特許 7678889 配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-08

(45)【発行日】2025-05-16

(54)【発明の名称】配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/40 20060101AFI20250509BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20250509BHJP

   H05K 1/11 20060101ALI20250509BHJP

【ＦＩ】

H05K3/40 K

H05K3/46 N

H05K1/11 N

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023551394

(86)(22)【出願日】2022-09-21

(86)【国際出願番号】 JP2022035265

(87)【国際公開番号】W WO2023054137

(87)【国際公開日】2023-04-06

【審査請求日】2024-03-07

(31)【優先権主張番号】P 2021159610

(32)【優先日】2021-09-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006633

【氏名又は名称】京セラ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東 登志文

(72)【発明者】

【氏名】佐野 裕明

(72)【発明者】

【氏名】井本 晃

(72)【発明者】

【氏名】山口 貴史

(72)【発明者】

【氏名】山元 泉太郎

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０１０６０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１６７３５５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０５６５２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ １／００ ー ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記ビア導体の平均幅をＷ０、前記連続相の平均幅をＷ１とした場合に、Ｗ１／Ｗ０は０．０１以上かつ０．５以下である
配線基板。

【請求項2】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記ビア導体の内部における前記金属部の面積割合が６０（％）以上９９（％）以下である
配線基板。

【請求項3】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記連続相は、サイズが１０（ｎｍ）以上かつ５０（ｎｍ）以下の酸化ケイ素成分を含む
配線基板。

【請求項4】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記連続相は、多角形状の結晶子を含む
配線基板。

【請求項5】

複数の前記結晶子は、多角形状の前記結晶子が有する直線状を成す辺同士で接している、
請求項４に記載の配線基板。

【請求項6】

多角形状の前記結晶子は、直線状を成す辺の数が２つ以上である結晶子のことである、
請求項５に記載の配線基板。

【請求項7】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記連続相には、前記金属部を構成する金属粒子の結晶子が複数存在し、複数の前記結晶子が連続的に繋がっている、
配線基板。

【請求項8】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記金属部は、前記連続相の内側にコア部が位置するコアシェル構造を有し、
前記連続相内には前記セラミックス部が存在し、前記ビア導体を断面視したときの前記セラミックス部の面積割合は、前記ビア導体のコア部側よりも外周側が少ない、
配線基板。

【請求項9】

セラミックスで構成される絶縁層と、
前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、
を備え、
前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含み、
前記金属部は、金属で構成されており、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する前記金属の連続相を有し、
前記連続相は、大きさが０．５μｍ以上かつ６．０μｍ以下の結晶子を、個数比で９０（％）以上有する、
配線基板。

【請求項10】

前記連続相の長さは、縦断面視で前記絶縁層の厚みと同じである
請求項１または２に記載の配線基板。

【請求項11】

前記ビア導体を縦断面視した場合に、前記連続相は、前記ビア導体の幅方向における両方の端部に配置される
請求項１または２に記載の配線基板。

【請求項12】

前記ビア導体の幅方向における端部は、前記ビア導体の側面から、前記ビア導体の内側に向かって長さが１（μｍ）以上かつ１０（μｍ）以下の範囲である
請求項１１に記載の配線基板。

【請求項13】

前記連続相は、前記絶縁層と前記ビア導体との界面の近傍に、該界面に沿うように位置している、
請求項１または２に記載の配線基板。

【請求項14】

前記金属部は、前記連続相の内側にコア部が位置するコアシェル構造を有している、
請求項１または２に記載の配線基板。

【請求項15】

前記連続相は、柱状形状を有する前記ビア導体の側面に沿って位置し、前記側面から中心方向に所定の厚みを有する、
請求項１または２に記載の配線基板。

【請求項16】

前記金属部は、前記ビア導体の側面の近傍に、縦断面視で帯状の前記連続相を有する、
請求項１または２に記載の配線基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、絶縁層と、銅を主成分とする導体層およびビア導体とを有する配線基板が知られている。かかる配線基板は、たとえば、銅粉末に金属酸化物を添加した導体材料と、絶縁層材料としてのガラスセラミックスとを同時に焼成することにより得られる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２７７８５２号公報

