JP2007201276A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】コンデンサが形成されている部位に、他の絶縁層の比誘電率よりも高い比誘電率を有する絶縁層を設けた配線基板を提供すること。
【解決手段】絶縁層１ａ〜ｄを積層してなる絶縁基板１の表面および内部の少なくとも一方に配線導体２が形成されているとともに、絶縁基板１の内部に配線導体２の一部をコンデンサ部電極２ｃとし絶縁層１ａ〜ｄの一部をコンデンサ部絶縁層６とするコンデンサ部５が設けられてなる配線基板１０であって、コンデンサ部電極２ｃが金属とガラスとを含み、コンデンサ部絶縁層６の少なくとも一部は、前記ガラスの成分を含むとともに、コンデンサ部絶縁層６の比誘電率が絶縁層１ａ〜ｄの比誘電率よりも高いことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板に関し、特に半導体素子収納用パッケージおよび混成集積回路装置等に好適に使用できる多層配線基板に関するものである。

ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子を搭載する半導体素子収納用パッケージや、各種電子部品が搭載される混成集積回路装置等に適用される配線基板としては、アルミナ焼結体を絶縁基板とした配線基板が多く用いられてきた。そして、近年、高集積化が進むＩＣやＬＳＩ等を実装するために、配線基板には配線抵抗の低抵抗化が要求されており、１０５０℃程度で溶融するＣｕ、Ａｇ等の低導体抵抗の金属を主成分とした配線導体を絶縁基板と同時焼成して使用するために、１０５０℃以下の低温で焼結が可能であるガラスセラミック焼結体が配線基板の絶縁基板として用いられるようになってきている。

また、多層配線基板では、内部にコンデンサを形成し、表面に実装するチップコンデンサ等の部品数を少なくして、基板を小型化することが行われている。基板を小型化するには、高容量のコンデンサを内蔵できる方が有利であるが、内蔵できるコンデンサの容量は、チップコンデンサ等と比較して小さいものしかなかった。

コンデンサの容量を大きくするには、ガラスセラミック材料の比誘電率を高くすること、コンデンサ部電極の面積を広くすること、コンデンサ部電極間の距離を狭くすることが考えられる。

ガラスセラミック材料の比誘電率を高くするとコンデンサ容量は大きくできるものの、信号の伝送遅延が大きくなったり、信号配線間のクロストークが大きくなったりしてしまう。コンデンサ部電極間の距離を狭めるにはコンデンサ部電極間に形成される絶縁層の厚みを薄くすることが考えられるが、絶縁層の厚みが薄くなると、コンデンサ部電極間の絶縁層のボイドにより、絶縁性を保てなくなってしまうおそれがあった。コンデンサ部電極の面積を広くする方法では、基板を小型化することができなくなる。

そこで、信号の伝送遅延を大きくすることや信号配線間のクロストークを大きくすることなく、内蔵コンデンサの容量を大きくするため、低誘電率セラミック層と高誘電率セラミック層を積層し、同時焼成して、配線パターンは低誘電率セラミック層に、コンデンサは高誘電率セラミック層に形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１−３１２８９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、コンデンサを形成する層と配線パターンを形成する層を別々にしなければならないため、多層配線基板の全体を有効に使用する設計をすることが難しく、低誘電率セラミック層や高誘電率セラミック層の一部が使用されない状態になるため、基板の小型が阻害された。

したがって、本発明は、コンデンサが形成されている部位に、他の絶縁層の比誘電率よりも高い比誘電率を有する絶縁層を設けた配線基板を提供することを目的とする。

本発明の配線基板は、絶縁層を積層してなる絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に配線導体が形成されているとともに、前記絶縁基板の内部に前記配線導体の一部をコンデンサ部電極とし前記絶縁層の一部をコンデンサ部絶縁層とするコンデンサ部が設けられてなる配線基板であって、前記コンデンサ部電極が金属とガラスとを含み、前記コンデンサ部絶縁層の少なくとも一部は、前記ガラスの成分を含むとともに、前記コンデンサ部絶縁層の比誘電率が前記絶縁層の比誘電率よりも高いことを特徴とするものである。

