JP2003174261A

JP2003174261A - セラミック多層基板

Info

Publication number: JP2003174261A
Application number: JP2001371709A
Authority: JP
Inventors: Ryoji Nakamura; 良二中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-12-05
Filing date: 2001-12-05
Publication date: 2003-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】セラミックスとの接合強度に優れた導体配線
を有し、かつ高周波電流を流した場合の導体損失が少な
い、高周波用途に適したセラミック多層基板を得る。【解決手段】複数枚のセラミックグリーンシートを積
層し、焼成することにより得られたセラミック多層基板
本体２の表面及び／または内部に、導電率が１．０×１
０⁵Ω^-1・ｃｍ^-1以上の金属からなる導体配線層５１〜
６６が形成されており、導体配線層の配線方向に対して
直角方向の断面形状が逆台形形状であり、逆台形の下辺
と側辺とのなす角度が９５〜１５０°の範囲にあり、側
辺の上辺と接する部分近傍が曲率半径５〜１０００μｍ
の曲線状とされている、セラミック多層基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス一体
焼成技術により得られるセラミック多層基板及びその製
造方法に関し、より詳細には、セラミック多層基板内ま
たは表面に金属からなる導体配線層が形成されているセ
ラミック多層基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高周波化及び高密度化が進んでい
る半導体素子搭載用の配線基板では、信号の高速伝播を
可能とするために小型化が強く求められている。この種
の配線基板としては、従来アルミナからなる基板が多様
されていた。しかしながら、近年、アルミナよりもさら
に低い誘電率を有することが求められており、配線抵抗
の一層の低減が求められている。そこで、ＢａＯ−Ａｌ
₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂混合セラミックスなどの低温で焼成し得
るセラミックスからなる配線基板が注目されている。ま
た、このような低温焼成可能なセラミックスと同時に焼
成され得る、焼成温度が低い低抵抗の導体材料として、
銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）あるいは銀（Ａｇ）などが用い
られている。

【０００３】低温焼成可能なセラミックスからなる基板
を用いた配線基板の製造は、以下のようにして行われて
いた。すなわち、低温焼成可能なセラミック原料粉末
と、有機バインダーと、溶媒とを用いてセラミックスラ
リーが調製される。このセラミックスラリーから、ドク
ターブレード法などのシート成形方法によりセラミック
グリーンシートが成形される。得られたセラミックグリ
ーンシートにビアホールなどが必要に応じて形成され、
該ビアホールに銅メタライズ組成物を含む銅ペーストが
充填される。しかる後、セラミックグリーンシート上
に、同様の銅ペーストを用いて所定の配線パターンがス
クリーン印刷法などの厚膜形成方法により形成される。

【０００４】上記配線パターンが形成されたセラミック
グリーンシート、あるいはビアホール電極が形成された
セラミックグリーンシートを含む複数枚のセラミックグ
リーンシートが積層され、積層体が得られる。この積層
体を厚み方向に加圧した後、バインダーを加熱により除
去し、次に焼成することにより、配線基板が得られる。

【０００５】上記配線基板を用いて配線基板内の配線に
電気信号を送ると、表皮効果により導体表面に高周波電
流が集中する。従って、導体表面に近づくほど表面抵抗
が大きくなり、ジュール損失が大きくなる。よって、こ
の種の配線基板で導体配線の膜厚を厚くすることが求め
られている。

【０００６】他方、特開２００１−１５８９５号公報に
記載の配線基板では、金属箔からなる高純度の金属導体
が導体配線として用いられている。ここでは、導体配線
の横断面形状は逆台形とされており、それによってセラ
ミックからなる基板と導体配線との接合強度が高められ
るとされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開２
００１−１５８９５号公報に開示されているようなセラ
ミック系配線基板では、焼成に際してセラミックスの収
縮応力が大きく、これに対して、金属箔からなる配線導
体は焼成工程において収縮挙動を示さない。従って、導
体配線は横断面が逆台形の形状を有するものの、実際に
は、焼成工程においてセラミックスが収縮し、金属箔か
らなる導体配線が変形したり、あるいは剥離するという
問題があった。

【０００８】さらに、上記先行技術に記載の横断面が逆
台形の導体配線では、逆台形の上辺と側辺とのなす角度
が４５〜８０°の範囲とされている。なお、ここで上辺
とは、逆台形の互いに平行に延びる一対の辺のうち、長
さの長い方の辺をいうものとする。上辺と側辺とのなす
角度が４５〜８０°である場合、逆台形の形状におい
て、上辺と側辺とで構成されるコーナー部分が鋭利な形
状となる。従って、上辺の両端では、導体配線の厚みが
薄くされている。よって、高周波電気信号を伝送した場
合、上辺の両端の厚みの薄い部分において、表皮深さよ
りも下方の部分において表面抵抗が大きくならざるを得
なかった。その結果、ジュール損失が大きくなるため、
上記先行技術に記載の配線基板は高周波信号を伝送する
用途に用いるのには不適切であった。

