JP2008042057A - 多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板作製用複合グリーンシート - Google Patents

Abstract

【課題】低温焼結セラミック粉末および有機バインダを含む未焼成セラミック基材層の間に、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含む未焼成セラミック拘束層を位置させた、未焼成複合積層体を脱バインダ処理し、次いで、焼成する、各工程を備える、多層セラミック基板の製造方法において、脱バインダ工程が円滑に進むようにする。
【解決手段】未焼成セラミック基材層２ａ中の有機バインダとして、熱分解系樹脂であるアクリル系樹脂を用い、未焼成セラミック拘束層３ａ中の有機バインダとして、燃焼系樹脂であるブチラール系樹脂を用いる。
【選択図】図２

Description

この発明は、多層セラミック基板の製造方法および多層セラミック基板作製用複合グリーンシートに関するもので、特に、いわゆる無収縮プロセスを利用する、多層セラミック基板の製造方法、および多層セラミック基板を製造するために用いられる多層セラミック基板作製用複合グリーンシートに関するものである。

この発明にとって興味ある多層セラミック基板の製造方法として、特開２００３−２７３５１３号公報（特許文献１）に記載されたものがある。特許文献１では、いわゆる無収縮プロセスを適用してキャビティ付き多層セラミック基板を製造する方法が記載されている。より詳細には、低温焼結セラミック粉末を含む複数の未焼成セラミック基材層を積層した構造を有するキャビティ付き多層セラミック基板となるべき生の状態にある未焼成積層体が用意され、この未焼成積層体を、難焼結性セラミック粉末を含む外側拘束層で挟み、外側拘束層からの収縮抑制作用を及ぼしながら、未焼成積層体を焼成することが行なわれる。

この場合、外側拘束層による収縮抑制作用が弱まる、キャビティの開口端から離れた位置で、比較的高い度合の収縮が生じ、キャビティが不所望に変形することがあるため、キャビティを規定する土手部において、複数の未焼成セラミック基材層間の界面に、難焼結性セラミック粉末を含む層間拘束層を形成し、これによって、キャビティの土手部での不所望な変形を抑制しようとしている。

焼成工程の後、外側拘束層は、そこに含まれる難焼結性セラミック粉末が焼結していないので、これを容易に除去することができる。他方、層間拘束層に含まれる難焼結性セラミック粉末は、焼成工程において、基材層に含まれるガラスが浸透することにより、互いに固着され、その結果、層間拘束層が緻密化され、基材層と一体化される。

このようなことから、層間拘束層の厚みは、基材層に含まれるガラスの浸透によって固化されることを可能にする程度の厚みでなければならない。特許文献１では、層間拘束層の好ましい厚みとして、１〜２μｍ程度の厚みが開示されている。

したがって、層間拘束層となる未焼成のセラミックグリーンシートは、非常に薄いため、多層セラミック基板となるべき未焼成積層体を作製するための工程でのハンドリングが難しく、特に、キャビティとなるべき貫通孔を形成するためのパンチング工程において、破れや欠けなどの欠陥が発生しやすいという問題を有している。また、同様の割れや欠けは、層間接続導体のための貫通孔を設ける工程においても生じることがある。このように、層間拘束層のためのセラミックグリーンシートに上述のような欠陥が生じると、層間拘束層による収縮抑制効果が弱まるため、得られた多層セラミック基板において、変形、クラック、断線等を生じやすくする原因となる。

また、焼成されるべき未焼成積層体に備える、それぞれ生の状態にある基材層および層間拘束層、ならびに外側拘束層は、ともに、有機バインダを含んでおり、焼成工程に先立って、有機バインダを除去するための脱バインダ工程が実施される。この脱バインダ工程において、除去すべき有機バインダの量が多い場合、有機バインダの除去が順調に進まず、無視できない量のカーボンが残留することがある。特に、前述したように、外側拘束層を設けてキャビティ付き多層セラミック基板を製造しようとする場合には、脱バインダ工程で除去すべき有機バインダの量が多くなる。その結果、脱バインダ工程の後の焼成工程において、残留カーボンが原因となって、基材層と層間拘束層との界面で層間剥離が発生するという問題を招くことがある。層間剥離は、得られた多層セラミック基板の信頼性を低下させる。
特開２００３−２７３５１３号公報

