JP2007150052A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル内蔵基板の表層配線導体のメタライズ強度を高くすることで、基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品の実装強度の高いコイル内蔵基板を提供すること。
【解決手段】フェライトグリーンシート１１を準備する工程と、フェライトグリーンシート１１の表面に、２価の金属酸化物が添加された金属導体ペースト１３を印刷する工程と、金属導体ペースト１３が印刷された前記フェライトグリーンシートが表層に位置する積層体１２を作製する工程と、積層体１２を焼成する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、非磁性フェライト焼結体から成る絶縁基体の表面に、低抵抗金属から成る表層配線導体が同時焼成されて形成される配線基板およびその製造方法、例えば、絶縁基体の内部にインダクタンス値を上げるための磁性フェライト層が設けられたコイル内蔵基板の製造方法に関するものである。

従来、携帯電話機を始めとする移動体通信機器等の電子機器には、多数の電子装置が組み込まれている。このような携帯電話機等の通信機器は、近年小型化が急激に進んでおり、これに搭載される各種電子装置も小型化、薄型化が要求されている。例えば、ガラスセラミック基板の内部にコイルを内蔵した構成のＬＣフィルタが知られている。このＬＣフィルタの場合、従来はチップ部品のコイルを用いて外付けしていたものを、セラミック基板等の絶縁基板の内部に内蔵することで小型化、薄型化ができるという利点を有する。なかでも、１００ｎＨを超えるインダクタンスの大きなコイルは、チップ部品として比較的大型であり、これを絶縁基板に内蔵することは小型化、薄型化への効果が大きいという利点を有する。このようなセラミック基板に内蔵されるコイルとしては、厚み方向にコイルを繋げて形成するソレノイドコイル、同一平面状にコイルを形成するスパイラルコイルがあるが、なかでも平面スパイラルコイルは同一平面状にコイルを形成するためセラミック基板を薄型化する上で好ましい。

また、近年では絶縁基板に強磁性を有するフェライトを用いて、コイルをこの磁性フェライト内部に埋設させることにより、コイルの巻き数を多くすることなく１００ｎＨを超えるインダクタンスを実現し効果的に小型化、薄型化ができるとともに、チップ部品を表面に実装する工程を省略し実装工程の簡略化を図ることが行なわれている。

また、磁性を有さない非磁性フェライトの内部に磁性フェライト層を内蔵させ、この磁性フェライト層にコイルを形成し、非磁性フェライトに配線を形成することで配線のインダクタンスを低減させ、回路が誤動作することを抑制していた。

このようなコイル内蔵基板として、例えば、携帯電話機に使用されるコイル内蔵基板は、複数の非磁性フェライト層が積層されて成る絶縁基体と、絶縁基体に挟まれて積層されるとともに内部にコイル用導体が埋設された磁性フェライト層によって構成されている。そして、絶縁基体の表面には、半導体チップやチップ部品を搭載するための搭載用電極などの表層配線導体が形成されている。

このような従来のコイル内蔵基板は、以下のようにして作製される。まず、非磁性フェライト粉末とガラス粉末、または、磁性フェライト粉末に、適当な有機バインダー，可塑剤，有機溶剤等を混合してスラリーを得て、これからドクターブレード法等によって非磁性フェライトグリーンシートと磁性フェライトグリーンシートを製作する。次に、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｇ合金等の金属粉末に、適当な有機バインダー，溶剤を混練して作製した金属導体ペーストを、非磁性フェライトグリーンシートの表面には電極パッド等の表層配線導体パターンとして、磁性フェライトグリーンシートの表面にはコイル導体パターンとして印刷する。そして、少なくとも２枚の磁性フェライトグリーンシートの間にコイル導体が形成され、その外層に複数の非磁性フェライトグリーンシートを積層して積層体を得て、これを同時焼成する。
特開平６−３３３７４３号公報

しかしながら、従来のコイル内蔵基板の製造方法では、金属導体ペーストを焼成してなる表層配線導体は、電気的な損失を防ぐために金属成分のみを用いて導体抵抗を低くすることが望ましいが、金属成分のみの場合には金属成分が磁性または非磁性のフェライト層に拡散しないので、表層配線導体とフェライト層との結合力が弱く、コイル内蔵基板に実装した半導体チップやチップ部品が剥がれるという問題点があった。

