JP2006066626A - 複合体及び複合体の製造方法並びに、複合シートの製造方法、積層体の製造方法、積層部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細な導体を迅速に容易に形成可能であり、薄層グリーンシートの積層体における積層不良（デラミネーション）を抑制し、配線基板の信頼性を向上させることが可能な複合体及び複合体の製造方法並びに、複合シート、積層体、積層部品の製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも金属粉末を含有する導体１３が、少なくとも一方の主面に凹部７ａと凸部７ｂとが形成された支持体７の前記凸部７ｂの表面に形成されてなることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、移動体通信機等に使用されるセラミック積層部品、積層基板などに適した複合体及び複合体の製造方法並びに、複合シートの製造方法、積層体の製造方法、積層部品の製造方法に関するものである。

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、セラミック多層回路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。

そして、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ている。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セラミック粉末とバインダーなどからなる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、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、導体ペーストを用いて、内部や表面の導体のパターンを印刷し、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。（特許文献１参照）。

しかしながら、上記の方法において、グリーンシートに導体ペーストをスクリーン印刷で導体を形成する方法では、導体のにじみやほそりが発生し、高精度な印刷ができないという問題があり、スクリーン印刷法で導体を形成する場合、ライン／スペースを５０μｍ／５０μｍ以下としたパターンの形成は困難であるという問題がある。この点を解消するため、導体材料を銅箔等で形成する方法（特許文献２参照）や、グラビア印刷法（特許文献３参照）が提案されている。
特開平１１−０６６９５１号公報 特開平５−１９１０４７号公報 特開平３−１０８３０７号公報

しかしながら、特許文献２に記載の方法では、銅箔とセラミックグリーンシートを同時焼成すると、お互い焼成収縮値が異なるため、通常の焼成では変形してしまうという問題があり、例えば、平面方向の収縮を抑制するために拘束焼成等の技術を用いなければならず、工程が増え、コストが増大するという問題がある。また、特許文献３に記載の方法では、グラビア印刷は凹版による印刷であるため、凹版表面に付着した余分なスラリーをブレードでかきとる必要があり、完全にかきとることが困難で、さらに、完全にかきとれない場合、スラリー付着によるパターンのショート等の原因となる問題があった。また、凹版は、金属等の剛体ロールをメッキ、エッチング又はレーザー等で彫刻することで形成されるため高価であり、高コストとなる問題があった。

本発明は、例えば、にじみやほそりが無い高精度で低コストに導体やセラミック体の形成が可能な複合体及び複合体の製造方法並びに、複合シート、積層体、積層部品の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の複合体は、少なくとも金属粉末を含有する導体が、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に形成されてなることを特徴とする。

本発明の複合体は、少なくともセラミック粉末を含有するセラミック体が、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に形成されてなることを特徴とする。

また、本発明の複合体は、前記支持体が樹脂、金属またはセラミックスの中から選ばれるいずれかからなることが望ましい。

また、本発明の複合体は、前記支持体の前記凹部と前記凸部との段差が、３０μｍ以上であることが望ましい。

また、本発明の複合体は、前記導体又は前記セラミック体の厚みが、前記支持体の凹凸の段差の５０％以下であることが望ましい。

本発明の複合体の製造方法は、少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に塗布して、導体を形成することを特徴とする。

本発明の複合体の製造方法は、少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に塗布して、セラミック体を形成することを特徴とする。

また、複合体の製造方法は、前記支持体が樹脂、金属またはセラミックの中から選ばれるいずれかからなることが望ましい。

また、複合体の製造方法は、前記支持体の前記凹部と前記凸部との段差が、３０μｍ以上であることが望ましい。

また、複合体の製造方法は、前記導体又は前記セラミック体の厚みが、前記支持体の凹凸の段差の５０％以下であることが望ましい。

本発明の複合シートの製造方法は、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した支持体を準備する工程と、少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを前記支持体の凸部の表面に塗布して前記凸部の表面に導体スラリーを起源とする導体を形成する工程と、前記導体をセラミックグリーンシートの一方の主面に転写することを特徴とする。

本発明の複合シートの製造方法は、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した支持体を準備する工程と、少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを前記支持体の凸部の表面に塗布し、前記凸部の表面にセラミックスラリーを起源とするセラミック体を形成する工程と、前記セラミック体をセラミックグリーンシートの一方の主面に転写することを特徴とする。