そこで、この発明の目的は、上述した問題を解決し得る、多層セラミック基板の製造方法を提供しようとすることである。

この発明の他の目的は、上述の多層セラミック基板を製造するために用いられる、多層セラミック基板作製用複合グリーンシートを提供しようとすることである。

この発明は、低温焼結セラミック粉末および第１の有機バインダを含む、積層された複数の未焼成セラミック基材層と、その少なくとも一方の主面が未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第２の有機バインダを含む、未焼成セラミック拘束層とを備える、未焼成複合積層体を作製する工程と、第１および第２のバインダを除去するため、未焼成複合積層体を脱バインダ処理する、脱バインダ工程と、次いで、未焼成複合積層体を、未焼成セラミック基材層における低温焼結セラミック粉末が焼結するが、未焼成セラミック拘束層における難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しない温度で焼成する、焼成工程とを備える、多層セラミック基板の製造方法に向けられるものであって、上述した技術的課題を解決するため、未焼成セラミック基材層中の第１の有機バインダとしてアクリル系樹脂を用い、未焼成セラミック拘束層中の第２の有機バインダとしてブチラール系樹脂を用いることを特徴としている。

この発明は、キャビティ付き多層セラミック基板の製造方法において特に有利に適用される。この場合、未焼成複合積層体は、平板部および土手部からなるキャビティ構造を有するものであるが、未焼成セラミック拘束層が少なくとも土手部に設けられることが好ましい。

焼成工程においては、未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分を、未焼成セラミック拘束層に浸透させ、それによって、未焼成セラミック拘束層を緻密化することが好ましい。

未焼成複合積層体において、未焼成セラミック基材層の厚みは２０〜２００μｍであり、未焼成セラミック拘束層の厚みは１〜１０μｍであることが好ましい。

この発明は、前述したように、外側拘束層を用いた多層セラミック基板の製造方法に有利に適用される。すなわち、脱バインダ工程の前に、未焼成複合積層体の少なくとも一方主面上に、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含む未焼成セラミック外側拘束層を設ける工程が実施され、焼成工程の後に、未焼成セラミック外側拘束層を除去する工程が実施される。

この発明において、低温焼結セラミック粉末は、セラミック粉末およびガラス粉末を含むことが好ましい。

また、未焼成複合積層体を作製する工程において、未焼成セラミック基材層および／または未焼成セラミック拘束層に関連して、金、銀または銅を主成分とする導体パターンを形成する工程が実施されることが好ましい。

また、焼成工程の後に、未焼成複合積層体を焼成して得られた複合積層体の少なくとも一方主面上に、表面実装型電子部品を搭載する工程がさらに実施されてもよい。

この発明は、また、上述したような多層セラミック基板を製造するために用いられる、多層セラミック基板作製用複合グリーンシートにも向けられる。

この発明に係る多層セラミック基板作製用複合グリーンシートは、キャリアフィルムによって保持されている形態をなすものであって、低温焼結セラミック粉末および第１の有機バインダを含む、未焼成セラミック基材層と、その少なくとも一方の主面が未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第２の有機バインダを含む、未焼成セラミック拘束層とを備えている。そして、未焼成セラミック基材層中の第１の有機バインダとしてアクリル系樹脂が用いられ、未焼成セラミック拘束層中の第２の有機バインダとしてブチラール系樹脂が用いられることを特徴としている。

