JP2000315864A - セラミック多層基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
度に優れ、高密度配線化を達成可能なセラミック多層基
板の製造方法を提供すること。 【解決手段】 有機バインダおよび可塑剤を含むガラス
・セラミックからなるガラス・セラミックグリーンシー
ト2a〜2eと、このガラス・セラミックグリーンシー
トの焼成条件下では焼結しない無機組成物層3a〜3d
とを交互に積層、圧着した後、この積層圧着体10をガ
ラス・セラミックグリーンシート2a〜2eの焼成条件
で焼成する。
Description
ップ部品等を搭載し、かつそれらを相互に配線するため
のセラミック多層基板の製造方法に関する。
して、特開平5−102666号公報に開示されたもの
がある。この製造方法においては、図18に示すよう
に、まず、有機バインダおよび可塑剤を含むガラス・セ
ラミックからなり、表面に、導体ペースト組成物で導体
パターン(図示せず)を形成した複数枚のガラス・セラ
ミックグリーンシートを積層し、積層体101を形成す
る。次に、この積層体101の裏面および表面に、ガラ
ス・セラミックグリーンシート101より焼成温度が高
い無機組成物を主成分とするセラミックグリーンシート
102、103をそれぞれ形成した後、これを圧着して
積層圧着体100を形成する。次に、積層圧着体100
を積層体101の焼成条件で焼成した後、未焼結のセラ
ミックグリーンシート102、103を除去することに
より、セラミック多層基板を得るものである。
ックグリーンシート102、103により、その焼成時
には、積層体101の平面方向への熱収縮が抑制され
る。
ミック多層基板の製造方法においては、次のような問題
点があった。
リーンシートの枚数が多くなり、積層体101の厚み寸
法が大きくなると、セラミックグリーンシート102、
103の近傍、すなわち、積層体101の表裏面の近傍
部分については、平面方向の熱収縮が抑制されるが、積
層体101の厚み方向の中央部分104が、図19に示
すように、内部に向かって窪むように変形する場合があ
った。このような変形104’により、積層体101の
内部にクラックが生じたり、ガラス・セラミックグリー
ンシート同士が剥離したりする恐れがあった。
に、電子部品を収納するためのキャビティを形成する場
合、キャビティの底部に、熱収縮を抑制するためのセラ
ミックグリーンシートを設けることは困難であった。
縮により、積層体の側面が内部に向かって窪むように変
形することを防ぐことが可能なセラミック多層基板の製
造方法を提供することを目的とする。また、積層体のキ
ャビティの底面に、熱収縮を抑制するための無機組成物
を設けることが容易なセラミック多層基板の製造方法を
提供することを目的とする。
め、本発明は、有機バインダおよび可塑剤を含むガラス
・セラミックからなるガラス・セラミックグリーンシー
トを複数枚積層して積層体を形成し、該積層体を焼成す
るセラミック多層基板の製造方法において、前記ガラス
・セラミックグリーンシートに対して、当該ガラス・セ
ラミックグリーンシートより焼成温度が高い無機組成物
を表面に塗布または重ね合わせる工程と、前記無機組成
物を表面に塗布または重ね合わせたガラス・セラミック
グリーンシートを複数枚積層し、前記積層体の一部を形
成する工程と、前記ガラス・セラミックグリーンシート
を複数枚積層し、前記積層体の他部を形成する工程とを
有することを特徴とする。
ートのうちの1枚を、他の前記ガラス・セラミックグリ
ーンシートより、厚み寸法が小さくなるように形成する
工程と、前記厚み寸法の小さいガラス・セラミックグリ
ーンシートの表面に、前記無機組成物を塗布または重ね
合わせる工程と、前記厚み寸法の小さいガラス・セラミ
ックグリーンシートを、前記積層体の最下層として配置
する工程と、前記無機組成物を表面に塗布または重ね合
わせたガラス・セラミックグリーンシートを複数枚積層
し、前記積層体の最下層近傍部分から最上層までの一部
または全部を形成する工程とを有することを特徴とす
る。
ガラス・セラミックグリーンシートを複数枚積層し、前
記積層体の最下層から最上層近傍部分までの一部または
全部を形成する工程と、前記ガラス・セラミックグリー
ンシートを、前記積層体の最上層として積層する工程と
を有することを特徴とする。
構成するガラス・セラミックグリーンシートを、前記積
層体の他の層を構成するガラス・セラミックグリーンシ
ートより、厚み寸法が小さくなるように形成する工程を
有することを特徴とする。
に配置する複数の前記ガラス・セラミックグリーンシー
トに対して、該ガラス・セラミックグリーンシートに塗
布または重ね合わせた無機組成物とともに、前記ガラス
・セラミックグリーンシートを貫通する開口部を形成す
る工程と、前記開口部を形成した複数のガラス・セラミ
ックグリーンシートを積層し、前記複数のガラス・セラ
ミックグリーンシートの前記開口部が連続してなるキャ
ビティを有する前記積層体を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。
ートに塗布または重ね合わせる無機組成物が、アルミナ
を主成分とすることを特徴とする。
