JP2004165247A - 多層セラミック基板、その製造方法、通信用デバイスおよびそれを用いた通信機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】導体周辺の誘電特性を悪化させないように改良された、キャビティを有する多層セラミック基板を提供することを主要な目的とする。
【解決手段】多層セラミック基板２２は、少なくともその一方の主面にキャビティ９を有する。多層セラミック基板２２の内部および／または表面に導体パターン２１が設けられている。多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、導体パターン２１と電気的に分離された形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが埋め込まれている。
【選択図】 図１
【解決手段】多層セラミック基板２２は、少なくともその一方の主面にキャビティ９を有する。多層セラミック基板２２の内部および／または表面に導体パターン２１が設けられている。多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、導体パターン２１と電気的に分離された形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが埋め込まれている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に多層セラミック基板の製造方法に関するものであり、より特定的には、電子部品を実装かつ収容するためのキャビティを有する多層セラミック基板の製造方法に関する。この発明は、また、そのような多層セラミック基板を用いた通信用デバイスおよび通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に対する小型軽量化、多機能化、高信頼性化等の要望が、近年ますます高まっており、これに伴い、基板への実装技術の向上も求められている。基板への実装技術の向上を図る効果的な方法として、基板において配線の高密度化を図ることがある。
【０００３】
このような基板における配線の高密度化に対応するため、図７に示すような多層セラミック基板４の開発が進められている。多層セラミック基板４は、セラミックグリーンシート１にビアホール２を形成し、さらに印刷によって導体膜３等を形成したものを複数枚積み重ね、プレスした後、焼成することによって作製される。多層セラミック基板４の上には、電子部品５が実装される。
【０００４】
しかし、図７に示すような従来の多層セラミック基板４では、電子部品５が実装されると、電子部品５の厚み分、多層セラミック基板４の高さが高くなる。
【０００５】
そこで、多層セラミック基板４自身の小型化および低背化を図るため、図８を参照して、多層セラミック基板４の表面に、電子部品５を実装するためのキャビティ６を形成する技術が提案されている。
【０００６】
次に、多層セラミック基板にキャビティを形成する従来例（例えば、特許文献１参照）について説明する。
【０００７】
図９を参照して、ガラスセラミック材料で形成された孔無しグリーンシート７の上に、ガラスセラミック材料で形成された孔開きグリーンシート８を積層する。グリーンシートの枚数によって、厚みが調整される。
【０００８】
図１０を参照して、積層したグリーンシートを焼結する。この焼結時に、キャビティ９の底面部の端部においてクラック１０が発生する。このようなクラック１０の発生の原因は、次のように考えられる。
【０００９】
すなわち、焼成工程の前において、多層セラミック基板４となるべきグリーンシート積層体をプレスするとき、キャビティ９が存在しているために、グリーンシート積層体全体に対して均一な圧力をかけることが困難となる。そのため、キャビティ９の直下の底面部７ａが上方に盛り上がろうとする力が働き、ひいてはキャビティ９の底面部の端部に残留応力がもたらされる。これが原因でクラック１０が発生するものと考えられる。
【００１０】
上述の問題を解決するため、他の従来例においては、キャビティを有するグリーンシート積層体を、１対のゴムシートで挟んだ状態で真空パックし、静止流体中で等方加圧することによってプレスする方法が提案されている。
【００１１】
また、図１１に示すように、キャビティ９と同形状の凸部分１２ａを有するプレス金型１２をもって、グリーンシート積層体１１を加圧することによってプレスする方法が提案されている。しかしながら、このような方法は、いずれも、プレス時に、均等な圧力をかけることを目的とするものであるが、実際には、圧力を均等にかけることは非常に困難である。
【００１２】
そこで、次に説明する、無収縮方式の、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法が考えられている。
【００１３】
図１２を参照して、孔無しグリーンシート１３の一方の主面に、キャビティ９を形成するための貫通孔１７を有する孔開きグリーンシート１４を積層する。孔開きグリーンシート１４の上に、孔開きグリーンシート１４を構成する材料よりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、主面の面内方向の収縮を防止するための第１拘束層用セラミックシート１５を積層する。孔無しグリーンシート１３の他方の主面に、孔無しグリーンシート１３を構成する材料よりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、主面の面内方向の収縮を防止するための第２拘束層用セラミックシート１６を積層する。
【００１４】
次に、これらを圧着し、圧着複合体を作製し、その後、焼成する。
【００１５】
この方法によると、孔無しグリーンシート１３および孔開きグリーンシート１４が焼結する温度では、第１拘束層用セラミックシート１５および第２拘束層用セラミックシート１６は焼結しないため、孔無しグリーンシート１３および孔開きグリーンシート１４の、主面の面内方向（ｘ−ｙ方向）の収縮は防止される。
【００１６】
しかしながら、この方法においても、図１３を参照して、キャビティ９の直下の底面部９ａが上方に盛り上がろうとする力ｆ１および水平方向に縮もうとする力ｆ２が働き、ひいてはキャビティ９の底面部９ａの端部に残留応力がもたらされる。これが原因でクラック１０が発生する。
【００１７】
一方、上述したキャビティ９の直下の底面部が上方に盛り上がろうとする力を除去するために、孔無しグリーンシート１３および孔開きグリーンシート１４との界面に収縮緩和パッドを設ける技術も提案されている（例えば特許文献２参照）が、収縮緩和パッドが外部に露出しているため、信頼性が悪いという課題があった。
【００１８】
また、上述したクラックの発生を防止するさらに他の方法として、図１４を参照して、導電性ペースト膜１９に接触するように収縮抑制用グリーンシート２０を形成し、焼結する従来技術が開示されている（例えば特許文献３参照）。これによると、導電性ペースト膜１９等に起因する隆起の発生が抑制され、したがって、キャビティ９の底面部において、平坦な面が得られる。
【００１９】
【特許文献１】
特開平６−２９８５７４号公報（第７頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１６４６５４号公報（第４頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−２５７４７３号公報（第６頁、第３図）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４を参照して、導電性ペースト膜１９に接触するように収縮抑制用グリーンシート２０を形成する従来方法では、導体周辺の誘電体特性が悪くなり、ひいては、電気特性が悪化するという課題があった。
【００２１】
それゆえに、この発明は、キャビティの底面部の端部に、クラックが発生しないように改良された多層セラミック基板を提供することを目的とする。
【００２２】
この発明の他の目的は、導体周辺の誘電特性を悪化させず、ひいては電気特性の良好な多層セラミック基板を提供することにある。
【００２３】
この発明の他の目的は、主面の面内方向の収縮を抑制し、かつ寸法精度が高められるように改良された多層セラミック基板を提供することにある。
【００２４】
この発明の他の目的は、信頼性の高い多層セラミック基板を提供することにある。
【００２５】
この発明のさらに他の目的は、そのような多層セラミック基板の製造方法を提供することにある。
【００２６】
この発明のさらに他の目的は、そのような多層セラミック基板を用いた通信用デバイスを提供することにある。
【００２７】
この発明のさらに他の目的は、そのような通信用デバイスを用いた通信機器を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面に従う多層セラミック基板は、少なくともその一方の主面にキャビティを有し、かつその内部および／または表面に導体パターンが設けられている多層セラミック基板にかかる。前記多層セラミック基板の内部であって、上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれている。
【００２９】
この発明によれば、前記多層セラミック基板の内部であって、上記キャビティの底面の周縁部近傍に、形状保持パターンが埋め込まれているので、キャビティの底面部の端部に欠陥ができ難くなる。またキャビティの底面部の平坦度が高くなる。ひいては、信頼性の高い多層セラミック基板となる。
【００３０】
また、上記形状保持パターンは、上記導体パターンと電気的に分離された状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性を悪化させず、ひいては電気特性の良い多層セラミック基板となる。
【００３１】