本発明の複合シートの製造方法は、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した第一の支持体を準備する工程と、少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを前記第一の支持体の凸部の表面に塗布して、前記凸部の表面に導体スラリーを起源とする導体を形成する工程と、
少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した第二の支持体を準備する工程と、少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを前記第二の支持体の凸部の表面に塗布して、前記凸部の表面にセラミックスラリーを起源とするセラミック体を形成する工程と、
第三の支持体の主面に、前記導体と、前記セラミック体とを転写する工程と、を具備してなることを特徴とする。

また、本発明の複合シートの製造方法は、前記第三の支持体が、セラミックグリーンシートであることが望ましい。

また、本発明の複合シートの製造方法は、前記支持体が樹脂、金属またはセラミックの中から選ばれるいずれかからなることが望ましい。

また、本発明の複合シートの製造方法は、前記支持体の前記凹部と前記凸部との段差が、３０μｍ以上であることが望ましい。

また、本発明の複合シートの製造方法は、前記導体又は前記セラミック体の厚みが、前記支持体の凹凸の段差の５０％以下であることが望ましい。

また、本発明の複合シートの製造方法は、前記導体と前記セラミック体の厚みが略同一であることが望ましい。

本発明の積層体の製造方法は、以上説明した複合シートの製造方法により製造された複合シートを複数積層する工程を具備することを特徴とする。

本発明の積層部品の製造方法は、以上説明した積層体の製造方法により製造された積層体を焼成する工程を具備することを特徴とする。

本発明の複合体によれば、凹部と凸部とが形成された支持体の凸部に導体が形成されているため、例えば、導体を導体スラリーから形成する場合には、凹部に導体を形成する場合に比べ余分なスラリーをかきとる必要が無く、導体スラリー付着によるショートやにじみ、はじきのない高精細なパターンが形成された複合体となる。

本発明の複合体によれば、凹部と凸部とが形成された支持体の凸部にセラミック体が形成されているため、例えば、セラミック体をセラミックスラリーから形成する場合には、凹部にセラミック体を形成する場合に比べ余分なスラリーをかきとる必要が無く、セラミックスラリーの付着によるにじみ、はじきのない高精細なパターンが形成された複合体となる。

また、本発明の複合体によれば、例えば、支持体を樹脂で形成した場合には、安価でしかも凹部や凸部の加工が非常に容易であるため、安価で高精細なパターンを形成することができる。また、柔軟性の高い樹脂を用いた場合には、複合体を変形させたとしても破損しにくく、長寿命で、取り扱い性に優れた複合体となる。また、例えば、支持体を金属で形成した場合には、樹脂よりも高強度で、剛性の高い支持体を作製でき、さらに高精細な導体やセラミック体を具備する複合体となる。また、さらに、支持体をセラミックスで形成した場合には、最も剛性が高くなり、しかも、摩耗に強くなるため、さらに長寿命な支持体となり、さらに高精細な導体やセラミック体を具備する複合体を形成することができる。

また、本発明の複合体によれば、凹部と凸部との段差を３０μｍ以上とすることで、凸部の表面に導体やセラミック体を形成するに際し、容易に凸部のみに導体スラリーやセラミックスラリーを形成することができ、高精細な導体やセラミック体を容易に迅速に形成することができる。

また、本発明の複合体によれば、導体やセラミック体の厚みを、凹部と凸部との段差の５０％以下とすることで、安定して、導体やセラミック体を凸部に保持することができる。

本発明の複合体の製造方法によれば、凹部と凸部とを形成した支持体を用い、凸部に導体スラリーやセラミックスラリーを形成することで、にじみやはじきの発生が無い高精細の導体やセラミック体を支持体上に容易に形成することができ、例えば、従来のスクリーン印刷などでは形成が困難であったライン／スペースが５０μｍ／５０μｍ以下の導体を容易に、しかも迅速に形成することができる。

本発明の複合体の製造方法によれば、支持体として樹脂を用いることで安価で柔軟な複合体を容易に作製することができる。また、支持体として金属を用いることで加工性に優れ安価な複合体を容易に作製することができる。また、支持体として対摩耗性、剛性に優れたセラミックスを用いることで、寸法精度に優れた複合体を容易に作製することができる。

また、本発明の複合体の製造方法によれば、凹部と凸部との段差を３０μｍ以上とすることで、凸部のみに選択的に導体やセラミック体が形成された高精細な複合体となる。

また、本発明の複合体の製造方法によれば、導体ならびにセラミック体の厚みを、凹部と凸部との段差の５０％以下とすることで、導体ならびにセラミック体を凸部上に長期間安定して保持することができる。

また、本発明の複合シートの製造方法によれば、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した支持体の表面に、少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを塗布して凸部の表面に導体スラリーを起源とする導体を形成し、この導体をセラミックグリーンシートの一方の主面に転写することで、高精細で、しかもスクリーンのメッシュなどによるにじみやかすれのない導体をセラミックグリーンシートの主面に形成することができる。