ートに塗布または重ね合わせる無機組成物の厚み寸法
が、1乃至20μmの範囲にあることを特徴とする。
ートの焼成温度と、前記ガラス・セラミックグリーンシ
ートに塗布または重ね合わせる無機組成物の焼成温度と
の差が、100℃以上であることを特徴とする。
ミックグリーンシートを形成した後、当該ガラス・セラ
ミックグリーンシート上に前記無機組成物を塗布または
重ね合わせて無機組成物層を形成する工程と、前記キャ
リアフィルム、前記ガラス・セラミックグリーンシート
および前記無機組成物層をそれぞれ貫通する貫通孔を設
けた後、当該貫通孔に導体材料を充填してビアホールを
形成し、さらに前記無機組成物層上に所定の導体パター
ンを形成する工程と、前記ビアホール、前記導体パター
ンを備えたガラス・セラミックグリーンシートを前記無
機組成物層と共に、前記キャリアフィルムから剥がし、
これを順次積層する工程と、を有することを特徴とす
る。
物を塗布または重ね合わせて無機組成物層を形成した
後、当該無機組成物層上にガラス・セラミックグリーン
シートを形成する工程と、前記キャリアフィルム、前記
無機組成物層および前記ガラス・セラミックグリーンシ
ートをそれぞれ貫通する貫通孔を設けた後、当該貫通孔
に導体材料を充填してビアホールを形成し、さらに前記
ガラス・セラミックグリーンシート上に所定の導体パタ
ーンを形成する工程と、前記ビアホール、前記導体パタ
ーンを備えたガラス・セラミックグリーンシートを前記
無機組成物層と共に、前記キャリアフィルムから剥が
し、これを順次積層する工程と、を有することを特徴と
する。
成したガラス・セラミックグリーンシートと、導体材料
が充填されておらず、当該ビアホールに対応する貫通孔
を形成した前記無機組成物を主成分とするグリーンシー
トとを積層し、これを前記積層体の一部とすることを特
徴とする。
方法によれば、ガラス・セラミックグリーンシートと、
このガラス・セラミックグリーンシートより焼成温度が
高い無機組成物とを交互に配置して積層体を形成し、焼
成するものであり、この無機組成物により、積層体の最
下層および最上層のみならず、内部の層を構成するガラ
ス・セラミックグリーンシートに対して、平面方向の熱
収縮が抑制される。したがって、積層体の焼成時の変
形、特に、積層体の側面が内部に向かって窪むように変
形する恐れがない。これにより、クラックの発生、およ
び、ガラス・セラミックグリーンシートの剥離が防止さ
れ、高精度のセラミック多層基板の製造が可能となる。
よび最上層をガラス・セラミックグリーンシートで構成
することにより、積層体の焼成後、焼結したガラス・セ
ラミックをセラミック多層基板の実装面とすることがで
きる。したがって、未焼結の無機組成物からなる面を実
装面とする場合に比べて、実装面が安定し、セラミック
多層基板を確実に実装することができる。
くはその双方を構成するガラス・セラミックグリーンシ
ートを、積層体の他の層を構成するガラス・セラミック
グリーンシートより、小さい厚み寸法とすることによ
り、各層の熱収縮による変化量を同等のものとすること
ができ、ガラス・セラミックグリーンシート同士の間
で、剥離およびクラックの発生を防ぐことができる。
に、ガラス・セラミックグリーンシートより焼成温度の
高い無機組成物を露出させるものであるため、キャビテ
ィを形成した後で、キャビティの底面に無機組成物を設
ける必要がなく、容易に、キャビティの底面を焼成時の
熱収縮から保護することができる。
造方法を、図面を用いて説明する。なお、本実施例は、
積層体を構成するガラス・セラミックグリーンシートの
表面に、このガラス・セラミックグリーンシートより焼
成温度が高い無機組成物からなる無機組成物層として、
アルミナを主成分とする酸化物無機組成物のペースト
(スラリー)を塗布するものである。以下、作業項目を
順次、説明する。
形成 まず、ガラス・セラミックグリーンシートを、次の要領
で形成する。ポリビニルブチラールからなる有機バイン
ダと、ジ−n−ブチルフタレートからなる可塑剤と、ト
ルエンおよびイソプロピルアルコールを重量比30対7
0で混合してなる溶剤に、ホウ珪酸鉛ガラス粉末および
アルミナ粉末を重量比50対50とした組成物からなる
ガラス・セラミックを添加、混合してスラリーを形成す
る。次いで、図1に示すように、このスラリーをドクタ
ーブレード法によりキャリアフィルム1上でシート成形
し、乾燥させ、ガラス・セラミックグリーンシート2c
を形成する。
ラス・セラミックグリーンシート2c上に無機組成物層
3cを形成する。この無機組成物層3cは、ポリビニル
ブチラールからなる有機バインダと、ジ−n−ブチルフ
タレートからなる可塑剤と、トルエンおよびイソプロピ
ルアルコールを重量比30対70で混合してなる溶剤
に、アルミナ粉末を添加、混合してなるペースト(スラ
リー)を、ガラス・セラミックグリーンシート2cの表
面に塗布し、乾燥させ、形成するものである。
グリーンシート2cより焼成温度が高く、このアルミナ
を主成分とする無機組成物層3cは、ガラス・セラミッ
クグリーンシート2cより焼成温度が高くなる。つま
り、無機組成物層3cは、ガラス・セラミックグリーン
シート2cの焼成条件では焼結しない層である。
