JP2004179524A

JP2004179524A - Composite sheet, lamination part, and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP2004179524A
Application number: JP2002346079A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Hirahara; 誠一郎平原; Norimitsu Fukamizu; 則光深水; Shuichi Tateno; 周一立野; Akira Imoto; 晃井本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-11-28
Filing date: 2002-11-28
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: JP4072045B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite sheet, a lamination part, and the manufacturing methods thereof wherein the decrease of the thickness of its insulation layer and the increase of the thickness of its wiring-conductor layer are satisfied at the same time, the simplification and contraction of its manufacturing process are made possible, and the generations of blow holes are suppressed in its conductor layer, and further, its adhesiveness is excellent. <P>SOLUTION: On the surface of a photo-transmissible carrier film 10, a conductor layer 11 having a predetermined pattern is formed out of a conductor paste, and a photo-curing slurry is so applied thereto by making its thickness larger than the thickness of the conductor layer 11 as to form a photo-curing ceramic layer 12. Thereafter, by projecting a light from the rear surface of the film 10, the photo-curing ceramic layer 12 present in the region other than the formed conductor layer 11 is so photo-cured and so developed as to create a composite sheet A comprising the photo-curing ceramic layer 12 and the conductor layer 11, wherein the surface of its ceramic layer comprises a rough surface having a surface roughness Rmax not smaller than 1 μm. By laminating these composite sheets A, there is formed such a laminated component as a multilayer circuit board having a three-dimension circuit comprising planar conductor layers and via conductors. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信機等に使用されるセラミック電子部品や多層回路基板などに適した複合シートや積層部品とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器は小型軽量化、携帯化が進んでおり、それに用いられる回路ブロックも、小型化、複合モジュール化が押し進められており、セラミック多層基板などの積層部品の高密度化と小型化が進められている。
【０００３】
一方、従来のセラミック多層基板は、通常、グリーンシート法と呼ばれる製造方法により製造されるものである。このグリーンシート法は、絶縁層となるセラミック粉末を含有するスラリーを用いてドクターブレード法などによってグリーンシートを作製し、次に、このグリーンシートにビアホール導体となる位置にＮＣパンチや金型などで貫通穴を形成し、導体ペーストを用いて、内部や表面の配線のパターンを印刷するとともに、前記貫通穴に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成した後、同様にして作製した複数のグリーンシートを積層し、この積層体を一括同時焼成する製造方法である。
【０００４】
このグリーンシート法においても、高精度化、さらには高密度化への要求に対して、絶縁層である配線導体層間の絶縁層厚みの薄層化とともに、配線導体層については低損失、低抵抗値を実現するため、配線導体層の厚みを厚くすることが求められている。
【０００５】
ところが、従来のグリーンシート法などの製造方法においては、この絶縁層厚みの薄層化と配線導体層の厚膜化という、２つの要求を同時に満たそうとすると、配線導体層が形成されている部分と形成されていない部分とで、配線導体層の厚み分の段差が必然的に発生してしまう。
【０００６】
この段差によって、積層不良（デラミネーション）が発生したり、無理に加圧して段差を埋めたとしても絶縁層に部分的な密度差が生じて、焼成後に変形するといった問題があり、絶縁層厚みの薄層化と配線導体層の厚みの厚膜化を同時に満たすには、限界があった。
【０００７】
また、ビア導体などのビア導体を形成するためには、グリーンシートに対してパンチングなどによって貫通穴を形成する穴あけ工程が不可欠であり、配線導体層を形成する印刷工程に対して付加的な工程となっていた。
【０００８】
そこで、このような配線導体層の厚みによる段差の形成を抑制するために、キャリアフィルム上に、光硬化性セラミック材料からなるスラリーを塗布して絶縁層を形成し、この絶縁層に所定のパターンに露光、現像することによって開口を形成し、この開口内に導電性ペーストを充填する。また、その表面に、上記と同様に、光硬化性セラミック絶縁層形成、露光、現像、導体ペースト充填を繰り返すことによって、導体による段差の形成のない多層基板を形成することが特許文献１にて提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１８１４５０号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１記載の方法によれば、実質的には、回路形成を１層ごと順次行う必要がある、つまり工程数が非常に多くしかも工程を並列して行うことが不可能であるために、製造に長時間を要するものであった。しかも、開口への導体ペースト充填にあたっては、所定のスクリーンと開口とを精度よく位置合わせする必要があった。さらに、開口への導体ペーストの充填にあたり、ビアなどの小さな径や、線幅の小さいパターン形成用の貫通穴へのペーストの充填が不十分となりやすく、貫通穴内でペーストが充填されない巣が形成されやすいなども問題があった。
【００１１】
また、かかる方法によれば、キャリアフィルム表面に形成された光硬化されたセラミック層表面は、光の照射によって硬化され、表面粗さが小さいために、多層化にあたり、接着強度が低いという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記のような従来の方法における問題を解消し、絶縁層厚みの薄層化と配線導体層の厚みの厚膜化を同時に満たすとともに、導体層工程を簡略化且つ短縮化が可能で導体層中への巣の発生を抑制し、且つ密着性に優れた複合シート、積層部品と、それらの製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合シートは、少なくともセラミック材料と、有機樹脂とを含有するセラミック層の一部に、少なくとも金属粉末と有機バインダとを含有する導体層が該セラミック層を貫通して形成されており、前記セラミック層の一主面が、表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面からなることを特徴とするものである。特に、前記セラミック材料が、光硬化可能なモノマーを含有し、前記一主面が、現像液による現像処理面からなること、前記セラミック層および前記導体層の厚みが５０μｍ以下であること、さらには、光透過可能なキャリアフィルム上に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、かかる複合シートの製造方法として、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、少なくとも金属粉末材料と、有機バインダとを含む導体ペーストによって、光非透過性の所定のパターンの導体層を形成する工程と、（ｂ）前記導体層を形成したキャリアフィルム上に、少なくとも光硬化可能なモノマーおよびセラミック材料を含有する光硬化スラリーを、前記導体層の厚さ以上の厚さに塗布して光硬化セラミック層を形成する工程と、（ｃ）前記キャリアフィルムの裏面より、光を照射して、前記導体層形成以外の領域の光硬化セラミック層を光硬化させる工程と、（ｄ）現像液を付与して、前記光硬化セラミック層の前記導体層表面を含む非光硬化部を溶化、除去することによって、表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面を有する光硬化セラミック層と導体層からなる複合シートを作製する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００１５】
なお、前記（ｄ）工程後には、（ｅ）前記キャリアフィルムから、前記導体層および光硬化セラミック層を剥離する工程を具備してもよい。
【００１６】
また、本発明の積層部品は、少なくともセラミック材料と、有機樹脂とを含有するセラミック層の一部に、少なくとも金属粉末と有機バインダとを含有する導体層が該セラミック層を貫通して形成されており、前記セラミック層の一主面が、表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面からなる複数の複合シートを、相対する積層面の少なくとも一方が前記粗面からなるようにして積層してなることを特徴とするものである。
【００１７】
なお、この前記セラミック層が、光硬化可能なモノマーを含有し、前記一主面が、現像液による現像処理面からなること、また、前記セラミック層および前記導体層の厚みが５０μｍ以下であることをさらなる特徴とするものである。
【００１８】
また、本積層部品においては、前記導体層を厚み方向に積み上げることにより、ビア導体が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の積層部品の製造方法によれば、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、少なくとも金属粉末材料と、有機バインダとを含む導体ペーストによって、光非透過性の所定のパターンの導体層を形成する工程と、（ｂ）前記導体層を形成したキャリアフィルム上に、少なくとも光硬化可能なモノマーおよびセラミック材料を含有する光硬化スラリーを、前記導体層の厚さ以上の厚さに塗布して光硬化セラミック層を形成する工程と、（ｃ）前記キャリアフィルムの裏面より、光を照射して、前記導体層形成以外の領域の光硬化セラミック層を光硬化させる工程と、（ｄ）現像液を付与して、前記光硬化セラミック層の前記導体層表面を含む非光硬化部を溶化、除去することによって、表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面を有する光硬化セラミック層と導体層からなる複合シートを作製する工程と、（ｅ）前記キャリアフィルムから、前記導体層および光硬化セラミック層を剥離する工程と、（ｆ）（ａ）〜（ｅ）によって作製された複数の複合シートを、相対する積層面のうち少なくとも一方が前記粗面からなるようにして積層する工程と、（ｇ）前記積層体を焼成する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本発明の他の積層部品の製造方法は、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、少なくとも金属粉末材料と、有機バインダとを含む導体ペーストによって、光非透過性の所定のパターンの導体層を形成する工程と、（ｂ）前記導体層を形成したキャリアフィルム上に、少なくとも光硬化可能なモノマーおよびセラミック材料を含有する光硬化スラリーを、前記導体層の厚さ以上の厚さに塗布して光硬化セラミック層を形成する工程と、（ｃ）前記キャリアフィルムの裏面より、光を照射して、前記導体層形成以外の領域の光硬化セラミック層を光硬化させる工程と、（ｄ）現像液を付与して、前記光硬化セラミック層の前記導体層表面を含む非光硬化部を溶化、除去することによって、表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面を有する光硬化セラミック層と導体層からなる複合シートを作製する工程と、（ｈ）（ａ）〜（ｄ）工程を経て、他のキャリアフィルムの表面に他の複合シートを形成する工程と、（ｉ）前記（ｄ）工程後の複合シートの表面に、前記他の複合シートを相対する積層面のうち少なくとも一方が前記粗面からなるように積層する工程と、（ｊ）必要に応じ、上記（ｈ）（ｉ）工程を繰り返すことによって複合シートによる任意の層数の積層体を形成する工程と、（ｋ）前記積層体を焼成する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明によれば、導体層の形成を平面への通常のペーストによる印刷法によって形成されることから、従来の貫通穴へのペーストの充填不良などによるビア導体中への巣の発生等を防止することができる。また、３次元的な回路を形成する場合、複合シートの積層によって平面導体およびビア導体をすべて複合シート内の導体層によって形成することができ、貫通孔へのペーストの充填作業が全く不要にできる。
【００２２】
しかも、絶縁層の形成にあたり、本発明によれば、印刷された導体パターン自体をマスクとして用い、光硬化セラミック層の全面塗布と、キャリアフィルムの裏面からの全面露光によって形成することができるために、マスクなどを使用する必要がなく、安価に且つ容易に光硬化性セラミック絶縁層と導体層からなる複合シートを作製することができる。
【００２３】
しかも、このような複合シートの形成は、その層数に合わせて、各キャリアフィルム上で並列して形成することができることから、必要な層数の複合シートを作製した後に、それらを一括して積層後、焼成することによって、大幅に工程を簡略化することができる。
【００２４】
また、必要に応じて、所定の複合シートの表面に、単に他の複合シートを必要な層数で積み重ねることによって所定の多層回路基板を作製することができる。
【００２５】
このように、本発明の製造方法によれば、積層時に配線導体層の厚み分の段差が発生することがなく、デラミネーションの発生や、無理な加圧による変形などの問題も無く、容易に配線導体層間の絶縁層の厚みの薄層化と、配線導体層の厚みの厚膜化を両立することができ、高密度かつ高精度に内蔵することのできるセラミック多層基板などの積層部品の得ることができる。
【００２６】
しかも、本発明における複合シートは、露光処理をキャリアフィルム側から行うために、キャリアフィルム上に形成されるセラミック層の露出面は、現像後において、表面を粗化状態とすることができ、特に表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面に形成することができるために、このキャリアフィルム上の複合シートを他の複合シートに積層する場合、相対する積層面のうち少なくとも一方が粗面からなるように積層することによって、複合シート間の密着不良に伴う積層不良などの発生を防止することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明における積層部品の一例として、一般的なセラミック多層回路基板の（ａ）概略斜視図、（ｂ）複合シートの概略断面図、および（ｃ）（ａ）の概略断面図を示した。
【００２８】
図１のセラミック多層回路基板１によれば、セラミック焼結体からなる絶縁基板２の表面、裏面および内部には、平面導体となる配線導体層３が形成されている。また、表面に形成された配線導体層３には、ＩＣ、インダクタ、抵抗、コンデンサなどのチップ部品４が半田によって実装され、裏面の配線導体層３は、マザーボードなどに実装するための端子電極として機能するものである。
【００２９】
また、内部には、上記平面導体を形成する配線導体層３同士を接続するビア導体５が形成されている。
【００３０】
本発明における上記セラミック多層回路基板１は、図１（ｂ）に示すような少なくともセラミック材料を含有するセラミック層２ａの一部に、少なくとも金属粉末と有機バインダとを含有する導体層３ａが該セラミック層２ａを貫通して形成されてなる複合シートＡの積層物を焼成して形成されたものである。
【００３１】
より具体的には、セラミック層２ａおよび導体層３ａの厚みは、いずれも５０μｍ以下、特に４０μｍ以下、さらには３０μｍ以下の薄層によって形成されており、セラミック層２ａおよび導体層３ａの厚み差が導体層３ａの厚みの２０％以下、特に１０％以下、さらには、５％以下であることが、または厚み差が５μｍ以下、さらには３μｍ以下であることによって、導体層３ａ自体の厚みによるセラミック層２ａとの段差が実質的に抑制される。