【０００９】なお、表皮効果が生じる表皮深さは、信号
の周波数と材料によって異なる。例えば、Ｃｕからなる
導体配線において３ＧＨｚの信号を伝送した場合、表皮
効果が生じる表皮深さは１．２μｍである。従って、厚
みが２．４μｍよりも薄い導体配線の場合には、表面抵
抗が増加し、導体損失が大きくなる。特開２００１−１
５８９５号公報に記載されている横断面が逆台形の導体
配線では、上記のように逆台形の上辺の両端が鋭利な形
状を有するため、両端近傍において上記のように表面抵
抗が増加することになる。

【００１０】本発明の目的は、上述した従来技術の現状
に鑑み、高周波信号を伝送した場合の表面抵抗を小さく
することができ、高周波用途に適した導体配線を備えた
セラミック多層基板及びその製造方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の第１の発明の広い
局面によれば、複数枚のセラミックグリーンシートを積
層し、焼成することにより得られたセラミック多層基板
本体と、前記セラミック多層基板本体の表面及び/また
は内部に形成されており、導電率が１．０×１０⁵Ω^-1
・ｃｍ^-1以上の金属からなる導体配線層とを備え、前記
導体配線層の配線方向に対して直角方向の断面形状が逆
台形形状であり、逆台形の下辺と側辺とのなす角度が９
５〜１５０°の範囲にあり、逆台形の側辺の上辺と接す
る部分が下方に膨出した曲線状とされているセラミック
多層基板が提供される。なお、配線方向とは、導体配線
の延びる方向をいい、例えば直線状の場合には長さ方向
となるが、必ずしも長さ方向には限定されない。

【００１２】上記曲線状部分は、好ましくは、その曲率
半径が５〜１０００μｍの範囲とされる。この場合に
は、逆台形の上辺の両端近傍において導体配線層の厚み
が十分に厚くなり、導体配線層の表面抵抗を確実に低減
することができる。

【００１３】本発明に係るセラミック多層基板の特定の
局面では、上記導体配線層が、金属線、金属板または金
属箔により構成される。金属線、金属板または金属箔
は、高純度の金属導体であるため、導体損を低減するこ
とができる。好ましくは、導体配線層は、Ｃｕ、Ａｕ、
Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｔ、及びＰｄからなる群から選択
された少なくとも１種を主成分とし、それによって、よ
り低抵抗の導体配線層を形成することができる。

【００１４】本発明に係るセラミック多層基板のさらに
他の特定の局面では、前記セラミック多層基板本体の各
層間の界面及びセラミック多層基板本体の上面及び下面
に、前記セラミック層を構成しているセラミック材料の
焼成温度では焼結しない無機物とガラス材料とを含み、
焼成により前記ガラス材料が無機物内に浸透してセラミ
ックスの収縮を拘束する拘束層が設けられる。セラミッ
ク多層基板本体の各セラミック層間の界面及びセラミッ
ク多層基板本体の上面及び下面に拘束層が設けられてい
るため、焼成に際してのセラミックスの収縮応力が低減
される。従って、セラミック多層基板の表面またはセラ
ミック層間の界面に配置されている導体配線の変形や剥
離がより一層生じ難い。

【００１５】本発明に係るセラミック多層基板のより限
定的な局面では、上記拘束層を構成するための無機物と
して、アルミナ、ムライト、窒化アルミニウム、ガラス
セラミックス、ジルコニア、アノーサイト、フォルステ
ライト及びコージライトからなる群から選択された少な
くとも１種が用いられ、上記ガラス材料として、ほう珪
酸ガラスまたは珪酸ガラスのうち少なくとも１種が用い
られる。これらの無機物及びガラス材料を用いることに
より、拘束層によるセラミックスの収縮応力の低減をよ
り効果的に果たすことができる。

【００１６】本発明に係るセラミック多層基板において
セラミック多層基板本体を構成するセラミック材料とし
ては、好ましくは、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂混合セ
ラミックスが用いられる。この混合セラミックスは、ア
ルミナより低い誘電率を示し、かつ低温で焼成され得
る。