前記コンデンサ部絶縁層が、前記絶縁層の結晶相と異なる結晶相を具備することが好ましい。

前記コンデンサ部絶縁層の結晶相のうち前記絶縁層の結晶相とで異なっている結晶相が前記ガラスの成分を含むことが好ましい。

本発明の配線基板によれは、配線基板が、絶縁層を積層してなる絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に配線導体が形成されているとともに、前記絶縁基板の内部に前記配線導体の一部をコンデンサ部電極とし前記絶縁層の一部をコンデンサ部絶縁層とするコンデンサ部が設けられてなる配線基板であって、前記コンデンサ部電極が金属とガラスとを含み、前記コンデンサ部絶縁層の少なくとも一部は、前記ガラスの成分を含むことにより、前記コンデンサ部絶縁層の比誘電率を高くすることができる。これに対し、コンデンサ部絶縁層でもなく、コンデンサ部絶縁層の周囲の絶縁層でない、絶縁層はコンデンサ部電極に含まれている前記ガラスの成分を含まないため、絶縁層の比誘電率は高くなることはない。すなわち、コンデンサのコンデンサ部電極部近傍の絶縁層の比誘電率を他の部分の絶縁層の比誘電率と比較して、高くすることができる。

これにより、例えば、信号の伝送遅延を大きくすることや信号配線間のクロストークを大きくすることなく、内蔵コンデンサの容量を大きくすることができる。

本発明を、添付図面に基づいて説明する。

図１（ａ）は本発明の配線基板の一実施形態の構造を示す縦断面図であり、図１（ｂ）は前記配線基板の部分縦断面図である。

本発明の配線基板１０は、絶縁層１ａ〜ｄを積層してなる絶縁基板１に配線導体２が形成されている。配線導体２のなかで、２ａは配線基板１０の厚み方向の導通をとるビアホール配線であり、２ｂは配線基板の平面方向の導通をとる配線層である。配線基板１０は内部に、配線導体２の一部で一対の対向するコンデンサ部電極２ｃと絶縁層１ａ〜ｄの一部でコンデンサ部電極２ｃに狭まれたコンデンサ部絶縁層６とからなるコンデンサ部５を具備している。

本発明の配線基板１０では、コンデンサ部電極２ｃは金属とガラスを含み、コンデンサ部電極２ｃの周囲の絶縁層はコンデンサ部電極２ｃから拡散したガラスの成分を含んだ電極ガラス含有絶縁層７となっている。電極ガラス含有絶縁層７は、コンデンサ部電極２ｃから拡散したガラスを含まない絶縁基板１の他の部分と比較して比誘電率を高くすることができる。コンデンサ部絶縁層６には電極ガラス含有絶縁層７が含まれるので、コンデンサ部絶縁層６の比誘電率を絶縁基板１の他の部分比誘電率よりも高くできることが重要である。コンデンサ部絶縁層６の比誘電率が高いためコンデンサ部５の容量を大きくすることができる。

これにより、信号の伝送遅延を大きくすることや信号配線間のクロストークを大きくすることなく、内蔵コンデンサの容量を大きくすることができる。また、電極ガラス含有絶縁層７の誘電率を局所的に高くできるため、高誘電率にするために絶縁基板全体の組成を変更して抗折強度が低くなる等の弊害が生じることがない。

本発明の絶縁基板１はガラスセラミックおよびセラミックのいずれからなるものでもよいが、配線導体２として銅、銀および金といった低導体抵抗の金属を主成分としたものが形成できるため、１０５０℃以下の低温で焼成可能なガラスセラミックスが好ましい。ガラスセラミックは、ガラスおよびセラミックから成るもので、ガラス粉末とセラミックフィラー粉末を混合し、焼成して得られるものである。

ガラス粉末は、少なくともＳｉＯ_２を含み、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系−ＭＯ系（ただし、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）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。これらのガラス粉末は、焼成処理することによっても結晶化しない非結晶性ガラスであってもよく、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−ナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライト、ディオプサイドやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種類を析出する結晶性ガラスでもよい。

これらのガラスの中で、高強度化が可能という点でセルジアン系結晶性ガラスまたはディオプサイド系結晶性ガラスが、低比誘電率化および低熱膨張化が可能という点でコージェライト系結晶性ガラスが好ましい。特に、コージェライト系結晶性ガラスは低比誘電率化が可能であるので、コンデンサ部絶縁層６の比誘電率とその他の絶縁層の比誘電率の差を大きくでき、信号の伝送遅延を大きくすることや信号配線間のクロストークを大きくすることなく、内蔵コンデンサの容量の大きい配線基板を作成できる。