【００３２】
また、導体層３ａはセラミック層２ａを平面方向に伸びることによって平面回路となる配線導体層３を形成している。また、部分的に導体層３ａを厚み方向に積み上げることによりビア導体５が形成されている。
【００３３】
本発明によれば、所望の回路形成のために上記の複合シートＡは、１０〜３００層、特に３０〜２００層、さらには４０〜１００層程度積層されることによってセラミック多層回路基板１を形成している。
【００３４】
本発明における上記のセラミック多層回路基板１において、絶縁基板２は、（１）Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣを主成分とする焼成温度が１１００℃以上のセラミック材料、（２）少なくともＳｉＯ_２およびＢａＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＭｇＯなどのアルカリ土類金属酸化物を含有する金属酸化物による混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成されるセラミック材料、（３）ガラス粉末、あるいはガラス粉末とセラミックフィラー粉末との混合物からなる１１００℃以下、特に１０５０℃以下で焼成される低温焼結性のセラミック材料の群から選ばれる少なくとも１種が選択される。
【００３５】
用いられる（２）の混合物や、（３）のガラス組成物としては、ＳｉＯ_２−ＢａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−アルカリ金属酸化物系、さらにはこれらの系にアルカリ金属酸化物、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｐｂ、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等を配合した組成物が挙げられる。（３）におけるセラミックフィラーとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＴｉＯ_３の群から選ばれる少なくとも１種が挙げられ、ガラスに対して２０〜８０質量％の割合で混合されることが望ましい。
【００３６】
一方、導体層は、セラミック材料の焼成温度に応じて種々組み合わせられ、例えば、セラミック材料が前記（１）の場合、タングステン、モリブデン、マンガンの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。また、低抵抗化のために、銅などとの混合物としてもよい。
【００３７】
セラミック材料が前記（２）の場合、銅、銀、金、アルミニウムの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とする導体材料が好適に用いられる。
【００３８】
上記の導体材料には、セラミック材料と同時焼成する上で、セラミック材料を構成する成分を含有することが望ましい。
【００３９】
上記のようなセラミック多層回路基板などの積層部品の形成するにあたり、本発明によれば、まず、少なくともセラミック材料を含有するセラミック層２ａの一部に、少なくとも金属粉末と有機バインダとを含有する導体層３ａが該セラミック層２ａを貫通して形成されてなる複合シートＡを作製する。
【００４０】
この複合シートＡを作製するにあたり、まず、セラミック層２ａを形成するために、少なくとも光硬化可能なモノマーおよび前述したセラミック材料を含有する光硬化スラリーを調製する。スラリー調製にあたっては、望ましくは、セラミック粉末に、光硬化可能なモノマーと、光重合開始剤と、有機バインダと、可塑剤とを、有機溶剤に混合し、ボールミルで混練して調製する。
【００４１】
光硬化成分としては、光硬化可能なモノマーや光重合開始剤などが挙げられる。
【００４２】
光硬化可能なモノマーとしては、低温で短時間の焼成工程に対応するために、熱分解性に優れたものであることが望ましい。また、光硬化可能なモノマーは、スリップ材の塗布・乾燥後の露光によって光重合される必要があり、遊離ラジカルの形成、連鎖生長付加重合が可能で、２級もしくは３級炭素を有したモノマーが好ましく、例えば少なくとも１つの重合可能なエチレン系基を有するブチルアクリレート等のアルキルアクリレートおよびそれらに対応するアルキルメタクリレート等が挙げられる。また、テトラエチレングリコールジアクリレート等のポリエチレングリコールジアクリレートおよびそれらに対応するメタクリレートも有効である。また、光重合開始剤としては、ベンゾフェノン類，アシロインエステル類化合物などが挙げられる。
【００４３】
また、有機バインダも、光硬化可能なモノマーと同様に熱分解性が良好であることが望まれ、同時にスリップの粘性を決めるものであるため、固形分との濡れ性も考慮することが必要である。本発明によれば、アクリル酸もしくはメタクリル酸系重合体のようなカルボキシル基、アルコール性水酸基を備えたエチレン性不飽和化合物が好ましい。
【００４４】
有機溶剤としては、エチルカルビトールアセテート、ブチルセルソルブ、３メトキシブチルアセテートの群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
【００４５】
各成分の含有量は、セラミック粉末１００質量部あたり、光硬化モノマー及び光重合開始剤を５〜２０質量部、有機バインダを１０〜４０質量部、可塑剤を１〜５質量部、有機溶剤を５０〜１００質量部の割合が適当である。
【００４６】
次に、導体層３ａを形成するための導体ペーストを調製する。導体ペーストは、平均粒径が１〜３μｍ程度の前記導体材料の粉末に、必要に応じてセラミック材料を添加した無機成分に対して、エチルセルロース、アクリル樹脂などの有機バインダを加え、さらにジブチルフタレート、αテルピネオール、ブチルカルビトール、２・２・４−トリメチル−３・３−ペンタジオールモノイソブチレートなどの適当な溶剤を混合し、３本ローラ等により均質に混練して調製される。
【００４７】
次に、上記の光硬化スラリーおよび導体ペーストを用いて以下の工程によって、複合シートを形成する。
【００４８】
まず、図２（ａ）に示すように、樹脂フィルムなどからなる光透過可能なキャリアフィルム１０上に、前記導体ペーストをスクリーン印刷法などの一般的な印刷手法によって印刷、塗布して、光非透過性の所定の導体層１１を形成する。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、前記光硬化スラリーを、例えばドクターブレード法にて前記導体層１１の厚さ以上の厚さに塗布して所定の厚みで全面に塗布して光硬化セラミック層１２を形成する。
【００５０】
そして、図２（ｃ）に示すように、キャリアフィルム１０の裏面より例えば超高圧水銀灯を光源として用いて露光を行う。この露光によって、導体層１１形成以外の領域の光硬化セラミック層１２を光硬化させる。この露光工程においては、光硬化セラミック層１２は、導体層１１形成以外の領域の光硬化セラミック層１２では照射された光の量により裏面から一定の厚みまで光重合反応がおこり不溶化部を形成するが、導体層１１は紫外線を通過しないために、導体層１１上に形成されている光硬化セラミック層１２は、光硬化可能なモノマーの光重合反応がおこらない溶化部となる。また、このときの露光量は、実質的に不溶化部の厚みが、導体層１１の厚みと同じになるように露光量が調整されることが望ましい。
【００５１】
その後、この光硬化セラミック層１２全体を現像処理する。現像処理は、光硬化セラミック層１２の溶化部を現像液で除去するもので、具体的には、例えば、トリエタノールアミン水溶液などを現像液として用いてスプレー現像、洗浄、乾燥を行う。
【００５２】
この処理により、図２（ｄ）に示すように、キャリアフィルム１０上には、導体層１１と光硬化セラミック層１２とが実質的に同一厚みで一体化した複合シートＡが形成される。
【００５３】
なお、この複合シートＡは、キャリアフィルム１０から複合シートＡを剥離することによって、図２（ｅ）に示すように、セラミック層１２の一部に、少なくとも金属粉末と有機バインダとを含有する導体層１１がセラミック層１２を貫通して形成された複合シートＡ単体を得ることができる。
【００５４】
また、本発明によれば、露光時の光照射をキャリアフィルム１０側から行うとキャリアフィルム１０と接する光硬化セラミック層１２が最も硬化し、光硬化セラミック層１２のキャリアフィルム１０側から深くなるに従い、光硬化による未反応物も増加する。そして、光硬化セラミック層１２の最表面側が照射光に対して最も深い位置となるために、光硬化セラミック層１２の最表面は未反応物が多量に存在する。
【００５５】
そこに、現像液で処理すると、未反応物が除去される結果、この表面は、表面粗さＲｍａｘが１μｍ以上の粗面１２ａが形成される。
【００５６】
本発明によれば、この粗面の形成によって、後述する積層処理における複合シート間の密着性を高めることができる。この粗面１２ａの表面粗さＲｍａｘは、２μｍ以上、特に３μｍ以上が望ましい。この表面粗さは、現像液の濃度差で調製可能である。
【００５７】
次に、この複合シートＡを用いて図１のセラミック多層回路基板のような積層部品を製造する方法について以下に説明すると、まず、前記図２（ａ）〜（ｅ）に従い、光硬化セラミック層１２と所定のパターンの導体層１１が形成された複数の複合シートＡ１〜Ａ１４を作製する。
【００５８】
そして、図３（ａ）に示すように、これらの複合シートＡ１〜Ａ１４を位置あわせし、相対する積層面のうち少なくとも一方が前記粗面１２ａからなるようにして重ね合わせ一括して圧着することによって積層体１３を形成する。なお、圧着時には、複合シートＡ中に含まれる有機バインダのガラス転移点以上の温度をかけながら行なうことが望ましい。また、複合シートＡ間に有機系接着剤を塗布して圧着してもよい。
【００５９】
なお、一括して積層する場合、すべてキャリアフィルム１０を剥がして積層してもよいが、相対する積層面のうち少なくとも一方が前記粗面１２ａからなるようにし、また圧着時の最下面と最上面の取り扱いを考慮すれば、最下面と最上面のみは、キャリアフィルム１０から剥がすことなく、図３（ａ）に示すように、積層、圧着した後に、キャリアフィルム１０を剥がすことによって、図３（ｂ）のような積層体１３を形成することができる。
【００６０】
そして、この積層体１３を、所定の温度で焼成することによって、導体層１１によって３次元的な回路が形成された積層部品を形成することができる。なお、焼成にあたっては、作製された積層体１３を脱バイ工程で、成形体中に含まれている有機バインダ、光硬化可能なモノマーを消失し、焼成工程にて窒素などの不活性雰囲気中で用いられたセラミック材料および導体材料が十分に焼成することのできる温度で焼成され、相対密度９５％以上に緻密化される。
【００６１】
また、積層部品を製造する他の方法としては、図４（ｈ）に示すように、図２（ｄ）にて形成されたキャリアフィルム１０が付着したままの他の複合シートＡ’２を作製する。そして、図４（ｉ）に示すように、キャリアフィルム１０の表面に形成された複合シートＡ’１の表面に、キャリアフィルム１０の表面に形成された複合シートＡ’２を反転させて積層圧着し、複合シートＡ’２側のキャリアフィルム１０を剥離する。このように、複合シートＡ’２側の反転させて圧着すると、複合シートＡ’２の粗面１２ａが複合シートＡ’１と接触するようになる。
【００６２】
次に、図４（ｊ）に示すように、この複合シートＡ’２の表面に、同様にしてキャリアフィルム１０の表面に形成された複合シートＡ’３を反転させて積層圧着し、複合シートＡ’３の粗面側を複合シートＡ’２に接着した後、複合シートＡ’３側のキャリアフィルム１０を剥離する。これを繰り返すことによって、図４（ｋ）に示すように所望の層数の積層体１３を形成することができる。
【００６３】
その後、この積層体１３を前記と同様にして焼成することによって、積層部品を作製することができる。
【００６４】
本発明によれば、前述した通り、複合シートＡの粗面１２ａを積層面の少なくとも一方とすることによって、粗面１２ａの凹部に積層される複合シートのセラミック層や導体層中の有機樹脂成分やセラミック成分が入り込み、アンカー的機能を発揮させることができる結果、密着強度を高めることができる。
【００６５】
なお、本発明によれば、必要に応じて、表面処理として、さらに、基板表面に厚膜抵抗膜や厚膜保護膜の印刷・焼きつけ、メッキ処理、さらにＩＣチップを含む電子部品４の接合を行うことによってセラミック回路基板を作製することができる。
【００６６】
また、表面配線導体層３ａは、焼成された積層体の表面に、印刷・乾燥し、所定雰囲気で焼きつけを行っても良い。
【００６７】
さらに、セラミック多層回路基板１の表面に形成される表面配線導体層３ａ、端子電極の表面には、半田との濡れ性を改善するために、ニッケル、金などのメッキ層が１〜３μｍの厚みで形成される。
【００６８】
【実施例】
実施例１
先ず、厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる光透過可能なキャリアフィルム上に、導体ペーストをスクリーン印刷法により印刷して、厚さ２０μｍの端子電極となる導体層を形成した。尚、導体ペーストは、Ａｇ粉末にバリウムホウ珪酸ガラス粉末と、エチルセルロース、有機溶剤として２・２・４−トリメチル−３・３−ペンタジオールモノイソブチレートを加え３本ロールミルで混合したものを使用した。
【００６９】
次に、上記導体層の上に、感光性スラリーをドクターブレード法により塗布乾燥し、導体パターンの存在しない場所での乾燥後の厚みが２８μｍとなるように光硬化セラミック層を形成した。
【００７０】
感光性スラリーは、セラミック原料粉末１００質量部と、光硬化可能なモノマー（ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート）８質量部と、有機バインダ（アルキルメタクリレート）３５質量部と、可塑剤を３質量部、有機溶剤（エチルカルビトールアセテート）に混合し、ボールミルで混練して作製した。
【００７１】
セラミック原料粉末は、０．９５モルＭｇＴｉＯ_３−０．０５モルＣａＴｉＯ_３で表される主成分１００質量部に対して、ＢをＢ_２Ｏ_３換算で１０質量部、ＬｉをＬｉＣＯ_３換算で５質量部添加したものを用いた。
【００７２】
次に、キャリアフィルムの裏面側より光硬化セラミック層の裏面に、超高圧水銀灯（照度３０ｍＷ／ｃｍ^２）を光源として２秒間全面露光した。そして希釈濃度２．５％のトリエタノールアミン水溶液を現像液として用いて３０秒間スプレー現像を行った。この後、現像後の純水洗浄の後、乾燥を行った。
【００７３】
こうして、出来上がった光硬化セラミック層は、電極層上の溶化部が現像により除去され電極層が露出して、その結果、厚みが２０μｍの電極層と、厚みが２０μｍの光硬化セラミック層とが一体化した複合シートを作製することができた。また、現像した表面の表面粗さを測定した結果、Ｒｍａｘで２．２μｍの粗面が形成されていた。
【００７４】
同様に、内部配線導体層用、表面配線導体層用およびビア導体用の導体層を具備した延べ５０層の複合シートを作製した。
【００７５】
上記のようにして作製した複合シートより、それぞれキャリアフィルムを剥離し、順番に位置合わせを行いながら、相対する積層面のうち少なくとも一方が粗面からなるようにして積層を行った。この後、プレス機を用いて、プレス圧１トン、温度６０℃にて５分間プレスを行い、積層体を圧着した。
【００７６】
その後、大気中で３００℃で４時間で脱バインダ処理した後、９００℃大気中で６時間焼成を行い、セラミック多層回路基板を作製した。
【００７７】
作製した多層回路基板については、導体層自体の厚みによる段差は全くなく、絶縁層間のデラミネーションもなかった。また、平面導体層間の接続にあたり、導体層を３層以上垂直方向に積層することによって、ビア導体を形成したが、このビア導体を含む回路における電気的接続についても全く問題は無かった。また、導体層中には全く巣などの発生も認められなかった。
【００７８】
実施例２
実施例１で、作製した、電極用、内部配線導体層用、表面配線導体層用およびビア導体用の導体層を具備した延べ７０層の複合シートを作製した。
【００７９】
まず電極用の複合シート上に、ビア導体用の複合シートをキャリアフィルムごと反転させて、複合シート同士を接触させて、位置合わせを行いながら載置した。続いて、プレス機を用いて、プレス圧１トン、温度６０℃にて１分間プレスを行い、前記電極用の複合シート上とビア導体用の複合シートとを圧着した後、ビア導体用の複合シート側のキャリアフィルムを剥離した。
【００８０】
続いて、再び別のビア導体用複合シート、内部配線導体層用の複合シート、表面配線導体層用の複合シートを同じように反転させて、位置合わせを行いながら相対する積層面のうち少なくとも一方が前記粗面からなるようにして載置し、プレス機を用いて順次圧着した。
【００８１】
その後、大気中で３００℃で４時間で脱バインダ処理した後、９００℃大気中で６時間焼成を行い、セラミック多層回路基板を作製した。
【００８２】
作製した多層回路基板については、導体層自体の厚みによる段差は全くなく、絶縁層間のデラミネーションもなかった。また、平面導体層間の接続にあたり、導体層を３層以上垂直方向に積層することによって、ビア導体を形成したが、このビア導体を含む回路における電気的接続についても全く問題は無かった。また、導体層中には、全く巣の発生が認められなかった。
【００８３】
比較例（旧ＬＡＭＰ）
厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）からなる光透過可能なキャリアフィルム上に、実施例１と同じ感光性スラリーを全面にスクリーン印刷した後、導体層を形成する部分を除く部分にマスクを通して露光を施した。その後、現像処理を行い、導体パターン部分を除去した。
【００８４】
そして、実施例１と同じ導体ペーストをスクリーン印刷法により導体パターン部に充填して厚さ２０μｍの端子電極となる導体層を形成して、複合シートを作製した。この複合シートの表面粗さを測定した結果、Ｒｍａｘで０．６μｍであった。
【００８５】
同様に、内部配線導体層用、表面配線導体層用およびビア導体用の導体層を具備した延べ５０層の複合シートを作製した。
【００８６】
上記のようにして作製した複合シートより、それぞれキャリアフィルムを剥離し、順番に位置合わせを行いながら、積層を行った。この後、プレス機を用いて、プレス圧１トン、温度６０℃にて５分間プレスを行い、積層体を圧着した。