この発明の好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンは、上記キャビティの側壁面の延長面を横切るように設けられている。
【００３２】
キャビティの側壁面の延長面上に、クラックが発生し易いが、上記形状保持パターンがキャビティの側壁面の延長面を横切るように設けられているので、キャビティの側壁面の延長面上に現れるクラックの発生が阻止される。
【００３３】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンは、上記キャビティの底面の延長面を横切るように設けられている。焼結時、形状保持パターンは焼結しないが、高温で軟らかくなる。そのため、この形状保持パターンは、キャビティが形成された第１多層セラミック基板部とキャビティが形成されていない第２多層セラミック基板部との剥離を防止するように働く。
【００３４】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンを構成するセラミック材料は、その焼結開始温度が前記多層セラミック基板を構成するセラミック材料の焼結開始温度よりも高くなるように選ばれている。
【００３５】
この発明によれば、多層セラミック基板を構成するセラミック材料が焼結する温度では、形状保持パターンを構成するセラミック材料が焼結しないので、キャビティの底面部の、上方向へ盛り上がろうとする力を阻止することができる。
【００３６】
この発明のさらに他の実施態様によれば、上記形状保持パターンは、上記キャビティの底面の延長面に設けられており、かつ積層方向への投影において、上記キャビティの外周の、全周の内の一部においてのみ外部に露出している。形状保持パターンがキャビティの全周にわたって外部に露出する場合には、焼結時、形状保持パターンが吸収する水分の量が多くなり、緻密な形状保持パターンを与えない。しかしながら、本実施態様によれば、積層方向への投影において、形状保持パターンがキャビティの外周の、全周の内の、一部においてのみ外部に露出しているので、吸収される水分の量が少なくなり、緻密な形状保持パターンを与える。
【００３７】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンは、前記多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没している。この発明によれば、形状保持パターンが前記多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没しているので、形状保持パターンは、焼結時、水分を吸収しない。
【００３８】
この発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、前記多層セラミック基板は、ガラス成分とセラミック材料を含むグリーンシートを焼結して得られたものである。
【００３９】
この発明によれば、多層セラミック基板をガラス成分とセラミック材料を含む低温焼結セラミック材料（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃｓ（ＬＴＣＣ））で形成できるので、Ａｇ、Ｃｕ等で、多層セラミック基板の内部に導体を配線することができる。
【００４０】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、前記多層セラミック基板の少なくとも一方の主面には、酸化物粒子が付着している。前記多層セラミック基板の表面には、電子部品を実装する。電子部品の実装はハンダを用いて行うが、前記多層セラミック基板の少なくとも一方の主面に酸化物粒子が付着しているので、この酸化物粒子の作用で、ハンダの溶融時にハンダが流れなくなる。
【００４１】
この発明の第２の局面に従う方法は、少なくともその一方の主面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた立体構造を有する多層セラミック基板の製造方法にかかる。
【００４２】
（１）第１工程として、前記多層セラミック基板を形成するための複数枚の基板形成用グリーンシートを準備する。上記基板形成用グリーンシートの焼成温度よりも高い温度で焼結するセラミック材料で形成された、主面方向の収縮を防止させるための第１および第２の拘束層用セラミックシートを準備する。上記導体パターンを形成するための導体ペーストを準備する。上記基板形成用グリーンシートのセラミック材料よりも焼結開始温度が高いセラミック材料で形成された形状保持パターン形成用ペーストを準備する。
【００４３】
（２）第２工程として、上記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、上記導体ペーストを用いて上記導体パターンを形成する。
【００４４】
（３）第３工程として、上記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、上記形状保持パターン形成用ペーストを用いて、形状保持パターンを形成する。
【００４５】
（４）第４工程として、上記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートに、上記キャビティを形成するための第１貫通孔を形成する。
【００４６】
（５）第５工程として、上記立体構造を実現するように、上記第１の拘束層用セラミックシートの上に、上記処理が施された複数の基板形成用グリーンシートを、順序を選んで積層し、さらにその上に上記第２の拘束層用セラミックシートを積層する。その後、これらの一体積層物を加圧し、焼結し、それによって焼結体を形成する。
【００４７】
（６）第６工程として、上記第１および第２拘束層用セラミックシートを上記焼結体から除去する。
【００４８】
このような工程を有する多層セラミック基板の製造方法において、上記形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが、前記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれるように、選んで行う。
【００４９】
この発明によれば、形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが前記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、埋め込まれるように、選んで行うので、焼結時、キャビティの底面の周縁部近傍に集中する応力が形状保持パターンによって吸収され、ひいてはキャビティの底面部の端部に欠陥が生じ難くなる。また、キャビティの底面部の平坦度が高まる。また、形状保持パターンを、上記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込むので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００５０】
また、第１拘束層用セラミックシートおよび第２拘束層用セラミックシートを積層するので、基板形成用グリーンシートが焼結する時、基板形成用グリーンシートの主面の面内方向（ｘ−ｙ方向）の収縮が防止される。
【００５１】
この発明の好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンの形成は、スクリーン印刷により行われる。
【００５２】
この発明によれば、スクリーン印刷により形状保持パターンを形成するので、形状保持パターンの形成を簡単かつ安価に行うことができる。
【００５３】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記焼成工程の後、上記第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部を残存させ、残りを除去する工程をさらに備える。
【００５４】
この発明によれば、多層セラミック基板の表面に、第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部が残存するので、電子部品をハンダで実装する時、ハンダが流れ難くなる。
【００５５】
この発明の第３の局面に従う通信用デバイスは、少なくともその一方の主表面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた多層セラミック基板を備える。上記多層セラミック基板の内部であって、上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれている。
【００５６】
この発明に係る通信用デバイスでは、多層セラミック基板の内部に、導体パターンと電気的に分離した状態で形状保持パターンが埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化しない。ひいては、電気特性の良い通信用デバイスが得られる。また、多層セラミック基板の内部であって、キャビティの底面の周縁部近傍に、形状保持パターンが埋め込まれているので、キャビティの底面の平坦性が保持され、信頼性よく電子部品をキャビティ内に搭載することができる。
【００５７】
この発明の第４の局面に従う通信機器は、通信用デバイスを備える。上記通信用デバイスは、少なくともその一方の主表面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた多層セラミック基板を含む。上記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれている。
【００５８】