また、本発明の複合シートの製造方法によれば、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した支持体の表面に、少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを塗布して凸部の表面にセラミックスラリーを起源とするセラミック体を形成し、このセラミック体をセラミックグリーンシートの一方の主面に転写することで、高精細で、しかもスクリーンのメッシュなどによるにじみやかすれのないセラミック体をセラミックグリーンシートの主面に形成することができる。

また、本発明の複合シートの製造方法によれば、例えば、第三の支持体の主面に、支持体に形成した導体と、セラミック体とを転写することで、貫通孔形成の工程がなくなるため、工程が簡略化し、低コストな製造方法となる。また孔加工が不要となり、薄層のグリーンシートを用いた場合でも、セラミック体の伸び、変形、破れの発生を抑制することができる。更に、第３の支持体の主面に転写することにより、より多層の積層部品となった場合、第３の支持体へ連続的に転写していくことが可能となるため、タクトタイムの短縮化が可能となり、より低コストで複合シートを製造することができる。しかも、高精細な導体を迅速に容易に形成することができる。

この第三の支持体を、セラミックグリーンシートにより形成した場合には、セラミックグリーンシート上に平坦な導体とセラミック体を形成することもできるため、平坦で、しかも高精細な導体やセラミック体を具備する複合シートを容易に作製することができる。

また、本発明の複合シートによれば、この導体とセラミック体との厚みを略同一とした場合には、セラミック体と導体との厚みの差が小さくなるため、平坦な複合シートとなるため、積層不良（デラミネーション）の発生を抑制できるとともに、セラミック体の薄層化と、導体の厚膜化を達成することができる。なお、略同一とは、厚みの差が、実質的にデラミネーション等の積層不良が発生しない値のことであり、値としては５μｍ以下、もしくは、導体とセラミック体との厚みの差が、導体とセラミック体のうち、いずれか厚い方の厚みに対して５０％以下の意味である。

また、本発明の複合シートによれば、支持体の凸部と凹部との段差を３０μｍ以上とすることで、支持体の凸部のみに導体やセラミック体を容易に形成することができるため、高精細な導体やセラミック体を形成することができる。

また、本発明の複合シートによれば、導体やセラミック体の厚みを支持体の段差の５０％以下とすることで、支持体上に導体やセラミック体を安定して形成することができるため、他の支持体に欠けなく導体やセラミック体を形成することができる。

また、本発明の複合シートによれば、導体とセラミック体との厚みを略同一とすることで平坦な複合シートを容易に作製することができる。

そして、このようにして作製した複合シートを複数積層することで、高精細な導体やセラミック体が形成された積層体を容易に作製することができるのである。

また、このようにして作製した積層体を焼成することで高精細な導体やセラミック体が形成された積層部品を容易に作製することができる。

本発明の複合体及び複合体の製造方法並びに、複合シートの製造方法、積層体の製造方法、積層部品の製造方法によれば、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すような積層部品１を容易に迅速に、しかも安価に製造することができる。

本発明により製造される積層部品１は、例えば、セラミック多層回路基板１として利用されるもので、表面、裏面および内部には、平面導体３となる導体３が形成されている。また、表面に形成された導体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、裏面の導体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。

また、内部には、上記平面導体３を形成する導体３同士を接続するビア導体５が形成されている。

このようなセラミック多層回路基板１などの積層部品１を製造するための本発明の複合体及び複合体の製造方法並びに、複合シートの製造方法、積層体の製造方法、積層部品の製造方法について以下に詳細に説明する。

先ず、凹部と凸部を形成した支持体を準備する。具体的には、支持体として樹脂、金属、セラミックのいずれかを用いることが望ましく、コストを考慮すれば樹脂からなる支持体を使用するのが望ましい。この樹脂からなる支持体を用いる場合、図２（ａ）に示すように材料としてはＰＥＴ、ポリイミド等の一般的な樹脂基材を用い、図２（ｂ）に示すように支持体７の表面にレーザー発振装置８により、ＣＯ_２レーザー光、ＹＡＧレーザー光等を照射して樹脂基材７表面に所望のパターンを描画することで、図２（ｃ）に示すように、凹部７ａ、凸部７ｂが形成された支持体７を得ることができる。

また、感光性樹脂からなる支持体９も好適に用いることができ、その際は、図３（ａ）に示す感光性樹脂からなる感光性樹脂支持体９に、図３（ｂ）に示すように所望のパターンが形成されたガラスマスク１０を用いて、超高圧水銀灯を光源（照度３０ｍＷ／ｃｍ^２）として１００ｍＪの条件で露光を行い、トリエタノールアミン２．５％水溶液で現像処理することで図３（ｃ）に示すように凹部９ａ、凸部９ｂを有する感光性樹脂支持体９を得ることができる。