セラミックフィラー粉末は、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ_２や、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、コージェライト、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシア等が好適に用いられる。これらのうち、高強度、低コスト等の点でアルミナが好ましい。

配線層２ａおよびビアホール配線２ｂは主に金属からなり、配線基板１０と焼成収縮挙動を合わせるたり配線基板１０との接着強度を高くしたりするためにガラスや酸化物等が必要に応じて添加される。金属としては、銅、銀、または金が低抵抗という点で好ましい。また、銅、銀および金のうち少なくとも２種を含ませることも可能である。

コンデンサ部電極２ｃは金属とガラスを含み、ガラスは焼成過程で周囲の絶縁層に拡散あるいは軟化流動により浸透していき、コンデンサ部電極２ｃ周囲の絶縁層が電極ガラス含有絶縁層７となる。金属としては、銅、銀、または金が低抵抗という点で好ましい。また、銅、銀および金のうち少なくとも２種を含ませることも可能である。例えば、銅と銀を含むことにより、焼成中に導体中の金属粉末が局所的に液相を生成し、コンデンサ部電極２ｃ中のガラスを周囲の絶縁層１ａ〜ｄへと効果的に押し出すことができるため、ガラスが絶縁基板へ拡散あるいは流動するのを促進することができる。

なお、ここで電極ガラス含有絶縁層７とは、配線基板１０の断面をＳＥＭ−ＥＤＳ分析で電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板１の部分と比較した場合、コンデンサ部電極２ｃのガラスの成分が１質量％以上増加している部分のことである。ガラスの成分の増加は、ガラスの成分すべてが増加している必要はなく、ガラスの成分の一部だけが増加していてもかまわない。また、比較対照とする電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板１の部分とは、コンデンサ部電極２ｃ、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂから１００μｍ以上、好ましくは２００μｍ以上離れた部分のことであり、それらの成分の拡散の影響をうけていない部分のことである。

ガラスとしては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａおよび希土類等のうち少なくとも１種を含有しているガラスや、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラスおよびホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できる。これらのガラスが周囲の絶縁層へ拡散あるいは流動することにより電極ガラス含有絶縁層７の比誘電率が高くなり、コンデンサ部絶縁層６は電極ガラス含有絶縁層７が含まれるので比誘電率が高くなり、コンデンサの容量を大きくすることができる。

特に、比誘電率の高い点で、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−ＭＯ系結晶性ガラス（Ｍはアルカリ土類金属を表す）を用いるのが好ましく、より具体的には、ＴｉＯ_２を１０〜５０質量％、ＳｉＯ_２を１０〜３０質量％、ＺｎＯを５〜３０質量％およびアルカリ土類金属酸化物を１０〜３０質量％を含むものが好ましい。アルカリ土類金属としては、ＭＴｉＯ_３の結晶が生成された場合、比誘電率の温度依存性が少なくなるように複数のアルカリ土類金属を用いるのが好ましい。また、ＭＴｉＯ_３の結晶の比誘電率の温度係数は、絶縁基板１の比誘電率の温度係数と符号が逆になるように、アルカリ土類金属を選択をすることが好ましい。以上の点から、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−ＢａＯ−ＳｒＯ系結晶性ガラスを用いるのが好ましい。

また、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａおよび希土類等のうち少なくとも１種を含有しているガラスとしては、比誘電率が高い点で、それらの元素の酸化物が合計量で２０質量％以上含むものが好ましく、特に３０質量％以上含むものが好ましい。

電極ガラス含有絶縁層７は拡散あるいは流動してきたガラスの成分により比誘電率が高くなる。比誘電率が高くなるのは拡散あるいは流動してきたガラスの成分の比誘電率が高いからであってもよいが、拡散あるいは流動してきたガラスの成分により、電極ガラス含有絶縁層７が電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板１の部分の結晶相と異なる結晶相を具備することにより比誘電率が高くなることが好ましい。異なる結晶相が析出することにより、残存するガラスが少なくなり、ガラスによるｔａｎδの低下が少なくなり、コンデンサ部絶縁層６のｔａｎδを低くすることができる。また、異なる結晶相のｔａｎδが低いことにより、よりコンデンサ部絶縁層６のｔａｎδを低くすることができる。さらに、異なる結晶相の比誘電率が高いことにより、電極ガラス含有絶縁層７の比誘電率をより高くすることができる。