【００１７】本願の第２の発明に係る製造方法の広い局
面によれば、少なくともセラミック材料を含むセラミッ
ク材料本体層用グリーンシートと、セラミック材料本体
層用グリーンシートの少なくとも片面に前記セラミック
材料の焼成温度では焼結しない無機物及びガラス材料を
含む拘束層形成用材料層とを有する複数枚のセラミック
グリーンシートが積層された積層体であって、複数枚の
セラミックグリーンシート間または積層体の上面もしく
は下面において前記拘束層形成用材料層と接するように
形成された少なくとも１つの導体配線層とを有する積層
体が用意される。ここで、前記導体配線層の配線方向に
対して直角方向の断面の形状は逆台形であり、逆台形に
おける下辺と側辺とのなす角度が９５〜１５０°の範囲
とされている。次に、前記導体配線層を有する積層体が
焼成され、それによって逆台形の側辺の上辺と接する部
分が下方に膨出された曲線状とされる。

【００１８】第２の発明によれば、第１の発明に係るセ
ラミック多層基板が得られ、かつ得られたセラミック多
層基板の表面及びセラミック層界面における収縮応力が
拘束層により低減され、それによって導体配線の変形や
剥がれをより確実に抑制することができる。

【００１９】好ましくは、上記曲線状部分は、その曲率
半径が５〜１０００μｍの範囲とされ、それによって導
体配線層の配線方向と直交する方向の端部近傍の厚みが
確実に厚くされ、表面抵抗を確実に軽減することができ
る。

【００２０】好ましくは、拘束層形成用材料層が、積層
される複数枚のセラミック材料本体層用グリーンシート
のセラミックグリーンシート間の界面及び積層体の上面
及び下面に位置するように、複数枚のセラミックグリー
ンシートが積層されている。

【００２１】本発明に係る製造方法では、好ましくは、
導体配線層として、金属線、金属板または金属箔が用い
られる。金属線、金属板または金属箔は高純度金属であ
るため、導体損を低減することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らか
にする。

【００２３】図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施
形態に係るセラミック多層基板を説明するための断面図
及び要部を示す部分切欠断面図である。セラミック多層
基板１は、セラミック多層基板本体２を有する。セラミ
ック多層基板本体２の製造に際しては、セラミック材料
本体層用グリーンシートと後述の拘束層とを有する複数
枚のセラミックグリーンシートが積層され、焼成され
る。

【００２４】上記セラミックグリーンシートのセラミッ
ク材料本体層用グリーンシートは、本実施形態では、１
０００℃以下の低温で焼成され得るセラミックスを用い
て構成されている。このような低温焼成可能なセラミッ
クスとしては、１０００℃以下で焼成されることがで
き、ＣｕやＡｇなどの金属と同時焼成され得るものであ
る限り、その組成は特に限定されない。すなわち、セラ
ミックスに対してガラス成分、酸化銅もしくは酸化マグ
ネシウムなどの焼結助剤を含有させることにより、低温
で焼結され得るセラミック組成であってもよく、また、
焼成時にガラス層を生成する低温焼成可能なセラミック
組成であってもよい。本実施形態では、上記セラミック
グリーンシートのセラミック材料本体層用グリーンシー
トを構成するセラミック材料として、ＢａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃
−ＳｉＯ₂混合セラミック材料が用いられる。この混合
セラミックスは、１０００℃以下の低温で焼結させるこ
とができ、かつ低い誘電率を示す。

【００２５】製造に際しては、酸化バリウム、アルミ
ナ、酸化ケイ素、酸化カルボン酸及び酸化ホウ素の各粉
末を混合した原料に、樹脂バインダー、可塑剤及び溶剤
を混合し、セラミックスラリーを得る。このセラミック
スラリーをシート成形することにより、セラミック材料
本体層用グリーンシートが得られる。

【００２６】本実施形態では、このセラミック材料本体
層用グリーンシートの上面及び／または下面に、拘束層
を形成するために、無機物粉末を含有している拘束層形
成用材料層としての拘束層形成用ペーストが塗布され
て、セラミックグリーンシートが完成される。この無機
物粉末としては、セラミック材料本体層用グリーンシー
トを構成するセラミック材料の焼成温度では焼結しない
無機物粉末が用いられ、例えば、アルミナなどが好適に
用いられる。また、上記拘束層形成用ペーストとして
は、アルミナのような無機物粉末に、ほう珪酸ガラス粉
末または珪酸ガラス粉末のうち少なくとも１種などから
なるガラス粉末を添加混合したものが用いられる。この
場合、無機物粉末とガラス粉末との割合は、通常、無機
物粉末４０〜８５体積％に対し、ガラス粉末１５〜６０
体積％程度とすればよい。また、ガラス粉末の粒径につ
いては、０．５〜３．０μｍ程度であればよく、無機物
粉末の粒径についても、０．１〜３．０程度の範囲のも
のが用いられる。