この発明によれば、多層セラミック基板の内部において、形状保持パターンが導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化せず、電気特性の良いものとなる。ひいては、電気特性の良い通信機器が得られる。また、多層セラミック基板の内部であって、かつキャビティの底面の周縁部近傍に、形状保持パターンが埋め込まれているので、キャビティの底面部の端部に欠陥が発生せず、かつ底面部の平坦度が高くなり、ひいては、前記キャビティ内に、電子部品を、信頼性よく搭載することができる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【００６０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる多層セラミック基板の断面図である。
【００６１】
図１を参照して、多層セラミック基板２２の少なくともその一方の主面にキャビティ９が設けられ、かつその内部および／または表面に導体パターン２１が設けられている。上下の導体パターン２１は、ビアホール導体２３によって接続されている。多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離された状態で、キャビティ９の底面の平坦性を保つための形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが埋め込まれている。キャビティ９内に、半導体や弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の電子部品２５が搭載される。電子部品２５は、ハンダ５０でキャビティ９の底面に固定される。
【００６２】
この発明によれば、多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、キャビティ９の底面の平坦性を保つための形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが埋め込まれているので、キャビティ９の底面部の端部に欠陥ができ難くなる。またキャビティ９の底面部の平坦度が高くなる。すなわち、キャビティ９の底面部が凸になりにくい。したがって、電子部品２５を信頼性よくキャビティ９内に搭載することができ、信頼性の高い通信用デバイスが得られる。また、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂは、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離された状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００６３】
形状保持パターン２４の内、形状保持パターン２４ａは、キャビティ９の側壁面の延長面を横切るように設けられている。キャビティ９の側壁面の延長面上に、クラックが発生し易いが、形状保持パターン２４ａがキャビティ９の側壁面の延長面を横切るように設けられているので、キャビティ９の側壁面の延長面上に現れるクラックの発生が阻止される。
【００６４】
また、形状保持パターン２４ｂは、キャビティ９の底面の延長面を横切るように設けられている。焼結時、形状保持パターン２４ｂは焼結しないが、高温では、軟らかくなる。そのため、この形状保持パターン２４ｂは、キャビティ９が形成された第１多層セラミック基板部２２ａとキャビティが形成されていない第２多層セラミック基板部２２ｂとの剥離を防止するように働く。したがって、第１多層セラミック基板部２２ａと第２多層セラミック基板部２２ｂとは剥離しない。
【００６５】
形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂは、多層セラミック基板２２の表面に露出しないように完全に埋没している。この発明によれば、形状保持パターンが当該多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没しているので、形状保持パターン２４は、焼結時、水分を吸収していない。そのため、緻密な多層セラミック基板２２を与えている。
【００６６】
多層セラミック基板２２は、ガラス成分とセラミック材料を含む低温焼結セラミック材料（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（ＬＴＣＣ））で得られたものであり、Ａｇ、Ｃｕ等で、その内部に導体を配線することができる。
【００６７】
多層セラミック基板２２の少なくとも一方の主面には、酸化物粒子２７が付着している。多層セラミック基板２２の表面には、電子部品２５が実装される。電子部品２５の実装はハンダを用いて行うが、多層セラミック基板２２の少なくとも一方の主面に酸化物粒子２７が付着しているので、ハンダを溶融したとき、そのハンダが流れなくなる。
【００６８】
多層セラミック基板２２内には、電子部品２５として、上記ローパスフィルタ、アンテナスイッチの他、例えばアイソレータを構成するためのアイソレータ回路が設けられ、キャビティ９内には例えばフェライトが配置され、これにより、通信用デバイスとなる。このようなアイソレータを、携帯電話等の通信機器に用いることにより、通信機器の小型化を図ることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態は、図１に示す多層セラミック基板、すなわち、少なくともその一方の主面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた立体構造を有する多層セラミック基板の製造方法にかかる。
【００７０】
図２は、かかる製造方法を説明するための多層セラミック基板の断面図であり、図３は、その分解斜視図である。
【００７１】
これらの図を参照して、まず多層セラミック基板２２を形成するための複数枚の基板形成用グリーンシート２８を準備する。基板形成用グリーンシート２８は、例えばガラス成分とセラミック材料を含有する低温焼結セラミック材料（１０００℃以下の温度で焼結できるセラミック材料、以下ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）と略す。）で形成される。ＬＴＣＣとして、例えばＡｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｇｄ２Ｏ３−ガラス系誘電体材料が用いられる。
【００７２】
基板形成用グリーンシート２８の焼成温度よりも高い温度で焼結するセラミック材料で形成された、主面方向の収縮を防止させるための第１拘束層用セラミックシート２９および第２の拘束層用セラミックシート３０を準備する。第１拘束層用セラミックシート２９および第２の拘束層用セラミックシート３０は、基板形成用グリーンシート２８を構成する材料よりも焼結温度の高い無機材料を主成分として含む。無機材料としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムの少なくとも１つ含む材料が用いられる。
【００７３】
導体パターン２１およびビアホール導体２３を形成するための導体ペーストを準備する。また、基板形成用グリーンシート２８のセラミック材料よりも焼結開始温度が高いセラミック材料で形成された、形状保持パターン２４を形成するための形状保持パターン形成用ペーストを準備する。基板形成用グリーンシート２８が１０００℃以下の温度で焼結され得るものである場合には、形状保持パターン形成用ペーストとして、Ａｌ２Ｏ３を含むものが好ましく用いられる。
【００７４】
次に、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、導体ペーストを用いて導体パターン２１を形成する。また、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、ビアホールをパンチングにより開け、導体ペーストを用いてビアホール導体２３を充填する。
【００７５】
また、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、形状保持パターン形成用ペーストを用いて、キャビティ９の底面の平坦性を保持する形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを形成する。形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂの膜厚は５〜１０μｍにされるのが好ましい。形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂの形成は、スクリーン印刷により行われる。これによると、簡単かつ安価に形状保持パターン２４を形成することができる。
【００７６】
さらに、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートに、キャビティ９を形成するための貫通孔を形成する。
【００７７】
以上の準備を行った後、上記立体構造を実現するように、第１の拘束層用セラミックシート２９の上に、上記処理が施された複数の基板形成用グリーンシート２８を、順序を選んで積層し、さらにその上に第２の拘束層用セラミックシート３０を積層する。
【００７８】
このとき、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを形成する位置を、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離した状態で埋め込まれるように、選んで行う。
【００７９】
この方法によれば、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを形成する位置を、形状保持パターン２４が多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、埋め込まれるように、選んで行うので、焼結時、キャビティ９の底面の周縁部近傍に集中する応力が形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂによって吸収され、ひいてはキャビティ９の底面部の端部に欠陥が生じ難くなる。また、キャビティ９の底面部の平坦度が高まる。さらに、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離した状態で埋め込むので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００８０】