この発明では、未焼成セラミック基材中の第１の有機バインダとしてアクリル系樹脂を用い、未焼成セラミック拘束層中の第２の有機バインダとしてブチラール系樹脂を用いる、というように、２種類の有機バインダを使い分けることが行なわれる。アクリル系樹脂とブチラール系樹脂との各々の脱バインダ工程での除去の挙動を比較すると、アクリル系樹脂は、熱分解系バインダ樹脂の範疇に属するもので、主に熱によるポリマー分解によって気化する反応、すなわち熱分解反応によって除去される。他方、ブチラール系樹脂は、燃焼系バインダ樹脂の範疇に属するもので、樹脂中の炭素が酸素と結合し、二酸化炭素または一酸化炭素を生じる反応、すなわち燃焼反応によって除去されるものである。

そのため、一般に、アクリル系樹脂の方が脱脂性に優れている。なぜなら、所定温度に達すると、樹脂の分解（脱脂）が一気に進むためである。これに対して、ブチラール系樹脂は、雰囲気中の酸素と結び付かないと燃焼が生じず、そのため、燃焼（脱脂）が徐々に進むことになる。

一方、未焼成セラミック拘束層において、より大きい拘束力を得ようとする場合、そこに含まれる難焼結性セラミック粉末の粉体密度が高い方が良く、粉体密度を高くするには、有機バインダ量を少なくする必要がある。このような状況の下、ブチラール系樹脂は、アクリル系樹脂と比較して、バインダとしての強度が高い。そのため、ブチラール系樹脂によれば、たとえ少量でも、未焼成セラミック拘束層となるセラミックグリーンシートにおいて、比較的高い強度を得ることができる。

要約すれば、未焼成セラミック拘束層においてブチラール系樹脂を用いることにより、それを薄くしても、未焼成セラミック基材層となるセラミックグリーンシートの強度を確保し、ハンドリング時の破れや欠けなどの欠陥の発生を抑制することができ、また、未焼成セラミック拘束層での粉体密度を高くし、大きな拘束力が得られるようにすることができる。他方、未焼成セラミック基材層では、脱脂性に優れたアクリル系樹脂が用いられるので、未焼成セラミック複合積層体において、未焼成セラミック基材層の体積割合が高くなっても、脱バインダ工程を順調に進めることができ、残留カーボンに起因する基材層と拘束層との界面での層間剥離を有利に抑制することができる。

この発明において、未焼成複合積層体がキャビティ構造を有していて、未焼成セラミック拘束層が少なくともキャビティの土手部に設けられていると、キャビティにおいて不所望な変形のない、あるいは変形の少ない多層セラミック基板を得ることができる。

焼成工程において、未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分が未焼成セラミック拘束層に浸透し、それによって、未焼成セラミック拘束層が緻密化されると、得られた多層セラミック基板の機械的強度を高めることができる。

未焼成セラミック拘束層を未焼成セラミック基材層より薄くし、２０〜２００μｍの厚みを有する未焼成セラミック基材層に対して、未焼成セラミック拘束層の厚みが１〜１０μｍとされると、焼成工程において、未焼成セラミック基材層において十分な量のガラス成分を生成させることができるとともに、未焼成セラミック拘束層の全域に、このようなガラス成分を容易に浸透させることができる。

未焼成セラミック基材層に含まれる低温焼結セラミック粉末が、セラミック粉末およびガラス粉末を含むとき、焼成工程において、ガラス成分を容易に生成することができる。

未焼成複合積層体に、金、銀または銅を主成分とする導体パターンが形成されていると、このような導体パターンは、多層セラミック基板を得るための焼成と同時焼成が可能であり、また、導体パターンの電気抵抗を低くすることができるので、導体パターンの電気抵抗に起因する挿入損失を低減することができる。