【００２７】また、上記拘束層形成用ペーストには、ペ
ーストを構成するために、バインダー、可塑剤及び溶剤
が適宜混合される。上記のようにして、セラミック材料
本体層用グリーンシートの上面及び／または下面に拘束
層形成用ペーストが塗布されたセラミックグリーンシー
トが得られる。

【００２８】なお、本実施形態では、セラミック材料本
体層用グリーンシートを形成した後に、上記拘束層形成
用ペーストを塗布したが、逆に、拘束層形成用ペースト
を用いて得られた拘束層形成用材料層上に、セラミック
材料本体層用グリーンシートを構成するためのセラミッ
クスラリーを塗布して、セラミックグリーンシートを形
成してもよい。

【００２９】図１に示す、最終的に得られるセラミック
多層基板では、積層された複数枚の上記セラミックグリ
ーンシートが焼成されている。従って、上記のようにし
て用意されたセラミック材料本体層用グリーンシートか
らなるセラミック層２１〜２６と、拘束層形成用ペース
トが最終的に焼結することにより構成された拘束層２１
ａ〜２６ｂが構成されている。よって、以下において
は、セラミック材料本体層用グリーンシート及び拘束層
形成用材料層としての拘束層形成用ペーストを、図１の
セラミック層２１〜２６及び拘束層２１ａ〜２６ｂと同
一の参照番号を付することにより説明を行うこととす
る。

【００３０】次に、セラミック材料本体層用グリーンシ
ート２１〜２６及び拘束層形成用ペースト２１ａ〜２５
ａ，２６ａ，２６ｂに、それぞれ、図１に示されている
貫通孔２１ｂ，２１ｃ，２２ｂ，２３ｂ，２３ｃ，２４
ｂ，２４ｃ，２５ｂ，２５ｃ及び２６ｃ〜２６ｅを形成
する。そして、形成された各貫通孔に、導電ペーストを
スクリーン印刷により充填し、ビアホール電極３１〜４
２を形成する。この場合の導電ペーストとしては、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｇ−Ｐｄ合金またはＡｇ−Ｐ
ｔ合金などの金属粉末を主成分とする導電ペーストが用
いられる。上記金属粉末の粒径及び粒子形状は特に限定
されないが、平均粒径０．３〜１０μｍであり、粒径分
布の狭いものが好適に用いられる。

【００３１】また、上記ビアホール電極を形成するため
の導電ペーストには、バインダー樹脂と溶剤とを混合し
てなる有機ビヒクルが添加され得る。このバインダー樹
脂については特に限定されず、ポリビニルブチラール、
エチルセルロース、（メタ）アクリル系樹脂などが用い
られる。また、溶剤としても、特に限定されず、テレピ
ネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールア
セテート、またはアルコール類などが用いられる。さら
に、上記導電ペーストには、必要に応じて、各種分散
剤、可塑剤または活性剤が添加されてもよい。

【００３２】好ましくは、導電ペーストとセラミックス
の焼成に際しての収縮度を近づけるために、導電ペース
トにガラスフリット、セラミック粉末または樹脂粉末を
導電ペースト１００体積％に対し、７０％以下の割合で
添加してもよい。なお、導電ペーストの粘度は、印刷性
を考慮した場合、２５℃の温度で５０〜７００Ｐａ・秒
^-1の範囲が好ましい。

【００３３】次に、拘束層形成用ペーストが塗布された
セラミック材料本体層用グリーンシート２１〜２６の拘
束層形成用ペースト上に、それぞれ、導体配線層５１〜
６３を形成する。また、セラミック材料本体層用グリー
ンシート２６の下面の拘束層形成用ペースト上にも、導
体配線層６４〜６６を形成する。導体配線層の形成に際
しては、まず、フィルム基材上に導電率１．０×１０⁵
Ω^-1・ｃｍ^-1以上のＣｕ箔及び感光性フィルムを順に積
層する。次に、所定の回路パターンが形成されたガラス
原板でマスクし、露光現像し、Ｃｕ箔をエッチングし、
さらに感光性フィルムを除去することにより、フィルム
基材上に導体配線層が形成される。