なお、ここで結晶相が異なるとは、電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板１の部分にある結晶相の量がその部分の材質全体に対して１％以上増加しているか、あるいは、電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板１の部分にない結晶相が存在することである。つまり、電極ガラス含有絶縁層７の結晶相と電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板１の部分にある結晶相の異なっている部分は、コンデンサ部電極２ｃから拡散あるいは流動したガラスの成分により生成したものであり、具体的には、絶縁基板１のガラスの結晶化を促進して結晶の析出量を多くしたもの、コンデンサ部電極２ｃのガラスの成分と絶縁基板１のガラスの成分とからなる結晶相が析出したもの、コンデンサ部電極２ｃのガラスの成分が結晶化したもの、あるいは、それらが組み合わせて生じているものである。

コンデンサ部電極２ｃのガラスの軟化点が絶縁基板１のガラス粉末の軟化点よりも低いと、焼成過程で軟化したコンデンサ部電極２ｃのガラスが、焼結前の絶縁基板１のガラス粉末およびセラミックフィラー粉末の間を浸透していくので、電極ガラス含有絶縁層７の範囲を広くなり、流動するガラスの成分の量も多くなるため、コンデンサの容量をより大きくすることができる。また、ガラスの軟化点は、焼成で脱有機バインダーが起こる温度よりも高い温度であると、生じた気体が配線基板１０より抜けやすくなり、デラミネーションを生じにくくなる。コンデンサ部電極２ｃのガラスの軟化点は７００〜８５０℃が好ましい。

なお、ここではコンデンサ部５として一対の対向するコンデンサ部電極２ｃとそのコンデンサ部電極２ｃに狭まれたコンデンサ部絶縁層６で形成された平板型コンデンサの例を示したが、コンデンサ部の形状はこれに限定されるものでない。例えば、平板型コンデンサの積層数を多くしたもの、ビアホール配線２ｂとビアホール配線２ｂとその間の絶縁層でコンデンサ部を形成したもの、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すような高周波回路のストリップライン等の単層の配線でコンデンサ部電極２ｃとその周囲の絶縁層でコンデンサ部を形成したもの、あるいは、コイル等で１層以上の略らせん状のコンデンサ部電極２ｃとその周囲の絶縁層でコンデンサ部を形成したもの等が挙げられる。

また、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂは、コンデンサ部電極２ｃと別の組成であっても、同じ組成であってもかまわない。コンデンサ部電極２ｃと別の組成にして、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂの周囲の絶縁層の比誘電率が高くならないようにすれば、その部分の信号の伝送遅延や信号配線間のクロストークをより小さくすることができる。コンデンサ部電極２ｃと同じ組成にすれば、配線基板１０の製造が簡単になる。なお、その場合でも、絶縁基板１内部に比誘電率が低い部分ができるので、絶縁基板１全体を高誘電率の材料とする場合よりは、信号配線間のクロストークを小さくすることができる
続いて、本発明の配線基板１０の製造方法を詳述する。

まず、絶縁基板１の原料粉末としてガラス粉末とセラミックフィラー粉末を準備する。いずれの粉末の平均粒径も０．５〜１０μｍ、好ましくは０．８〜５μｍである。平均粒径が小さすぎないことにより粉末が凝集することなく分散し、焼成後の絶縁基板１のボイドが少なくなる。平均粒径が大きすぎないことにより、粉末の表面エネルギーが高くなり焼成後の絶縁基板１が緻密になる。

上記の原料粉末を所定量秤量し、さらに有機バインダー、有機溶剤、および所望により可塑剤等を加えてスラリーを混練し、調製した後、ドクターブレード法、圧延法、プレス法等の周知の成形法によりシート状に成形して厚さ２５〜５００μｍのグリーンシートを作製する。