【発明の概要】

【0004】

実施形態の一態様に係る配線基板は、セラミックスで構成される絶縁層と、前記絶縁層を厚み方向に貫通するビア導体と、を備える、前記ビア導体は、金属部およびセラミックス部を含む。前記金属部は、縦断面視で前記絶縁層の厚み方向に沿って位置する連続相を有する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１は、実施形態に係る配線基板の構成の一例を示す断面図である。

【図2】図２は、実施形態に係るビア導体の構成の一例を示す縦断面図である。

【図3】図３は、実施形態に係るビア導体の構成の一例を示す横断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係るビア導体内の結晶子の配置の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施例に係るビア導体のＳＥＭ観察写真を示す図である。

【図6】図６は、比較例におけるビア導体のＳＥＭ観察写真を示す図である。

【図7】図７は、実施例に係るビア導体のＳＥＭ観察写真を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0006】

従来、絶縁層と、銅を主成分とする導体層およびビア導体とを有する配線基板が知られている。かかる配線基板は、たとえば、銅粉末に金属酸化物を添加した導体材料と、絶縁層材料としてのガラスセラミックスとを同時に焼成することにより得られる。

【0007】

しかしながら、従来技術では、ビア導体の界面導電率を高める点でさらなる改善の余地があった。

【0008】

そこで、上述の問題点を克服し、ビア導体の界面導電率を高めることができる技術の実現が期待されている。

【0009】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する配線基板の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、本開示の添付図面では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸方向を絶縁層の厚み方向とする。

【0010】

＜配線基板＞
まず、実施形態に係る配線基板１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る配線基板１の一例を示す断面図である。図１に示すように、実施形態に係る配線基板１は、絶縁層２と、導体層３と、ビア導体４とを備える。

【0011】

絶縁層２は、たとえば、ガラスセラミックス焼結体、酸化アルミニウム質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体またはムライト質焼結体などの群から選ばれる一つのセラミックスで構成される。

【0012】

絶縁層２は、たとえば、ガラスセラミックスで構成されてもよい。これにより、絶縁層２の原料であるグリーンシートと、導体層３およびビア導体４の原料である導電ペーストとを同時に焼成して配線基板１を製造することができる。したがって、実施形態によれば、配線基板１の製造コストを低減することができる。

【0013】

実施形態に係る配線基板１は、たとえば、図１に示すように、複数（図では４枚）の絶縁層２が積層して構成される。なお、本開示では、１枚の絶縁層２によって配線基板１が構成されてもよい。

【0014】

導体層３は、導電性を有し、絶縁層２の表面、および互いに隣接する絶縁層２同士の間に所定のパターン形状で配置される。すなわち、配線基板１では、絶縁層２と導体層３とが交互に積層して構成される。

【0015】

導体層３は、銅、銀、パラジウム、金、白金、タングステン、モリブデンもしくはマンガンなどの金属材料、またはこれらの金属材料を主成分とする合金材料もしくは金属間化合物に代表される混合材料などによって構成される。

【0016】

ビア導体４は、導電性を有し、絶縁層２の厚み方向に沿って絶縁層２を貫通するように配置される。ビア導体４は、金属部７（図５参照）およびセラミックス部８（図５参照）を含む。

【0017】

金属部７は、金属で構成され、たとえば、銅、銀、パラジウム、金、白金タングステン、モリブデンもしくはマンガンなどで構成される。金属部７は、たとえば、銅で構成されるとよい。これにより、ビア導体４の導電率を高めることができる。

【0018】

セラミックス部８は、セラミックスで構成される。セラミックス部８は、たとえば、絶縁層２に含まれるセラミックス材料のうち少なくとも１種のセラミックス材料と同じ材料で構成されるとよい。

【0019】

これにより、絶縁層２とビア導体４との熱収縮の挙動を近づけることができることから、配線基板１の同時焼成処理において、焼成後の熱収縮による配線基板１の破損などを低減することができる。

【0020】

＜ビア導体＞
つづいて、実施形態に係るビア導体４の詳細について、図２～図４を参照しながら説明する。図２は、実施形態に係るビア導体４の構成の一例を示す縦断面図であり、図３は、実施形態に係るビア導体４の構成の一例を示す横断面図である。