たアルミナは、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウム、
窒化ホウ素、ムライト、酸化マグネシウム、もしくは炭
化ケイ素等で代用することができる。
ラミックグリーンシート2cおよび無機組成物層3cを
貫通する貫通孔を形成する。そして、この貫通孔に、ス
クリーン印刷法等により、導体材料(導体ペースト)を
充填して、図3に示すように、キャリアフィルム1、ガ
ラス・セラミックグリーンシート2c、無機組成物層3
cを貫通するビアホール4cを形成する。
ラスフリットを5重量%加えた無機成分に、有機バイン
ダであるエチルセルロースをターピネオールに溶かした
ビヒクルを加えたものを用いる。なお、導体ペーストの
無機成分として用いた銀粉末は、銅、銀/パラジウム、
もしくは銀/白金等の粉末で代用することができる。
2c上に形成した無機組成物層3c上に、スクリーン印
刷法により、導体ペーストを印刷し、ビアホール4cと
導通する導体パターン5cを形成する。
金属線を用いて形成してもよい。この場合、打ち抜いた
金属箔または金属線をセラミックグリーンシート上に熱
プレスする方法、もしくは、樹脂フィルム上に蒸着、ス
パッタ、メッキ等でパターンを形成し、セラミックグリ
ーンシート上に熱転写する方法等を用いる。
複数枚のガラス・セラミックグリーンシート2cを、キ
ャリアフィルム1から剥がし、上述した手法と同様にし
て作製したガラス・セラミックグリーンシート2a、2
b、2dと共に、無機組成物層3cおよび導体パターン
5cを設けた表面側を上面として、順次積層する。
ト2b、2dは、ガラス・セラミックグリーンシート2
cと同様に、その一方主面には無機組成物層3b、3d
が形成されており、かつ、ガラス・セラミックグリーン
シート2b、2dおよび無機組成物層3b、3dを貫通
するビアホール4b、4dと、無機組成物層3b、3d
表面に導体パターン5b、5dとがそれぞれ形成されて
いる。
するガラス・セラミックグリーンシート2a、並びに、
セラミック多層基板の最上層を構成するガラス・セラミ
ックグリーンシート2eは、他の層を構成するガラス・
セラミックグリーンシート2b、2cおよび2d等よ
り、厚み寸法の小さいものとする。また、ガラス・セラ
ミックグリーンシート2aについては、キャリアフィル
ムを剥がした後、無機組成物層3aを設けない裏面に
も、表面電極となる導体パターン8を形成する。但し、
表面電極となる導体パターン8は、セラミック多層基板
の焼成後、導体パターン印刷→焼き付けによって形成し
てもよい。また、セラミック多層基板の最上層を構成す
るガラス・セラミックグリーンシート2eは、無機組成
物層を形成せず、通常のガラス・セラミックグリーンシ
ートの作製手順にしたがって形成する。
ば温度80℃、圧力200kg/cm2の条件で熱圧着
し、積層圧着体を形成する。この際、ガラス・セラミッ
クグリーンシート2a〜2eと無機組成物層3a〜3d
とが、アンカー効果等により接合される。
す。同図において、10は積層圧着体であり、ガラス・
セラミックグリーンシート2a〜2eと無機組成物層3
a〜3dとが交互に配置され、表面および裏面には表面
電極となる導体パターン7および8、ならびに、各層間
に設けられた内部電極となる導体パターン5a〜5d
が、ビアホール4a〜4eにより接続されている。
セラミックグリーンシート2b〜2dにおいては、両面
が無機組成物層3a〜3dで覆われている。さらに、積
層圧着体10の最下層を構成するガラス・セラミックグ
リーンシート2a、最上層を構成するガラス・セラミッ
クグリーンシート2eは、他の層のガラス・セラミック
グリーンシート2b〜2dより厚み寸法が小さい。
中で温度900℃、1時間の条件で焼成する。この際、
積層圧着体10を構成するガラス・セラミックグリーン
シートは、x、y、zの各方向に熱収縮しようとする
が、ガラス・セラミックグリーンシートと交互に配置さ
れた無機組成物層3a〜3dに「拘束」されるので、図
7に示すように、平面方向(x−y方向)の熱収縮が抑
制され、厚み方向(z方向)にのみ大きく収縮すること
になる。つまり、図6におけるガラス・セラミックグリ
ーンシート2a〜2eは、それぞれ厚み方向に大きく収
縮して、図7に示す焼結体(=セラミック多層基板)1
1において、ガラス・セラミック体2a’〜2e’とな
る。
ラス・セラミックグリーンシート2a〜2e中のガラス
成分が無機組成物層3a〜3dに拡散・浸透して、ガラ
ス・セラミックグリーンシート2a〜2eが実質的な収
縮を始める前に、ガラス・セラミックグリーンシート2
a〜2eと無機組成物層3a〜3dが強固に接着し、さ
らに、ガラス・セラミックグリーンシート2a〜2eの
実質的な収縮開始時、つまり、ガラス・セラミックグリ
ーンシート2a〜2eの焼成条件では、無機組成物層3
a〜3dの焼結は進行しないためにもたらされるものと
考えられる。
最上層付近のみならず、内部の層を構成するガラス・セ
ラミックグリーンシート2b〜2dにおいても、無機組
成物層3a〜3dの作用により、平面方向の熱収縮が抑
制される。したがって、焼成時の変形、特に、積層圧着
体10の側面が内部に向かって窪むように変形する恐れ
がない。これにより、クラックの発生、および、ガラス
・セラミックグリーンシート2a〜2eの剥離が防止さ