また、第１拘束層用セラミックシート２９および第２拘束層用セラミックシート３０を基板形成用グリーンシート２８に積層するので、基板形成用グリーンシート２８が焼結する時、基板形成用グリーンシート２８の主面の面内方向（ｘ−ｙ方向）の収縮が防止される。そのため、寸法精度が高くなり、ひいては、信頼性が高くなる。
【００８１】
形状保持パターン２４の内、形状保持パターン２４ａは、キャビティ９の側壁面の延長面を横切るように、その位置を選んで設けられる。キャビティ９の側壁面の延長面上に、クラックが発生し易いが、形状保持パターン２４ａがキャビティ９の側壁面の延長面を横切るように設けられているので、キャビティ９の側壁面の延長面上に現れるクラックの発生が阻止される。
【００８２】
形状保持パターン２４の内、形状保持パターン２４ｂは、キャビティ９の底面の延長面を横切るように、その位置を選んで設けられる。焼結時、形状保持パターン２４ｂは焼結しないが、高温で、基板形成用グリーンシート２８からガラス成分が拡散してきて軟らかくなる。そのため、この形状保持パターン２４ｂは、キャビティが形成された第１多層セラミック基板部とキャビティが形成されていない第２多層セラミック基板部との剥離を防止するように作用する。
【００８３】
形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを構成するセラミック材料は、その焼結開始温度が基板形成用グリーンシート２８を構成するセラミック材料の焼結開始温度よりも高くなるように選ばれているので、基板形成用グリーンシート２８が焼結する温度では、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを構成するセラミック材料は焼結しないので、キャビティ９の底面部の、上方向への盛り上がろうとする力が、この形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂによって阻止される。
【００８４】
また、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂは、多層セラミック基板２２の表面に露出しないように完全に埋没している。形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが多層セラミック基板２２の表面に露出しないように完全に埋没しているので、形状保持パターン２４は、水分を吸収しない。したがって、緻密なものとなって仕上がる。
【００８５】
図２と図４を参照して、これらの一体積層物を加圧し、焼結し、それによって焼結体を形成する。次に、第１拘束層用セラミックシート２９および第２拘束層用セラミックシート３０を上記焼結体からブラストなどにより除去する。このとき、第１拘束層用セラミックシート２９および第２の拘束層用セラミックシート３０の一部を、酸化物粒子２７として残存させるように除去するのが好ましい。多層セラミック基板２２の表面に電子部品をハンダで実装する際、第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部が酸化物粒子２７として残存していると、ハンダの溶融時、ハンダが流れ難くなり、実装の信頼性が高まる。
【００８６】
図５を参照して、キャビティ９の底面に電子部品２５をハンダ５０で固定する。
【００８７】
（実施の形態３）
図６は実施の形態３に係る多層セラミック基板の平面図である。図６を参照して、形状保持パターン２４は、キャビティ９の底面の延長面に設けられており、かつ積層方向への投影において、キャビティ９の外周の、全周の内の一部においてのみ外部に露出している。積層方向への投影において、形状保持パターン２４がキャビティ９の外周の全周にわたって外部に露出する場合には、焼結時、形状保持パターン２４が吸収する水分の量が多くなり、緻密な多層セラミック基板を与えない。しかしながら、本実施の形態によれば、積層方向への投影において、形状保持パターン２４がキャビティ９の外周の、全周の内の、一部においてのみ外部に露出しているので、吸収される水分の量が少なくなり、緻密な形状保持パターン２４を与える。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の第１の局面に従う多層セラミック基板によれば、キャビティの底面部の端部に欠陥ができ難くなり、またキャビティの底面部の平坦度が高くなり、ひいては、信頼性の高い多層セラミック基板となる。
【００９０】
この発明の第２の局面に従う方法によれば、形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが前記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、埋め込まれるように、選んで行うので、キャビティの底面部の端部に欠陥が生じ難くなる。また、キャビティの底面部の平坦度が高まる。また、形状保持パターンを、上記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込むので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００９１】
この発明の第３の局面に従う通信用デバイスによれば、多層セラミック基板の内部に、導体パターンと電気的に分離した状態で形状保持パターンが埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化しない。ひいては、電気特性の良い通信用デバイスが得られる。
【００９２】
この発明の第４の局面に従う通信機器によれば、多層セラミック基板の内部において、形状保持パターンが導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化せず、電気特性の良いものとなる。ひいては、電気特性の良い通信機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる多層セラミック基板の断面図
【図２】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第１の工程における基板の断面図
【図３】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第１の工程における基板の分解斜視図
【図４】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第２の工程における基板の断面図
【図５】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第３の工程における基板の断面図
【図６】実施の形態３にかかる多層セラミック基板の平面図
【図７】従来の多層セラミック基板の断面図
【図８】他の従来例にかかる多層セラミック基板の断面図
【図９】多層セラミック基板にキャビティを形成する従来方法の順序の第１の工程における基板の断面図
【図１０】多層セラミック基板にキャビティを形成する従来方法の順序の第２の工程における基板の断面図
【図１１】多層セラミック基板にキャビティを形成する他の従来方法における基板の断面図
【図１２】従来の無収縮方式の、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法の順序の第１の工程における基板の断面図
【図１３】従来の無収縮方式の、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法の順序の第２の工程における基板の断面図
【図１４】他の従来例にかかる、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法における基板の断面図
【符号の説明】
９ キャビティ
２１ 導体パターン
２２ 多層セラミック基板
２２ａ 第１多層セラミック基板部
２２ｂ 第２多層セラミック基板部
２３ ビアホール導体
２４，２４ａ，２４ｂ 形状保持パターン
２５ 電子部品
２７ 酸化物粒子
５０ ハンダ
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に多層セラミック基板の製造方法に関するものであり、より特定的には、電子部品を実装かつ収容するためのキャビティを有する多層セラミック基板の製造方法に関する。この発明は、また、そのような多層セラミック基板を用いた通信用デバイスおよび通信機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器に対する小型軽量化、多機能化、高信頼性化等の要望が、近年ますます高まっており、これに伴い、基板への実装技術の向上も求められている。基板への実装技術の向上を図る効果的な方法として、基板において配線の高密度化を図ることがある。
【０００３】
このような基板における配線の高密度化に対応するため、図７に示すような多層セラミック基板４の開発が進められている。多層セラミック基板４は、セラミックグリーンシート１にビアホール２を形成し、さらに印刷によって導体膜３等を形成したものを複数枚積み重ね、プレスした後、焼成することによって作製される。多層セラミック基板４の上には、電子部品５が実装される。
【０００４】
しかし、図７に示すような従来の多層セラミック基板４では、電子部品５が実装されると、電子部品５の厚み分、多層セラミック基板４の高さが高くなる。
【０００５】
そこで、多層セラミック基板４自身の小型化および低背化を図るため、図８を参照して、多層セラミック基板４の表面に、電子部品５を実装するためのキャビティ６を形成する技術が提案されている。
【０００６】
次に、多層セラミック基板にキャビティを形成する従来例（例えば、特許文献１参照）について説明する。
【０００７】