【0021】

図２および図３に示すように、ビア導体４は、柱状形状であり、たとえば略円柱形状である。また、ビア導体４は、連続相５と、コア部６とを有する。

【0022】

連続相５は、柱状形状を有するビア導体４の側面４ａに沿って位置し、かかる側面４ａから中心方向に所定の厚みを有する。すなわち、連続相５は、図２に示すように、縦断面視において、絶縁層２の厚みＴに相当する長さＬを有する帯状である。

【0023】

図４は、実施形態に係るビア導体４内の結晶子９の配置の一例を示す図である。図４に示すように、連続相５は、金属部７（図５参照）を構成する金属粒子の結晶子９が複数存在し、この複数の結晶子９が連続的に繋がっている。すなわち、ビア導体４に含まれる金属部７は、ビア導体４の側面４ａ（図２参照）近傍に、縦断面視で帯状の連続相５を有する。

【0024】

ここで、金属粒子の結晶子９は、断面視で多角形状であるものが含まれる。複数の結晶子９は、図４に示すように、多角形状の結晶子９が有する直線的は辺同士で接している。このような多角形状の結晶子９により形成された金属部７は、ボイドなどの空隙、セラミック粒子などの異物の介入が無く、結晶子９が一体的につながった状態となっている。

【0025】

ここで、帯状の連続相５の領域を定める方法を以下に示す。なお、下記の特に区切り線５Ａ（図５参照）を特定する方法は一例にすぎない。帯状の連続相５とは、ビア導体４を縦断面視したときに、図２に示すように、その長さが絶縁層２の厚み方向に等しい、いわゆる矩形状（または長方形状）を基本的な形状とするが、これだけではなく、連続相５の両側面が凹凸状になっている場合を含む意である。

【0026】

この場合、凹凸はビア導体４に含まれる金属部７およびセラミックス部８のうちの少なくとも一方を構成する粒子の外形状に起因したものである。このため、連続相５の両側面の平均粗さＲａを測定したときには、ビア導体４に含まれる金属部７およびセラミックス部８のうちの少なくとも一方を構成する粒子（または結晶子）の平均粒子径よりも小さくなっている部分が存在する場合がある。

【0027】

ここで、連続相５の両側面とは、一方が絶縁層２に接している面であり、他方がコア部６に接している面である。ビア導体４の中で連続相５の部分を指定する場合、連続相５の幅方向の一方の側面は、その連続相５と絶縁層２との界面となる。その反対側の側面（他方側の側面）については、図５に示すような区切り線５Ａとしてもよい。

【0028】

この場合、区切り線５Ａは、ビア導体４の中に含まれる複数の粒子状のセラミックス部８を厚み方向に直線的に結んだ線である。セラミックス部８において区切り線５Ａを引く位置は、図５に示すように、ビア導体４を縦断面視したときのセラミックス部８の連続相５側である。

【0029】

つまり、セラミックス部８において区切り線５Ａを引く位置は、セラミックス部８の連続相５側の表面である。図５で言えば、セラミックス部８において区切り線５Ａを引く位置は、セラミックス部８の左側の表面の中で連続相５との間の接点となる位置である。この場合、選択するセラミックス部８は、平均粒子径が２００（ｎｍ）以上のものとする。

【0030】

連続相５内には最大径が２００（ｎｍ）以下のセラミックス部８が存在する場合もあるが、連続相５としては、コア部６に近いほうよりもビア導体４の外周側となる絶縁層２に近いほうでセラミックス部８の割合が少ないほうがよい。

【0031】

ここで、セラミックス部８の割合とは、体積割合または面積割合の他、個数割合でもよい。ビア導体４の中で絶縁層２に近い部分は、より高い周波数において表皮効果が顕著になる部分となるからである。

【0032】

このことから、ビア導体４の中で絶縁層２に近い部分は、セラミックス部８の存在割合が低いほうがよい。例えば、連続相５を絶縁層２との界面と区切り線５Ａとの間で幅方向に２等分したときに、絶縁層２側の部分はコア部６側の部分よりもセラミックス部８の割合が少ないほうがよい。