また、支持体に金属を用いる場合は、予め準備したＣｕ、Ｎｉ等の板上にメッキ法で凹部、凸部を形成する方法、または、エッチングやレーザーにより凹部を形成する方法により、凹部、凸部を形成した支持体が得られる。

なお、この支持体７、９の厚みは任意に変更することが可能で、コスト、ハンドリング性、パターン転写工程を考慮すると、５０μｍ〜３００μｍとすることが望ましい。

次に、この凹部７ａと凸部７ｂを具備する支持体７に、少なくとも金属粉末とＩＰＡ等の溶剤を含有する導体スラリーあるいは、セラミック粉末と溶剤とを含有するセラミックスラリーを塗布、乾燥することで、支持体７の凸部７ｂ表面に導体やセラミック体を形成した本発明の複合体が得られる。

以下に、本発明の複合体の製造方法について説明する。

まず、例えば、図４に示すように、ゴム、樹脂、金属等からなるローラー１１に導体粉末と溶剤とを含有する導体スラリー１３ａ又はセラミック粉末と溶剤とを含有するセラミックスラリー１５ａを適量塗布し、ローラー１１を回転させながらローラー１１の表面に形成された導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａと、支持体７とを接触させることで、支持体７の凸部７ｂに導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａを塗布、形成することができる。

このとき、ローラー１１に導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａを塗布する際には、支持体７の凸部７ｂのみに導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａが塗布、形成されるように、導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａの厚みを、支持体７の凹部７ａと凸部７ｂの高さの差以下となるようにすることが望ましい。

また、このとき凸部７ｂ表面上への導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａの濡れ性を向上させるためには、図５に示すように、凸部７ｂ表面の粗さをＲｍａｘで５μｍ以下とすることが望ましい。これにより、凸部７ｂ表面上への導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａの濡れ性が向上し、凸部７ｂ表面に導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａが均一に形成されるため、所望のパターンを容易にしかも均一に形成することができる。

このようにして、支持体７の凸部７ｂに選択的に塗布、形成された導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａは、必要に応じて乾燥させ、導体１３、セラミック体１５となる。

こうして、図６（ａ）に示すように、高精細な導体１３やセラミック体１５が支持体７上に形成された本発明の複合体１９を容易に作製することができる。

この支持体７において、凹部７ａと凸部７ｂとの段差は大きい方が望ましく、３０μｍ以上、特に４０μｍ以上、更に５０μｍ以上とすることが望ましい。凹部７ａと凸部７ｂとの段差を５０μｍ以上とすることで、凹部７ａ内への導体スラリー１３ａ又はセラミックスラリー１５ａの付着を少なくすることが容易となる。

また、導体１３およびセラミック体の厚みは、凹部７ａと凸部７ｂとの段差に対して５０％以下とすることが、導体１３およびセラミック体を安定して支持体７の凸部７ｂに形成するためには望ましい。

次に、以上説明した製造方法によって、支持体７の凸部７ｂに導体１３並びにセラミック体１５を形成した複合体１９を用いて形成する本発明の複合シート１９の製造方法について説明する。

例えば、図６（ｂ）に示すように、予め用意しておいた少なくともセラミック粉末と樹脂とを含有するセラミックグリーンシート２１に予め、貫通孔２３を形成し、導体ペーストを充填したビア導体２５を形成したセラミックグリーンシート２１と、導体１３を形成した支持体７とを対面させ、積層圧着した後、図６（ｃ）に示すように、支持体７を除去することでセラミックグリーンシート２１の主面に導体１３を転写することができ、セラミックグリーンシート２１の主面に高精細な導体１３が形成された複合シート２７を製造することができる。

また、図７（ａ）に示すように、支持体７の凸部７ｂに少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有するセラミックスラリー１５ａを塗布して、乾燥させて形成したセラミック体１５を凸部７ｂに具備してなる複合体１９と、セラミックグリーンシート２１とを対面させ、図７（ｂ）に示すように、積層圧着した後、図７（ｃ）に示すように支持体７を除去することで、にじみのない高精細なセラミック体１５をセラミックグリーンシート２１の主面に形成することができ、本発明の複合シート２７を作製することができる。そして、セラミック体１５を高誘電率を示す組成物により形成し、この複合シート２７を用いて積層部品を製造することで、容易に特性ばらつきの小さい誘電体層内蔵基板を作製することができる。