この発明に係る多層セラミック基板作製用複合グリーンシートによれば、多層セラミック基板の製造のために作製される未焼成複合積層体を能率的に作製することが可能になる。

図１は、この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第１の例を示す断面図である。

図１に示した多層セラミック基板１は、積層された複数の基材層２と、その少なくとも一方の主面が基材層２に接するように位置される拘束層３と、基材層２の主面方向に延びるように形成される導体膜４とを備える積層構造を有する、複合積層体５を備えている。複合積層体５の内部には、導体膜４の特定のものに電気的に接続されながら、特定の基材層２および拘束層３を厚み方向に貫通するように、いくつかのビアホール導体６が設けられている。この実施形態では、基材層２と拘束層３とは交互に積層されている。また、拘束層３は基材層２より薄くされる。

基材層２は、ガラスセラミックのような低温焼結セラミック材料から構成される。他方、拘束層３は、基材層２を構成する低温焼結セラミック材料の焼結温度では実質的に焼結しない、たとえばアルミナ、ジルコニア等の難焼結性セラミック粉末の集合体をもって構成される。すなわち、拘束層３は、基材層２において生成されたガラス成分が拘束層３に浸透し、難焼結性セラミック粉末が互いに固着された状態にある。

導体膜４およびビアホール導体６のような導体パターンは、導電性ペーストを焼結させて得られるもので、この導電性ペーストに含まれる導電成分としては、好ましくは、金、銀または銅を主成分とするものが用いられる。

複合積層体５の上方主面上には、表面実装型電子部品としてのチップ部品８および９が搭載される。チップ部品８および９は、複合積層体５の上方主面上に形成された導体膜４に電気的に接続される。複合積層体５の下方主面上に形成された導体膜は、この多層セラミック基板１を、マザーボード上に実装するとき、多層セラミック基板１をマザーボードに電気的に接続しかつ機械的に固定するために用いられる。

多層セラミック基板１は、次のように製造される。

まず、図１に示した複合積層体５の生の状態のものが用意される。複合積層体５の生の状態のもの、すなわち未焼成複合積層体５ａは図２に示されている。図２を参照して、未焼成複合積層体５は、基材層２となる未焼成セラミック基材層２ａと、拘束層３となる未焼成セラミック拘束層３ａと、導体膜４となる未焼成導体膜４ａと、ビアホール導体６となる未焼成ビアホール導体６ａとを備えている。

未焼成セラミック基材層２ａは、たとえばセラミック粉末およびガラス粉末からなる低温焼結セラミック粉末ならびに第１の有機バインダを含むもので、第１の有機バインダとしてアクリル系樹脂が用いられる。未焼成セラミック拘束層３ａは、前述したような難焼結性セラミック粉末および第２の有機バインダを含むもので、第２の有機バインダとしてブチラール系樹脂が用いられる。未焼成導体膜４ａおよび未焼成ビアホール導体６ａは、前述したように、好ましくは、金、銀または銅を主成分とする導電成分を含む導電性ペーストから構成される。

未焼成複合積層体５ａを作製するため、典型的には、未焼成セラミック基材層２ａとなるべき基材層用グリーンシートと未焼成セラミック拘束層３ａとなるべき拘束層用グリーンシートとが用意される。この場合、たとえば、基材層用グリーンシート上に拘束層用グリーンシートが成形され、あるいはその逆の成形順序によって得られた複合グリーンシートの状態で用意されてもよい。なお、複合グリーンシートの詳細については後述する。次に、所定のグリーンシートまたは複合グリーンシートに、未焼成ビアホール導体６ａを形成するため、貫通孔が設けられ、そこに導電性ペーストが充填され、また、未焼成導体膜４ａを形成するため、導電性ペーストが印刷される。そして、グリーンシートまたは複合グリーンシートが所定の順序で積層され、圧着されることによって、未焼成複合積層体５ａが得られる。

次に、上述の第１のバインダとしてのアクリル系樹脂および第２のバインダとしてのブチラール系樹脂を除去するため、未焼成複合積層体５ａが、たとえば、大気中において、３００〜５００℃の温度で脱バインダ処理される。

上述した脱バインダ工程において、未焼成複合積層体５ａの体積の大半を占める未焼成セラミック基材層２ａが、バインダとして、脱脂性に優れたアクリル系樹脂を用いているので、脱バインダ処理を順調に進めることができる。