図９を参照して、ガラスセラミック材料で形成された孔無しグリーンシート７の上に、ガラスセラミック材料で形成された孔開きグリーンシート８を積層する。グリーンシートの枚数によって、厚みが調整される。
【０００８】
図１０を参照して、積層したグリーンシートを焼結する。この焼結時に、キャビティ９の底面部の端部においてクラック１０が発生する。このようなクラック１０の発生の原因は、次のように考えられる。
【０００９】
すなわち、焼成工程の前において、多層セラミック基板４となるべきグリーンシート積層体をプレスするとき、キャビティ９が存在しているために、グリーンシート積層体全体に対して均一な圧力をかけることが困難となる。そのため、キャビティ９の直下の底面部７ａが上方に盛り上がろうとする力が働き、ひいてはキャビティ９の底面部の端部に残留応力がもたらされる。これが原因でクラック１０が発生するものと考えられる。
【００１０】
上述の問題を解決するため、他の従来例においては、キャビティを有するグリーンシート積層体を、１対のゴムシートで挟んだ状態で真空パックし、静止流体中で等方加圧することによってプレスする方法が提案されている。
【００１１】
また、図１１に示すように、キャビティ９と同形状の凸部分１２ａを有するプレス金型１２をもって、グリーンシート積層体１１を加圧することによってプレスする方法が提案されている。しかしながら、このような方法は、いずれも、プレス時に、均等な圧力をかけることを目的とするものであるが、実際には、圧力を均等にかけることは非常に困難である。
【００１２】
そこで、次に説明する、無収縮方式の、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法が考えられている。
【００１３】
図１２を参照して、孔無しグリーンシート１３の一方の主面に、キャビティ９を形成するための貫通孔１７を有する孔開きグリーンシート１４を積層する。孔開きグリーンシート１４の上に、孔開きグリーンシート１４を構成する材料よりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、主面の面内方向の収縮を防止するための第１拘束層用セラミックシート１５を積層する。孔無しグリーンシート１３の他方の主面に、孔無しグリーンシート１３を構成する材料よりも焼結温度の高い無機材料を主成分とする、主面の面内方向の収縮を防止するための第２拘束層用セラミックシート１６を積層する。
【００１４】
次に、これらを圧着し、圧着複合体を作製し、その後、焼成する。
【００１５】
この方法によると、孔無しグリーンシート１３および孔開きグリーンシート１４が焼結する温度では、第１拘束層用セラミックシート１５および第２拘束層用セラミックシート１６は焼結しないため、孔無しグリーンシート１３および孔開きグリーンシート１４の、主面の面内方向（ｘ−ｙ方向）の収縮は防止される。
【００１６】
しかしながら、この方法においても、図１３を参照して、キャビティ９の直下の底面部９ａが上方に盛り上がろうとする力ｆ１および水平方向に縮もうとする力ｆ２が働き、ひいてはキャビティ９の底面部９ａの端部に残留応力がもたらされる。これが原因でクラック１０が発生する。
【００１７】
一方、上述したキャビティ９の直下の底面部が上方に盛り上がろうとする力を除去するために、孔無しグリーンシート１３および孔開きグリーンシート１４との界面に収縮緩和パッドを設ける技術も提案されている（例えば特許文献２参照）が、収縮緩和パッドが外部に露出しているため、信頼性が悪いという課題があった。
【００１８】
また、上述したクラックの発生を防止するさらに他の方法として、図１４を参照して、導電性ペースト膜１９に接触するように収縮抑制用グリーンシート２０を形成し、焼結する従来技術が開示されている（例えば特許文献３参照）。これによると、導電性ペースト膜１９等に起因する隆起の発生が抑制され、したがって、キャビティ９の底面部において、平坦な面が得られる。
【００１９】
【特許文献１】
特開平６−２９８５７４号公報（第７頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−１６４６５４号公報（第４頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−２５７４７３号公報（第６頁、第３図）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４を参照して、導電性ペースト膜１９に接触するように収縮抑制用グリーンシート２０を形成する従来方法では、導体周辺の誘電体特性が悪くなり、ひいては、電気特性が悪化するという課題があった。
【００２１】
それゆえに、この発明は、キャビティの底面部の端部に、クラックが発生しないように改良された多層セラミック基板を提供することを目的とする。
【００２２】
この発明の他の目的は、導体周辺の誘電特性を悪化させず、ひいては電気特性の良好な多層セラミック基板を提供することにある。
【００２３】
この発明の他の目的は、主面の面内方向の収縮を抑制し、かつ寸法精度が高められるように改良された多層セラミック基板を提供することにある。
【００２４】
この発明の他の目的は、信頼性の高い多層セラミック基板を提供することにある。
【００２５】
この発明のさらに他の目的は、そのような多層セラミック基板の製造方法を提供することにある。
【００２６】
この発明のさらに他の目的は、そのような多層セラミック基板を用いた通信用デバイスを提供することにある。
【００２７】
この発明のさらに他の目的は、そのような通信用デバイスを用いた通信機器を提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面に従う多層セラミック基板は、少なくともその一方の主面にキャビティを有し、かつその内部および／または表面に導体パターンが設けられている多層セラミック基板にかかる。前記多層セラミック基板の内部であって、上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれている。
【００２９】
この発明によれば、前記多層セラミック基板の内部であって、上記キャビティの底面の周縁部近傍に、形状保持パターンが埋め込まれているので、キャビティの底面部の端部に欠陥ができ難くなる。またキャビティの底面部の平坦度が高くなる。ひいては、信頼性の高い多層セラミック基板となる。
【００３０】
また、上記形状保持パターンは、上記導体パターンと電気的に分離された状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性を悪化させず、ひいては電気特性の良い多層セラミック基板となる。
【００３１】
この発明の好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンは、上記キャビティの側壁面の延長面を横切るように設けられている。
【００３２】
キャビティの側壁面の延長面上に、クラックが発生し易いが、上記形状保持パターンがキャビティの側壁面の延長面を横切るように設けられているので、キャビティの側壁面の延長面上に現れるクラックの発生が阻止される。
【００３３】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンは、上記キャビティの底面の延長面を横切るように設けられている。焼結時、形状保持パターンは焼結しないが、高温で軟らかくなる。そのため、この形状保持パターンは、キャビティが形成された第１多層セラミック基板部とキャビティが形成されていない第２多層セラミック基板部との剥離を防止するように働く。
【００３４】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンを構成するセラミック材料は、その焼結開始温度が前記多層セラミック基板を構成するセラミック材料の焼結開始温度よりも高くなるように選ばれている。
【００３５】
この発明によれば、多層セラミック基板を構成するセラミック材料が焼結する温度では、形状保持パターンを構成するセラミック材料が焼結しないので、キャビティの底面部の、上方向へ盛り上がろうとする力を阻止することができる。
【００３６】
この発明のさらに他の実施態様によれば、上記形状保持パターンは、上記キャビティの底面の延長面に設けられており、かつ積層方向への投影において、上記キャビティの外周の、全周の内の一部においてのみ外部に露出している。形状保持パターンがキャビティの全周にわたって外部に露出する場合には、焼結時、形状保持パターンが吸収する水分の量が多くなり、緻密な形状保持パターンを与えない。しかしながら、本実施態様によれば、積層方向への投影において、形状保持パターンがキャビティの外周の、全周の内の、一部においてのみ外部に露出しているので、吸収される水分の量が少なくなり、緻密な形状保持パターンを与える。
【００３７】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンは、前記多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没している。この発明によれば、形状保持パターンが前記多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没しているので、形状保持パターンは、焼結時、水分を吸収しない。
【００３８】
この発明のさらに他の好ましい実施態様によれば、前記多層セラミック基板は、ガラス成分とセラミック材料を含むグリーンシートを焼結して得られたものである。
【００３９】
この発明によれば、多層セラミック基板をガラス成分とセラミック材料を含む低温焼結セラミック材料（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄＣｅｒａｍｉｃｓ（ＬＴＣＣ））で形成できるので、Ａｇ、Ｃｕ等で、多層セラミック基板の内部に導体を配線することができる。