また、図８（ａ）に示すように、第一の支持体７−１に形成した導体１３と第三の支持体７−３とを対面させた後、図８（ｂ）に示すように、第一の支持体７−１から導体１３を第三の支持体７−３に転写し、支持体７を除去することで第三の支持体上に導体３を形成した。

更に、同様にして、図８（ｃ）に示すように、セラミック体１５が形成された第二の支持体７−２と、導体３を転写した第三の支持体７−３とを対面させ、セラミック体１５を第二の支持体７−２から第三の支持体７−３に転写した後、図８（ｄ）に示すように、第二の支持体７を除去することで、高精細な導体１３が形成された平坦な複合シート２７が得られる。このとき、導体１３の間にセラミック体１５が充填されるようにして、導体１３とセラミック体１５との厚みを略同一とすることで、特に、平坦な複合シート２７を形成することができる。

この例では、第三の支持体７−３への転写を導体１３から行っているが、反対にセラミック体１５から転写してもよいことはいうまでもない。なお、導体１３のライン／スペースが３０μｍ／３０μｍと非常に微細なパターンの場合には転写のし易さを考慮すると、セラミック体１５を先に転写するほうが望ましい。

なお、第三の支持体７−３には、凹部７ａ、凸部７ｂを設ける必要はなく、光透過性のある、例えば、ＰＥＴフィルムなどが位置合わせが容易であることから好適に用いられる。

そして本発明の複合シート２７によれば、導体１３は、支持体７の凸部７ｂに選択的に形成されるため、予め設計した回路パターン通りに形成され、予め設計した回路パターンの外側にはみ出したり、にじみ出ることがないため、高精細で、導体１３間の距離を小さくしても導体１３同士が短絡するなどの不具合が起こることはない。

また、スクリーン印刷のようにスラリーをメッシュ製版中を通して印刷することが無く、支持体７の凸部７ｂに形成したスラリーを直接転写し、パターンを形成するため、導体１３あるいはセラミック体５にほそりが発生することがなく、導体１３が断線したりすることもない。また、薄層のセラミック体１５を形成した場合でも設計した以外の予期せぬ貫通孔などが形成されることがないため、絶縁性に優れたセラミック体１５を形成できる。

以上説明した本発明の複合シート２７の製造方法によって製造された複合シート２７を複数積層することで、例えば、図９に示すような積層体２９を製造し、さらにこの積層体２９を焼成することで、図１に示したような積層部品１を精度よく、しかも、迅速に製造することができる。

また、あるいは、本発明の複合体２７に更に貫通導体を設け、積層するなどして配線回路を形成してもよい。

こうして、製造された積層部品１は高密度で高精細な導体１３が形成されており、しかも、導体１３同士の絶縁性が高いレベルで確保されているために、高い信頼性を有するのである。

なお、図１、９では導体１３の形状を矩形として、記載しているが導体１３は、例えば、図８（ｄ）に示すように一方の主面が、他方の主面より大きくなっていても良い。

なお、導体１３、セラミック体１５の厚みは、塗布後の乾燥時間を速くするためにはできるだけ薄い方が望ましいが、あまり薄層化が進むと積層部品１を形成した際、層間の絶縁性が劣化する問題がある。この２つの項目をバランス良く達成するため、いずれも１０μｍ以下、特に８μｍ以下、さらには５μｍ以下の薄層によって形成され、セラミック体１５および導体１３の厚み差を導体の厚みの５０％以下、特に２０％以下、さらには、１０％以下とすることで、または、厚み差を５μｍ以下、特に、２μｍ以下、さらには１μｍ以下とすることによって、導体１３自体の厚みによるセラミック体１５との段差を実質的に抑制することができる。

また、導体１３はセラミック体１５もしくはセラミックグリーンシート２１を平面方向に伸びることによって平面回路を形成することができる。また、複合シート２７の積層時に部分的に導体１３を厚み方向に積み上げることによりビア導体を形成することができる。

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２７は、例えば、２０〜５０層程度積層することによってセラミック多層回路基板１を形成できる。

また、セラミック体１５やセラミックグリーンシート２１に用いられるセラミック粉末は、例えば、（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。

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。

一方、導体１３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、セラミック体１５やセラミックグリーンシート２１に用いられるセラミック粉末が前記（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。

また、セラミック体１５やセラミックグリーンシート２１に用いられるセラミック粉末が前記（２）、（３）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導体に好適に用いられる。

また、導体スラリー１３ａは、以上説明した金属粉末に対して、必要に応じて、エチルセルロース、アクリル樹脂などの有機バインダーを加え、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、水などの適当な溶剤を混合し、３本ローラ又はボールミル等により均質に混練して調製される。

