質量％、
   ＢａをＢａＯ換算で１０．０〜１４．１質量％、
   ＢをＢ_２Ｏ_３換算で５．０〜７．５質量％、
   ＣａをＣａＯ換算で１．７〜１１．５質量％、
   ＺｒをＺｒＯ_２換算で１．０〜１．８質量％および
   ＳｒをＳｒＯ換算で０．５〜０．７質量％の組成を有していることを特徴とする基板。
2. 請求項１に記載の基板に回路導体層を形成してなる回路基板。

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