【００３４】しかる後、上記のようにしてパターニング
された導体配線層が、上述したセラミックグリーンシー
トの拘束層形成用ペースト上に転写される。この場合、
Ｃｕ箔の片面を、好ましくは両面を、高周波特性で問題
とならない程度に荒しておくことが望ましい。

【００３５】また、セラミックグリーンシートにＣｕ箔
からなる導体配線層を転写する際には、１００ｋｇ／ｃ
ｍ²程度の圧力を加え圧接することが望ましい。本実施
形態では、導体配線層５５の横断面、すなわち配線方向
と直交する方向の断面は、図１（ｂ）に示すように、逆
台形形状とされ、逆台形の下辺５５ａと側辺５５ｂ，５
５ｃとのなす角度θが９５〜１５０°の範囲とされる。
このような横断面形状を有するように上述したパターニ
ングに際し、Ｃｕ箔のパターニングが行われている。な
お、他の導体配線層５１〜５４，５６〜６６も同様に構
成されている。

【００３６】なお、後述の焼成工程において消失する樹
脂製接着剤を、Ｃｕ箔の表面に予め塗布しておけば、転
写の際してのセラミックグリーンシートとの密着性がよ
り一層高められる。

【００３７】本実施形態では、上記のようにフォトリソ
グラフィによりＣｕ箔がパターニングされて導体配線層
が形成されていたが、めっきや打ち抜きにより形成され
た金属導体または金属線を同様にセラミックグリーンシ
ートに転写することにより導体配線層を形成してもよ
い。もっとも、導電率が１．０×１０⁵Ω^-1・ｃｍ^-1以
上の材料が、導体損失を低減するために用いられる。

【００３８】また、上記製造方法では、フィルム基材上
にＣｕ箔を形成したが、転写部材を構成するための基材
については、樹脂フィルムに代えて、ガラスやアルミナ
基板などを用いてもよい。

【００３９】さらに、転写法ではなく、セラミックグリ
ーンシート上に直接導体配線層５１〜６６を形成しても
よい。なお、最終的には、図１（ａ）に示すように、前
述したビアホール電極３１〜４２と導体配線層５１〜６
６とが電気的に接続されるが、この電気的接続構造につ
いては、目的とするセラミック多層基板１に応じて適宜
変更し得る。

【００４０】さらに、必要に応じて、上記拘束層形成用
ペーストに、あるいはセラミック材料本体層用グリーン
シートの拘束層形成用ペーストが形成されていない面上
に、スクリーン印刷法により導電ペーストを印刷し、ビ
アホール電極と接続してもよい。すなわち、上記横断面
が逆台形状の導体配線以外の導体層をセラミック多層基
板１内に形成してもよい。

【００４１】このようにして形成した複数枚のセラミッ
クグリーンシートを積層し、温度８０℃、圧力２００ｋ
ｇ／ｃｍ²の条件で熱圧着し積層体を形成する。この積
層体を還元雰囲気中で温度９００℃、１時間の条件で焼
成する。

【００４２】上記焼成に際し、拘束層形成用ペーストを
形成している無機物粒子間に上記ガラス材料が浸透し、
拘束層２１ａ〜２６ｂがセラミック材料本体層用グリー
ンシート２１〜２６からなるセラミック層部分の収縮を
抑制する。従って、セラミック材料本体層用グリーンシ
ート２１〜２６の面方向の収縮が起こらず、導体配線層
５１〜６６の変形や剥離が生じ難い。なお、図１（ａ）
では拘束層を、拘束層形成用ペーストと同じ参照番号で
示すこととする。

【００４３】焼成においては、まず昇温過程において温
度が７８０℃以上になると拘束層形成用ペースト中に含
有されているガラスの軟化点を超えるため、ガラスが流
動性をもつようになる。さらに温度上昇とともにガラス
の粘度が低下するため、流動性が一層高くなる。このと
き拘束層形成用ペーストと接しているＣｕ箔とガラスは
濡れが良いため、ガラスがＣｕ箔の表面を覆うようにな
る。このときのＣｕ箔はもはや、セラミック材料本体層
用グリーンシートや拘束層形成用ペーストにガラスを介
して接触している状態である。さらに昇温が進み８００
℃以上になるとＣｕの焼結が始まり、焼結収縮を起こし
はじめる。Ｃｕ箔が上記のように流動性の高いガラスに
接触しながら焼結が進むと、セラミック材料本体層用グ
リーンシートに拘束されていないので、Ｃｕ箔の端部に
おいては、表面張力によって、前記逆台形状の上辺と側
辺の接する部分において、曲率半径５〜１０００μｍを
有した円形に変形して焼結が進む。