【0033】

例えば、図５に示すように、連続相５の中で、最大径が数（ｎｍ）の微小なセラミックス部８であっても、これらの微小なセラミックス部８も絶縁層２側よりもコア部６側に在るほうがよい。ビア導体４の外周付近は、最大径が数（ｎｍ）の微小なセラミックス部８の存在も認められない相になっているのがよい。

【0034】

図２および図３に示すように、コア部６は、柱状形状を有するビア導体４において、連続相５の内側に配置される。コア部６には、金属部７とセラミックス部８（図５参照）とが混在している。

【0035】

ここまで説明したように、実施形態では、絶縁層２の厚み方向に沿って電流が流れるビア導体４の中に、絶縁層２の厚み方向に沿って位置する連続相５が配置される。これにより、ビア導体４と絶縁層２との界面近傍に、連続相５による良好な導電パスを形成することができる。

【0036】

したがって、実施形態によれば、ビア導体４の界面導電率を高めることができる。

【0037】

また、実施形態では、連続相５の長さが、縦断面視で絶縁層２の厚みＴと同じであってもよい。これにより、連続相５によってビア導体４の内部にさらに良好な導電パスを形成することができる。

【0038】

したがって、実施形態によれば、ビア導体４の界面導電率をさらに高めることができる。

【0039】

また、実施形態では、図２に示すように、ビア導体４の平均幅をＷ０、連続相５の平均幅をＷ１とした場合に、Ｗ１／Ｗ０が０．０１以上かつ０．５以下であってもよい。これにより、絶縁層２を厚み方向に貫通する連続相５の幅を広くすることができるため、ビア導体４の界面導電率をさらに高めることができる。

【0040】

また、実施形態では、図２に示すように、ビア導体４を縦断面視した場合に、連続相５が、ビア導体４の幅方向における両方の端部に配置されていてもよい。すなわち、実施形態では、ビア導体４と絶縁層２との界面に沿って連続相５が位置し、かかる連続相５の内側にコア部６が位置するコアシェル構造を有していてもよい。

【0041】

これにより、ビア導体４と絶縁層２との界面近傍の導電率を高めることができることから、ビア導体４の高周波領域における界面導電率を高めることができる。

【0042】

なお、本開示において、ビア導体４の幅方向における端部とは、ビア導体４の幅方向における端（すなわち、ビア導体４の側面４ａ）から、ビア導体４の内側に向かって長さが１（μｍ）以上かつ１０（μｍ）以下の範囲のことである。

【0043】

また、実施形態では、ビア導体４の内部における金属部７の面積割合が６０（％）以上であってもよい。これにより、ビア導体４に加えて、コア部６の導電率も高めることができることから、ビア導体４全体の導電率を高めることができる。

【0044】

なお、この場合、ビア導体４の内部における金属部７の面積割合の上限は１００％となるが、ビア導体４と絶縁層２との接着性を高めるという理由からセラミック成分を含んでいてもよい。このため、ビア導体４の内部における金属部７の面積割合の上限としては、９９％でもよい。さらには、ビア導体４の側面の全体を絶縁層２に強固に接着させるという理由からは、ビア導体４の内部における金属部７の面積割合の上限としては、９０％、８０％でもよい。

【0045】

なお、本開示において、ビア導体４の内部における金属部７の面積割合は、ビア導体４を縦断面視で観察した領域の面積をＡ０、その領域に占める金属部７の面積をＡ１とした場合に、Ａ１／Ａ０によって求められる。

【0046】

また、実施形態では、ビア導体４の連続相５が、サイズが１０（ｎｍ）以上かつ５０（ｎｍ）以下の酸化ケイ素成分１０（図７参照）を含んでいてもよい。これにより、連続相５と、かかる連続相５に隣接するセラミックス製の絶縁層２との間の接着性を、この酸化ケイ素成分１０によって高めることができる。ここで、サイズとは、ビア導体４の断面に見られる酸化ケイ素成分１０の最大径のことである。

【0047】

したがって、実施形態によれば、配線基板１の信頼性を高めることができる。また、実施形態では、この酸化ケイ素成分１０が微小な大きさであることから、連続相５の界面導電率の低下を低減することができる。