れ、高精度のセラミック多層基板11の製造が可能とな
る。
2aおよび2eは、一方主面側としか無機組成物層に接
していないので、ガラス・セラミックグリーンシート2
b、2cおよび2dに比べて、熱収縮が抑制される度合
いは小さいが、ガラス・セラミックグリーンシート2a
および2eの厚み寸法は、ガラス・セラミックグリーン
シート2b、2cおよび2dより小さいため、実際の熱
収縮による変化量も小さいものとなる。そして、ガラス
・セラミックグリーンシート2aおよび2eの熱収縮に
よる変化量が、ガラス・セラミックグリーンシート2
b、2cおよび2dの変化量と同等となるように、ガラ
ス・セラミックグリーンシート2aおよび2eの厚み寸
法が調整されている。このような観点から、最上層また
は最下層のガラス・セラミックグリーンシートの厚み
は、それ以外のガラス・セラミックグリーンシートの厚
みの0.1〜0.9倍、さらには、0.3〜0.7倍が
望ましい。
ミック多層基板の製造方法においては、ガラス・セラミ
ックグリーンシート2a−2b間、ガラス・セラミック
グリーンシート2b−2c間、ガラス・セラミックグリ
ーンシート2c−2d間、ガラス・セラミックグリーン
シート2d−2e間での熱収縮の変化量をそれぞれ等し
くしているため、各ガラス・セラミックグリーンシート
間での剥離およびクラックの発生が防止され、さらには
反りや歪みの少ない高精度のセラミック多層基板が得ら
れる。
1は、例えば、図8に示すように、セラミック多層モジ
ュール20用の基板として用いることができる。このセ
ラミック多層モジュール20においては、内部電極15
やビアホール14等によって形成されるコイルパターン
LやコンデンサパターンCなどを内蔵し、ガラス・セラ
ミックグリーンシート12と無機組成物層13とを交互
に積層してなる基板を有しており、その一方主面上に
は、半導体デバイス19aおよび18bや、チップ積層
コンデンサ19c等が搭載されており、他方主面にはラ
ンド電極18が形成されている。
に、最上層または最下層のガラス・セラミックグリーン
シートの厚みを他のガラス・セラミックグリーンシート
の厚みと同様の厚みにしてもよいが、上述したセラミッ
ク多層基板11のように、最上層または最下層のガラス
・セラミックグリーンシートの厚みを他のガラス・セラ
ミックグリーンシートの厚みよりも小さくすることが望
ましい。
板の製造方法を説明する。
(1)ガラス・セラミックグリーンシート形成、(2)
無機組成物層形成、(3)ビアホール埋め、(4)導体
パターン形成を行い、無機組成物層で表面を覆ったガラ
ス・セラミックグリーンシート31a〜31hをそれぞ
れ形成する。
構成するガラス・セラミックグリーンシート31e〜3
1hについては、穿孔機を用い、当該ガラス・セラミッ
クグリーンシートに塗布または重ね合わせた無機組成物
層とともに、当該ガラス・セラミックグリーンシートを
貫通する開口部を形成する。各ガラス・セラミックグリ
ーンシートの開口部は、互いに対応する位置に形成す
る。本実施例において各開口部は、各ガラス・セラミッ
クグリーンシートの中央に形成する。
成する。この積層体を図9に示す。
ラミックグリーンシート31a〜31hと、無機組成物
層32a〜32gとが交互に積層された積層構造を有し
ており、積層体40の最下層側表面には外部電極35
a、最上層側表面には外部電極35bがそれぞれ設けら
れている。また、積層体40の内部には、ビアホール3
3および内部電極34によって、所定の配線構造が形成
されている。
傍に配置するガラス・セラミックグリーンシート31
e、31f、31g、31hには、それぞれ開口部が形
成されており、この開口部が連続してキャビティ36を
形成している。このキャビティ36の底部は、ガラス・
セラミックグリーンシート31dにより構成されてお
り、このガラス・セラミックグリーンシート31dの表
面に設けられた無機組成物層32dが、キャビティ36
の底面37として露出し、無機組成物層32d上には、
図示しない実装部品との導通を図るべく、表面電極35
cが配されている。
成を行う。ここで、積層体40のキャビティ36の底面
は、積層体40を構成する他の層と同様に、無機組成物
層32dにより、熱収縮から保護されている。したがっ
て、その底面は平坦性に優れたものとなる。
体40に設けたキャビティ36の底面に、焼成時の熱収
縮を抑制する無機組成物層32dを露出させるものであ
るため、キャビティ36を形成した後で、キャビティ3
6の底面に新たにセラミックグリーンシート等を設ける
必要がなく、キャビティ36の底面を焼成時の熱収縮か
ら容易に保護することができる。但し、キャビティ36
の底面はガラス・セラミックグリーンシートが露出して
いるように構成することもできる。
板の製造方法を説明する。
造方法を、図面を用い、作業項目にしたがって順次説明
する。
ジ−n−ブチルフタレートからなる可塑剤と、トルエン
およびイソプロピルアルコールを重量比30対70で混
合してなる溶剤に、アルミナ粉末を添加、混合してなる
ペースト(スラリー)を準備する。次いで、図10に示
すように、このペーストを用いてドクターブレード法等
によりキャリアフィルム51上にシート成形し、乾燥さ