そこで、表層配線導体にガラス組成物を添加し、このガラスをフェライト層に拡散させることによって結合力を強くしようとすると、焼成時にフェライト層より軟化温度の低いガラスが液層としてフェライト層内に拡散しフェライト層の焼結温度が下がることによって、フェライト層の焼結が収縮を伴わない表面拡散が支配的なものとなり、焼結体の中にボイドが多く内在したものとなる。

その結果、表層配線導体との界面付近のフェライトの磁器強度が低下し、ここに外力などが作用すると表層配線導体の直下のフェライトが破壊し、コイル内蔵基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品が剥がれるという問題点を効果的に解消することができない上に、ガラスを添加した分だけ表層配線導体の電気的な損失が増大するという問題点があった。

本発明は以上のような従来の問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、表層配線導体とフェライト層との界面の強度を高くすることで、基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品の実装信頼性が高い配線基板、例えば、コイル内蔵基板等の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、フェライトグリーンシートを準備する工程と、前記フェライトグリーンシートの表面に、２価の金属酸化物が添加された金属導体ペーストを印刷する工程と、前記金属導体ペーストが印刷された前記フェライトグリーンシートが表層に位置する積層体を作製する工程と、前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記表層に位置するフェライトグリーンシートは非磁性フェライトグリーンシートであり、前記金属導体ペーストは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属を主成分とし、ＣｕＯ、ＺｎＯのうち少なくとも1種類の金属酸化物が添加されて成ることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記金属導体ペーストは、前記主成分の金属粉末１００質量部に対して、ＣｕＯまたはＺｎＯが５〜１５質量部添加されて成ることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板は、前記金属導体ペーストは、前記主成分の金属粉末１００質量部に対して、ＣｕＯおよびＺｎＯの和が５〜１５質量部添加されて成ることを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法は、２価の金属酸化物が添加された金属導体ペーストをフェライトグリーンシートの表面に印刷し焼成することにより、表層配線導体とフェライトを強く結合させることができる。これは、焼成の際に２価の金属酸化物とフェライトとが結合することにより、表層配線導体とフェライト層との界面に機械的に強いスピネル構造体が形成されるためであると考えられる。この結果として基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品の実装信頼性が高い配線基板を得ることができる。

また、本発明の配線基板の製造方法は、表層に位置するフェライトグリーンシートを非磁性フェライトグリーンシートとして、金属導体ペーストをＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属を主成分とし、ＣｕＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１種類の金属酸化物が添加されて成るものとしたことにより、表層配線導体は、非磁性層の上に形成され、低抵抗金属と非磁性のＣｕＯやＺｎＯとから成ることから、表層配線導体に高いインダクタンスが生じてノイズが発生することがないので、配線基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品に対して電気的な影響を及ぼすことがなく回路が誤動作することを防止することができる。

また、本発明の配線基板の製造方法は、金属導体ペーストを金属粉末１００質量部に対してＣｕＯまたはＺｎＯ、もしくは、ＣｕＯおよびＺｎＯの和として、その添加量を５〜１５質量部とした場合には、顕著に表層配線導体と非磁性フェライト層との界面の強度を高くすることができ、基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品の実装信頼性がより一層高い配線基板を得ることができるとともに、表層配線導体の電気抵抗が高くなってしまうことがない。

本発明を添付図面に基づいて以下に詳細に説明する。図１は本発明の配線基板の製造方法を用いて配線基板としてコイル内蔵基板を作製した場合の実施の形態の一例を示す工程毎の断面図である。１１はフェライトグリーンシート、１２は積層体、１３は金属導体ペースト、１４はコイル用導体ペースト、１５は内部配線導体ペースト、１６は貫通導体ペーストである。７は積層体１２を焼成することにより得られる配線基板であり、１は非磁性フェライト層からなる絶縁層、２は強磁性フェライト層、３は表層配線導体、４は平面スパイラルコイル、５は内部配線導体、６は平面スパイラルコイル４と内部配線導体５との接続や内部配線導体５と表層配線導体３との接続のように絶縁層１や磁性フェライト層２を貫通して配線導体を接続する貫通導体であり、表層配線導体３には、半導体チップやチップ部品を搭載するための搭載用電極３ａと配線基板７を外部配線基板に接続するための電極パッド３ｂとがある。