【0048】

また、実施形態では、図４に示すように、連続相５が、多角形状の結晶子９を含んでもよい。そして、実施形態では、互いに隣接する結晶子９同士が、各結晶子９が有する直線状を成す辺を粒界として接していてもよい。

【0049】

これにより、結晶子９同士の界面に微小な酸化ケイ素成分１０が存在していたとしても、結晶子９同士の接触面積を大きくすることができることから、ビア導体４の高周波領域における界面導電率をさらに高めることができる。

【0050】

また、実施形態では、大きさが０．５（μｍ）以上かつ６．０（μｍ）以下の結晶子９が、個数比で９０（％）以上を占めるとよい。

【0051】

なお、本開示において、多角形状の結晶子９とは、直線状を成す辺の数が２つ以上である結晶子のことである。また、本開示において、結晶子９は、たとえば、研磨した面を電子線後方散乱解析（ＥＢＳＤ：Electron Back Scattered Diffraction Pattern）法を用いて解析することにより観察することができる。

【0052】

また、実施形態では、絶縁層２の比誘電率が５以上かつ７以下であってもよい。これにより、ビア導体４の高周波領域における界面導電率をさらに高めることができる。

【0053】

［実施例］
具体的に実施例および比較例の配線基板１を作製し、各種特性の相違について評価した。

【0054】

実施例としては、まず、絶縁層２の材料として、アルミナ粒子４０（ｗｔ％）と、ホウケイ酸ガラス６０（ｗｔ％）との混合物を用意した。かかる混合物は、焼成温度が９００（℃）以上かつ１０００（℃）以下のガラスセラミックス原料である。

【0055】

また、有機バインダとして、ガラスセラミックス原料１００（質量部）に対して２０（質量部）のメタクリル酸イソブチル樹脂とフタル酸ジブチルを使用し、ドクターブレード成形により厚みが１００（μｍ）のグリーンシートを作製した。

【0056】

また、ビア導体４の原料として、平均粒径が２（μｍ）の銅粉末と、平均粒径が２（μｍ）のホウケイ酸ガラス粉末と、平均粒径が２０（ｎｍ）のシリカ（酸化ケイ素）粒子を用意した。シリカ粒子は、下限１０（ｎｍ）、上限３０（ｎｍ）の積算量の割合が７０（％）以上であった。銅粉末は、純度が９９．９％であるものを用いた。

【0057】

また、有機バインダには、メタクリル酸イソブチル樹脂、ブチルカルビトールアセテートおよびジブチルフタレートの混合溶媒を用いた。銅粉末１００（質量部）に対して５（質量部）の割合でメタクリル酸イソブチル樹脂を添加し、さらにブチルカルビトールアセテート、ジブチルフタレートの混合溶媒を添加して、銅粉末、ホウケイ酸ガラス粉末およびシリカ粒子を含有する導体ペーストを調製した。

【0058】

表１に示したガラス粉末、シリカ粒子の添加量は、いずれも銅粉末１００質量部に対する割合である。

【0059】

なお、比較例の試料におけるガラス粉末の添加量が２０．５質量部と多いのは、従来のビア導体は、この程度のガラス粉末を添加した導体ペーストを用いないと、焼成後に形成されるビア導体と絶縁層２との間に隙間ができやすいためである。

【0060】

つまり、実施例の導体ペーストは、微粒のシリカ粒子を含むことからガラス粉末の添加量を少なくすることができる。このため、実施例に示したようなガラス粉末の添加量の少ない組成であっても、金属部７が連続相５を形成するほどの高い充填率のビア導体４を形成することができる。

【0061】

この場合、シリカ粒子は、焼成後においてもビア導体４中に存在していることを確認できる場合がある。

【0062】

ビア導体４の断面におけるシリカ粒子の面積割合は、０．００２（％）～０．０１（％）ほどである。また、ビア導体４の断面におけるガラス相の面積割合は、シリカ粒子の面積割合の１０倍程度であり、例えば、０．０２（％）～０．１（％）となる。このため、ビア導体４中の残部は、金属部７およびセラミックス部８となる。