上記の導体材料には、セラミック体１５やセラミックグリーンシート２１と同時焼成する上で、セラミック体１５やセラミックグリーンシート２１を構成するセラミック粉末を含有することが望ましい。

また、セラミック体１５を形成するために用いるセラミックスラリー１５ａの調製にあたっては、望ましくは、セラミック粉末に、樹脂として有機バインダーと、可塑剤とを、水又は有機溶剤に混合し、ボールミルで混練して調製する。有機バインダーとしてはイソブチルメタクリレート、メチルメタクリレート、メチルアクリレート、等からなり、可塑剤としてはＤＢＰやＤＯＰ等が好適に用いられる。有機溶剤を用いる場合はトルエン、ＩＰＡ、アセトン、ブチルセルソルブ等が用いられる。

また、複合シート２７の積層、圧着の工程では複合シート２７を位置あわせしながら、重ね合わせ一括して、０．２〜１０ＭＰａの圧力で積層体を形成することが望ましい。また、圧着時には、複合シート２７中に含まれる樹脂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。こうすることで熱によって樹脂成分が軟化し、複合シート２７同士を低い圧力でも容易に圧着することが可能となる。

また、支持体７への導体スラリー１３ａやセラミックスラリー１５ａの塗布は、必要に応じて、複数回行ってもよく、塗布回数によって導体１３、セラミック体１５の厚みを任意に変更することができる。また、こうすることで、積層工程を削減することもでき、より低コスト化が可能となる。

また、支持体７に導体１３のみを形成した図６に示すような例、あるいは、支持体７にセラミック体のみを形成した図７に示すような例では、その後は、通常のセラミック多層回路基板の製造方法により、セラミック多層回路基板１を作製することも可能である。このときは通常のスクリーン印刷法による導体、セラミック体形成法と比較して、より微細な導体１３並びにセラミック体１５を形成することができる。

また、積層体２９の焼成にあたっては、脱バインダー工程で積層体２９に含まれている有機バインダーを消失させ、焼成工程にて大気中又は窒素などの不活性雰囲気中で、用いられた導体１３、セラミック体１５、セラミックグリーンシート２１２１が十分に焼成することのできる温度で焼成し、相対密度９０％以上に緻密化することが望ましい。

また、必要に応じて、表面処理として、さらに、積層部品１の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の接合を行うことによってセラミック回路基板１を作製することができる。

また、焼成された積層体の表面に、導体ペーストを印刷・乾燥し、所定雰囲気で焼きつけして配線パターンを形成してもよく、また、金属を蒸着させるなどして配線パターンを形成してもよい。

さらに、セラミック多層回路基板１の表面に形成される導体、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、金などのメッキ層を１〜３μｍの厚みで形成しても良い。

なお、セラミックスラリーや導体スラリーの乾燥は、ヒーターや温風を用いた熱による乾燥の他、赤外線や、遠赤外線、紫外線を用いて行うことができるのはいうまでもない。

まず、セラミック粉末１００質量部と、有機バインダー（イソブチルメタクリレート）１５質量部と、トルエン７０質量部とを、ボールミルで２４時間混練してセラミックスラリーを作製した。なお、セラミック粉末は、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質量部添加混合し、混合原料の平均粒径を１μｍとしたものを用いた。

また、平均粒径が１μｍのＡｇ粉末９８質量％にバリウムホウ珪酸ガラス粉末２質量％からなる混合粉末１００質量部に対して、エチルセルロース５質量部、ＩＰＡ６０質量部を加え、ボールミルで２４時間混合して導体スラリーを作製した。

次に、２００ｍｍ□で厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを準備し、ＹＡＧレーザーを用いて所定のパターンからなる凹部と凸部とを形成した支持体を得た。そのときの凹部と凸部の段差が表１の値となるようにした。

このパターンは、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、凹部と、凸部とで、それぞれの幅Ｗを３０〜１００μｍ、それぞれの間隔Ｌを３０〜１００μｍの範囲で変化させた櫛歯状のパターン（ａ）と、さらに凹部と凸部を逆にした櫛歯状のパターン（ｂ）の２種類を作製した。

次に、パターン（ａ）の支持体上には導体スラリーを、パターン（ｂ）の支持体上にはセラミックスラリーをシリコーンゴムからなるローラーで塗布し、支持体の凸部上に、表１に示す厚みの導体と、セラミック体とをそれぞれ形成して、本発明の複合体を作製した。