【００８７】
その後、大気中で３００℃で４時間で脱バインダ処理した後、９００℃大気中で６時間焼成を行い、セラミック多層回路基板を作製した。
【００８８】
作製した多層回路基板については、導体層自体の厚みによる段差は全くなかったが、絶縁層−導体層間にデラミネーションがみられた。また、導体ペーストの充填不足による巣がいくつかの導体層にみられた。
【００８９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、複合シートが導体層とセラミック層とが実質的に同一厚みで導体層がセラミック層を貫通して設けられているために、導体層自体の厚みによる段差が発生せず、デラミネーションの発生や、無理な加圧による変形などの問題が無く、セラミック絶縁層の厚みの薄層化とともに、配線導体層の厚膜化を同時に行なうことができる。しかも、ビア導体や配線導体層の形成をすべて一般的な導体ペーストの印刷によって形成することができるために、従来のような貫通穴内へのペーストの充填不良などによる巣の発生を防止することができる。
【００９０】
さらには、複合シート形成にあたり感光性スラリーを用い、しかも印刷塗布された導体層をマスクとして利用しているために、格別なマスクを作製する必要がなく、しかも各層の形成を平行的に行うことができるために、製造コストの低減を図ることができるとともに、再現よく導体層とセラミック層とが一体化した複合シートを作製することができる。
【００９１】
また、積層部品を作製するにあたり、複合シートのセラミック層の表面粗さが大きいために積層不良が発生することなく、セラミック層間の強固な接合が可能となり、しかも平面導体層のみならず、ビア導体を導体層とセラミック層とが一体化した複合シートによる積層によって形成することができるために、従来のような貫通穴形成、導体ペースト充填によるビア導体の形成が不要となり、単純に複合シートの一括積層、あるいは順次積層のみで３次元的な回路を有する多層回路基板などの積層部品を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層部品の一例としてセラミック多層回路基板の（ａ）概略斜視図と、（ｂ）複合シートの概略断面図と、（ｃ）（ａ）の概略断面図を示す。
【図２】本発明の複合シートの作製方法を説明するための工程図である。
【図３】本発明の積層部品を作製する方法を説明ための工程図である。
【図４】本発明の積層部品を作製する他の方法を説明ための工程図である。
【符号の説明】
Ａ複合シート
１セラミック多層回路基板
２絶縁基板
３配線導体層
４チップ部品
５ビア導体
２ａセラミック層
３ａ導体パターン層
１０キャリアフイルム
１１導体層
１２セラミック層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a composite sheet or a laminated component suitable for a ceramic electronic component or a multilayer circuit board used for a mobile communication device or the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, electronic devices have become smaller, lighter and more portable, and the circuit blocks used for them have also been reduced in size and composite modules, and the density and size of multilayer components such as ceramic multilayer substrates have been increasing. Is underway.
[0003]
On the other hand, a conventional ceramic multilayer substrate is usually manufactured by a manufacturing method called a green sheet method. In this green sheet method, a green sheet is prepared by a doctor blade method or the like using a slurry containing ceramic powder to be an insulating layer, and then the green sheet is placed at a position to be a via hole conductor using an NC punch or a mold. After forming a through hole, printing a wiring pattern inside or on the surface using a conductive paste, filling the through hole with a conductive paste to form a via-hole conductor, and then forming a plurality of green sheets in the same manner. Are laminated, and the laminate is simultaneously fired at a time.
[0004]
In the green sheet method as well, in response to the demand for higher precision and higher density, the thickness of the insulating layer between the wiring conductor layers, which is the insulating layer, has been reduced, and the wiring conductor layer has low loss and low resistance. In order to realize the value, it is required to increase the thickness of the wiring conductor layer.
[0005]
However, in a conventional manufacturing method such as a green sheet method, a wiring conductor layer is formed in order to simultaneously satisfy the two requirements of thinning the insulating layer and increasing the thickness of the wiring conductor layer. A step corresponding to the thickness of the wiring conductor layer is inevitably generated between the portion and the portion not formed.
[0006]
Due to this step, there is a problem that lamination failure (delamination) occurs, and even if the step is filled by forcible pressure, a partial density difference occurs in the insulating layer, and the insulating layer is deformed after firing. There is a limit to satisfying simultaneously the reduction in thickness and the increase in the thickness of the wiring conductor layer.
[0007]
In addition, in order to form a via conductor such as a via conductor, a punching step of forming a through hole by punching or the like on a green sheet is indispensable, and an additional step to a printing step of forming a wiring conductor layer is required. It was.
[0008]
Therefore, in order to suppress the formation of steps due to the thickness of the wiring conductor layer, a slurry made of a photocurable ceramic material is applied on a carrier film to form an insulating layer, and a predetermined pattern is formed on the insulating layer. An opening is formed by exposing and developing the conductive paste, and the opening is filled with a conductive paste. Patent Document 1 discloses that a multi-layer substrate having no steps due to conductors is formed on the surface by repeating formation of a photo-curable ceramic insulating layer, exposure, development, and filling of a conductive paste in the same manner as described above. Proposed.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-9-181450
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the method described in Patent Document 1, it is practically necessary to sequentially perform circuit formation for each layer, that is, the number of steps is very large, and it is impossible to perform the steps in parallel. For this reason, the production required a long time. In addition, when filling the opening with the conductive paste, it is necessary to precisely position a predetermined screen with the opening. Furthermore, in filling the conductive paste into the opening, the filling of the paste into the through hole for forming a pattern having a small diameter such as a via or a small line width tends to be insufficient, and a nest where the paste is not filled in the through hole is formed. There was also a problem with ease.
[0011]
In addition, according to this method, the photocured ceramic layer surface formed on the carrier film surface is cured by light irradiation and has a small surface roughness. there were.
[0012]
The present invention solves the problems in the conventional method as described above, and simultaneously satisfies the reduction in the thickness of the insulating layer and the increase in the thickness of the wiring conductor layer, and can simplify and shorten the conductor layer process. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a composite sheet and a laminated part which suppress generation of nests in a conductor layer and have excellent adhesion, and a method for producing them.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the composite sheet of the present invention, at least a ceramic material and a part of a ceramic layer containing an organic resin, a conductor layer containing at least a metal powder and an organic binder is formed through the ceramic layer, One main surface of the ceramic layer is a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more. In particular, the ceramic material contains a photo-curable monomer, the one main surface is formed by a development surface with a developer, and the thickness of the ceramic layer and the conductor layer is 50 μm or less. , Provided on a light-transmissible carrier film.
[0014]
Further, as a method for producing such a composite sheet, (a) a conductor layer having a predetermined pattern of light non-transparency is formed on a surface of a light transmissible carrier film by a conductor paste containing at least a metal powder material and an organic binder. (B) applying a photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and a ceramic material to a thickness equal to or greater than the thickness of the conductor layer on the carrier film on which the conductor layer is formed; Forming a cured ceramic layer; (c) irradiating light from the back surface of the carrier film to photo-cure the photo-cured ceramic layer in a region other than the conductive layer; The non-light-cured portion including the conductor layer surface of the light-cured ceramic layer is solubilized and removed to have a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more. It is characterized in that it comprises the step of producing a composite sheet made of a light-curing the ceramic layer and the conductor layer.
[0015]
After the step (d), the method may further include a step (e) of peeling the conductor layer and the photocurable ceramic layer from the carrier film.
[0016]
