JP2006140400A - セラミック多層基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】巣が形成されにくく、絶縁層厚みの薄層化と配線導体層の厚膜化が可能なセラミック多層基板の製造方法を提供する。
【解決手段】
キャリアフィルムの表面に、導体ペーストを塗布して高さの異なる導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記キャリアフィルムの表面に前記導体パターンを覆うように光硬化性誘電体層を形成する光硬化性誘電体層形成工程と、前記導体パターンのうち高さの高い導体パターン部の上にマスクを設け、光を照射して該光硬化性誘電体層の一部を硬化させて誘電体層に変化させる露光工程と、前記露光工程で硬化しなかった非光硬化部を除去して平坦な複合グリーンシートを作製する平坦化工程と、前記複合グリーンシートに対して、他の複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートを積層して積層体を作製する積層体作製工程と、前記積層体を一括して焼成する焼成工程と、を具備することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、セラミック多層基板及びその製造方法に関し、特に、移動体通信機等に使用されるセラミック積層部品、積層基板などに好適に用いられるセラミック多層基板及びそ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、これに伴って、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。このような動向の中で、高周波モジュール等に適したセラミック多層基板が、低誘電損失性を有するとともに、コンデンサ等の受動素子を内蔵することができるため、多用されるようになった。

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。

上記グリーンシート法においては、コンデンサ等の受動素子を基板内に内蔵させるために、コンデンサが形成される配線導体層間の絶縁層厚みを薄層化するとともに、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が、従来のグリーンシート法などの製造方法においては、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、この段差によって積層不良（デラミネーション）が発生する。また、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。

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の１つの手段として、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セラミック多層基板を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、特許文献１に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という問題があった。

そこで、グリーンシートよりも薄い導体パターンを形成した後に、導体パターンを覆うように誘電体層を形成し、穿孔してビアホールとなる開口を形成し、その開口に導体ペーストを充填して配線層を有するグリーンシートを作製し、所望の配線層を有する複数のグリーンシートを積層してセラミック多層基板を製造する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平９−１８１４５０号公報 特開２００４−３１６９９号公報

しかしながら、特許文献２に記載のセラミック多層基板の製造方法は、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孔へのペーストの充填が不十分となりやすく、貫通孔内でペーストが充填されない巣が形成されやすいという問題があった。

本発明は、巣が形成されにくく、絶縁層厚みの薄層化と配線導体層の厚膜化が可能なセラミック多層基板及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、キャリアフィルムの上に導体パターンを形成し、導体パターンを覆うように、光硬化性誘電体層で埋めるとともに、誘電体層の表面の凸部にマスクで光が当たらないように露光し、導体パターンの貫通部と誘電体層を同一高さにしたグリーンシートを作製し、このグリーンシートを積層することで、巣が形成されにくいセラミック多層基板の製造方法を実現したものである。

即ち、本発明の複合シートは、複数の誘電体層を積層してなる誘電体基板と、該誘電体基板の表面及び／又は内部に形成された導体層とを具備するセラミック多層基板の製造方法であって、キャリアフィルムの表面に、導電性粉末及び有機溶剤を含む導体ペーストを塗布して高さの異なる導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記キャリアフィルムの表面に前記導体パターンを覆うように光硬化性誘電体層を形成する光硬化性誘電体層形成工程と、前記導体パターンのうち高さの高い導体パターン部の上にマスクを設け、該マスクの上から前記光硬化性誘電体層の表面に光を照射して該光硬化性誘電体層の一部を硬化させて誘電体層に変化させる露光工程と、前記露光工程で硬化しなかった非光硬化部を除去して平坦な複合グリーンシートを作製する平坦化工程と、前記複合グリーンシートに対して、他の複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートを積層して積層体を作製する積層体作製工程と、前記積層体を一括して焼成する焼成工程と、を具備することを特徴とするものである。