次に、未焼成複合積層体５ａが焼成される。この焼成工程において付与される温度条件は、焼成工程の結果、未焼成セラミック基材層２ａにおける低温焼結セラミック粉末が焼結するが、未焼成セラミック拘束層３ａにおける難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しないように選ばれる。

焼成工程によって、未焼成セラミック基材層２ａに含まれるガラス成分の一部は、未焼成セラミック拘束層３ａの全域に拡散あるいは流動し、これによって未焼成セラミック拘束層３ａに含まれる難焼結性セラミック粉末が互いに固着され、その結果、未焼成セラミック拘束層３ａが緻密化されることが好ましい。このように、未焼成セラミック基材層２ａに含まれる限られた量のガラス成分を、未焼成セラミック拘束層３ａの全域に浸透させることを容易にするためには、未焼成セラミック基材層２ａの厚みを２０〜２００μｍとしながら、未焼成セラミック拘束層３ａの厚みを１〜１０μｍとすることが好ましい。

焼成工程において、未焼成セラミック拘束層３ａに含まれる難焼結性セラミック粉末は実質的に焼結しないため、未焼成セラミック拘束層３ａないし拘束層３には実質的な収縮が生じない。したがって、未焼成セラミック拘束層３ａないし拘束層３は、未焼成セラミック基材層２ａないし基材層２に対して、収縮抑制作用を及ぼし、その主面方向での収縮を抑制する。

ここで、未焼成セラミック拘束層３ａに含まれる有機バインダとしてのブチラール系樹脂は、少量であっても未焼成セラミック拘束層３ａに所定の強度を与えることができるので、未焼成セラミック拘束層３ａにおける難焼結性セラミック粉末の粉体密度を高めることができ、そのため、大きな拘束力を及ぼすことが可能であることに注目すべきである。このことから、得られた焼結後の複合積層体５に不所望な変形が生じにくくなり、寸法精度を高めることができる。

上述した寸法精度のさらなる向上を図るため、未焼成複合積層体５ａの少なくとも一方主面上に、図２において想像線で示すように、未焼成セラミック外側拘束層７ａを設けた状態で焼成工程を実施してもよい。未焼成セラミック外側拘束層７ａは、未焼成セラミック拘束層３ａの場合と同様、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含むもので、有機バインダとしては、好ましくは、ブチラール系樹脂が用いられる。未焼成セラミック外側層７ａの厚みは、特に限定されないが、十分な拘束量を備えていること、および脱バインダが円滑に進むことを考慮すると、５０〜５００μｍの範囲に選ばれることが好ましい。

未焼成セラミック外側層７ａは、焼成工程の後、超音波洗浄等の方法によって除去される。なお、図２に示した未焼成複合積層体５ａでは、未焼成セラミック拘束層３ａが最も外側に位置されていたが、未焼成セラミック外側拘束層７ａが設けられる場合には、未焼成セラミック基材層２ａが最も外側に位置されるように積層されることが好ましい。

次に、複合積層体５の上方主面上に、チップ部品８および９が搭載され、図１に示した多層セラミック基板１が完成される。

図３は、この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第２の例を示す断面図である。図４は、図２に対応する図であって、図３に示した多層セラミック基板１１に備える複合積層体１５を得るために作製される未焼成複合積層体１５ａを示す断面図である。図３および図４において、図１および図２に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図３に示した多層セラミック基板１１は、そこに備える複合積層体１５が平板部２１および土手部２２からなるキャビティ構造を有することを特徴としている。複合積層体１５に設けられたキャビティ２３の内部には、チップ部品２４が収容されかつ実装される。

未焼成複合積層体１５ａを得るため、キャビティ２３となるべき貫通孔が設けられたグリーンシートを一部において積層することを除いて、前述した未焼成複合積層体５ａの場合と同様の工程が実施され、また、同様の脱バインダ工程および焼成工程が実施され、焼結した複合積層体１５が得られる。