せ、無機組成物層(セラミックグリーンシート)52c
を形成する。
ラミックグリーンシートより焼成温度が高く、このアル
ミナを主成分とする無機組成物層52cは、ガラス・セ
ラミックグリーンシートより焼成温度が高くなる。つま
り、無機組成物層52cは、ガラス・セラミックグリー
ンシートの焼成条件では焼結しない層である。なお、上
述したのと同様に、無機組成物層52cの材料として用
いたアルミナは、酸化ジルコニウム、窒化アルミニウ
ム、窒化ホウ素、ムライト、酸化マグネシウム、もしく
は炭化ケイ素等で代用することができる。
形成 図11に示すように、キャリアフィルム51上に形成し
た無機組成物層52c上に、ガラス・セラミックグリー
ンシート(ガラス・セラミック層)53cを形成する。
この、ガラス・セラミック層53cは、ポリビニルブチ
ラールからなる有機バインダと、ジ−n−ブチルフタレ
ートからなる可塑剤と、トルエンおよびイソプロピルア
ルコールを重量比30対70で混合してなる溶剤に、ホ
ウ珪酸鉛ガラス粉末およびアルミナ粉末を重量比50対
50とした組成物からなるガラス・セラミックを添加、
混合してスラリーを形成し、このスラリーをドクターブ
レード法により無機組成物層52c上に成形し、乾燥さ
せたものである。
物層52cおよびガラス・セラミック層53cを貫通す
る貫通孔を形成する。そして、この貫通孔に、スクリー
ン印刷法等により、導体材料(導体ペースト)を充填し
て、図12に示すように、キャリアフィルム51、無機
組成物層52c、ガラス・セラミック層53cを貫通す
るビアホール54cを形成する。
のと同様に、銀粉末にガラスフリットを5重量%加えた
無機成分に、有機バインダであるエチルセルロースをタ
ーピネオールに溶かしたビヒクルを加えたものを用い
る。なお、導体ペーストの無機成分として用いた銀粉末
は、銅、銀/パラジウム、もしくは銀/白金等の粉末で
代用することができる。
ガラス・セラミック層53c上に、さらに、スクリーン
印刷法により、導体ペーストを印刷し、ビアホール54
cと導通する導体パターン55cを形成する。
と同様に、金属箔または金属線を用いて形成してもよ
い。この場合、打ち抜いた金属箔または金属線をセラミ
ックグリーンシート上に熱プレスする方法、もしくは、
樹脂フィルム上に蒸着、スパッタ、メッキ等でパターン
を形成し、セラミックグリーンシート上に熱転写する方
法等を用いる。
た複数枚のガラス・セラミック層53cを、キャリアフ
ィルム51から剥がし、上述した手法と同様にして作製
したガラス・セラミック層53a、53b、53d、5
3eと共に、導体パターン55cを設けた表面側を上面
として、順次積層する。
3dおよび53eは、ガラス・セラミック層53cと同
様に、その一方主面には無機組成物層52b、52dお
よび52eがそれぞれ形成されており、かつ、各ガラス
・セラミック層および各無機組成物層を貫通するビアホ
ール54b、54dおよび54eと、導体パターン55
b、55dおよび55eとがそれぞれ形成されている。
するガラス・セラミック層53a、並びに、セラミック
多層基板の最上層を構成するガラス・セラミック層53
eは、他の層を構成するガラス・セラミック層53b、
53cおよび53d等より、厚み寸法の小さいものとす
る。また、ガラス・セラミック層53aは、無機組成物
層を形成せず、通常のガラス・セラミックグリーンシー
トの作製手順にしたがって形成したものであり、内部電
極となる導体パターン55aと外部電極となる導体パタ
ーン57とがその両面に印刷されている。
〜52dを備えるガラス・セラミック層52b〜53e
を、例えば温度80℃、圧力200kg/cm 2の条件
で熱圧着し、積層圧着体を形成する。この際、ガラス・
セラミック層53a〜53eと無機組成物層52a〜5
2dとが、アンカー効果等により接合される。
示す。同図において、60は積層圧着体であり、ガラス
・セラミックグ層53a〜53eと無機組成物層52a
〜52dとが交互に配置され、表面および裏面には表面
電極となる導体パターン57および55e、ならびに、
各層間に設けられた内部電極となる導体パターン55a
〜55dが、ビアホール54a〜54eにより接続され
ている。
セラミック層53b〜53dにおいては、その両面が無
機組成物層52a〜52dでそれぞれ覆われている。さ
らに、積層圧着体60の最下層を構成するガラス・セラ
ミック層53a、最上層を構成するガラス・セラミック
層53eは、他の層のガラス・セラミック層53b〜5
3dより厚み寸法が小さい。
中で温度900℃、1時間の条件で焼成する。この際、
積層圧着体60を構成する各ガラス・セラミック層は、
x、y、zの各方向に熱収縮しようとするが、ガラス・
セラミック層と交互に配置された無機組成物層52a〜
52dに拘束されるので、平面方向(x−y方向)の熱
収縮が抑制され、厚み方向(z方向)にのみ大きく収縮
することになる。
最上層付近のみならず、内部の層を構成するガラス・セ
ラミック層53b〜53dにおいても、無機組成物層5
2a〜52dの作用により、平面方向の熱収縮が抑制さ
れる。したがって、焼成時の変形、特に、積層圧着体6
0の側面が内部に向かって窪むように変形する恐れがな
い。これにより、クラックの発生、および、ガラス・セ