本発明の配線基板の製造方法は、フェライトグリーンシート１１を準備する工程（ａ）と、フェライトグリーンシート１１の表面に、２価の金属酸化物が添加された金属導体ペースト１３を印刷する工程（ｂ）と、この金属導体ペースト１３が印刷されたフェライトグリーンシート１１が表層に位置する積層体１２を作製する工程（ｃ）と、積層体１２を焼成する工程とを有する。

まず、図１（ａ）に示すように、フェライトグリーンシート１１を準備する。フェライトグリーンシート１１は、フェライト組成粉末に有機バインダー，有機溶剤，必要に応じて可塑剤等を混合してスラリーを作製し、これからドクターブレード法，圧延法，カレンダーロール法等のシート形成手段により製作される。フェライトグリーンシートとしては、表層の絶縁層１である非磁性フェライト層となる非磁性フェライトグリーンシート１１ａと、強磁性フェライト層２となる強磁性フェライトグリーンシート１１ｂとがある。

非磁性フェライトグリーンシート１１ａのフェライト組成粉末は、Ｘ−Ｆｅ_２Ｏ_４（ＸはＣｕ，Ｚｎ）として示される正スピネル構造の固溶体であるＣｕ−Ｚｎ系フェライトの粉末が用いられ、特にその組成比は焼結体としてＦｅ_２Ｏ_３を５０〜７０質量％、ＣｕＯを５〜２０質量％、ＺｎＯを２０〜３５質量％とすると、１０００℃以下の低温で焼結密度５．０ｇ／ｃｍ^３以上の高密度焼成が可能であり、かつ、低温度域でも非磁性であるので好ましい。

ここで、Ｆｅ_２Ｏ_３はフェライトの基幹成分であり、５０質量％未満の場合、磁性が発生する傾向がある。他方、７０質量％を超えて多い場合は、焼結密度の低下により機械的強度が低下する傾向がある。

ＺｎＯは非磁性フェライトグリーンシート１１ａを焼成してなる非磁性フェライト層を非磁性にするために重要な要素であり、フェライト主成分のうち２０質量％未満であると、焼結密度の低下により機械的強度が低下する傾向があり、逆に３５質量％より多くても磁性が発生する傾向がある。

ＣｕＯは焼結温度の低温化のために重要な要素であり、ＣｕＯが低温で液層を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに８００〜１０００℃の低温で焼成することができる。このことからＣｕＯが５質量％未満であると、金属導体ペースト１３や内部配線導体ペースト１５と同時に低温度域で焼成を行う場合に焼結密度が不十分になり、機械強度が不足する傾向がある。また、２０質量％を超えて多い場合、キュリー温度が上がり、低温領域で磁性が発生する傾向がある。

強磁性フェライトグリーンシート１１ｂのフェライト組成粉末は、強磁性フェライトであるＮｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｍｇ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｃｏ系フェライト等の粉末があるが、Ｘ−Ｆｅ_２Ｏ_４（ＸはＣｕ，Ｎｉ，Ｚｎ）として示される逆スピネル構造の固溶体であるＮｉ−Ｚｎ系フェライトが高周波帯域で十分に高い透磁率を得るのに好ましく、特にその組成比は焼結体としてＦｅ_２Ｏ_３を６３〜７３質量％、ＣｕＯを５〜１０質量％、ＮｉＯを５〜１２質量％、ＺｎＯを１０〜２３質量％とすると、１０００℃以下の低温で焼結密度５．０ｇ／ｃｍ^３以上の高密度焼成が可能であり、かつ、高周波帯域で十分に高い透磁率を得ることができるので好ましい。

ここで、Ｆｅ_２Ｏ_３はフェライトの基幹成分であり、６３質量％未満の場合、十分な透磁率が得られない傾向がある。他方、７３質量％を超えて多い場合は、焼結密度の低下により機械的強度が低下する傾向がある。