これにより、貫通孔にペーストを充填する工程がないため、巣が発生することなく、絶縁層厚みの薄層化と配線導体層の厚膜化が可能になる。

前記スラリーを前記導体パターンを覆うように前記キャリアフィルムの表面に塗布して形成して光硬化性誘電体層を形成する塗布工程と、
を具備することが好ましい。これにより、積層時にデラミネーションの原因になる配線導体層の段差が生じない。

また、前記平坦化工程において、現像液を用いて前記非硬化部の除去を行うことが好ましい。これにより、短時間で精度良くサンプルの平坦化が可能になる。

さらに、前記積層体作製工程が、キャリアフィルム上に形成された複合グリーンシートの表面に、他の複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートを、グリーンシート同士が重なり合うように積層する積層工程と、複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートのキャリアフィルムを剥離する剥離工程とを含むことが好ましい。これにより、
デラミネーションなく、工程を並列で行うことが可能になり品質と生産性が向上する。

さらにまた、前記複合グリーンシートよりも厚みの薄い導体層を一方の電極とするコンデンサが埋設されてなることが好ましい。これにより、コンデンサを形成する絶縁膜の薄層化が可能になり、高容量のコンデンサを形成することができる。

本発明のセラミック多層基板は、上記のセラミック多層基板の製造方法によって作製され、表面及び内部に導体層を有するセラミック層が積層されたセラミック積層体からなり、前記導体層の一部が前記セラミック層よりも薄いことを特徴とする。これにより、巣のない電気的信頼性の高いセラミック多層基板を実現できる。

本発明のセラミック多層基板の製造方法を、図を用いて説明する。

図１は、本発明の製造方法によって作製したセラミック多層基板を例示したものであり、（ａ）に概略斜視図、（ｂ）に概略断面図を示した。

図１によれば、セラミック多層回路基板１は、セラミック層２ｂの積層焼結体からなる絶縁基板２の表面、裏面および内部に、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ている。また、絶縁基板２の内部には、コンデンサ形成用の誘電体層６が形成されている。例えば、図１では、セラミック層２ｂよりも薄い電極層が形成されていることで、その上面の電極層７との間の薄い誘電体層６でコンデンサが形成されている。なお、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。また、絶縁基板２の内部には、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。

図１のセラミック多層回路基板１は、絶縁性を有し、厚みが５０μｍ以下のセラミック層２ｂの一部に絶縁性セラミック層２ｂを貫通して形成された配線導体層３およびコンデンサ形成用の誘電体層６が形成された複合体Ａ、さらには、複合体Ａ以外の厚みが５０μｍ以下の絶縁性セラミック層２ｂの一部に配線導体層３が、セラミック層２ｂを貫通して形成された複合体との積層体によって構成されている。

また、配線導体層３は、絶縁性セラミック層２ｂの平面方向に延設することによって平面回路を形成している。また、部分的に配線導体層３が厚み方向に積み上げられることにより配線導体層３間を垂直方向に接続するビア導体５を形成している。このような回路形成のために上記の多層回路基板１においては、１０〜３００層、特に３０〜２００層、さらには４０〜１００層程度の複合体により積層されて形成される。

このようなセラミック多層回路基板１の製造方法について説明する。

本発明によれば、まず、図２（ａ）に示す複合シートを作製する。複合シートは、少なくともセラミック材料及び有機樹脂を含有するセラミック粉末層２ａの一部に、コンデンサ形成用の誘電体粉末層６ａであるセラミック粉末層が形成され、導体粉末層３ａが、セラミック粉末層２ａを貫通して形成された複合シートａを作製する。

また、本発明においては、所望により、複合シートａと、図２（ｂ）に示すような、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粉末層２ａの一部に、導体層３ａが、セラミック粉末層２ａを貫通して形成された複合シートｂを作製する。

所望により、図２（ｃ）に示すような、セラミック材料と、有機樹脂とを含有するセラミック粉末層２ａの一部に、誘電体粉末層６ａが形成された複合シートｃを用いることも可能である。