この複合体をそれぞれ１０個作製し、それぞれの導体間、セラミック体間を顕微鏡に１００〜１０００倍に拡大して観察し、設定した間隔Ｌに対して、その間隔Ｌが５０％未満となった部分があったものを不良とした。また、その幅Ｗが３０％未満となったものも不良と判定した。

表１に導体並びにセラミック体の設定間隔と不良の発生率を示す。

また、このようにして形成した導体と、セラミック体とを従来周知のセラミックグリーンシートに、５０℃、２ＭＰａ、１分の条件で転写し、支持体を剥離して、セラミックグリーンシート上にそれぞれ、導体と、セラミック体とを形成して、本発明の複合シートを作製した。

そして、導体およびセラミック体をセラミックグリーンシートに転写する前に行ったのと同じ評価を行った。

また、比較例として、従来のスクリーン印刷により、同様のパターンをアルミニウム板、ＰＥＴフィルム、セラミックグリーンシート上に導体スラリー、セラミックスラリーをスクリーン印刷法により印刷して同様の評価を行った。その結果を表１に示す。

表１に示すように、従来のスクリーン印刷法で、導体、セラミック体を形成した本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１９〜２１では、いずれも導体あるいはセラミック体のにじみや、ほそりが確認され、ライン／スペース３０μｍの微細なパターンは形成することができなかった。

一方、本発明の複合体である試料Ｎｏ．１〜８では、いずれもにじみも、ほそりも確認されず、支持体の凸部上に導体、セラミック体が高精細に形成された複合体を製造することができた。

なお、凹部と凸部の段差が３０μｍ未満の試料Ｎｏ．６においては、凹部内へ導体スラリー又はセラミックスラリーの付着が発生したため、繰り返し印刷する場合、高精細なパターン形成の際には不利となると考えられる。また、導体ならびにセラミック体の厚みが凹部と凸部の段差の５０％を越える試料Ｎｏ．８では、実用上の問題はないものの、一部に導体ならびにセラミック体の厚みが不均一となった部分が観察された。

また、本発明の複合体である試料Ｎｏ．１〜８の導体、セラミック体をセラミックグリーンシートに転写した本発明の複合シートである試料Ｎｏ．９〜１８においても、いずれもにじみも、ほそりも確認されず、セラミックグリーンシートに高精細な導体、セラミック体が形成された複合シートを製造することができた。

まず、実施例１と同様にして、導体スラリー、セラミックスラリーを作製した。

次に、実施例１と同様の工程で、凹部と凸部とを有する支持体を作製した。

そして、所定の配線回路状のパターンを凸部により形成するようにした支持体−１と、支持体−１の凹部と凸部とが形成された面と、他の支持体−２の凹部と凸部とが形成された面とを対面させたときに、支持体−１の凸部にあたる部分を凹部とした支持体−２とを作製した。そして、支持体−１に導体スラリーを実施例１と同様の手法により塗布して、支持体−１に所定のパターンの厚み８μｍの導体を形成し、支持体−２にセラミックスラリーを実施例１と同様の手法により塗布して、支持体−２に所定のパターンの厚み８μｍのセラミック体を形成した。

こうして形成した導体をＰＥＴフィルムに５０℃、２ＭＰａ、１分の条件で転写し、さらに、導体が形成されたＰＥＴフィルムとセラミック体を形成した支持体−２とを位置合わせし、導体の間にセラミック体を形成して、複合シートを作製した。

また、セラミック体を先にＰＥＴフィルムに転写して、セラミック体が形成されたＰＥＴフィルムと、導体が形成された支持体−１とを位置合わせし、セラミック体の間に導体を形成して、複合シートを作製した。

このとき、導体の幅と、導体同士の間隔をそれぞれ、３０〜１００μｍの範囲で変化させた。こうして、幅と間隔を変化させた導体とセラミック体とが一体化した複合シートを作製した。

これらの複合シートを５０℃、１０ＭＰａ、２分間の条件でそれぞれ３０層積層し、積層体を作製した。

さらに、これらの積層体を、大気中で３００℃、２時間の条件で脱バインダー処理した後、９００℃大気中で１時間焼成を行い、３０層の積層部品を作製した。

これらの積層部品に対して、表層パターンの断線、ショートの有無、ビアの接続性を確認するためテスターを用いて導通評価を行った。サンプル数５０個に対して導通不良が１０個以上発生したものを不良と判定した。その結果を表２に示す。