ＣｕＯは焼結温度の低温化のために重要な要素であり、ＣｕＯが低温で液層を形成することにより焼結を促進させる効果を用いて、磁気特性を損なわずに８００〜１０００℃の低温で焼成することができるためである。５質量％未満であると、金属導体ペースト１３や内部配線導体ペースト１５と同時に低温度域で焼成を行う場合に焼結密度が不十分になり、機械強度が不足する傾向がある。また、１０質量％を超えて多い場合、磁気特性の低いＣｕＦｅ_２Ｏ_４の割合が多くなるため磁気特性を損ないやすくなる傾向がある。

ＮｉＯは強磁性フェライトグリーンシート１１ｂを焼成してなる強磁性フェライト層２の高周波域における透磁率を確保するために含有させる。ＮｉＦｅ_２Ｏ_４は高周波域まで共振による透磁率の減衰を起さず、高周波域での透磁率を比較的高い値に維持することができるが、初期透磁率は低い特徴をもつため、５質量％未満であると、１０ＭＨｚ乃至それ以上の高周波域での透磁率が低下する傾向がある。また、１２質量％より多い場合、ＮｉＦｅ_２Ｏ_４の割合が多くなり初期透磁率が低下する傾向にある。

ＺｎＯは強磁性フェライトグリーンシート１１ｂを焼成してなる強磁性フェライト層２の透磁率向上のために重要な要素であり、フェライト主成分のうち１０質量％未満であると、透磁率が低くなる問題を生じる可能性があり、逆に２３質量％より多くても磁気特性が悪くなる傾向がある。

非磁性及び強磁性フェライト粉末は、Ｆｅ_２Ｏ_３とＣｕＯ，ＺｎＯ，またはＮｉＯとを予め仮焼することにより作製されたフェライト粉末であり、平均粒径が０．１μｍ〜０．９μｍの範囲で均一であり、粒形状は球形状に近いものが望ましい。これは、平均粒径が０．１μｍより小さいと、フェライトグリーンシート１１の製作においてフェライト粉末の均一な分散が困難であり、平均粒径が０．９μｍより大きいとフェライトグリーンシート１１の焼結温度が高くなりやすくなるからである。また、粒径が均一で球状に近いことにより均一な焼結状態を得ることができる。例えばフェライト粉末で部分的に小さい粒径が存在した場合は、その部分のみ結晶粒の成長が低下し、焼結後に得られるフェライト層の透磁率が安定しにくい傾向がある。

フェライトグリーンシート１１の有機バインダーは、従来よりセラミックグリーンシートに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系バインダーがより好ましい。

フェライトグリーンシート１１の有機溶剤は、フェライト粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、トルエン，ケトン類，アルコール類の有機溶媒や水等が挙げられる。これらの中で、トルエン，メチルエチルケトン，イソプロピルアルコール等の蒸発係数の高い溶剤はスラリー塗布後の乾燥工程が短時間で実施できるので好ましい。

フェライトグリーンシート１１を作製するためのスラリーはフェライト組成粉末１００質量部に対して有機バインダーを５〜２０質量部、有機溶剤を１５〜５０質量部加え、ボールミル等の混合手段により混合することにより３〜１００ｃｐｓの粘度となるように調製される。

次に図１（ｂ）に示すように、フェライトグリーンシート１１の表面に２価の金属酸化物が添加された金属導体ペースト１３を印刷する。このときのフェライトグリーンシート１１は次の積層体を作製する工程において表層に位置するフェライトグリーンシート１１である。２価の金属酸化物が添加された金属導体ペーストを積層体の表面に位置するフェライトグリーンシートの表面に印刷することにより、後の焼成工程において金属導体ペースト１３とフェライトグリーンシート１１とが強固に接合して焼結するので、金属導体ペースト１３を焼成してなる表層配線導体３と、フェライトグリーンシート１１を焼成してなるフェライト層とを強く結合させることができ、この結果として基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品の実装信頼性が高い配線基板を得ることができる。これは、焼成の際に２価の金属酸化物とフェライトとが結合することにより、表層配線導体３とフェライト層との界面に機械的に強いスピネル構造体が形成されるためであると考えられ、２価でない場合はフェライトとスピネル構造を形成しないので効果がないと思われる。

金属導体ペースト１３は、主成分の金属導体粉末、２価の金属酸化物の粉末に有機バインダー，有機溶剤，必要に応じて分散剤等を加えてボールミル、三本ロールミル、プラネタリーミキサー等の混練手段により混合および混練することで作製される。