Further, in the laminated component of the present invention, at least a ceramic material and a part of a ceramic layer containing an organic resin, a conductor layer containing at least a metal powder and an organic binder is formed penetrating the ceramic layer. A plurality of composite sheets each having a main surface having a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more such that at least one of the opposing lamination surfaces is formed of the rough surface. It is characterized by the following.
[0017]
Note that the ceramic layer contains a photocurable monomer, the one main surface is formed by a development surface with a developer, and the thickness of the ceramic layer and the conductor layer is 50 μm or less. Is a further feature.
[0018]
Further, in the laminated component, a via conductor is formed by stacking the conductor layers in a thickness direction.
[0019]
Further, according to the method for manufacturing a laminated component of the present invention, (a) a predetermined pattern of light non-transparency is formed on the surface of a light transmissible carrier film by a conductive paste containing at least a metal powder material and an organic binder. Forming a conductor layer; and (b) forming a photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and a ceramic material on the carrier film on which the conductor layer is formed, to a thickness not less than the thickness of the conductor layer. (C) irradiating light from the back surface of the carrier film to photo-cure the photo-cured ceramic layer in a region other than the conductor layer; A) applying a developing solution to solubilize and remove the non-light-cured portion including the conductor layer surface of the photo-cured ceramic layer, thereby obtaining a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more; (E) removing the conductor layer and the photocurable ceramic layer from the carrier film; and (f) separating the photocurable ceramic layer from the carrier film. And (g) baking the laminate so that at least one of the opposing lamination surfaces has the rough surface. It is assumed that.
[0020]
Further, another method for manufacturing a laminated component according to the present invention includes the steps of: (a) forming a light-transmitting predetermined pattern on a light-transmittable carrier film surface by using a conductive paste containing at least a metal powder material and an organic binder; Forming a conductor layer; and (b) forming a photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and a ceramic material on the carrier film on which the conductor layer is formed, to a thickness not less than the thickness of the conductor layer. (C) irradiating light from the back surface of the carrier film to photo-cure the photo-cured ceramic layer in a region other than the conductor layer; ) A non-photocured portion including the conductor layer surface of the photocured ceramic layer is dissolved and removed by applying a developing solution, so that the photocured ceramic layer has a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more. (I) forming a composite sheet comprising a photocurable ceramic layer and a conductor layer; (h) forming another composite sheet on the surface of another carrier film through the steps (a) to (d); (D) a step of laminating the other composite sheet on the surface of the composite sheet after the step (d) such that at least one of the opposing lamination surfaces is formed of the rough surface; h) a step of forming a laminate of an arbitrary number of layers by a composite sheet by repeating the step (i), and (k) a step of firing the laminate.
[0021]
According to the present invention, since the formation of the conductor layer is performed by a printing method using a normal paste on a flat surface, it is possible to prevent the occurrence of nests in the via conductor due to a conventional filling failure of the paste into the through hole and the like. can do. Further, when a three-dimensional circuit is formed, the plane conductor and the via conductor can all be formed by the conductor layers in the composite sheet by laminating the composite sheets, and the work of filling the through holes with the paste can be completely eliminated. .
[0022]
Moreover, in forming the insulating layer, according to the present invention, the printed conductor pattern itself can be used as a mask, and can be formed by applying the entire surface of the photocurable ceramic layer and exposing the entire surface from the back side of the carrier film. It is not necessary to use a mask or the like, and a composite sheet comprising a photocurable ceramic insulating layer and a conductive layer can be easily manufactured at low cost.
[0023]
Moreover, since such a composite sheet can be formed in parallel on each carrier film in accordance with the number of layers, after preparing the necessary number of composite sheets, they are collectively assembled. By firing after lamination, the process can be greatly simplified.
[0024]
In addition, if necessary, a predetermined multilayer circuit board can be manufactured by simply stacking another composite sheet on the surface of the predetermined composite sheet in a required number of layers.
[0025]
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, a step corresponding to the thickness of the wiring conductor layer does not occur at the time of lamination, and there is no problem such as occurrence of delamination and deformation due to excessive pressing, and the like. A multilayer component such as a ceramic multi-layer substrate that can be integrated with high density and high precision can achieve both thinning of the thickness of the insulating layer between the wiring conductor layers and thickening of the thickness of the wiring conductor layer. be able to.
[0026]
Moreover, in the composite sheet of the present invention, since the exposure treatment is performed from the carrier film side, the exposed surface of the ceramic layer formed on the carrier film can have a roughened surface after development. Since the surface roughness Rmax can be formed on a rough surface of 1 μm or more, when a composite sheet on this carrier film is laminated on another composite sheet, at least one of the opposing laminated surfaces is formed of a rough surface. By laminating the composite sheets, it is possible to prevent occurrence of lamination failure and the like due to poor adhesion between the composite sheets.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows (a) a schematic perspective view of a general ceramic multilayer circuit board, (b) a schematic cross-sectional view of a composite sheet, and (c) a schematic cross-sectional view of (a) as an example of a laminated component in the present invention. Indicated.
[0028]
According to the ceramic multilayer circuit board 1 of FIG. 1, a wiring conductor layer 3 serving as a plane conductor is formed on the front, back and inside of an insulating substrate 2 made of a ceramic sintered body. Chip components 4 such as ICs, inductors, resistors, and capacitors are mounted on the wiring conductor layer 3 formed on the front surface by soldering, and the wiring conductor layer 3 on the back surface serves as a terminal electrode for mounting on a motherboard or the like. It works.
[0029]
In addition, a via conductor 5 that connects the wiring conductor layers 3 forming the planar conductor is formed inside.
[0030]
In the ceramic multilayer circuit board 1 according to the present invention, as shown in FIG. 1B, a conductor layer 3a containing at least a metal powder and an organic binder is added to at least a part of a ceramic layer 2a containing a ceramic material. It is formed by firing a laminate of the composite sheet A formed to penetrate the layer 2a.
[0031]
More specifically, each of the ceramic layer 2a and the conductor layer 3a is formed of a thin layer having a thickness of 50 μm or less, particularly 40 μm or less, and further 30 μm or less. When the thickness of the conductor layer 3a is 20% or less, particularly 10% or less, or even 5% or less, or the thickness difference is 5 μm or less, or even 3 μm or less, the thickness of the conductor layer 3a itself causes The step with the layer 2a is substantially suppressed.