表２に示すように、本発明の試料Ｎｏ．２２〜２７では、全く、断線も電気的短絡もなく、優れた信頼性を有する積層部品が得られた。

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）セラミック多層回路基板の概略断面図を示す。 本発明で用いる支持板の製造方法を説明するための工程図である。 本発明で用いる支持板の他の製造方法を説明するための工程図である。 支持体へのスラリーの塗布方法を説明するための工程図である。 本発明の支持体の凸部表面の表面粗さを示した図である 本発明の複合シートの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の複合シートの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の複合シートの製造方法を説明するための工程図である。 本発明の積層体並びに積層部品の製造方法を説明するための工程図である。 評価試験で用いた櫛歯状パターンを説明するための模式図である。

符号の説明

１・・・積層部品、セラミック多層回路基板
６・・・複合シート
７・・・支持体
７ａ・・・凹部
７ｂ・・・凸部
７−１・・・第一の支持体
７−２・・・第二の支持体
７−３・・・第三の支持体
１３ａ・・・導体スラリー
１３・・・導体
１５ａ・・・セラミックスラリー
１５・・・セラミック体
１９・・・複合体
２１・・・セラミックグリーンシート
２７・・・複合シート
２９・・・積層体

Claims (20)

1. 少なくとも金属粉末を含有する導体が、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に形成されてなることを特徴とする複合体。
2. 少なくともセラミック粉末を含有するセラミック体が、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に形成されてなることを特徴とする複合体。
3. 前記支持体が樹脂、金属またはセラミックスの中から選ばれるいずれかからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合体。
4. 前記支持体の前記凹部と前記凸部との段差が、３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の複合体。
5. 前記導体又は前記セラミック体の厚みが、前記支持体の凹凸の段差の５０％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の複合体。
6. 少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に塗布して、導体を形成することを特徴とする複合体の製造方法。
7. 少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを、少なくとも一方の主面に凹部と凸部とが形成された支持体の前記凸部の表面に塗布して、セラミック体を形成することを特徴とする複合体の製造方法。
8. 前記支持体が樹脂、金属またはセラミックの中から選ばれるいずれかからなることを特徴とする請求項６又は７に記載の複合体の製造方法。
9. 前記支持体の前記凹部と前記凸部との段差が、３０μｍ以上であることを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれかに記載の複合体の製造方法。
10. 前記導体又は前記セラミック体の厚みが、前記支持体の凹凸の段差の５０％以下であることを特徴とする請求項６乃至９のうちいずれかに記載の複合体の製造方法。
11. 少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した支持体を準備する工程と、少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを前記支持体の凸部の表面に塗布して前記凸部の表面に導体スラリーを起源とする導体を形成する工程と、前記導体をセラミックグリーンシートの一方の主面に転写する工程と、を具備することを特徴とする複合シートの製造方法。
12. 少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した支持体を準備する工程と、少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを前記支持体の凸部の表面に塗布し、前記凸部の表面にセラミックスラリーを起源とするセラミック体を形成する工程と、前記セラミック体をセラミックグリーンシートの一方の主面に転写する工程と、を具備することを特徴とする複合シートの製造方法。
13. 少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した第一の支持体を準備する工程と、少なくとも金属粉末と溶剤とを含有してなる導体スラリーを前記第一の支持体の凸部の表面に塗布して、前記凸部の表面に導体スラリーを起源とする導体を形成する工程と、
    少なくとも一方の主面に凹部と凸部とを形成した第二の支持体を準備する工程と、少なくともセラミック粉末と溶剤とを含有してなるセラミックスラリーを前記第二の支持体の凸部の表面に塗布して、前記凸部の表面にセラミックスラリーを起源とするセラミック体を形成する工程と、
    第三の支持体の主面に、前記導体と、前記セラミック体とを転写する工程と、を具備することを特徴とする複合シートの製造方法。
14. 前記第三の支持体が、セラミックグリーンシートであることを特徴とする請求項１３に記載の複合シートの製造方法。
15. 前記支持体が樹脂、金属またはセラミックの中から選ばれるいずれかからなることを特徴とする請求項１１乃至１４のうちいずれかに記載の複合シートの製造方法。
16. 前記支持体の前記凹部と前記凸部との段差が、３０μｍ以上であることを特徴とする請求項１１乃至１５のうちいずれかに記載の複合シートの製造方法。
17. 前記導体又は前記セラミック体の厚みが、前記支持体の凹凸の段差の５０％以下であることを特徴とする請求項１１乃至１６のうちいずれかに記載の複合シートの製造方法。
18. 前記導体と前記セラミック体の厚みが略同一であることを特徴とする請求項１３乃至１７に記載の複合シートの製造方法。
19. 請求項１１乃至１８のうちいずれかに記載の複合シートの製造方法により製造された複合シートを複数積層する工程を具備することを特徴とする積層体の製造方法。
20. 請求項１９に記載の積層体を焼成する工程を具備することを特徴とする積層部品の製造方法。

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