これらの複合シートａ、ｂ、ｃの厚みは、高容量のコンデンサを形成できるためには薄い程良いが、薄すぎると機械的強度が低下し、配線形成と絶縁信頼性の確保が困難になるため、１０〜５０μｍ、特に１５〜３０μｍであることが好ましい。

また、セラミック粉末層２ａに対する３ａおよび誘電体粉末層６ａの厚み差がセラミック粉末層２ａ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、或いは厚み差が５μｍ以下、さらには３μｍ以下であることによって、セラミック粉末層２ａ、導体粉末層３ａの個々の厚みによる段差の発生が抑制される。

かかる複合シートａ、ｂ、ｃを形成するセラミック粉末層２ａ中のセラミック材料は、絶縁基板２を形成するセラミック材料と同じであり、且つ導体粉末層３ａ中の導体材料は、配線導体層３を形成する導体材料と同じである。

上記のセラミック多層回路基板１における絶縁基板２を形成するセラミック材料としては、（ケース１）Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＣを主成分とし、焼成温度が１１００℃以上であるセラミック材料、（ケース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、（ケース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種の材料を選択できる。

上記（ケース２）の混合物や、（ケース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。

（ケース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、配線導体層３は、絶縁基板２と同時焼成して形成するために、絶縁基板２を形成する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（ケース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。

セラミック材料が（ケース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。

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。

また、上記絶縁性セラミック層２ｂの場合、配線導体層３は、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種を主成分とするメタライズ材料によって形成される。

一方、（ケース３）の場合、絶縁性セラミック層２ｂを、１１００℃以下、特に１０５０℃以下の温度で焼成可能なセラミック材料によって形成する。具体的には、ガラス、またはガラスと無機フィラーとの混合物を出発原料とするセラミック材料（以下、総称してガラスセラミック材料という。）、または少なくともＳｉＯ_２を含む複数種の金属酸化物の混合物を出発原料とする公知の低温焼成磁器組成物を用いることができる。

ガラス成分としては、少なくともＳｉＯ_２を含み、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属酸化物のうちの少なくとも１種以上を含有したものであって、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３系、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭＯ系（但し、ＭはＣａ、Ｓｒ、Ｍｇ、ＢａまたはＺｎを示す）等のホウケイ酸ガラス、アルカリ珪酸ガラス、Ｂａ系ガラス、Ｐｂ系ガラス、Ｂｉ系ガラス等が挙げられる。

これらのガラスは焼成処理することによっても非晶質ガラスであるもの、また焼成処理によって、アルカリ金属シリケート、クォーツ、クリストバライト、コージェライト、ムライト、エンスタタイト、アノーサイト、セルジアン、スピネル、ガーナイト、ディオプサイド、イルメナイト、ウイレマイト、ドロマイト、ペタライトやその置換誘導体の結晶を少なくとも１種を析出するものが用いられる。

また、セラミックフィラーとしては、クォーツ、クリストバライト等のＳｉＯ_２や、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ムライト、フォルステライト、エンスタタイト、スピネル、マグネシアの群から選ばれる少なくとも１種が好適に用いられる。

上記ガラス粉末とセラミック粉末とを、特に、ガラス成分１０〜９０重量％、特に５０〜８０重量％と、セラミックフィラー成分１０〜９０重量％、特に２０〜５０重量％の割合で混合したものが好適に用いられる。

なお、上記絶縁性セラミック層２ｂを上記低温で焼成可能なセラミック材料によって形成する場合、配線導体層３は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌの群から選ばれる少なくとも１種を主成分とするメタライズ材料によって形成される。

この複合シートａ、ｂ、ｃを作製するにあたり、まず、セラミック粉末層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、セラミック材料に、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。

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。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。

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。

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。

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。

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本ロールミル等により均質に混練して調製される。

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１０〜３０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。