【００４４】さらに、９００℃になると、セラミックス
の焼結が始まるが、拘束層が、セラミック材料本体層用
グリーンシートを拘束するため、少なくとも界面の面内
方向において、無収縮になり、収縮応力が発生しないた
め、Ｃｕ箔がセラミック面から剥がれたりするようなこ
とは起こらない。他の導体配線層５１〜５４，５６〜６
６も同様となる。よって、断面が逆台形形状の導体配線
層５１〜６６において、逆台形の上辺の両端近傍におい
て、導体配線層の厚みが厚くなり、言い換えれば表皮深
さ未満の厚みの部分が少なくなり、それによって高周波
信号を伝送した場合の表面抵抗の増加が抑制される。よ
って、ＩＬ特性やＱ値などの高周波特性を高めることが
できる。

【００４５】上記のようにして、図１（ａ）に示すセラ
ミック多層基板１が得られる。なお、図１では、セラミ
ック多層基板本体２上に、導電性接着剤７１，７２を介
して電子部品素子７３が固定されている。このように、
セラミック多層基板１は、多層基板本体２の上面２ａ上
に設けられた導体配線層５１，５２を利用して、電子部
品素子を積層し得るように構成され得る。

【００４６】次に、具体的な実験例を説明することによ
り、本発明により、高周波特性が高められることを説明
する。酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化カル
シウム及び酸化ホウ素を混合したセラミック原料に、ポ
リビニルブチラールからなる樹脂バインダーと、ジ−ｎ
−ブチルフタレートからなる可塑剤と、溶剤としてのト
ルエン及びイソプロパノールとを混合し、セラミックス
ラリーを得た。このセラミックスラリーをドクターブレ
ード法によりシート成形し、乾燥後の厚みが１２５μｍ
のセラミック材料本体層用グリーンシートを得た。

【００４７】アルミナ粉末３５体積％に、軟化点が７８
０℃でありかつ平均粒径が１．５μｍのほう珪酸ガラス
粉末３５体積％を添加し、さらにポリビニルブチラール
からなる樹脂バインダーと、ジ−ｎ−ブチルフタレート
からなる可塑剤と、トルエン及びイソプロパノールから
なる溶剤とを混合して拘束層形成用スラリーを得た。こ
の拘束層形成用スラリーを、前記セラミック材料本体層
用グリーンシートの表面に塗布し、乾燥し、厚み５μｍ
の拘束層形成用材料層を形成し、セラミックグリーンシ
ートを完成させた。

【００４８】次に、中心粒径３μｍのＣｕを主成分とす
る金属粉末に有機バインダー及び溶剤を添加し導電ペー
ストを得た。この導電ペーストを、上記拘束層を有する
セラミックグリーンシートの拘束層形成用材料層上に、
スクリーン印刷法により全面に印刷した。このようにし
て、図２に示すように、全面が導電ペースト層８２で覆
われた第１のグリーンシート８１を用意した。なお、８
１ａは拘束層形成用材料層を示す。

【００４９】次に、アクリル系樹脂フィルム上に、厚み
１８μｍのＣｕ箔及び２０μｍの厚みの感光性フィルム
を順に貼り付け、フォトリソグラフィにより、線幅２８
０μｍ及び線路長２０ｍｍの直線状の導体配線層を形成
した。しかる後、図３に示すように、セラミック材料本
体層用グリーンシート８３上に拘束層形成用材料層８３
ａが積層されているセラミックグリーンシートの拘束層
形成用材料層上に、導体配線層８４を１００ｋｇ／ｃｍ
²の圧力を加えて圧接し、アクリル系樹脂フィルムを剥
離することにより、図３に示す第２のグリーンシート８
３を用意した。なお、フォトリソグラフィにおけるエッ
チングに際しては、５〜３０μｍ／分のエッチング速度
を有する過硫酸アンモニウム水溶液を用いて約３分間エ
ッチングを行った。

【００５０】上記のようにして得られた第１，第２のグ
リーンシート８１，８３と、導体配線や導電ペースト層
が形成されていないが拘束層形成用材料層を有するセラ
ミックグリーンシートとを積層し、積層体を得た。積層
に際しては、第１のグリーンシート８１の導電ペースト
層８２が下面となるように第１のグリーンシート８１を
配置し、該第１のグリーンシート８１の上面に導電ペー
スト層及び導体配線層が形成されていないセラミックグ
リーンシートを任意の枚数積層し、最上部に第２のグリ
ーンシート８３を導体配線層８４が上面に位置するよう
に積層した。そして、焼成後の厚みが２００μｍとなる
ように、温度８０℃及び圧力２００ｋｇ／ｃｍ²の条件
で複数枚のセラミックグリーンシートを熱圧着し、図４
に示す積層体を得、該積層体を還元雰囲気中で９００℃
の温度で１時間焼成した。このようにして、セラミック
多層基板を得た。