【００４０】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、前記多層セラミック基板の少なくとも一方の主面には、酸化物粒子が付着している。前記多層セラミック基板の表面には、電子部品を実装する。電子部品の実装はハンダを用いて行うが、前記多層セラミック基板の少なくとも一方の主面に酸化物粒子が付着しているので、この酸化物粒子の作用で、ハンダの溶融時にハンダが流れなくなる。
【００４１】
この発明の第２の局面に従う方法は、少なくともその一方の主面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた立体構造を有する多層セラミック基板の製造方法にかかる。
【００４２】
（１）第１工程として、前記多層セラミック基板を形成するための複数枚の基板形成用グリーンシートを準備する。上記基板形成用グリーンシートの焼成温度よりも高い温度で焼結するセラミック材料で形成された、主面方向の収縮を防止させるための第１および第２の拘束層用セラミックシートを準備する。上記導体パターンを形成するための導体ペーストを準備する。上記基板形成用グリーンシートのセラミック材料よりも焼結開始温度が高いセラミック材料で形成された形状保持パターン形成用ペーストを準備する。
【００４３】
（２）第２工程として、上記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、上記導体ペーストを用いて上記導体パターンを形成する。
【００４４】
（３）第３工程として、上記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、上記形状保持パターン形成用ペーストを用いて、形状保持パターンを形成する。
【００４５】
（４）第４工程として、上記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートに、上記キャビティを形成するための第１貫通孔を形成する。
【００４６】
（５）第５工程として、上記立体構造を実現するように、上記第１の拘束層用セラミックシートの上に、上記処理が施された複数の基板形成用グリーンシートを、順序を選んで積層し、さらにその上に上記第２の拘束層用セラミックシートを積層する。その後、これらの一体積層物を加圧し、焼結し、それによって焼結体を形成する。
【００４７】
（６）第６工程として、上記第１および第２拘束層用セラミックシートを上記焼結体から除去する。
【００４８】
このような工程を有する多層セラミック基板の製造方法において、上記形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが、前記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれるように、選んで行う。
【００４９】
この発明によれば、形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが前記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、埋め込まれるように、選んで行うので、焼結時、キャビティの底面の周縁部近傍に集中する応力が形状保持パターンによって吸収され、ひいてはキャビティの底面部の端部に欠陥が生じ難くなる。また、キャビティの底面部の平坦度が高まる。また、形状保持パターンを、上記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込むので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００５０】
また、第１拘束層用セラミックシートおよび第２拘束層用セラミックシートを積層するので、基板形成用グリーンシートが焼結する時、基板形成用グリーンシートの主面の面内方向（ｘ−ｙ方向）の収縮が防止される。
【００５１】
この発明の好ましい実施態様によれば、上記形状保持パターンの形成は、スクリーン印刷により行われる。
【００５２】
この発明によれば、スクリーン印刷により形状保持パターンを形成するので、形状保持パターンの形成を簡単かつ安価に行うことができる。
【００５３】
この発明のさらに好ましい実施態様によれば、上記焼成工程の後、上記第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部を残存させ、残りを除去する工程をさらに備える。
【００５４】
この発明によれば、多層セラミック基板の表面に、第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部が残存するので、電子部品をハンダで実装する時、ハンダが流れ難くなる。
【００５５】
この発明の第３の局面に従う通信用デバイスは、少なくともその一方の主表面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた多層セラミック基板を備える。上記多層セラミック基板の内部であって、上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれている。
【００５６】
この発明に係る通信用デバイスでは、多層セラミック基板の内部に、導体パターンと電気的に分離した状態で形状保持パターンが埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化しない。ひいては、電気特性の良い通信用デバイスが得られる。また、多層セラミック基板の内部であって、キャビティの底面の周縁部近傍に、形状保持パターンが埋め込まれているので、キャビティの底面の平坦性が保持され、信頼性よく電子部品をキャビティ内に搭載することができる。
【００５７】
この発明の第４の局面に従う通信機器は、通信用デバイスを備える。上記通信用デバイスは、少なくともその一方の主表面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた多層セラミック基板を含む。上記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、上記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれている。
【００５８】
この発明によれば、多層セラミック基板の内部において、形状保持パターンが導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化せず、電気特性の良いものとなる。ひいては、電気特性の良い通信機器が得られる。また、多層セラミック基板の内部であって、かつキャビティの底面の周縁部近傍に、形状保持パターンが埋め込まれているので、キャビティの底面部の端部に欠陥が発生せず、かつ底面部の平坦度が高くなり、ひいては、前記キャビティ内に、電子部品を、信頼性よく搭載することができる。
【００５９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【００６０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる多層セラミック基板の断面図である。
【００６１】
図１を参照して、多層セラミック基板２２の少なくともその一方の主面にキャビティ９が設けられ、かつその内部および／または表面に導体パターン２１が設けられている。上下の導体パターン２１は、ビアホール導体２３によって接続されている。多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離された状態で、キャビティ９の底面の平坦性を保つための形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが埋め込まれている。キャビティ９内に、半導体や弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタ等の電子部品２５が搭載される。電子部品２５は、ハンダ５０でキャビティ９の底面に固定される。
【００６２】
この発明によれば、多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、キャビティ９の底面の平坦性を保つための形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが埋め込まれているので、キャビティ９の底面部の端部に欠陥ができ難くなる。またキャビティ９の底面部の平坦度が高くなる。すなわち、キャビティ９の底面部が凸になりにくい。したがって、電子部品２５を信頼性よくキャビティ９内に搭載することができ、信頼性の高い通信用デバイスが得られる。また、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂは、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離された状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００６３】
形状保持パターン２４の内、形状保持パターン２４ａは、キャビティ９の側壁面の延長面を横切るように設けられている。キャビティ９の側壁面の延長面上に、クラックが発生し易いが、形状保持パターン２４ａがキャビティ９の側壁面の延長面を横切るように設けられているので、キャビティ９の側壁面の延長面上に現れるクラックの発生が阻止される。
【００６４】
また、形状保持パターン２４ｂは、キャビティ９の底面の延長面を横切るように設けられている。焼結時、形状保持パターン２４ｂは焼結しないが、高温では、軟らかくなる。そのため、この形状保持パターン２４ｂは、キャビティ９が形成された第１多層セラミック基板部２２ａとキャビティが形成されていない第２多層セラミック基板部２２ｂとの剥離を防止するように働く。したがって、第１多層セラミック基板部２２ａと第２多層セラミック基板部２２ｂとは剥離しない。
【００６５】