【0063】

セラミックス部８は、焼成後に絶縁層２となるグリーンシートに元々含まれていたアルミナ粒子、ホウケイ酸ガラスを前駆体としたガラスセラミックスである。このガラスセラミックスは、焼成時に絶縁層２側からビア導体４側へ移動したものと考えられる。

【0064】

そして、作製したグリーンシートに予め貫通孔を形成し、その貫通孔にスクリーン印刷法により導体ペーストを充填する。つまり、グリーンシートを貫通するように略円柱形状の導体ペーストを印刷する。次いで、作製したグリーンシートの貫通孔を含む両表面に導体ペーストを所定の面積で印刷し、焼成した。これにより、実施例に係る配線導体を得た。

【0065】

かかる焼成処理は、水素－窒素の混合ガスを用いた還元雰囲気中にて、最高温度を９３０（℃）、保持時間を２（時間）として行った。グリーンシートは、複数枚を重ねて、厚みを５００（μｍ）とした。

【0066】

一方、比較例に係る配線基板１は、導電ペーストにシリカ粒子を添加しないことを除き、上記した実施例に係る配線基板１と同様に作製した。なお、実施例および比較例において、導電ペーストにおけるホウケイ酸ガラス粉末およびシリカ粒子の混合比率は後に示す表１に記載された値であり、焼成処理後に配線基板１が破損しないように適宜調整された値である。

【0067】

ここで、表１に示すように、導電ペーストに微小なシリカ粒子を含まない比較例に比べて、シリカ粒子を含んだ実施例では、ホウケイ酸ガラス粉末の割合を減らした（すなわち、銅粉末の割合を増やした）場合でも、焼成時に破損することなく配線基板１を形成するこができる。

【0068】

この要因については以下の通りと推測される。焼成処理前に、銅粉末の周囲に微粉末のシリカ粒子が付着することにより、銅粉末のネッキング開始温度が高温側にシフトする。そのため、ビア導体４の主成分である銅粉末のネッキング開始温度と、絶縁層２の主成分であるガラスセラミックス粉末のネッキング開始温度とを揃えることができる。

【0069】

したがって、実施例では、微小なシリカ粒子を導電ペーストに含ませることにより、ホウケイ酸ガラス粉末の割合を減らしたとしても、焼成処理後の熱収縮に起因する破損を低減することができる。表１に比較例として示しているように、従来のビア導体は、ホウケイ酸ガラス粉末を２０．５質量部添加して作製したものとなっている。

【0070】

次に、得られた配線基板１を切断し、絶縁層２とビア導体４との界面、およびその近傍をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）で観察した。図５および図７は、実施例に係るビア導体４のＳＥＭ観察写真を示す図であり、図６は、比較例におけるビア導体４のＳＥＭ観察写真を示す図である。

【0071】

図５に示すように、実施例では、ビア導体４の中に、絶縁層２の厚み方向に沿って位置する連続相５が存在していた。また、かかる連続相５は、帯状であり、絶縁層２の厚みＴ（図２参照）に相当する長さＬ（図２参照）を有していた。

【0072】

なお、実施例では、ビア導体４の平均幅Ｗ０（図２参照）が約８０（μｍ）であり、連続相５の平均幅Ｗ１（図２参照）が約２（μｍ）であった。帯状の連続相５の範囲は、ＳＥＭ観察写真に映し出されたビア導体４に図５に示したように区切り線５Ａを付して定めた。

【0073】

一方で、図６に示すように、比較例では、ビア導体４の中に帯状の連続相５は観察されなかった。

【0074】

実施例に係る配線基板１において、ビア導体４の中に帯状の連続相５が形成された要因については以下の通りと推測される。焼成処理において、グリーンシートのガラスセラミックス粉末に接するビア導体４の銅粉末では、その他の部位の銅粉末に比べて見かけの融点が低下する。

【0075】

さらに、グリーンシートに接するビア導体４の銅粉末では、微粉末のシリカ粒子によって銅粒子が膜状になりやすくなるため、帯状の連続相５が形成される。

【0076】

また、図７に示すように、実施例に係る配線基板１のビア導体４では、連続相５において互いに隣接する銅の結晶子９同士の間に酸化ケイ素成分１０が観察された。かかる酸化ケイ素成分１０は、微粉末のシリカ粒子に起因するものと推測される。