ラミック層53a〜53eの剥離が防止され、高精度の
セラミック多層基板の製造が可能となる。
53eは、その一方主面側とのみ無機組成物層に接しい
るので、ガラス・セラミック層53b、53cおよび5
3dに比べて、熱収縮が抑制される度合いは小さいが、
ガラス・セラミック層53aおよび53eの厚み寸法
は、ガラス・セラミック層53b、53cおよび53d
より小さいため、実際の熱収縮による変化量も小さいも
のとなる。つまり、ガラス・セラミック層53aおよび
53eの熱収縮による変化量が、ガラス・セラミック層
53b、53cおよび53dの変化量と同等となるよう
に、ガラス・セラミック層53aおよび53eの厚み寸
法が調整されている。このような観点から、最上層また
は最下層のガラス・セラミック層の厚みは、それ以外の
ガラス・セラミック層の厚みの0.1〜0.9倍、さら
には、0.3〜0.7倍が望ましい。
ミック多層基板の製造方法においては、ガラス・セラミ
ック層53a−53b間、ガラス・セラミック層53b
−53c間、ガラス・セラミック層53c−53d間、
ガラス・セラミック層53d−53e間での熱収縮の変
化量をそれぞれ等しくしているため、各ガラス・セラミ
ック層間での剥離および熱収縮による変形やクラック発
生が防止され、さらには反りや歪みの少ない高精度のセ
ラミック多層基板が得られる。
のセラミック多層基板20は、ガラス・セラミック層7
1a〜71fと無機組成物層72a〜72gとが交互に
積層された構成を有している。また、その内部には、ビ
アホール73および内部導体74により、コンデンサパ
ターンや配線パターン等が形成されており、その表面に
は、表面電極75が形成されている。
製造方法によれば、セラミック多層基板20のように、
上下表層に無機組成物層72aおよび72gを有した層
構成のセラミック多層基板をも実現できる。なお、セラ
ミック多層基板20において、ガラス・セラミック層7
1a〜71fの厚み、材料等が同一の場合は、上下表層
の無機組成物層72aおよび72gの厚みは、他の無機
組成物層72b〜72fの厚みに対して半分程度である
ことが望ましい。
83b、83c・・・および導体パターン84a、84
b、84c・・・を備えたガラス・セラミックグリーン
シート81a、81b、81c・・・と、前記無機組成
物を主成分とするセラミックグリーンシート82a、8
2b・・・とを交互に積層し、これをガラス・セラミッ
クグリーンシートの焼成条件で焼成することによって、
セラミック多層基板を製造するものである。
ックグリーンシート82a、82b・・・には、貫通孔
85a、85b・・・がそれぞれ形成されているが、こ
れらの貫通孔には導体材料は充填されていない。すなわ
ち、セラミックグリーンシート82a、82b・・・の
厚みは1〜20μm、さらには1〜10μmと、ガラス
・セラミックグリーンシート81a、81b、81c・
・・に比べて極めて薄いので、圧着時あるいは焼成時
に、ガラス・セラミックグリーンシート81a、81
b、81c・・・に形成したビアホール83a、83
b、83c・・・が貫通孔85a、85b・・・に入り
込み、各ガラス・セラミックグリーンシート上の導体パ
ターン同士を接続することになる。
層基板の製造方法に関する実験結果を説明する。
は、無機組成物層の厚み寸法により、焼成時の積層体の
平面方向の熱収縮率がどのように異なるかを調べたもの
である。なお、この実験においては、ガラス・セラミッ
クグリーンシートおよび無機組成物層の組成ならびに層
構成は、上述の第1の実施例で説明したとおりであり、
ガラス・セラミックグリーンシートの焼成温度は100
0℃、セラミックグリーンシートの焼成温度は1500
℃である。また、ガラス・セラミックグリーンシートの
厚み寸法を100μm、層数を10層とし、熱収縮率を
下記(1)式により算出した。 熱収縮率=(焼成後の積層体の底面の縦寸法または横寸法)/(焼成前の 積層体の底面の縦寸法または横寸法)×100(%) …(1)
無機組成物を主成分とするセラミックグリーンシート)
の厚み寸法は、1乃至20μmの範囲に設定することが
望ましいと言える。
の実験は、ガラス・セラミックグリーンシート焼成時の
積層体の平面方向の熱収縮率が、焼成温度で、どのよう
に異なるかを調べたものである。なお、この実験におい
て、ガラス・セラミックグリーンシートとして、焼成温
度が1000℃のものを用い、上記(1)式で熱収縮率
を算出した。
00℃のガラス・セラミックグリーンシートに対して、
温度が900℃以上になると、熱収縮率が急激に低下す
る。ここで、ガラス・セラミックグリーンシートの熱収
縮は、焼成温度1000℃の約100℃近傍、すなわ
ち、900℃付近から、急激に進行する。そこで、この
900℃から1000℃の間に、セラミックグリーンシ
ートが熱収縮しなければ、ガラス・セラミックグリーン
シートの平面方向の熱収縮が抑制されることとなる。こ
のことから、ガラス・セラミックグリーンシートと無機
組成物層(または無機組成物を主成分とするセラミック
グリーンシート)の焼成温度の差は、少なくとも100
℃以上あれば、本発明の目的を達成できると言える。
セラミックグリーンシートに、無機組成物(セラミック
グリーンシート)を重ね合わせたものを積層し、ガラス