[0032]
The conductor layer 3a forms the wiring conductor layer 3 which becomes a planar circuit by extending the ceramic layer 2a in the plane direction. Also, via conductors 5 are formed by partially stacking conductor layers 3a in the thickness direction.
[0033]
According to the present invention, the ceramic multi-layer circuit board 1 is formed by laminating about 10 to 300 layers, particularly about 30 to 200 layers, and further about 40 to 100 layers, for forming a desired circuit. are doing.
[0034]
In the ceramic multilayer circuit board 1 according to the present invention, the insulating substrate 2 includes (1) a ceramic material mainly composed of Al ₂ O ₃ , AlN, Si ₃ N ₄ , and SiC and having a firing temperature of 1100 ° C. or higher; A) a ceramic material which is fired at a temperature of 1100 ° C. or less, particularly 1050 ° C. or less, comprising a mixture of at least SiO ₂ and a metal oxide containing an alkaline earth metal oxide such as BaO, CaO, SrO, and MgO; Alternatively, at least one selected from the group of low-temperature sinterable ceramic materials fired at 1100 ° C. or lower, particularly 1050 ° C. or lower, which is a mixture of glass powder and ceramic filler powder, is selected.
[0035]
Examples of the mixture (2) used and the glass composition (3) include a SiO ₂ —BaO—Al ₂ O ₃ system, a SiO ₂ —B ₂ O ₃ system, and a SiO ₂ —B ₂ O ₃ —Al ₂ O system. ₃ _system, SiO 2 _-Al 2 _{O 3} - alkali metal oxide, more alkali metal oxides in these systems, ZnO, PbO, _Pb, composition containing ZrO 2, TiO _2, and the like. Examples of the ceramic filler in (3) include at least one selected from the group consisting of Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , forsterite, cordierite, mullite, AlN, Si ₃ N ₄ , SiC, MgTiO ₃ , and CaTiO _3. It is desirable to mix at a ratio of 20 to 80% by mass with respect to the glass.
[0036]
On the other hand, the conductor layers are variously combined in accordance with the firing temperature of the ceramic material. For example, when the ceramic material is (1), the conductor material mainly includes at least one selected from the group consisting of tungsten, molybdenum, and manganese. Is preferably used. Further, for lowering the resistance, a mixture with copper or the like may be used.
[0037]
When the ceramic material is the above (2), a conductive material containing at least one selected from the group consisting of copper, silver, gold, and aluminum as a main component is preferably used.
[0038]
The above-described conductor material desirably contains components constituting the ceramic material when co-firing with the ceramic material.
[0039]
According to the present invention, when forming a multilayer component such as a ceramic multilayer circuit board as described above, first, at least a portion of the ceramic layer 2a containing a ceramic material contains a conductor containing at least a metal powder and an organic binder. A composite sheet A in which the layer 3a is formed penetrating the ceramic layer 2a is produced.
[0040]
In producing the composite sheet A, first, in order to form the ceramic layer 2a, a photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and the above-described ceramic material is prepared. In preparing the slurry, the ceramic powder is desirably mixed with a photocurable monomer, a photopolymerization initiator, an organic binder, and a plasticizer in an organic solvent and kneaded with a ball mill.
[0041]
Examples of the photocurable component include a photocurable monomer and a photopolymerization initiator.
[0042]
It is desirable that the photo-curable monomer has excellent thermal decomposability in order to cope with the baking process at a low temperature for a short time. Further, the photocurable monomer must be photopolymerized by exposure after application and drying of a slip material, and is capable of forming free radicals and chain-growth addition polymerization, and is a monomer having a secondary or tertiary carbon. Preferred are, for example, alkyl acrylates such as butyl acrylate having at least one polymerizable ethylene group, and corresponding alkyl methacrylates. Further, polyethylene glycol diacrylates such as tetraethylene glycol diacrylate and methacrylates corresponding thereto are also effective. Examples of the photopolymerization initiator include benzophenones and acyloin esters.
[0043]
Also, the organic binder is desired to have good thermal decomposability, like the photocurable monomer, and at the same time, determines the viscosity of the slip, so it is necessary to consider the wettability with the solid content. is there. According to the present invention, an ethylenically unsaturated compound having a carboxyl group and an alcoholic hydroxyl group, such as an acrylic acid or methacrylic acid-based polymer, is preferred.
[0044]
Examples of the organic solvent include at least one selected from the group consisting of ethyl carbitol acetate, butyl cellosolve, and 3 methoxy butyl acetate.
[0045]
The content of each component is, per 100 parts by mass of the ceramic powder, 5 to 20 parts by mass of a photocurable monomer and a photopolymerization initiator, 10 to 40 parts by mass of an organic binder, 1 to 5 parts by mass of a plasticizer, and an organic solvent. A proportion of 50 to 100 parts by weight is suitable.
[0046]
Next, a conductor paste for forming the conductor layer 3a is prepared. The conductive paste has an average particle size of about 1 to 3 μm, and a powder of the conductive material, an inorganic component to which a ceramic material is added, if necessary, ethyl cellulose, an organic binder such as an acrylic resin, and dibutyl phthalate. It is prepared by mixing an appropriate solvent such as α-terpineol, butyl carbitol, 2,2,4-trimethyl-3,3-pentadiol monoisobutyrate, and kneading the mixture homogeneously with a three-roller or the like.
[0047]
Next, a composite sheet is formed by the following steps using the photocurable slurry and the conductive paste.
[0048]
First, as shown in FIG. 2A, the conductive paste is printed and applied on a light-permeable carrier film 10 made of a resin film or the like by a general printing method such as a screen printing method. A transparent predetermined conductor layer 11 is formed.
[0049]
Next, as shown in FIG. 2B, the photocurable slurry is applied to a thickness equal to or greater than the thickness of the conductor layer 11 by, for example, a doctor blade method, and is applied over the entire surface with a predetermined thickness. A hardened ceramic layer 12 is formed.
[0050]
Then, as shown in FIG. 2C, exposure is performed from the back surface of the carrier film 10 using, for example, an ultra-high pressure mercury lamp as a light source. By this exposure, the photo-cured ceramic layer 12 in a region other than the formation of the conductor layer 11 is photo-cured. In this exposure step, the photo-curable ceramic layer 12 forms an insolubilized portion in the photo-curable ceramic layer 12 in a region other than the region where the conductor layer 11 is formed by a photopolymerization reaction from the back surface to a certain thickness depending on the amount of irradiated light. However, since the conductor layer 11 does not transmit ultraviolet rays, the photocurable ceramic layer 12 formed on the conductor layer 11 is a solubilized portion where a photopolymerization reaction of a photocurable monomer does not occur. Further, it is desirable that the exposure amount at this time is adjusted so that the thickness of the insolubilized portion becomes substantially the same as the thickness of the conductor layer 11.
[0051]
Thereafter, the entire photocurable ceramic layer 12 is developed. The developing treatment is to remove the solubilized portion of the photocurable ceramic layer 12 with a developing solution. Specifically, for example, spray developing, washing, and drying are performed using a triethanolamine aqueous solution or the like as a developing solution.