【００５１】また、上記セラミック多層基板を得るにあ
たり、導体配線層を構成するＣｕ箔として、導電率が下
記の表１に示すように異なる種々のものを用い、さらに
導体配線層８４をＣｕ箔ではなく、導電率が１．６×１
０⁵Ω^-1・ｃｍ^-1及び６．０×１０⁵Ω^-1・ｃｍ^-1のＡｇ
箔を用いたセラミック多層基板（試料番号１６，１７）
とを作製した。なお、表１において同じ金属で導電率が
異なるのは、含まれる不純物割合等が異なるためであ
る。このようにして得られた試料番号１〜１７の各セラ
ミック多層基板について、以下の要領で試験を行った。

【００５２】（インピーダンス）ＴＤＲオシロスコープ
を用いて、セラミック多層基板の導体配線層のインピー
ダンスが５０Ωになっているか否かを確認した。

【００５３】（導体配線損失）インピーダンスが５０Ω
となっているセラミック多層基板について、ｓパラメー
タ測定用ネットワークアナライザーを用いて、６ＧＨｚ
の周波数における導体配線損失を測定した。導体配線損
失が−１ｄＢより低い配線は、使用不可と判断した。

【００５４】（導体配線の断面形状）前記セラミック多
層基板を切断し、断面を金属顕微鏡を用いて倍率１００
〜１０００倍の範囲で観察し、導体配線の横断面形状に
おいて、逆台形形状の下辺と側辺とのなす角度θと、側
辺の上辺に接する部分近傍の曲率半径を測定した。ま
た、導体配線層とセラミックスとの界面におけるデラミ
ネーションの発生の有無を確認した。

【００５５】結果を下記の表１に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】なお、表１において、試料番号に＊を記し
たものは、本発明の範囲外の試料であることを示す。表
１から明らかなように、本発明の範囲内の試料番号２〜
７，９，１０，１２，１３及び１５，１６の各セラミッ
ク多層基板では、導体損失が−１ｄＢ以上であり、かつ
導体配線層のデラミネーションが生じていなかった。従
って、高周波用途に優れているセラミック多層基板を提
供し得ることがわかる。

【００５８】

【発明の効果】本発明に係るセラミック多層基板では、
セラミック多層基板の表面または内部に導電率が１．０
×１０⁵Ω^-1・ｃｍ^-1以上の金属からなる導体配線層が
形成されており、該導体配線層の配線方向に対して直角
方向の断面形状が逆台形形状であり、逆台形の下辺と側
辺とのなす角度が９５〜１５０°の範囲とされており、
側辺の上辺と接する部分近傍が曲線状とされているた
め、導体配線層のセラミックスとの密着強度が優れてい
るだけでなく、導体配線層の幅方向端部における厚みが
十分な大きさとなる。従って、高周波電流を伝送した場
合であっても導体損失の低下が抑制される。よって、高
周波用途に優れたセラミックス多層基板を提供すること
ができる。

【００５９】本発明に係る製造方法によれば、上記セラ
ミック材料本体層用グリーンシート及び拘束層形成用材
料層を有する複数枚のセラミックグリーンシートが積層
された積層体であって、セラミックグリーンシート間ま
たは得られる積層体の上面もしくは下面に、少なくとも
１つの導体配線層が形成された積層体が用意され、この
積層体が焼成される。そして、焼成に際し、前述したよ
うに、導体配線層の逆台形の横断面形状において、側辺
の上辺と接する部分及びその近傍が下方に膨出するよう
に変形され、かつ導体配線層の横断面形状における下辺
と側辺とのなす角度が９５〜１５０°の範囲とされてい
るので、本発明に係るセラミック多層基板を得ることが
できる。よって、本発明に従って、セラミックスとの接
合強度に優れ、かつ高周波信号を伝送した場合であって
も、導体損失が少ない、セラミック多層基板を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態で得
られるセラミック多層基板を説明するための断面図及び
その要部を示す部分切欠拡大断面図。