次に、コンデンサ部電極２ｃとなるガラスを含む導体ペーストを作成する。まず、原料粉末として、金属粉末およびガラス粉末を準備する。金属としては、銅、銀、または金が低抵抗という点で好ましい。また、銅、銀および金のうち少なくとも２種を含ませることも可能である。金属粉末の平均粒径は１０μｍ以下、特に５μｍ以下、さらには３μｍ以下であることが好ましい。金属粉末の平均粒径を１０μｍ以下、特に５μｍ以下、さらには３μｍ以下に小さくすることにより、コンデンサ部電極２ｃが緻密に焼結することができ、導体の低抵抗化を促進することができる。

ガラス粉末は、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、希土類等のうち少なくとも１種を含有しているものや、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、およびホウケイ酸鉛系ガラス等を例示できる。特に、比誘電率が高いという点で、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−ＭＯ系結晶性ガラス（Ｍはアルカリ土類金属を表す）を用いるのが好ましく、さらに、ＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−ＢａＯ−ＳｒＯ系結晶性ガラスを用いるのが好ましい。

ガラス粉末の平均粒径は０．５〜５μｍが好ましく、特に１〜３μｍが好ましい。平均粒径が小さい方が拡散あるいは軟化流動がより低温で起こり、電極ガラス含有絶縁層７の領域がより広くなりことにより、また、比誘電率がより高くなることにより、コンデンサの容量が大きくなる。ガラス粉末の量は１〜２５質量％が好ましく、特に１０〜２０質量％が好ましい。ガラス粉末の量が少なくないことにより、電極ガラス含有絶縁層７の領域がより広くなりことにより、また、比誘電率がより高くなることにより、コンデンサの容量が大きくなる。ガラス粉末の量が多くないことにより、コンデンサ部電極２ｃの導体抵抗が低くなる。

上記の金属粉末と、ガラス粉末と、有機バインダーと、有機溶剤と、所望により分散剤とを加えてガラスを含む導体ペーストを混練し、調整する。導体ペーストの粘度としては、ぺ−ストの印刷性、ペーストのレベリング性という観点から、１０〜１５０Ｐａ・ｓ、特に２０〜１２０Ｐａ・ｓ、さらには３０〜１００Ｐａ・ｓであることが好ましい。

続いて、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂとなる導体ペーストを作製する。なお、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂとなる導体ペーストはコンデンサ部電極２ｃとなるガラスを含む導体ペーストと同一のものでもかまわない。配線層２ａおよびビアホール配線２ｂと、コンデンサ部電極２ｃとにそれぞれ別の導体ペーストを用いる場合には、前記ガラス粉末を含まない導体ペーストを作製する。作製法は、ガラス粉末を含む導体ペーストと同様であるが、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂと絶縁基板１との収縮挙動を合わせて配線基板１０の反りを抑制するためや、配線層２ａおよびビアホール配線２ｂと絶縁基板１との接着強度を向上させるためにガラス粉末等を添加することも可能である。この場合に添加するガラスとしては、例えば、ホウケイ酸系ガラス、ホウケイ酸亜鉛系ガラス、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを例示できる。特に、ホウケイ酸系ガラス、中でもＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３系ガラスを用いるのが好ましく、ガラスの添加量は１〜８質量％が好ましい。これらガラスは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、希土類等の比誘電率が高い成分を含んでおらず、比誘電率の高い結晶を生成するものでもないので、絶縁基板１に拡散しても絶縁基板１の比誘電率は高くはならない。

次に、前記グリーンシートにビアホール配線２ｂを形成するための貫通穴をパンチングやレーザー加工法などにより形成して、その貫通穴内にビアホール配線２ｂとなる導体ペーストを充填する。続いて、前記グリーンシート上に、配線層２ａとなる導体ペーストおよびコンデンサ部電極２ｃとなるガラスを含む導体ペーストをスクリーン印刷法やグラビア印刷法等によって塗布する。

次に、配線導体２が形成されたグリーンシートを複数積層して多層配線基板となる積層体を作製する。

次に、積層体を焼成する。焼成に先立って、所望により積層体を１００〜８００℃、特に４００〜７５０℃で加熱処理して有機成分を分解除去することができる。また、焼成は８００〜１０００℃、特に８５０〜９５０℃で焼成するのが、絶縁基板１を十分に焼結させる、また過焼結を防止するという点で好ましい。このとき、配線導体中の金属の主成分として銅を用いる場合は、銅の酸化を防止するという観点から、窒素雰囲気中で焼成を行なうのが好ましい。