形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂは、多層セラミック基板２２の表面に露出しないように完全に埋没している。この発明によれば、形状保持パターンが当該多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没しているので、形状保持パターン２４は、焼結時、水分を吸収していない。そのため、緻密な多層セラミック基板２２を与えている。
【００６６】
多層セラミック基板２２は、ガラス成分とセラミック材料を含む低温焼結セラミック材料（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ（ＬＴＣＣ））で得られたものであり、Ａｇ、Ｃｕ等で、その内部に導体を配線することができる。
【００６７】
多層セラミック基板２２の少なくとも一方の主面には、酸化物粒子２７が付着している。多層セラミック基板２２の表面には、電子部品２５が実装される。電子部品２５の実装はハンダを用いて行うが、多層セラミック基板２２の少なくとも一方の主面に酸化物粒子２７が付着しているので、ハンダを溶融したとき、そのハンダが流れなくなる。
【００６８】
多層セラミック基板２２内には、電子部品２５として、上記ローパスフィルタ、アンテナスイッチの他、例えばアイソレータを構成するためのアイソレータ回路が設けられ、キャビティ９内には例えばフェライトが配置され、これにより、通信用デバイスとなる。このようなアイソレータを、携帯電話等の通信機器に用いることにより、通信機器の小型化を図ることができる。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態は、図１に示す多層セラミック基板、すなわち、少なくともその一方の主面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた立体構造を有する多層セラミック基板の製造方法にかかる。
【００７０】
図２は、かかる製造方法を説明するための多層セラミック基板の断面図であり、図３は、その分解斜視図である。
【００７１】
これらの図を参照して、まず多層セラミック基板２２を形成するための複数枚の基板形成用グリーンシート２８を準備する。基板形成用グリーンシート２８は、例えばガラス成分とセラミック材料を含有する低温焼結セラミック材料（１０００℃以下の温度で焼結できるセラミック材料、以下ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）と略す。）で形成される。ＬＴＣＣとして、例えばＡｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｇｄ２Ｏ３−ガラス系誘電体材料が用いられる。
【００７２】
基板形成用グリーンシート２８の焼成温度よりも高い温度で焼結するセラミック材料で形成された、主面方向の収縮を防止させるための第１拘束層用セラミックシート２９および第２の拘束層用セラミックシート３０を準備する。第１拘束層用セラミックシート２９および第２の拘束層用セラミックシート３０は、基板形成用グリーンシート２８を構成する材料よりも焼結温度の高い無機材料を主成分として含む。無機材料としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムの少なくとも１つ含む材料が用いられる。
【００７３】
導体パターン２１およびビアホール導体２３を形成するための導体ペーストを準備する。また、基板形成用グリーンシート２８のセラミック材料よりも焼結開始温度が高いセラミック材料で形成された、形状保持パターン２４を形成するための形状保持パターン形成用ペーストを準備する。基板形成用グリーンシート２８が１０００℃以下の温度で焼結され得るものである場合には、形状保持パターン形成用ペーストとして、Ａｌ２Ｏ３を含むものが好ましく用いられる。
【００７４】
次に、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、導体ペーストを用いて導体パターン２１を形成する。また、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、ビアホールをパンチングにより開け、導体ペーストを用いてビアホール導体２３を充填する。
【００７５】
また、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、形状保持パターン形成用ペーストを用いて、キャビティ９の底面の平坦性を保持する形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを形成する。形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂの膜厚は５〜１０μｍにされるのが好ましい。形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂの形成は、スクリーン印刷により行われる。これによると、簡単かつ安価に形状保持パターン２４を形成することができる。
【００７６】
さらに、複数枚の基板形成用グリーンシート２８のうちから選ばれた特定のグリーンシートに、キャビティ９を形成するための貫通孔を形成する。
【００７７】
以上の準備を行った後、上記立体構造を実現するように、第１の拘束層用セラミックシート２９の上に、上記処理が施された複数の基板形成用グリーンシート２８を、順序を選んで積層し、さらにその上に第２の拘束層用セラミックシート３０を積層する。
【００７８】
このとき、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを形成する位置を、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離した状態で埋め込まれるように、選んで行う。
【００７９】
この方法によれば、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを形成する位置を、形状保持パターン２４が多層セラミック基板２２の内部であって、キャビティ９の底面の周縁部近傍に、埋め込まれるように、選んで行うので、焼結時、キャビティ９の底面の周縁部近傍に集中する応力が形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂによって吸収され、ひいてはキャビティ９の底面部の端部に欠陥が生じ難くなる。また、キャビティ９の底面部の平坦度が高まる。さらに、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを、導体パターン２１およびビアホール導体２３と電気的に分離した状態で埋め込むので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００８０】
また、第１拘束層用セラミックシート２９および第２拘束層用セラミックシート３０を基板形成用グリーンシート２８に積層するので、基板形成用グリーンシート２８が焼結する時、基板形成用グリーンシート２８の主面の面内方向（ｘ−ｙ方向）の収縮が防止される。そのため、寸法精度が高くなり、ひいては、信頼性が高くなる。
【００８１】
形状保持パターン２４の内、形状保持パターン２４ａは、キャビティ９の側壁面の延長面を横切るように、その位置を選んで設けられる。キャビティ９の側壁面の延長面上に、クラックが発生し易いが、形状保持パターン２４ａがキャビティ９の側壁面の延長面を横切るように設けられているので、キャビティ９の側壁面の延長面上に現れるクラックの発生が阻止される。
【００８２】
形状保持パターン２４の内、形状保持パターン２４ｂは、キャビティ９の底面の延長面を横切るように、その位置を選んで設けられる。焼結時、形状保持パターン２４ｂは焼結しないが、高温で、基板形成用グリーンシート２８からガラス成分が拡散してきて軟らかくなる。そのため、この形状保持パターン２４ｂは、キャビティが形成された第１多層セラミック基板部とキャビティが形成されていない第２多層セラミック基板部との剥離を防止するように作用する。
【００８３】
形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを構成するセラミック材料は、その焼結開始温度が基板形成用グリーンシート２８を構成するセラミック材料の焼結開始温度よりも高くなるように選ばれているので、基板形成用グリーンシート２８が焼結する温度では、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂを構成するセラミック材料は焼結しないので、キャビティ９の底面部の、上方向への盛り上がろうとする力が、この形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂによって阻止される。
【００８４】
また、形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂは、多層セラミック基板２２の表面に露出しないように完全に埋没している。形状保持パターン２４、２４ａ、２４ｂが多層セラミック基板２２の表面に露出しないように完全に埋没しているので、形状保持パターン２４は、水分を吸収しない。したがって、緻密なものとなって仕上がる。
【００８５】
図２と図４を参照して、これらの一体積層物を加圧し、焼結し、それによって焼結体を形成する。次に、第１拘束層用セラミックシート２９および第２拘束層用セラミックシート３０を上記焼結体からブラストなどにより除去する。このとき、第１拘束層用セラミックシート２９および第２の拘束層用セラミックシート３０の一部を、酸化物粒子２７として残存させるように除去するのが好ましい。多層セラミック基板２２の表面に電子部品をハンダで実装する際、第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部が酸化物粒子２７として残存していると、ハンダの溶融時、ハンダが流れ難くなり、実装の信頼性が高まる。