金属導体粉末は、Ｗ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金が挙げられるが、その中でもフェライトが焼成される温度で焼結する金属の粉末である、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金が好ましい。

２価の金属酸化物の粉末としては、ＺｎＯ，ＣｕＯ，ＭｇＯ，ＣｏＯ，ＮｉＯ，ＭｎＯ，ＦｅＯ等の粉末が挙げられる。

金属導体ペースト１３の有機バインダーは、従来より導体ペーストに使用されているものが使用可能であり、例えばアクリル系（アクリル酸，メタクリル酸またはそれらのエステルの単独重合体または共重合体，具体的にはアクリル酸エステル共重合体，メタクリル酸エステル共重合体，アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体等），ポリビニルブチラ−ル系，ポリビニルアルコール系，アクリル−スチレン系，ポリプロピレンカーボネート系，セルロース系等の単独重合体または共重合体が挙げられる。有機バインダーの選定に当たっては、溶解度パラメータの他、焼成工程での分解、揮発性を考慮すると、アクリル系、アルキド系の有機バインダーがより好ましい。

金属導体ペースト１３の有機溶剤は、導体粉末と有機バインダーとを良好に分散させて混合できるようなものであればよく、テルピネオールやブチルカルビトールアセテート及びフタル酸等などが使用可能である。

金属導体粉末と２価の金属酸化物粉末を合わせた原料（実施例の表現）１００質量部に対して有機バインダーを３〜１５質量部、有機溶剤を１０〜３０質量部加えて混練することにより、金属導体ペースト１３が印刷により表層配線導体３を形成でき、かつ表層配線導体３を形成した後に金属導体ペースト１３の滲みが発生しない程度の粘度、１００００〜２００００ｃｐｓ程度となるようにすることが望ましい。

フェライトグリーンシート１１の表面に金属導体ペースト１３を印刷する方法は、特に制限されるものではなく、従来周知のスクリーン印刷法やグラビア印刷法等が使用可能である。

表層に位置するフェライトグリーンシート１１は非磁性フェライトグリーンシート１１ａであり、金属導体ペースト１３は、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属を主成分とし、ＣｕＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１種類の金属酸化物が添加されて成ることが好ましい。これら主成分の金属は低抵抗であるとともに、添加されるＣｕＯやＺｎＯは磁性を有さず、非磁性層の上に形成されることから、金属導体ペースト１３を焼成してなる表層配線導体３に高いインダクタンスが生じてノイズが発生することがないので、配線基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品に対して電気的な影響を及ぼすことがなく高周波用途などに用いることができる。

金属導体ペースト１３に添加するＣｕＯまたはＺｎＯは、金属粉末１００質量部に対して５〜１５質量部とすることが好ましい。５質量部未満の場合、フェライトグリーンシート１１との接合強度が十分に得られない傾向がある。他方、１５質量部を超えて多い場合は、焼成後の表層配線導体３の電気抵抗が高くなりやすい傾向がある。

また、金属導体ペースト１３に添加するＣｕＯおよびＺｎＯの和は、金属粉末１００質量部に対して５〜１５質量部とすることが好ましい。５質量部未満の場合、フェライトグリーンシート１１との接合強度が十分に得られない傾向がある。他方、１５質量部を超えて多い場合は、焼成後の表層配線導体３の電気抵抗が高くなりやすい傾向がある。

金属導体ペースト１３を印刷するのと平行して、内部配線導体ペースト１５やコイル用導体ペースト１４も同様にしてフェライトグリーンシート１１の表面に印刷され、貫通導体ペースト１６の充填は、これらの印刷に先立ってフェライトグリーンシート１１にパンチング加工やレーザ加工等により貫通孔を形成し、貫通導体ペースト１６を印刷やプレス充填等の埋め込み手段によって行なわれる。

内部配線導体ペースト１５およびコイル用導体ペースト１４は、金属導体ペースト１３に対して２価の金属酸化物を含まないものであり、金属導体ペースト１３と同様にして作製される。