なお、未焼成複合積層体１５ａにおいて、未焼成セラミック拘束層３ａが平板部２１および土手部２２の双方に設けられたが、この実施形態では、未焼成セラミック拘束層３ａが土手部２２に設けられていることが重要である。したがって、平板部２１に設けられた未焼成セラミック拘束層３ａについては、その少なくとも一部が省略されてもよい。少なくとも土手部２２に未焼成セラミック拘束層３ａが設けられることによって、焼成時に変形しやすいキャビティ２３の不所望な変形を効果的に防止することができる。

前述した多層セラミック基板１または１１を製造するにあたって、生の状態にある未焼成複合積層体５ａまたは１５ａを作製するため、基材層２および拘束層３の各々となるべきグリーンシートを１層ずつ積層することも考えられるが、好ましくは、以下に説明するように、複合グリーンシートの状態で用意され、この複合グリーンシートを用いて未焼成複合積層体５ａまたは１５ａを作製するようにされる。

図５ないし図８には、複合グリーンシートのいくつかの例が断面図で示されている。図５ないし図８において、図１に示した要素に相当する要素には同様の参照符号を付している。また、図５ないし図８においては、導体膜やビアホール導体の図示が省略されている。

図５ないし図８には、たとえばポリエチレンテレフタレートからなるキャリアフィルム２５が図示されている。キャリアフィルム２５は、たとえば未焼成セラミック基材層２ａとなるべきセラミックスラリーをシート状に成形する際に用いられ、また、成形された後のグリーンシートの取り扱いを容易にする。キャリアフィルム２５は、未焼成複合積層体５ａまたは１５ａを得るための積層工程を終えた段階では剥離され除去される。

図５に示した複合グリーンシート２６は、キャリアフィルム２５上に、未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートが成形され、その後、必要に応じて乾燥され、次いで、未焼成セラミック基材層２ａ上に、未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシートが成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート２６の場合、図示しないが、未焼成セラミック拘束層３ａ上に導体膜を形成することが容易である。

上述した未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートの成形と未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシートの成形とは、一連の工程をもって実施してもよいが、未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートを成形した後、未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートを保持するキャリアフィルム２５を、一旦、ロール状に巻き、その後、ロールから未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートをキャリアフィルム２５とともに引き出し、未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシートを成形するようにしてもよい。このことは、図６ないし図８を参照して説明する他の複合グリーンシート２７〜２９の場合についても言える。

図６に示した複合グリーンシート２７は、キャリアフィルム２５上に、未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシートが成形され、その後、必要に応じて乾燥され、次いで、未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートが成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート２７の場合、図示しないが、未焼成セラミック基材層２ａ上に導体膜を形成することが容易である。

なお、図５に示した複合グリーンシート２６と図６に示した複合グリーンシート２７とは、キャリアフィルム２５を除去した状態では、互いに同じ積層構造を有している。

図７に示した複合グリーンシート２８は、キャリアフィルム２５上に、未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシート、未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシート、および未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシートが、この順序で成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート２８の場合、図示しないが、未焼成セラミック拘束層３ａ上に導体膜を形成することが容易である。

図８に示した複合グリーンシート２９は、キャリアフィルム２５上に、未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシート、未焼成セラミック拘束層３ａとなるべきグリーンシート、および未焼成セラミック基材層２ａとなるべきグリーンシートが、この順序で成形されることによって得られたものである。この複合グリーンシート２９の場合、図示しないが、未焼成セラミック基材層２ａ上に導体膜を形成することが容易である。

上述した複合グリーンシート２６〜２９は、これらのうちのいずれかを単独で用いたり、これらのうちのいずれかを組み合わせて用いたりすることによって、未焼成複合積層体５ａまたは１５ａを作製することができる。たとえば、複合グリーンシート２６または２７と複合グリーンシート２８または２９とを組み合わせることによって、未焼成複合積層体５ａまたは１５ａを作製することができる。また、複合グリーンシート２８と複合グリーンシート２９を積層することによって、未焼成複合積層体５ａまたは１５ａを作製することができる。