次に、上記の光硬化スラリー、導体ペーストおよび機能性セラミック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。以下に、図２（ａ）〜（ｃ）に記載の複合シートａ〜ｃの製造方法についてそれぞれ説明する。

まず、図２（ａ）に示した複合シートａの製造方法を説明する。

導体パターン形成工程として、図３（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、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、所定の導体粉末層１３ａ、１３ｂを形成する。

次いで、光硬化性誘電体層形成工程として、図３（ｂ）に示すように、光硬化スラリーを、例えばドクターブレード法にて導体粉末層１３ａ、１３ｂをそれぞれ所望の厚さに塗布して所定の厚みで全面に塗布して光硬化性を有するセラミック粉末層１２を形成する。

そして、露光工程として、図３（ｃ）に示すように、導体粉末層１３ａ上にマスクを設け、キャリアフィル面の表面より、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、導体粉末層１３ａ以外の領域の光硬化性のセラミック層１２を光硬化させる。この露光工程においては、導体粉末層１３ａ上の光硬化性のセラミック粉末層１２ａは紫外線を通過しないために、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が、それ以外のマスクされていない部位の光硬化性セラミック層１２ｂは、導体粉末層１３ａ、１３ｂが形成された部位以外の領域１２ｂでは、照射された光の量により表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。

その後、平坦化工程として、この光硬化性のセラミック粉末層１２全体を現像処理する。現像処理は、光硬化性のセラミック粉末層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。この処理により、図３（ｄ）に示すように、キャリアフィルム１０上には、導体層１３ａ、１３ｂとセラミック粉末層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。

最後に、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、複合シートａを得ることができる（図２（ａ））。

次に、図２（ｂ）に示した複合シートｂの製造方法を説明する。複合シートｂは、上記複合シートａの製造方法において導体粉末層１３ａのみを形成する以外は、全く同様にして作製することができるが、以下の方法を採用することもできる。

まず、導体パターン形成工程として、図４（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、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粉末層１３ａを形成する。

次に、光硬化性誘電体層形成工程として、図４（ｂ）に示すように、光硬化スラリーを、例えばドクターブレード法にて導体粉末層１３ａ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性のセラミック層１２を形成する。

そして、露光工程として、図４（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、導体粉末層１３ａ以外の領域の光硬化性のセラミック層１２ｂを光硬化させる。

この露光工程においては、光硬化性セラミック層１２は、導体層１１形成以外の領域の光硬化性のセラミック層１３ａ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、導体粉末層１３ａは紫外線を通過しないために、導体粉末層１３ａ上に形成されている光硬化性セラミック層１２ｂ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、導体粉末層１３ａ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。

その後、平坦化工程として、この光硬化性のセラミック層１２全体を現像処理する。現像処理は、光硬化性のセラミック層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。この処理により、図４（ｄ）に示すように、キャリアフィルム１０上には、導体粉末層１３ａと光硬化性セラミック層１２とが実質的に同一厚みで一体化した複合シートｂが形成される。

なお、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（ａ）に示すような複合シートａ単体を得ることができる。

さらに、図２（ｃ）に示した複合シートｃの製造方法は、複合シートａの製造方法においてコンデンサ層１２のみを形成する以外は、全く同様にして作製することができる。

次に、この複合シートａを用いて図１のようなセラミック多層回路基板からなる積層部品を製造する方法について以下に説明する。

まず、図３（ａ）〜（ｄ）に従い、所定のパターンの導体層１１とコンデンサ層１２と光硬化性セラミック層１３とが形成された複数の複合シートａ１、ａ２を作製する。また、光硬化性セラミック層１３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ｂ１〜ｂ１２を作製する。

そして、積層体作製工程として、図６（ａ）に示すように、これらの複合シートａ１、ａ２、ｂ１〜ｂ１２を位置あわせしながら、重ね合わせ一括して圧着することによって積層体１４を形成する。なお、圧着時には、複合シートａ中の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、複合シート間に有機系接着剤を塗布して圧着してもよい。