[0052]
By this processing, as shown in FIG. 2D, a composite sheet A in which the conductor layer 11 and the photocurable ceramic layer 12 are integrated with substantially the same thickness is formed on the carrier film 10.
[0053]
The composite sheet A is obtained by peeling the composite sheet A from the carrier film 10 to form a conductor containing at least a metal powder and an organic binder in a part of the ceramic layer 12 as shown in FIG. A composite sheet A alone in which the layer 11 penetrates the ceramic layer 12 can be obtained.
[0054]
Further, according to the present invention, when light irradiation at the time of exposure is performed from the carrier film 10 side, the photocurable ceramic layer 12 in contact with the carrier film 10 is hardened most, and as the photocurable ceramic layer 12 becomes deeper from the carrier film 10 side. In addition, unreacted substances due to photocuring also increase. Since the outermost surface of the photocurable ceramic layer 12 is located at the deepest position with respect to the irradiation light, the outermost surface of the photocurable ceramic layer 12 has a large amount of unreacted substances.
[0055]
When processing is performed with a developing solution, unreacted substances are removed. As a result, a rough surface 12a having a surface roughness Rmax of 1 μm or more is formed on the surface.
[0056]
According to the present invention, the adhesion between the composite sheets in the lamination processing described later can be enhanced by the formation of the rough surface. The surface roughness Rmax of the rough surface 12a is preferably 2 μm or more, particularly preferably 3 μm or more. This surface roughness can be adjusted by the concentration difference of the developer.
[0057]
Next, a method of manufacturing a laminated component such as the ceramic multilayer circuit board of FIG. 1 using the composite sheet A will be described below. First, according to FIGS. A plurality of composite sheets A1 to A14 on which the conductor layer 12 and a predetermined pattern are formed are produced.
[0058]
Then, as shown in FIG. 3 (a), these composite sheets A1 to A14 are aligned, and at least one of the opposing lamination surfaces is composed of the rough surface 12a. Thus, a laminate 13 is formed. Note that it is preferable that the pressing be performed while applying a temperature equal to or higher than the glass transition point of the organic binder contained in the composite sheet A. Alternatively, an organic adhesive may be applied between the composite sheets A and pressure-bonded.
[0059]
In the case of laminating in a lump, the carrier film 10 may be entirely peeled off and laminated. However, at least one of the opposing laminating surfaces is constituted by the rough surface 12a, and the lowermost surface and the uppermost surface at the time of press bonding are formed. 3A, only the lowermost surface and the uppermost surface are not peeled off from the carrier film 10, but are laminated and pressed as shown in FIG. A laminate 13 as shown in b) can be formed.
[0060]
Then, by firing this laminate 13 at a predetermined temperature, a laminate component having a three-dimensional circuit formed by the conductor layer 11 can be formed. In the firing, the produced laminate 13 is removed from the organic binder and the photocurable monomer contained in the molded body in the de-bubbling step, and is fired in an inert atmosphere such as nitrogen in the firing step. The used ceramic material and conductive material are fired at a temperature at which they can be sufficiently fired, and are densified to a relative density of 95% or more.
[0061]
Further, as another method of manufacturing a laminated component, as shown in FIG. 4H, another composite sheet A′2 with the carrier film 10 formed in FIG. I do. Then, as shown in FIG. 4 (i), the composite sheet A ′ 2 formed on the surface of the carrier film 10 is inverted and laminated and pressed on the surface of the composite sheet A ′ 1 formed on the surface of the carrier film 10. Then, the carrier film 10 on the composite sheet A'2 side is peeled off. As described above, when the composite sheet A'2 side is inverted and pressed, the rough surface 12a of the composite sheet A'2 comes into contact with the composite sheet A'1.
[0062]
Next, as shown in FIG. 4 (j), the composite sheet A′3 similarly formed on the surface of the carrier film 10 is inverted and laminated and pressed on the surface of the composite sheet A′2 to form a composite sheet. After bonding the rough side of A'3 to the composite sheet A'2, the carrier film 10 on the composite sheet A'3 side is peeled off. By repeating this, a stacked body 13 having a desired number of layers can be formed as shown in FIG.
[0063]
Thereafter, the laminate 13 is fired in the same manner as described above, whereby a laminated component can be manufactured.
[0064]
According to the present invention, as described above, by setting the rough surface 12a of the composite sheet A to at least one of the lamination surfaces, the organic resin component in the ceramic layer and the conductor layer of the composite sheet laminated in the concave portion of the rough surface 12a And the ceramic component can enter and exhibit an anchor-like function, so that the adhesion strength can be increased.
[0065]
According to the present invention, if necessary, the surface treatment may further include printing and baking of a thick-film resistive film or a thick-film protective film on the substrate surface, plating, and bonding of the electronic component 4 including an IC chip. By doing so, a ceramic circuit board can be manufactured.
[0066]
Further, the surface wiring conductor layer 3a may be printed and dried on the surface of the fired laminate, and then baked in a predetermined atmosphere.
[0067]
Further, on the surface of the surface wiring conductor layer 3a formed on the surface of the ceramic multilayer circuit board 1 and the surface of the terminal electrode, a plating layer of nickel, gold or the like having a thickness of 1 to 3 μm is provided in order to improve wettability with solder. Is formed.
[0068]
【Example】
Example 1
First, a conductor paste was printed by a screen printing method on a light-permeable carrier film made of PET (polyethylene terephthalate) having a thickness of 100 μm to form a conductor layer serving as a terminal electrode having a thickness of 20 μm. The conductor paste used was obtained by adding a barium borosilicate glass powder, an ethyl cellulose, and an organic solvent, 2,2.4-trimethyl-3,3-pentadiol monoisobutyrate, to an Ag powder, and mixing the resulting mixture with a three-roll mill. .
[0069]
Next, a photosensitive slurry was applied on the conductive layer by a doctor blade method and dried to form a photocurable ceramic layer such that the thickness after drying in a place where no conductive pattern was present was 28 μm.
[0070]
The photosensitive slurry contains 100 parts by mass of a ceramic raw material powder, 8 parts by mass of a photocurable monomer (polyoxyethylated trimethylolpropane triacrylate), 35 parts by mass of an organic binder (alkyl methacrylate), and 3 parts by mass of a plasticizer. And an organic solvent (ethyl carbitol acetate), and kneaded with a ball mill.
[0071]
The ceramic raw material powder is such that B is 10 parts by mass in terms of B ₂ O ₃ and Li is 5 parts by mass in terms of LiCO ₃ with respect to 100 parts by mass of the main component represented by 0.95 mol MgTiO ₃ -0.05 mol CaTiO _3. What was added by mass part was used.
[0072]
Next, the entire surface of the photo-cured ceramic layer was exposed to light from an ultra-high pressure mercury lamp (illuminance: 30 mW / cm ² ) for 2 seconds from the back side of the carrier film. Then, spray development was performed for 30 seconds using a triethanolamine aqueous solution having a dilution concentration of 2.5% as a developing solution. Then, after washing with pure water after development, drying was performed.
[0073]