貫通導体ペースト１６は、金属導体ペースト１３に対して２価の金属酸化物を含まないものであり、金属導体ペースト１３と同様にして作製されるが、溶剤量により１５０００〜４００００ｃｐｓ程度と金属導体ペースト１３に対して比較的流動性の低いペースト状に調整し、貫通孔への充填を容易にし且つ加温硬化するようにする。焼結挙動の調整のために金属導体粉末にガラスやセラミックスの粉末を加えた無機成分としてもよい。無機成分１００質量部に対して有機バインダーの量は３〜１５質量部の範囲が好ましく、３重量部未満では、ペースト状に調整することが困難となり１５質量部を越えると、ペースト中の有機成分が多すぎて、焼結後の導体が多孔性となるか過剰に収縮し、貫通導体内部や貫通導体と貫通孔内壁の間に空隙が生じやすくなる。

貫通導体ペースト１６、金属導体ペースト１３、および内部配線導体ペースト１５は焼成することにより、それぞれ貫通導体６、表層配線導体３、および内部配線導体５になり、配線基板７内において電気回路網を構成するように配置された印刷パターンで印刷される。

コイル用導体ペースト１４が印刷されるフェライトグリーンシート１１およびコイル形状に印刷されたコイル用導体ペースト１４の上に積層されるフェライトグリーンシート１１には強磁性フェライトグリーンシート１１ｂが用いられる。

次に図１（ｃ）に示すように、金属導体ペースト１３が印刷されたフェライトグリーンシート１１が表層に位置するように配置して、フェライトグリーンシート１１の積層体１２を作製する。

フェライトグリーンシート１１を積層する方法は、積み重ねたフェライトグリーンシート１１に熱と圧力を加えて熱圧着する方法や、有機バインダー，可塑剤，溶剤等からなる密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。積層の際の加熱加圧の条件は用いる有機バインダー等の種類や量により異なるが、概ね３０〜１００℃、２〜２０ＭＰａである。

この積層体１２を大気中または加湿窒素雰囲気中にて、４００〜６００℃の温度で脱バインダーした後、８００〜１０００℃の温度で焼成することにより配線基板７が得られる。

なお、半導体チップやチップ部品を搭載するための搭載用電極３ａやコイル内蔵基板を外部配線基板に接続するための電極パッド３ｂのような、金属導体ペースト１３を焼成してなる表層配線導体３には、半田等による半導体チップやチップ部品との接合を強固なものにするために、その表面にニッケル層および金層をメッキ法等により順次被着するとよい。

このようにして得られたコイル内蔵基板は、強磁性フェライト層２に内蔵された平面スパイラルコイル４のコイル用導体のインダクタンスが高くかつ安定しているとともに、基板の上面や下面に実装した半導体チップやチップ部品の実装信頼性がより一層高いものとなる。

また、上記の説明は配線基板７がコイル内蔵基板の場合で説明したが、配線基板７がインダクタンス素子等の場合は、絶縁層１の形成に非磁性フェライトグリーンシート１１ａに換えて磁性フェライトグリーンシート１１ｂが用いられる以外は、同様にして作製される。インダクタ素子の表面に外部接続用端子となる表層配線導体をフェライトとの同時焼成により形成することができるので、従来のフェライト層とコイルとを焼成した後に表層配線導体を焼き付ける方法に対して表層配線導体を焼き付ける工程が省略され、低コストとなる。

以下、実施例、比較例を挙げて本発明の配線基板の製造方法を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。

（実施例１）
まず、Ｆｅ_２Ｏ_３粉末６３０ｇと、ＣｕＯ粉末８０ｇと、ＺｎＯ粉末２９０ｇに、４０００ｃｍ^３の純水とともにジルコニアボールを使用した７０００ｃｍ^３のボールミルにて２４時間かけて混合した後、乾燥した混合粉末をジルコニアるつぼに入れて大気中７３０℃で１時間加熱することにより非磁性フェライト仮焼粉末を作製した。作製した非磁性フェライト仮焼粉末１００質量部に対し、バインダーとしてブチラール樹脂を１０質量部、有機溶剤としてＩＰＡを４５質量部添加し、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ１００μｍの非磁性フェライトグリーンシート１１ａを成型した。

この非磁性フェライトグリーンシート１１ａに金型による打ち抜き加工によって、直径１５０μｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に、貫通導体用ペースト１６をスクリーン印刷法によって充填し、７０℃で３０分乾燥して貫通導体６となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体用ペースト１６としては、Ａｇ粉末１００質量部と、焼結助剤としてのガラス粉末１０質量部に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。