・セラミックグリーンシートと無機組成物とを交互に配
置して積層体の全体を構成する場合について説明した
が、積層体の一部について、無機組成物を介さず、ガラ
ス・セラミックグリーンシートのみを積層して構成して
もよい。つまりは、セラミック多層基板の平面方向への
収縮を抑制し、かつ、その反りや歪みを低減するような
層構成にすることが重要である。
ては、ガラス・セラミックグリーンシートの表面および
裏面にペースト(スラリー)を塗布し、乾燥させ、無機
組成物層を形成する場合について説明したが、それぞれ
別個に形成し、ガラス・セラミックグリーンシートおよ
び無機組成物を主成分とするセラミックグリーンシート
を積層して積層体を形成してもよい。
構成する各層に導体パターンおよびビアホールを形成す
る場合について説明したが、積層体の一部に、導体パタ
ーンおよびビアホールのない層を設けてもよい。
形成するビアホールに導体を充填する場合について説明
したが、ビアホールの内周面にのみ導体材料を設けても
よい。また、上記第3の実施例に示す積層体に、上記第
2の実施例に示す要領で、キャビティを形成してもよ
い。
造方法によれば、ガラス・セラミックグリーンシート
と、このガラス・セラミックグリーンシートより焼成温
度が高い無機組成物とを交互に配置して積層体を形成
し、焼成するものであり、この無機組成物により、積層
体の最下層および最上層のみならず、内部の層を構成す
るガラス・セラミックグリーンシートに対して、平面方
向の熱収縮が抑制される。したがって、積層体の焼成時
の変形、特に、積層体の側面が内部に向かって窪むよう
に変形する恐れがない。これにより、クラックの発生、
および、ガラス・セラミックグリーンシートの剥離が防
止され、高精度のセラミック多層基板の製造が可能とな
る。
よび最上層をガラス・セラミックグリーンシートで構成
することにより、積層体の焼成後、焼結したガラス・セ
ラミックをセラミック多層基板の実装面とすることがで
きる。したがって、未焼結の無機組成物からなる面を実
装面とする場合に比べて、実装面が安定し、セラミック
多層基板を確実に実装することができる。
くはその双方を構成するガラス・セラミックグリーンシ
ートを、積層体の他の層を構成するガラス・セラミック
グリーンシートより、小さい厚み寸法とすることによ
り、各層の熱収縮による変化量を同等のものとすること
ができ、ガラス・セラミックグリーンシート同士の間
で、剥離およびクラックの発生を防ぐことができる。
に、ガラス・セラミックグリーンシートより焼成温度の
高い無機組成物を露出させるものであるため、キャビテ
ィを形成した後で、キャビティの底面に無機組成物を設
ける必要がなく、容易に、キャビティの底面を焼成時の
熱収縮から保護することができる。
クグリーンシートより焼成温度の高い無機組成物を配置
するものであるため、振動、衝撃および熱衝撃に対し
て、未焼結の無機組成物が緩衝材となり、積層体に致命
的なクラックまたは割れが発生しない。
クグリーンシートと、焼成時の熱収縮を抑制する無機組
成物とは、互いに焼成温度が異なるため、積層体全体の
コファイアが可能であり、製造工程の簡略化および製造
コストの低減を実現することができる。
として、ガラスを含有しないものを用いる場合には、積
層体の焼成時に、ガラス・セラミックグリーンシートの
塑性流動により、内部電極を構成する導体が拡散した場
合にも、熱収縮を抑制する無機組成物により、この拡散
が抑制される。
ルム1上にガラス・セラミックグリーンシート2cを形
成したときの概略断面図である。
面図である。
図である。
面図である。
層する際の概略断面図である。
ック多層基板)の概略断面図である。
概略断面図である。
きセラミック多層基板40の概略断面図である。
ィルム51上に無機組成物層52cを形成したときの概
略断面図である。
ときの概略断面図である。
断面図である。
略断面図である。
略断面図である。
基板70の概略断面図である。
基板の製造一過程を示す概略断面図である。
形成された積層体を示す断面図である。
である。
リーンシート 3a、3b、3c、3d…無機組成物層 4a、4b、4c、4d、4e…ビアホール 5a、5b、5c、5d、7、8…導体パターン 10…積層圧着体 11…セラミック多層基板(焼成後)
Claims (11)
- 【請求項1】 有機バインダおよび可塑剤を含むガラス
・セラミックからなるガラス・セラミックグリーンシー
トを複数枚積層して積層体を形成し、該積層体を焼成す
るセラミック多層基板の製造方法において、 前記ガラス・セラミックグリーンシートに対して、当該
ガラス・セラミックグリーンシートより焼成温度が高い
無機組成物を表面に塗布または重ね合わせる工程と、 前記無機組成物を表面に塗布または重ね合わせたガラス
・セラミックグリーンシートを複数枚積層し、前記積層
体の一部を形成する工程と、 前記ガラス・セラミックグリーンシートを複数枚積層
し、前記積層体の他部を形成する工程とを有することを
特徴とするセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項2】 前記ガラス・セラミックグリーンシート
のうちの1枚を、他の前記ガラス・セラミックグリーン