以上、この発明を、図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の変形例が可能である。

たとえば、図１に示した多層セラミック基板１および図３に示した多層セラミック基板１１では、基材層２と拘束層３とが交互に積層されたが、基材層２のいくつかについて、その少なくとも一方主面には、拘束層３ではなく、他の基材層２が接するように位置されてもよい。

次に、この発明による効果を確認するために実施した実験例について説明する。図９は、この実験例において作製した未焼成複合積層体３１の断面構造を示す図である。未焼成複合積層体３１は、厚み５μｍの未焼成セラミック拘束層３２と、この未焼成セラミック拘束層３２を挟んで形成される厚み１００μｍの未焼成セラミック基材層３３と、未焼成セラミック基材層３３の各々の外側に設けられる厚み１００μｍの未焼成セラミック外側拘束層３４から構成される。

未焼成セラミック基材層３３において、低温焼結セラミック粉末として、アルミナ粉末およびＳｉ−Ｃａ−Ｂ−Ａｌ系ガラス粉末の混合粉末を用いた。未焼成セラミック拘束層３３および未焼成セラミック外側拘束層３４において、難焼結性セラミック粉末として、アルミナ粉末を用いた。

また、未焼成セラミック基材層３３において、有機バインダとして用いた樹脂が、表１の「基材層」の欄に示されている。同様に、未焼成セラミック拘束層３２および未焼成セラミック外側拘束層３４において、有機バインダとして用いた樹脂が表１の「拘束層」の欄に示されている。

次に、未焼成複合積層体３１を所望の寸法にカットした後、脱バインダ工程および焼成工程を実施し、焼結後の複合積層体を得た。焼成工程では、未焼成セラミック基材層３３に含まれる低温焼結セラミック粉末が焼結するが、未焼成セラミック拘束層３２および未焼成セラミック外側拘束層３４に含まれる難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しない温度、すなわち９００℃の温度で実施した。

焼成工程の後、未焼成セラミック外側拘束層３４を超音波洗浄によって除去した。

このようにして得られた焼成後の複合積層体の断面を観察し、層間剥離または気泡が発生した試料数の比率を求めた。その結果が表２に示されている。

表２からわかるように、比較例２および３において層間剥離または気泡が発生し、実施例および比較例１では、層間剥離および気泡のいずれもが発生しなかった。表１を参照すればわかるように、未焼成セラミック基材層３３において、ブチラール系樹脂を用いた場合に層間剥離または気泡が発生し、アクリル系樹脂を用いた場合には層間剥離および気泡のいずれもが発生しなかった。

次に、層間剥離および気泡のいずれもが発生しなかった実施例および比較例１について、未焼成セラミック拘束層３２となるグリーンシートの欠陥発生率を評価するため、キャビティとなるべき貫通孔をパンチャーにより形成し、当該貫通孔形成時に欠陥が発生した試料の比率を求めた。その結果が表３に示されている。

表３からわかるように、未焼成セラミック拘束層３２となるグリーンシートにおいて、アクリル系樹脂を用いた比較例１では欠陥が発生したが、ブチラール系樹脂を用いた実施例では欠陥が発生しなかった。

この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第１の例を示す断面図である。 図１に示した多層セラミック基板１に備える複合積層体５を得るために作製される未焼成複合積層体５ａを示す断面図である。 この発明に係る製造方法が適用されて製造された多層セラミック基板の第２の例を示す断面図である。 図３に示した多層セラミック基板１１に備える複合積層体１５を得るために作製される未焼成複合積層体１５ａを示す断面図である。 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第１の例を示す断面図である。 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第２の例を示す断面図である。 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第３の例を示す断面図である。 生の積層体を作製するために用いられる複合グリーンシートの第４の例を示す断面図である。 実験例において作製した未焼成複合積層体３１の断面構造を示す図である。