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、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５（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５（ｂ）のような積層体１４を形成することができる。

そして、焼成工程として、この積層体１４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１４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焼失し、焼成工程にて窒素などの不活性雰囲気中で、用いられた絶縁性セラミック材料、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、セラミック層は相対密度９５％以上に緻密化される。

また、平坦化工程として、積層部品を製造する他の方法としては、図６（ａ）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ｂ１２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ｂ１１を反転させて積層圧着し、図６（ｂ）に示す積層体を得る。この積層体から複合シートｂ１１側のキャリアフィルム１０を剥離して、図６（ｃ）の状態にする。

次に、図５（ｄ）に示すように、この複合シートｂ１１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ｂ１０を反転させて積層圧着し、複合シートｂ１０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６（ｅ）に示したように、所望の総数の積層体１４を形成することができる。その後、この積層体１４を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。

また、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の実装を行う。

なお、表面の導体層３は、焼成された積層体１４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。

また、セラミック多層回路基板の表面に形成される表面導体層３、端子電極９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。

さらに、図１（ｂ）に示したように、絶縁基板２内に形成されるコンデンサ層６を形成し、コンデンサとして機能させる場合には、図５に記載されるように、所定のパターンの導体層とコンデンサ層と光硬化性セラミック層とが形成された複数の複合シートａ１、ａ２の上下面に、光硬化性セラミック層と所定のパターンの導体層が形成された複合シートｂ３、ｂ４、ｂ７、ｂ８を積層することで、導体層をコンデンサ電極層として機能させることができる。

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絶縁性セラミック層、コンデンサ層とが実質的に同一厚みで絶縁性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、絶縁性セラミック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、実質的に同一厚みで導体層が絶縁性セラミック層を貫通して設けられているために、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、従来のような貫通孔内へのぺ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。

さらには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、コンデンサ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。

また、積層部品を作製するにあたり、配線導体層のみならず、ビア導体を複合シートによる積層によって導体層を積み上げることで形成することができるために、従来のような貫通孔形成、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、あるいは逐次積層のみで、多層回路基板などに好適な、３次元的な導体網を有する積層部品を容易に形成することができる。

先ず、厚さ１００μｍのＰＥＴ（ポリエチルテレフタレート）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と１０μｍの配線導体層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、セルロース、有機溶剤を加え3本ロールミルで混合したものを使用した。

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２０μｍとなるように光硬化性セラミック層を形成した。

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）２０質量部に混合し、ボールミルで混練して作製した。

セラミック原料粉末は、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＺｎＯ−ＢａＯ−Ｂ_２Ｏ_３のガラス粉末８２質量％と、ＳｉＯ_２１８質量％の組成のセラミック材料（比誘電率：６．５）を用いた。

次に、コンデンサ層以外の導体層上にマスクを設け、キャリアフィルムの表面側より、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。

こうして、出来上がった光硬化性セラミック層は、導体層上の溶化部が現像により除去され導体層および誘電体層が露出して、その結果、厚みが２０μｍと１０μｍの導体層と、厚みが２０μｍの光硬化性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、上記と同様にして、厚みが２０μｍの導体層と、厚みが２０μｍの光硬化性セラミック層とが一体化した複合シートを作製した。

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、コンデンサ層形成用の延べ３０層の複合シートを作製した。

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。この時、２層をコンデンサ層を含む複合シートを使用し、残りをコンデンサ層を含まない複合シートを使用した。

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。

作製した多層回路基板については、導体層や誘電体層自体の厚みによる段差は全くなく、層間のデラミネーションもなかった。また、配線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、導体層や誘電体層中には全く巣などの発生も認められなかった。なお、コンデンサ層の上下に形成した電極層間には、５ｐＦの静電容量が得られた。この静電容量値は、コンデンサ層を含む複合シートを用いた効果であり、コンデンサ電極間の絶縁層厚みを１０μｍに薄層化できたためである。