この焼成中にコンデンサ部電極２ｃとなるガラスを含む導体ペースト中のガラスの成分は、コンデンサ部電極２ｃ周囲の絶縁基板１に拡散あるいは浸透して電極ガラス含有絶縁層７が形成される。拡散あるいは浸透したガラスの成分の比誘電率が高いことにより、あるいは、拡散あるいは浸透したガラスの成分により電極ガラス含有絶縁層７の結晶相が電極ガラス含有絶縁層７以外の絶縁基板の部分の結晶相が異なることにより、電極ガラス含有絶縁層７の比誘電率は高くなり、コンデンサ部絶縁層６は電極ガラス含有絶縁層７が含まれるので比誘電率が高くなり、コンデンサの容量を大きくすることができる。

このような製造方法によって、コンデンサが形成されている部位に、他の絶縁層の比誘電率よりも高い比誘電率を有するコンデンサ部絶縁層６を設けた配線基板１０を得ることができる。

図２に示す構造のコンデンサを内蔵した配線基板１１０を作製した。配線基板１１０は絶縁層１０１ａ〜ｃを３層積層した構造で、絶縁層１０１ａ、ｃの厚さは１００μｍ、絶縁層１０１ｂの厚さは５０μｍまたは１００μｍである。配線基板１１０には、配線層１０２ａ、ビアホール配線１０２ｂおよびコンデンサ部電極１０２ｃが形成されており、コンデンサ部電極１０２ｃは１辺が１０ｍｍの正方形のパターンで、厚みが２０μｍであり、一対のコンデンサ部電極１０２ｃとそのコンデンサ部電極１０２に狭まれた絶縁層１ｂの一部によりコンデンサ部１０５が形成されている。

まず、絶縁基板１０１の原料粉末として、ＳｉＯ_２：５０質量％、ＭｇＯ：１８．５質量％、ＣａＯ：２６質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：５．５質量％の組成を有する軟化点８２０℃の結晶性ガラス粉末を６０質量％と、セラミックフィラー粉末としてＡｌ_２Ｏ_３を４０質量％とからなるガラスセラミック組成物を準備した。

上記原料粉末に、有機バインダーとしてアクリル樹脂、可塑剤としてジブチルフタレート、溶媒としてトルエンとイソプロピルアルコールを加えて、混練し、調製したスラリー作製し、ドクターブレード法により成形し、焼成後の厚さが５０μｍと１００μｍとなる２種類のグリーンシートを作製した。

次に、コンデンサ部電極１０２ｃとなるガラスを含む導体ペーストを作製した。平均粒径２．０μｍの表１に示したガラス粉末を、平均粒径２μｍの銅粉末に、銅粉末１００質量％に対して表２に示した添加量を加え、有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を加え、混練して、ガラスを含む導体ペーストを作製した。なお、表１に示す組成ｂのガラスの軟化点は７７０℃であった。

次に、配線層１０２ａとなる配線層導体ペーストを作製した。平均粒径２．０μｍの銅粉末を用意し、有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、配線層導体ペーストを作製した。

さらに、ビアホール配線１０２ｂとなるビアホール配線導体ペーストを作製した。平均粒径５μｍの銅粉末、平均粒径１．５μｍのホウケイ酸系ガラス粉末を用意し、銅粉末１００質量％に対して、ガラス粉末を１２質量％加え、有機バインダーとしてアクリル樹脂を、溶媒としてテルピネオールとジブチルフタレートの混合溶液（質量比で８０：２０）を添加、混練して、ビアホール配線導体ペーストを作製した。

続いて、グリーンシートにパンチングによりビアホールとなる貫通孔を形成し、ビアホール配線導体ペーストを充填した。次に、グリーンシートに配線層導体ペーストをスクリーン印刷法により印刷し、さらに、表２に示す組成のガラスを含む導体ペーストをスクリーン印刷法により印刷した。

このようにして得られた配線導体１０２を形成したグリーンシートを積層し、積層体を作製した。この際、グリーンシート間に接着剤を均一に塗布し、４５℃、４ＭＰａの条件で加圧積層を行なった。