符号の説明

１，１１ 多層セラミック基板
２ 基材層
２ａ，３３ 未焼成セラミック基材層
３ 拘束層
３ａ，３２ 未焼成セラミック拘束層
４ 導体膜
５，１５ 複合積層体
５ａ，１５ａ，３１ 未焼成複合積層体
６ ビアホール導体
７ａ，３４ 未焼成セラミック外側拘束層
８，９，２４ チップ部品
２１ 平板部
２２ 土手部
２３ キャビティ
２６〜２９ 複合グリーンシート

Claims (9)

1. 低温焼結セラミック粉末および第１の有機バインダを含む、積層された複数の未焼成セラミック基材層と、その少なくとも一方の主面が前記未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第２の有機バインダを含む、未焼成セラミック拘束層とを備える、未焼成複合積層体を作製する工程と、
   前記第１および第２のバインダを除去するため、前記未焼成複合積層体を脱バインダ処理する、脱バインダ工程と、
   次いで、前記未焼成複合積層体を、前記未焼成セラミック基材層における前記低温焼結セラミック粉末が焼結するが、前記未焼成セラミック拘束層における前記難焼結性セラミック粉末が実質的に焼結しない温度で焼成する、焼成工程と
   を備える、多層セラミック基板の製造方法において、
   前記未焼成セラミック基材層中の前記第１の有機バインダとしてアクリル系樹脂を用い、前記未焼成セラミック拘束層中の前記第２の有機バインダとしてブチラール系樹脂を用いることを特徴とする、多層セラミック基板の製造方法。
2. 前記未焼成複合積層体を作製する工程は、平板部および土手部からなるキャビティ構造を有し、かつ前記未焼成セラミック拘束層が少なくとも前記土手部に設けられている、前記未焼成複合積層体を作製する工程を備える、請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。
3. 前記焼成工程は、前記未焼成セラミック基材層にて生成されたガラス成分を、前記未焼成セラミック拘束層に浸透させ、それによって、前記未焼成セラミック拘束層を緻密化する工程を備える、請求項１または２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
4. 前記未焼成複合積層体を作製する工程において、前記未焼成セラミック基材層の厚みを２０〜２００μｍとし、前記未焼成セラミック拘束層の厚みを１〜１０μｍとする、請求項１ないし３のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
5. 前記脱バインダ工程の前に、前記未焼成複合積層体の少なくとも一方主面上に、難焼結性セラミック粉末および有機バインダを含む未焼成セラミック外側拘束層を設ける工程と、前記焼成工程の後に、前記未焼成セラミック外側拘束層を除去する工程とをさらに備える、請求項１ないし４のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
6. 前記低温焼結セラミック粉末は、セラミック粉末およびガラス粉末を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
7. 前記未焼成複合積層体を作製する工程は、前記未焼成セラミック基材層および／または前記未焼成セラミック拘束層に関連して、金、銀または銅を主成分とする導体パターンを形成する工程を備える、請求項１ないし６のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
8. 前記焼成工程の後に、前記未焼成複合積層体を焼成して得られた複合積層体の少なくとも一方主面上に、表面実装型電子部品を搭載する工程をさらに備える、請求項１ないし７のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
9. キャリアフィルムによって保持された、多層セラミック基板作製用複合グリーンシートであって、
   低温焼結セラミック粉末および第１の有機バインダを含む、未焼成セラミック基材層と、
   その少なくとも一方の主面が前記未焼成セラミック基材層に接するように位置され、かつ難焼結性セラミック粉末および第２の有機バインダを含む、未焼成セラミック拘束層と
   を備え、
   前記未焼成セラミック基材層中の前記第１の有機バインダとしてアクリル系樹脂が用いられ、前記未焼成セラミック拘束層中の前記第２の有機バインダとしてブチラール系樹脂が用いられることを特徴とする、
   多層セラミック基板作製用複合グリーンシート。

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