次に、この非磁性フェライトグリーンシート１１ａに金属導体用ペースト１３をスクリーン印刷法によって２ｍｍ四方のサイズで２０μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥して表層配線導体３となる表層配線導体パターンおよびメタライズ強度測定用パターンを形成した。また、金属導体ペースト１３のインダクタンス及びシート抵抗を測定できるように、１５０μｍの幅で２０ｍｍの長さの直線形状の独立パターンをスクリーン印刷によって形成しておいた。金属導体用ペースト１３としては、金属粉末としてＡｇ粉末１００質量部に金属酸化物としてＣｕＯ粉末１０質量部を加えた原料１００質量部に、アクリル樹脂１２質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール２質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。

次にＦｅ_２Ｏ_３粉末７００ｇと、ＣｕＯ粉末６０ｇと、ＮｉＯ粉末６０ｇと、ＺｎＯ粉末１８０ｇとを用いて非磁性フェライト仮焼粉末と同様の作製方法で強磁性フェライト仮焼粉末を作製した。作製した強磁性フェライト仮焼粉末１００質量部に対し、バインダーとしてブチラール樹脂１０質量部、有機溶剤としてＩＰＡを４５質量部添加し、ボールミル法により混合しスラリーとした。このスラリーを用いてドクターブレード法により厚さ１００μｍの強磁性フェライトグリーンシート１１ｂを成型した。

この強磁性フェライトグリーンシート１１ｂに金型による打ち抜き加工によって、直径１５０μｍの貫通孔を形成した。この貫通孔に、貫通導体用ペースト１６をスクリーン印刷法によって充填し、７０℃で３０分乾燥して貫通導体６となる貫通導体組成物を形成した。貫通導体用ペースト１６としては、上記と同じものを用いた。

続いて、強磁性フェライトグリーンシート１１ｂに内部配線導体用ペースト１５をスクリーン印刷法によって３０μｍの厚みに塗布し、７０℃で３０分乾燥して平面スパイラルコイル４となる内部配線導体５を形成した。内部配線導体用ペースト１５としては、Ａｇ粉末１００質量部に、アクリル樹脂１０質量部と有機溶剤としてのα−テルピネオール１質量部とを加え、攪拌脱泡機により十分に混合した後に３本ロールにて十分に混練したものを用いた。

次に、非磁性フェライトグリーンシート１１ａと強磁性フェライトグリーンシート１１ｂとを積み重ねて、５ＭＰａの圧力と５０℃の温度で加熱圧着して非磁性フェライトグリーンシート１１ａが表層に位置する積層体１２を作製した。

次に、この積層体１２を、空気雰囲気中で５００℃、３時間の条件で焼成し有機分を除去して、空気雰囲気中で９００℃、１時間の条件で焼成しコイル内蔵基板を作製した。

コイル内蔵基板の表層配線導体上には無電界めっき法を用いてＮｉめっき皮膜、Ａｕめっき皮膜を順次形成した。

（実施例２〜１４）
表１に示すような導体原料組成とした金属導体用ペースト１３を用いた以外は実施例１と同様にして評価用のコイル内蔵基板を作製した。

（実施例１５）
２価の金属酸化物としてＮｉＯを添加した金属導体用ペースト１３を用いた以外は実施例１と同様にして評価用のコイル内蔵基板を作製した。

（比較例１）
表１に示すような導体原料組成とした金属導体用ペースト１３を用いた以外は実施例１と同様にして評価用のコイル内蔵基板を作製した。

実施例１〜１５および比較例１の試料について、表層配線導体３のメタライズ強度を測定した。メタライズ強度の測定は強度測定用パターン上に、直径２ｍｍ、高さ１０ｍｍのＣｕ製のピンを共晶半田を用いて２４５℃の温度で接合し、引っ張り試験機（「ＭＯＤＥＬ−１３１０ＤＷ」ＡＩＫＯ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ製）を用いて、引っ張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎでピンの引っ張りによる破壊強度を測定した。メタライズ強度を測定した結果を表１に示す。