【0077】

また、実施例および比較例におけるビア導体４のＳＥＭ観察写真を用いて、ビア導体４全体における金属部７の割合（面積比）を求めた。具体的には、得られたＳＥＭ観察写真を、所定の明度（たとえば、明度５０％）以上と、所定の明度未満との二値化画像に変換し、かかる二値化画像中の全画素数に対する所定の明度以上の画素数の割合を計算し、金属部７の面積比とした。

【0078】

次に、実施例および比較例における配線基板１の界面導電率をそれぞれ測定した。この界面導電率は、以下に示す誘電体円柱共振器法にて測定した。

【0079】

誘電体円柱共振器法を利用した界面導電率の測定方法は、比誘電率、誘電損失が既知の誘電体材料からなる誘電体円柱の両端面または一方の端面に、上記導体が内部に形成された絶縁層を所定の関係になるように取り付けて誘電体共振器を形成することにより、導体と絶縁層との界面、すなわち導体界面での導電率を測定する方法である。

【0080】

この測定方法の原理は、所定の寸法比（高さｈ／直径ｄ）を有する誘電体円柱の両端面に、縁端効果が無視できる程度に充分大きな導体板（通常は、誘電体円柱の直径ｄの３倍程度の直径Ｄを有する導体板）を平行に設けて挟持した電磁界共振器を構成した場合、ＴＥｏｍｎ共振モード（以下、ＴＥｏｍｎモードと称する）によって導体板に流れる高周波電流は短絡面、即ち、誘電体と導体との対向面だけに分布していることによるものである。

【0081】

誘電体共振器においては、ＴＥｏｍｎモード（ｍ＝１，２，３・・・、ｎ＝１，２，３，・・・）によって導体に流れる高周波電流は、導体と誘電体円柱と接する誘電体基板の界面だけに分布することを利用して、測定されたＴＥｏｍｎモード（ｍ＝１，２，３・・・、ｎ＝１，２，３，・・・）の共振周波数ｆ０と無負荷Ｑ、Ｑｕから界面導電率を算出することができる。界面導電率は、周波数６（ＧＨｚ）において測定した。

【0082】

ここで、実施例および比較例について、ビア導体４の原料である導電ペーストに含まれるガラス粉末およびシリカ粒子の添加量と、周波数６ＧＨｚにおける界面導電率の測定結果と、ビア導体４における金属部７の割合の測定結果とを表１に示す。なお、周波数６（ＧＨｚ）における界面導電率の測定結果は、直流における界面導電率を１００（％）とした場合の相対値である。

【0083】

【表1】

【0084】

ビア導体４に帯状の連続相５が配置された実施例と、かかる連続相５が配置されていない比較例との比較により、ビア導体４に帯状の連続相５が配置されることによって、ビア導体４の高周波領域における界面導電率が高くなっていることがわかる。

【0085】

また、ビア導体４の原料である導電ペーストにシリカ粒子を添加した実施例と、シリカ粒子を添加していない比較例との比較により、導電ペーストにシリカ粒子を添加することによって、金属部７の割合を６０（％）以上に高めることができる。

【0086】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、ビア導体４の原料である導電ペーストにシリカ（酸化ケイ素）粒子の微粉末を添加する例について示したが、本開示はかかる例に限られない。

【0087】

たとえば、シリカ以外のセラミックス微粉末（たとえば、アルミナ微粉末など）を導電ペーストに添加させてもよい。これによっても、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0088】

一方で、絶縁層２のガラスセラミックス（ここでは、ホウケイ酸ガラス）に含まれる成分と同じ成分であるシリカ粒子の微粉末を用いることにより、絶縁層２とビア導体４との密着性を向上させることができることから、配線基板１の信頼性を高めることができる。

【0089】

さらなる効果や他の態様は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0090】

１ 配線基板
２ 絶縁層
３ 導体層
４ ビア導体
５ 連続相
６ コア部
７ 金属部
８ セラミックス部
９ 結晶子
１０ 酸化ケイ素成分
Ｌ 長さ
Ｔ 厚み
Ｗ０、Ｗ１ 平均幅

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】