シートより、厚み寸法が小さくなるように形成する工程
と、 前記厚み寸法の小さいガラス・セラミックグリーンシー
トの表面に、前記無機組成物を塗布または重ね合わせる
工程と、 前記厚み寸法の小さいガラス・セラミックグリーンシー
トを、前記積層体の最下層として配置する工程と、 前記無機組成物を表面に塗布または重ね合わせたガラス
・セラミックグリーンシートを複数枚積層し、前記積層
体の最下層近傍部分から最上層までの一部または全部を
形成する工程とを有することを特徴とする請求項1に記
載のセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項3】 前記無機組成物を表面に設けた前記ガラ
ス・セラミックグリーンシートを複数枚積層し、前記積
層体の最下層から最上層近傍部分までの一部または全部
を形成する工程と、 前記ガラス・セラミックグリーンシートを、前記積層体
の最上層として積層する工程とを有することを特徴とす
る請求項1に記載のセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項4】 前記積層体の最下層および最上層を構成
するガラス・セラミックグリーンシートを、前記積層体
の他の層を構成するガラス・セラミックグリーンシート
より、厚み寸法が小さくなるように形成する工程を有す
ることを特徴とする請求項3に記載のセラミック多層基
板の製造方法。 - 【請求項5】 前記積層体の最上層およびその近傍に配
置する複数の前記ガラス・セラミックグリーンシートに
対して、該ガラス・セラミックグリーンシートに塗布ま
たは重ね合わせた無機組成物とともに、前記ガラス・セ
ラミックグリーンシートを貫通する開口部を形成する工
程と、 前記開口部を形成した複数のガラス・セラミックグリー
ンシートを積層し、前記複数のガラス・セラミックグリ
ーンシートの前記開口部が連続してなるキャビティを有
する前記積層体を形成する工程とを有することを特徴と
する請求項1乃至4のいずれかに記載のセラミック多層
基板の製造方法。 - 【請求項6】 前記ガラス・セラミックグリーンシート
に塗布または重ね合わせる無機組成物が、アルミナを主
成分とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか
に記載のセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項7】 前記ガラス・セラミックグリーンシート
に塗布または重ね合わせる無機組成物の厚み寸法が、1
乃至20μmの範囲にあることを特徴とする請求項1乃
至6のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方
法。 - 【請求項8】 前記ガラス・セラミックグリーンシート
の焼成温度と、前記ガラス・セラミックグリーンシート
に塗布または重ね合わせる無機組成物の焼成温度との差
が、100℃以上であることを特徴とする請求項1乃至
7のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項9】 キャリアフィルム上にガラス・セラミッ
クグリーンシートを形成した後、当該ガラス・セラミッ
クグリーンシート上に前記無機組成物を塗布または重ね
合わせて無機組成物層を形成する工程と、 前記キャリアフィルム、前記ガラス・セラミックグリー
ンシートおよび前記無機組成物層をそれぞれ貫通する貫
通孔を設けた後、当該貫通孔に導体材料を充填してビア
ホールを形成し、さらに前記無機組成物層上に所定の導
体パターンを形成する工程と、 前記ビアホール、前記導体パターンを備えたガラス・セ
ラミックグリーンシートを前記無機組成物層と共に、前
記キャリアフィルムから剥がし、これを順次積層する工
程と、を有することを特徴とする請求項1乃至8のいず
れかに記載のセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項10】 キャリアフィルム上に前記無機組成物
を塗布または重ね合わせて無機組成物層を形成した後、
当該無機組成物層上にガラス・セラミックグリーンシー
トを形成する工程と、 前記キャリアフィルム、前記無機組成物層および前記ガ
ラス・セラミックグリーンシートをそれぞれ貫通する貫
通孔を設けた後、当該貫通孔に導体材料を充填してビア
ホールを形成し、さらに前記ガラス・セラミックグリー
ンシート上に所定の導体パターンを形成する工程と、 前記ビアホール、前記導体パターンを備えたガラス・セ
ラミックグリーンシートを前記無機組成物層と共に、前
記キャリアフィルムから剥がし、これを順次積層する工
程と、を有することを特徴とする請求項1乃至8のいず
れかに記載のセラミック多層基板の製造方法。 - 【請求項11】 ビアホールおよび導体パターンを形成
したガラス・セラミックグリーンシートと、導体材料が
充填されておらず、当該ビアホールに対応する貫通孔を
形成した前記無機組成物を主成分とするグリーンシート
とを積層し、これを前記積層体の一部とすることを特徴
とする、請求項1乃至10のいずれかに記載のセラミッ
ク多層基板の製造方法。
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