また、実施例１〜１５の試料および比較例１の試料について、インダクタンス測定用のパターン部分のインダクタンスをインピーダンスアナライザ（「４１９４Ａ」Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製）を用いて０．５Ｖの印加電圧で測定した。測定周波数１ＭＨｚにおけるインダクタンスを測定した結果を表１に示す。

また、実施例１〜１５の試料および比較例１の試料について、シート抵抗測定用のパターン部分の直流抵抗値、長さ、幅、厚みを測定して、厚さ１５μｍに換算したときのシート抵抗値（ｍΩ／□）を算出した。直流抵抗値の測定はデジタルマルチメータ（「Ｒ６８７１Ｅ」ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製）を用いてシート抵抗測定用のパターン両端に測定端子を接触させて行った。長さ、幅の測定はメジャースコープ（「ＭＭ−２２」Ｎｉｋｏｎ製）を用いて測定を行った。厚みの測定は試料を断面方向に研磨し、マイクロスコープ（「ＶＨ−８０００」ＫＥＹＥＮＣＥ製）を用いて断面方向よりシート抵抗測定用のパターン部分の厚みを測定した。この結果も、表１に記載した。

表１のメタライズ強度の評価欄において、一般に携帯電話に用いられる基板のメタライズ強度は２ｍｍ四方の面積で２０Ｎ以上あれば、実装するに十分な強度である。

表１より、Ａｇに２価の金属酸化物を添加したメタライズを用いた実施例１〜１５の試料のメタライズ強度が比較例１のメタライズ強度に比べ高くなり、２０Ｎ以上であることが確認された。この中でも、２価の金属酸化物の添加量（ＣｕＯまたはＺｎＯの添加量、あるいはＣｕＯの添加量およびＺｎＯの添加量の和）が金属粉末であるＡｇ粉末１００質量部に対して５質量部以上である、実施例１〜９、１１，１２，１４，１５は２５Ｎ以上とより高い強度を示した。これに対して２価の金属酸化物を含まない比較例１の試料はメタライズ強度が１２Ｎと低いものであった。

また、２価の金属酸化物の添加量が１５質量部以下である実施例１〜１０，１３，１５はシート抵抗が２．６ｍΩ／□未満と小さいものであった。１５質量部を越えた実施例１１、１２、１４の試料は、実使用上は問題のないレベルではあるが、シート抵抗が３．０ｍΩ／□を超えるものとなった。

また、２価の金属酸化物としてＣｕＯ、ＺｎＯを添加した実施例１〜１４は、インダクタンスが１．１ｎＨと小さいものであった。これに対して２価の金属酸化物としてＮｉＯを添加した実施例１５の試料は、実使用上は問題のないレベルではあるが、インダクタンスが２．４ｎＨと大きくなっていた。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。

符号の説明

１・・・非磁性フェライト層からなる絶縁層
２・・・強磁性フェライト層
３・・・表層配線導体
４・・・平面スパイラルコイル
５・・・内部配線導体
６・・・貫通導体
７・・・配線基板
１１・・・フェライトグリーンシート
１２・・・積層体
１３・・・金属導体ペースト
１４・・・コイル用導体ペースト
１５・・・内部配線導体ペースト
１６・・・貫通導体ペースト

Claims (4)

1. フェライトグリーンシートを準備する工程と、
   前記フェライトグリーンシートの表面に、２価の金属酸化物が添加された金属導体ペーストを印刷する工程と、
   前記金属導体ペーストが印刷された前記フェライトグリーンシートが表層に位置する積層体を作製する工程と、
   前記積層体を焼成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記表層に位置するフェライトグリーンシートは非磁性フェライトグリーンシートであり、前記金属導体ペーストは、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ａｇ−Ｐｄ合金およびＡｇ−Ｐｔ合金のうちの少なくとも１種の金属を主成分とし、ＣｕＯ、ＺｎＯのうち少なくとも１種類の金属酸化物が添加されて成ることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記金属導体ペーストは、前記主成分の金属粉末１００質量部に対して、ＣｕＯまたはＺｎＯが５〜１５質量部添加されて成ることを特徴とする請求項２記載の配線基板の製造方法。
4. 前記金属導体ペーストは、前記主成分の金属粉末１００質量部に対して、ＣｕＯおよびＺｎＯの和が５〜１５質量部添加されて成ることを特徴とする請求項２記載の配線基板の製造方法。

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