実施例１に従い、内部配線導体層用、表面配線導体層用およびビア導体用、機能性セラミック層形成用の延べ５０層の複合シートを作製した。

図５の方法に従い、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、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。

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、コンデンサ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載置し、プレス機を用いて順次圧着した。

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、多層回路基板を作製した。

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、配線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、導体層やコンデンサ層中には、全く巣の発生が認められなかった。なお、コンデンサ層の上下に形成した電極層間には、５ｐＦの静電容量が得られた。

（比較例）
特許文献２と同様に、露光、現像によって絶縁層にビア形成用の貫通孔を設けた後に、スクリーン印刷法によってビア導体ペーストを充填したシートを作製して同様な積層体を製造したところ、電気的接続不良が生じる箇所が発生した。この原因を調査した結果、ビア導体ペーストの充填不良による巣が生じていることが判った。

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）その概略断面図を示す。 本発明のセラミック多層回路基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明のセラミック多層回路基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明のセラミック多層回路基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明のセラミック多層回路基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 本発明のセラミック多層回路基板の製造方法を説明するための概略断面図である。

符号の説明

１・・・セラミック多層回路基板
２・・・絶縁基板
２ａ、１２・・・セラミック粉末層
２ｂ・・・セラミック層
３・・・配線導体層
３ａ、１３ａ、１３ｂ・・・導体粉末層
４・・・チップ部品
５・・・ビア導体
６・・・誘電体層
６ａ・・・誘電体粉末層
７・・・電極層
Ａ・・・複合体
a、ｂ、ｃ・・・複合シート

Claims (6)

1. 複数の誘電体層を積層してなる誘電体基板と、該誘電体基板の表面及び／又は内部に形成された導体層とを具備するセラミック多層基板の製造方法であって、キャリアフィルムの表面に、導電性粉末及び有機溶剤を含む導体ペーストを塗布して高さの異なる導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、前記キャリアフィルムの表面に前記導体パターンを覆うように光硬化性誘電体層を形成する光硬化性誘電体層形成工程と、前記導体パターンのうち高さの高い導体パターン部の上にマスクを設け、該マスクの上から前記光硬化性誘電体層の表面に光を照射して該光硬化性誘電体層の一部を硬化させて誘電体層に変化させる露光工程と、前記露光工程で硬化しなかった非光硬化部を除去して平坦な複合グリーンシートを作製する平坦化工程と、前記複合グリーンシートに対して、他の複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートを積層して積層体を作製する積層体作製工程と、前記積層体を一括して焼成する焼成工程と、を具備することを特徴とするセラミック多層基板の製造方法。
2. 前記光硬化性誘電体層形成工程が、光硬化可能なモノマー、光重合開始剤及びセラミック粉末を含むスラリーを作製するスラリー作製工程と、前記スラリーを前記導体パターンを覆うように前記キャリアフィルムの表面に塗布して形成して光硬化性誘電体層を形成する塗布工程と、を具備することを特徴とする請求項１記載のセラミック多層基板の製造方法。
3. 前記平坦化工程において、現像液を用いて前記非硬化部の除去を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のセラミック多層基板の製造方法。
4. 前記積層体作製工程が、キャリアフィルム上に形成された複合グリーンシートの表面に、他の複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートを、グリーンシート同士が重なり合うように積層する積層工程と、複合グリーンシート及び／又は他のグリーンシートのキャリアフィルムを剥離する剥離工程とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
5. 前記複合グリーンシートよりも厚みの薄い導体層を一方の電極とするコンデンサが埋設されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のセラミック多層基板の製造方法によって作製され、表面及び内部に導体層を有するセラミック層が積層されたセラミック積層体からなり、前記導体層の一部が前記セラミック層よりも薄いことを特徴とするセラミック多層基板。
   
   

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