【００８６】
図５を参照して、キャビティ９の底面に電子部品２５をハンダ５０で固定する。
【００８７】
（実施の形態３）
図６は実施の形態３に係る多層セラミック基板の平面図である。図６を参照して、形状保持パターン２４は、キャビティ９の底面の延長面に設けられており、かつ積層方向への投影において、キャビティ９の外周の、全周の内の一部においてのみ外部に露出している。積層方向への投影において、形状保持パターン２４がキャビティ９の外周の全周にわたって外部に露出する場合には、焼結時、形状保持パターン２４が吸収する水分の量が多くなり、緻密な多層セラミック基板を与えない。しかしながら、本実施の形態によれば、積層方向への投影において、形状保持パターン２４がキャビティ９の外周の、全周の内の、一部においてのみ外部に露出しているので、吸収される水分の量が少なくなり、緻密な形状保持パターン２４を与える。
【００８８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明の第１の局面に従う多層セラミック基板によれば、キャビティの底面部の端部に欠陥ができ難くなり、またキャビティの底面部の平坦度が高くなり、ひいては、信頼性の高い多層セラミック基板となる。
【００９０】
この発明の第２の局面に従う方法によれば、形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが前記多層セラミック基板の内部であって、かつ上記キャビティの底面の周縁部近傍に、埋め込まれるように、選んで行うので、キャビティの底面部の端部に欠陥が生じ難くなる。また、キャビティの底面部の平坦度が高まる。また、形状保持パターンを、上記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込むので、導体周辺の誘電特性を悪化させない。
【００９１】
この発明の第３の局面に従う通信用デバイスによれば、多層セラミック基板の内部に、導体パターンと電気的に分離した状態で形状保持パターンが埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化しない。ひいては、電気特性の良い通信用デバイスが得られる。
【００９２】
この発明の第４の局面に従う通信機器によれば、多層セラミック基板の内部において、形状保持パターンが導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれているので、導体周辺の誘電特性が悪化せず、電気特性の良いものとなる。ひいては、電気特性の良い通信機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる多層セラミック基板の断面図
【図２】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第１の工程における基板の断面図
【図３】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第１の工程における基板の分解斜視図
【図４】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第２の工程における基板の断面図
【図５】実施の形態２にかかる多層セラミック基板の製造方法の順序の第３の工程における基板の断面図
【図６】実施の形態３にかかる多層セラミック基板の平面図
【図７】従来の多層セラミック基板の断面図
【図８】他の従来例にかかる多層セラミック基板の断面図
【図９】多層セラミック基板にキャビティを形成する従来方法の順序の第１の工程における基板の断面図
【図１０】多層セラミック基板にキャビティを形成する従来方法の順序の第２の工程における基板の断面図
【図１１】多層セラミック基板にキャビティを形成する他の従来方法における基板の断面図
【図１２】従来の無収縮方式の、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法の順序の第１の工程における基板の断面図
【図１３】従来の無収縮方式の、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法の順序の第２の工程における基板の断面図
【図１４】他の従来例にかかる、キャビティを有する多層セラミック基板の製造方法における基板の断面図
【符号の説明】
９ キャビティ
２１ 導体パターン
２２ 多層セラミック基板
２２ａ 第１多層セラミック基板部
２２ｂ 第２多層セラミック基板部
２３ ビアホール導体
２４，２４ａ，２４ｂ 形状保持パターン
２５ 電子部品
２７ 酸化物粒子
５０ ハンダ
Claims (13)
- 少なくともその一方の主面にキャビティを有し、かつその内部および／または表面に導体パターンが設けられている多層セラミック基板において、
前記多層セラミック基板の内部であって、前記キャビティの底面の周縁部近傍に、前記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれていることを特徴とする多層セラミック基板。 - 前記形状保持パターンは、前記キャビティの側壁面の延長面を横切るように設けられている、請求項１に記載の多層セラミック基板。
- 前記形状保持パターンは、前記キャビティの底面の延長面を横切るように設けられている、請求項１または２に記載の多層セラミック基板。
- 前記形状保持パターンを構成するセラミック材料は、その焼結開始温度が前記多層セラミック基板を構成するセラミック材料の焼結開始温度よりも高くなるように選ばれている、請求項１から３のいずれか１項に記載の多層セラミック基板。
- 前記形状保持パターンは、前記キャビティの底面の延長面に設けられており、かつ積層方向への投影において、前記キャビティの外周の、全周の内の一部においてのみ外部に露出している、請求項１から４のいずれか１項に記載の多層セラミック基板。
- 前記形状保持パターンは、前記前記多層セラミック基板の表面に露出しないように完全に埋没している、請求項１から４のいずれか１項に記載の多層セラミック基板。
- 前記多層セラミック基板は、ガラス成分とセラミック材料を含むグリーンシートを焼結して得られたものである、請求項１から６のいずれか１項に記載の多層セラミック基板。
- 前記多層セラミック基板の少なくとも一方の主面には、酸化物粒子が付着している、請求項１から７のいずれか１項に記載の多層セラミック基板。
- 少なくともその一方の主面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた立体構造を有する多層セラミック基板の製造方法であって、
（１）前記多層セラミック基板を形成するための複数枚の基板形成用グリーンシートを準備し、
前記基板形成用グリーンシートの焼成温度よりも高い温度で焼結するセラミック材料で形成された、主面の面内方向の収縮を防止させるための第１および第２の拘束層用セラミックシートを準備し、
前記導体パターンを形成するための導体ペーストを準備し、
前記基板形成用グリーンシートのセラミック材料よりも焼結開始温度が高いセラミック材料で形成された形状保持パターン形成用ペーストを準備する第１工程と、
（２）前記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、前記導体ペーストを用いて前記導体パターンを形成する第２工程と、
（３）前記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートの上に、前記形状保持パターン形成用ペーストを用いて、形状保持パターンを形成する第３工程と、
（４）前記複数枚の基板形成用グリーンシートのうちから選ばれた特定のグリーンシートに、前記キャビティを形成するための第１貫通孔を形成する第４工程と、
（５）前記立体構造を実現するように、前記第１の拘束層用セラミックシートの上に、前記処理が施された複数の基板形成用グリーンシートを、順序を選んで積層し、
さらにその上に前記第２の拘束層用セラミックシートを積層し、
その後、これらの一体積層物を加圧し、焼結し、それによって焼結体を形成する第５工程と、
（６）前記第１および第２拘束層用セラミックシートを前記焼結体から除去する第６工程とを備え、
前記形状保持パターンを形成する位置を、前記形状保持パターンが、前記多層セラミック基板の内部であって、かつ前記キャビティの底面の周縁部近傍に、前記導体パターンと電気的に分離した状態で埋め込まれるように、選んで行う、多層セラミック基板の製造方法。 - 前記形状保持パターンの形成は、スクリーン印刷により行われる、請求項９に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記焼成工程の後、前記第１および第２の拘束層用セラミックシートの一部を残存させ、残りを除去する工程をさらに備える、請求項９または１０に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 少なくともその一方の主表面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた多層セラミック基板を備え、
前記多層セラミック基板の内部であって、前記キャビティの底面の周縁部近傍に、前記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれていることを特徴とする通信用デバイス。 - 通信用デバイスを備え、
前記通信用デバイスは、少なくともその一方の主表面にキャビティを有し、その内部および／または表面に導体パターンが設けられた多層セラミック基板を含み、
前記多層セラミック基板の内部であって、かつ前記キャビティの底面の周縁部近傍に、前記導体パターンと電気的に分離された形状保持パターンが埋め込まれていることを特徴とする通信機器。
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