【図２】実験例で用意される第１のグリーンシートを示
す斜視図。

【図３】実験例で用意される第２のグリーンシートを示
す斜視図。

【図４】実験例で用意される積層体を示す斜視図。

【符号の説明】

１…セラミック多層基板２…セラミック多層基板本体２１〜２６…セラミック材料本体層用グリーンシート
（セラミック層）２１ａ〜２６ｂ…拘束層形成用材料層としての拘束層形
成用ペースト（拘束層）３１〜４２…ビアホール電極５１〜６６…導体配線層５５ａ…逆台形の上辺５５ｂ…下辺５５ｃ，５５ｄ…側辺８１，８３…セラミック材料本体層用グリーンシート
（セラミック層）８１ａ，８３ａ…拘束層形成用材料層８４…導体配線層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E346 AA12 AA15 AA24 AA32 AA38 BB01 BB15 CC16 CC18 CC32 CC34 CC37 CC38 CC39 DD02 DD03 DD33 DD34 EE24 EE28 EE29 FF18 GG02 GG03 GG04 GG06 GG07 GG09 HH06 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚のセラミックグリーンシートを積
層し、焼成することにより得られたセラミック多層基板
本体と、前記セラミック多層基板本体の表面及び/または内部に
形成されており、導電率が１．０×１０⁵Ω^-1・ｃｍ^-1
以上の金属からなる導体配線層とを備え、前記導体配線層の配線方向に対して直角方向の断面形状
が逆台形形状であり、逆台形の下辺と側辺とのなす角度
が９５〜１５０°の範囲にあり、逆台形の側辺の上辺と
接する部分近傍が下方に膨出した曲線状とされているこ
とを特徴とする、セラミック多層基板。
【請求項２】前記曲線状の形状の曲率半径が５〜１０
００μｍの範囲である、請求項１に記載のセラミック多
層基板。
【請求項３】前記導体配線層が、金属線、金属板また
は金属箔からなることを特徴とする、請求項１または２
に記載のセラミック多層基板。
【請求項４】前記導体配線層が、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、
Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｔ、及びＰｄからなる群から選択された
少なくとも１種を主成分とする、請求項１〜３のいずれ
かに記載のセラミック多層基板。
【請求項５】前記セラミック多層基板本体の各層間の
界面及びセラミック多層基板本体の上面及び下面に、前
記セラミック層を構成しているセラミック材料の焼成温
度では焼結しない無機物とガラス材料とを含み、焼成に
より前記ガラス材料が無機物内に浸透してセラミックス
の収縮を拘束する拘束層が設けられている、請求項１〜
４のいずれかに記載のセラミック多層基板。
【請求項６】前記無機物が、アルミナ、ムライト、窒
化アルミニウム、ガラスセラミックス、ジルコニア、ア
ノーサイト、フォルステライト及びコージライトからな
る群から選択された少なくとも１種であり、前記ガラス
材料が、ほう珪酸ガラスまたは珪酸ガラスのうち少なく
とも１種である、請求項５に記載のセラミック多層基
板。
【請求項７】前記セラミック材料が、ＢａＯ−Ａｌ₂
Ｏ₃−ＳｉＯ₂混合セラミックスである、請求項５または
６に記載のセラミック多層基板。
【請求項８】少なくともセラミック材料を含むセラミ
ック材料本体層用グリーンシートと、セラミック材料本
体層用グリーンシートの少なくとも片面に前記セラミッ
ク材料の焼成温度では焼結しない無機物及びガラス材料
を含む拘束層形成用材料層とを有する複数枚のセラミッ
クグリーンシートが積層された積層体であって、複数枚
のセラミックグリーンシート間または積層体の上面もし
くは下面において前記拘束層形成用材料層と接するよう
に形成された少なくとも１つの導体配線層とを有する積
層体を用意する工程とを備え、前記導体配線層の配線方向に対して直角方向の断面の形
状は逆台形であり、逆台形における下辺と側辺とのなす
角度が９５〜１５０°の範囲にあり、前記導体配線層を有する積層体を焼成し、それによって
逆台形の側辺の上辺と接する部分近傍が下方に膨出され
た曲線状とされる工程をさらに備える、セラミック多層
基板の製造方法。
【請求項９】前記曲線状の形状の曲率半径が５〜１０
００μｍの範囲である、請求項８に記載のセラミック多
層基板の製造方法。
【請求項１０】前記拘束層形成用材料層が、積層され
る複数枚のセラミックグリーンシートのセラミックグリ
ーンシート間の界面及び積層体の上面及び下面に位置す
るように前記複数枚のセラミックグリーンシートが積層
されている、請求項８または９に記載の積層セラミック
電子部品の製造方法。
【請求項１１】前記導体配線層として、金属線、金属
板または金属箔を用いる、請求項８〜１０のいずれかに
記載のセラミック多層基板の製造方法。