In the photo-cured ceramic layer thus completed, the melted portion on the electrode layer is removed by development to expose the electrode layer. As a result, the electrode layer having a thickness of 20 μm and the photo-cured ceramic layer having a thickness of 20 μm are integrated. A composite sheet was obtained. Further, as a result of measuring the surface roughness of the developed surface, a rough surface having a Rmax of 2.2 μm was formed.
[0074]
Similarly, a composite sheet having a total of 50 layers including conductor layers for the internal wiring conductor layer, the surface wiring conductor layer, and the via conductor was prepared.
[0075]
The carrier films were peeled off from the composite sheets produced as described above, and the layers were laminated such that at least one of the opposing lamination surfaces was a rough surface while performing positioning sequentially. Thereafter, using a press machine, pressing was performed at a pressing pressure of 1 ton at a temperature of 60 ° C. for 5 minutes, and the laminate was pressed.
[0076]
Then, after performing binder removal treatment at 300 ° C. for 4 hours in the air, baking was performed for 6 hours at 900 ° C. in the air to produce a ceramic multilayer circuit board.
[0077]
In the manufactured multilayer circuit board, there was no step due to the thickness of the conductor layer itself, and there was no delamination between the insulating layers. In connecting the planar conductor layers, via conductors were formed by laminating three or more conductor layers in the vertical direction. However, there was no problem in electrical connection in a circuit including the via conductors. No nests were found in the conductor layer.
[0078]
Example 2
A total of 70 composite sheets provided with conductor layers for electrodes, internal wiring conductor layers, surface wiring conductor layers, and via conductors were prepared in Example 1.
[0079]
First, the composite sheet for the via conductor was reversed on the composite sheet for the electrode together with the carrier film, and the composite sheets were brought into contact with each other and placed while performing positioning. Subsequently, using a press machine, pressing was performed at a pressing pressure of 1 ton and a temperature of 60 ° C. for 1 minute, and the composite sheet for the via conductor was pressed on the composite sheet for the electrode and the composite sheet for the via conductor. The carrier film on the sheet side was peeled off.
[0080]
Subsequently, another composite sheet for the via conductor, a composite sheet for the internal wiring conductor layer, and a composite sheet for the surface wiring conductor layer are again inverted in the same manner, and at least one of the opposing laminated surfaces is aligned. Were placed so as to be composed of the above-mentioned rough surface, and were sequentially pressed by using a press machine.
[0081]
Then, after performing binder removal treatment at 300 ° C. for 4 hours in the air, baking was performed for 6 hours at 900 ° C. in the air to produce a ceramic multilayer circuit board.
[0082]
In the manufactured multilayer circuit board, there was no step due to the thickness of the conductor layer itself, and there was no delamination between the insulating layers. In connecting the planar conductor layers, via conductors were formed by laminating three or more conductor layers in the vertical direction. However, there was no problem in electrical connection in a circuit including the via conductors. No nests were observed in the conductor layer.
[0083]
Comparative example (old LAMP)
The same photosensitive slurry as in Example 1 was screen-printed on the entire surface of a light-permeable carrier film made of PET (polyethylene terephthalate) having a thickness of 100 μm, and then exposed through a mask except for the portion where the conductor layer was formed. gave. Thereafter, a developing process was performed to remove the conductive pattern portion.
[0084]
Then, the same conductive paste as in Example 1 was filled in the conductive pattern portion by a screen printing method to form a conductive layer serving as a terminal electrode having a thickness of 20 μm, thereby producing a composite sheet. As a result of measuring the surface roughness of this composite sheet, Rmax was 0.6 μm.
[0085]
Similarly, a composite sheet having a total of 50 layers including conductor layers for the internal wiring conductor layer, the surface wiring conductor layer, and the via conductor was prepared.
[0086]
The carrier film was peeled off from each of the composite sheets produced as described above, and lamination was performed while performing positioning sequentially. Thereafter, using a press machine, pressing was performed at a pressing pressure of 1 ton at a temperature of 60 ° C. for 5 minutes, and the laminate was pressed.
[0087]
Then, after performing binder removal treatment at 300 ° C. for 4 hours in the air, baking was performed for 6 hours at 900 ° C. in the air to produce a ceramic multilayer circuit board.
[0088]
In the manufactured multilayer circuit board, there was no step due to the thickness of the conductor layer itself, but delamination was observed between the insulating layer and the conductor layer. In addition, nests due to insufficient filling of the conductor paste were observed in some conductor layers.
[0089]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, since the conductor layer and the ceramic layer are provided with the conductor layer and the ceramic layer having substantially the same thickness and the conductor layer is provided through the ceramic layer, the thickness of the conductor layer itself is reduced. As a result, there is no problem such as generation of a step due to the occurrence of delamination or deformation due to excessive pressure, and the thickness of the ceramic insulating layer can be reduced and the thickness of the wiring conductor layer can be increased simultaneously. In addition, since all of the via conductors and wiring conductor layers can be formed by printing a general conductive paste, it is possible to prevent the occurrence of nests due to a defective filling of the paste into the through holes as in the conventional case. it can.
[0090]
Furthermore, since the photosensitive slurry is used in forming the composite sheet and the printed and applied conductor layer is used as a mask, there is no need to manufacture a special mask, and each layer is formed in parallel. Therefore, the production cost can be reduced, and a composite sheet in which the conductor layer and the ceramic layer are integrated with good reproducibility can be produced.
[0091]
Also, in producing a laminated part, the ceramic layer of the composite sheet has a large surface roughness, so that a lamination failure does not occur and a strong bonding between the ceramic layers is possible. Can be formed by laminating a composite sheet in which a conductor layer and a ceramic layer are integrated, so that it is unnecessary to form a through-hole and to form a via conductor by filling a conductor paste as in the related art. Laminated parts such as a multilayer circuit board having a three-dimensional circuit can be easily formed only by lamination or sequential lamination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows (a) a schematic perspective view of a ceramic multilayer circuit board as an example of a laminated component of the present invention, (b) a schematic sectional view of a composite sheet, and (c) and (a) a schematic sectional view.
FIG. 2 is a process chart for explaining a method for producing a composite sheet of the present invention.
FIG. 3 is a process chart for explaining a method for producing a laminated component of the present invention.
FIG. 4 is a process chart for explaining another method for producing a laminated component of the present invention.
[Explanation of symbols]
A Composite sheet 1 Ceramic multilayer circuit board 2 Insulating board 3 Wiring conductor layer 4 Chip component 5 Via conductor 2a Ceramic layer 3a Conductive pattern layer 10 Carrier film 11 Conductive layer 12 Ceramic layer