続いて、この積層体をＡｌ_２Ｏ_３の台板上に載置して有機バインダー等の有機成分を分解除去するために、窒素雰囲気中、７２０℃で加熱処理し、次に窒素雰囲気中、９００℃で１時間焼成を行ない、コンデンサ部１０５を内蔵した配線基板１１０を得た。

ＬＣＲメーターを用いて、測定周波数１ＭＨｚにおける配線基板１１０のコンデンサ部１０５の静電容量を測定した。続いて、配線基板１１０の縦断面を研磨し、コンデンサ部の各部の寸法を測定して、コンデンサ部絶縁層の比誘電率を算出した。このとき、実際の比誘電率はコンデンサ部電極１０２ｃから遠い部分よりもコンデンサ部電極１０２ｃに近い部分の方が高いと考えられるが、コンデンサ部絶縁層の比誘電率が場所によらず一定であるとした場合の比誘電率を算出した。

なお、上記のサンプルとは別に、配線導体を含まない絶縁基板を作製し、絶縁基板の表面と裏面に一対の１辺が１０ｍｍの正方形の金属プレートを押圧し、金属プレート間に形成されたコンデンサの静電容量をＬＣＲメーターで測定し、配線基板の場合と同様に比誘電率を算出し、配線導体１０２の成分の影響のない絶縁基板の比誘電率として６．５を得た。

続いて、配線基板１１０の縦断面をＴＥＭで分析し、基板各部の存在する結晶相を同定した。電極ガラス含有絶縁層としては、コンデンサ部電極１０２ｃと絶縁基板１１０との界面から１０μｍ離れた部分の絶縁基板１を測定した。電極ガラス含有絶縁層以外の絶縁基板としては、すべての配線導体１０２から５００μｍ以上離れた部分の絶縁基板１１０を測定した。結果を表２に示した。

本発明の試料Ｎｏ．２〜７および９〜１４では、コンデンサ部絶縁層の比誘電率は６．７以上となり、配線導体１０２の成分の影響をうけていない絶縁基板１０１の比誘電率６．５に対して高くなった。特に、ガラスとしてＴｉＯ_２−ＳｉＯ_２−ＺｎＯ−ＢａＯ−ＳｒＯ−系結晶性ガラスを用いた資料Ｎｏ．３〜７および１０〜１４では、コンデンサ部絶縁層には、絶縁基板１０１の他の部分にはない結晶相が析出し、添加量の同じ資料を資料Ｎｏ．２および９と比較して、より比誘電率が高くなっていた。さらに、ガラス添加量を１０質量％以上とした試料Ｎｏ．５〜７および１２〜１４では比誘電率が７．４以上と高くなった。

一方、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．１および８では、比誘電率は６．５と配線導体１０２の成分の影響をうけていない絶縁基板１０１の比誘電率６．５と変わらなかった。

本発明の配線基板の構造を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）および（ｃ）はコンデンサ部付近の部分縦断面図である。 本発明の配線基板のコンデンサ部の比誘電率を測定したサンプルの縦断面図である。 本発明の別の配線基板の構造を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はコンデンサ部付近の部分縦断面図である。

符号の説明

１・・・絶縁基板
１ａ〜１ｄ・・・絶縁層
２・・・配線導体
２ａ・・・配線層
２ｂ・・・ビアホール配線
２ｃ・・・コンデンサ部電極
５・・・コンデンサ部
６・・・コンデンサ部絶縁層
７・・・電極ガラス含有絶縁層
１０・・・配線基板

Claims (3)

1. 絶縁層を積層してなる絶縁基板の表面および内部の少なくとも一方に配線導体が形成されているとともに、前記絶縁基板の内部に前記配線導体の一部をコンデンサ部電極とし前記絶縁層の一部をコンデンサ部絶縁層とするコンデンサ部が設けられてなる配線基板であって、前記コンデンサ部電極が金属とガラスとを含み、前記コンデンサ部絶縁層の少なくとも一部は、前記ガラスの成分を含むとともに、前記コンデンサ部絶縁層の比誘電率が前記絶縁層の比誘電率よりも高いことを特徴とする配線基板。
2. 前記コンデンサ部絶縁層が、前記絶縁層の結晶相と異なる結晶相を具備すること特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記コンデンサ部絶縁層の結晶相のうち前記絶縁層の結晶相とで異なっている結晶相が前記ガラスの成分を含むことを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
   
   

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