Claims

A conductor layer containing at least a metal powder and an organic binder is formed through at least a part of the ceramic layer containing the ceramic material and the organic resin so as to penetrate the ceramic layer. A composite sheet comprising a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more.

2. The composite sheet according to claim 1, wherein the ceramic material contains at least a photocurable monomer, and the one main surface is a surface processed by a developer. 3.

The composite sheet according to claim 1, wherein the thickness of the ceramic layer and the conductor layer is 50 μm or less.

The composite sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the composite sheet is provided on a light-transmissible carrier film.

(A) a step of forming a light-transmitting predetermined-pattern conductive layer on a light-transmittable carrier film surface with a conductive paste containing at least a metal powder material and an organic binder;
(B) A photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and a ceramic material is applied on the carrier film on which the conductor layer is formed to a thickness not less than the thickness of the conductor layer to form a photocurable ceramic layer. Forming,
(C) a step of irradiating light from the back surface of the carrier film to light-cur the light-cured ceramic layer in a region other than the conductor layer formation;
(D) a photocurable ceramic layer having a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more by applying a developing solution to dissolve and remove a non-photocured portion including the conductor layer surface of the photocured ceramic layer; And a step of producing a composite sheet comprising a conductor layer,
A method for producing a composite sheet, comprising:

After the step (d),
The method for producing a composite sheet according to claim 5, further comprising: (e) removing the conductor layer and the photocurable ceramic layer from the carrier film.

The method for producing a composite sheet according to claim 5, wherein the thickness of the photocurable ceramic layer and the conductor layer is 50 μm or less.

A conductor layer containing at least a metal powder and an organic binder is formed through at least a part of the ceramic layer containing the ceramic material and the organic resin so as to penetrate the ceramic layer. , Wherein a plurality of composite sheets each having a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more are stacked such that at least one of the opposing stacked surfaces has the rough surface.

9. The laminated component according to claim 8, wherein the ceramic material contains a photocurable monomer, and the one main surface is formed by a surface processed by a developer.

10. The laminated component according to claim 8, wherein the thickness of the ceramic layer and the conductor layer is 50 μm or less.

The laminated component according to any one of claims 8 to 10, wherein a via conductor is formed by stacking the conductor layers in the thickness direction.

(A) a step of forming a light-transmitting predetermined-pattern conductive layer on a light-transmittable carrier film surface with a conductive paste containing at least a metal powder material and an organic binder;
(B) A photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and a ceramic material is applied on the carrier film on which the conductor layer is formed to a thickness not less than the thickness of the conductor layer to form a photocurable ceramic layer. Forming,
(C) a step of irradiating light from the back surface of the carrier film to light-cur the light-cured ceramic layer in a region other than the conductor layer formation;
(D) a photocurable ceramic layer having a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more by applying a developing solution to dissolve and remove a non-photocured portion including the conductor layer surface of the photocured ceramic layer; And a step of producing a composite sheet comprising a conductor layer,
(E) removing the conductor layer and the photocurable ceramic layer from the carrier film;
(F) laminating the plurality of composite sheets produced by (a) to (e) such that at least one of the opposing lamination surfaces is formed of the rough surface;
(G) firing the laminate;
A method for manufacturing a laminated component, comprising:

(A) a step of forming a light-transmitting predetermined-pattern conductive layer on a light-transmittable carrier film surface with a conductive paste containing at least a metal powder material and an organic binder;
(B) A photocurable slurry containing at least a photocurable monomer and a ceramic material is applied on the carrier film on which the conductor layer is formed to a thickness not less than the thickness of the conductor layer to form a photocurable ceramic layer. Forming,
(C) a step of irradiating light from the back surface of the carrier film to light-cur the light-cured ceramic layer in a region other than the conductor layer formation;
(D) a photocurable ceramic layer having a rough surface having a surface roughness Rmax of 1 μm or more by applying a developing solution to dissolve and remove a non-photocured portion including the conductor layer surface of the photocured ceramic layer; And a step of producing a composite sheet comprising a conductor layer,
(H) a step of forming another composite sheet on the surface of another carrier film through the steps (a) to (d);
(I) a step of laminating the other composite sheet on the surface of the composite sheet after the step (d) such that at least one of the opposing lamination surfaces is formed of the rough surface;
(J) if necessary, a step of forming a laminate of an arbitrary number of layers from the composite sheet by repeating the above steps (h) and (i);
(K) firing the laminate;
A method for manufacturing a laminated component, comprising: