JP2008186909A - セラミック多層基板 - Google Patents

Abstract

【課題】収縮バラツキが小さく、貫通導体が絶縁基板の表面から大きく突出することのない実装性に優れるセラミック多層基板を提供する。
【解決手段】収縮開始温度の異なる、それぞれ焼結した第１の絶縁層１と第２の絶縁層３との積層体からなる絶縁基板４の表面または内部の少なくとも一方に配線層５が配置されるとともに、前記第１の絶縁層１および前記第２の絶縁層３を貫通する貫通導体７を備えており、前記積層体４の最外層に配置された前記第１の絶縁層１ａまたは前記第２の絶縁層３を貫通する前記貫通導体７は、貫通方向に直交する断面積が表面側で小さくなっていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼成における収縮曲線（挙動）が異なる絶縁層成形体（グリーンシート）同士を一体にして焼成することにより、互いの絶縁層の平面方向の焼成収縮を抑制したセラミック多層基板に関するものであって、特に貫通導体の突出を抑制したセラミック多層基板に関する。

従来、移動体通信分野などで使用されるセラミック多層基板において、配線層の材料として導電率の高い金、銀、銅、アルミニウムあるいはそれらの混合物を用い、絶縁層の材料として配線層の材料の融点よりも低い温度で焼成が可能なガラスセラミックスを用いたセラミック多層基板が広く用いられている。

このセラミック多層基板は、複数の配線層間が貫通導体により電気的に接続されている。製造に際しては、焼成後に絶縁層となるグリーンシートに貫通孔を形成し、その貫通孔に焼成後に貫通導体となる導体材料を充填し、貫通孔に導体材料の充填されたグリーンシートの主面に配線層となる導体材料を塗布する。そのようにして準備したグリーンシートを複数枚積層して焼成することにより、配線層間が貫通導体により接続されたセラミック多層基板が得られる。

ここで、絶縁層の材料としてガラスセラミックスを用いたセラミック多層基板は、焼結により体積が４０〜５０％程度収縮する。このとき、セラミック多層基板の主面と平行な方向（平面方向）における収縮率は１方向において平均１５〜２０％程度ばらついており、この収縮率のばらつきが配線層の位置ばらつきにつながり、セラミック多層基板の寸法精度が悪くなっていた。なお、ここでいう収縮率とは、焼結前の寸法から焼結後の寸法を減じた値を焼結前の寸法で除した値で定義されるものである。

そこで、セラミック多層基板の寸法精度を向上させる方法として、焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なる２種以上のグリーンシート（２種の場合は、焼成後に第１の絶縁層と第２の絶縁層となる）を積層し焼成することにより、平面方向の焼成収縮を抑制し、主に垂直方向に収縮させる方法が提案されている（例えば特許文献１を参照。）。
特開２００３−６９２３６号公報

この特許文献１に記載の方法では、焼成後に第１の絶縁層となるグリーンシートと焼成後に第２の絶縁層となるグリーンシートとが焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度が異なることで、互いに平面方向への収縮を抑制しあう。具体的には、第１の絶縁層の焼成収縮（焼結）終了後に第２の絶縁層が焼成収縮（焼結）を開始するようになっていることから、第１の絶縁層の焼結時には第２の絶縁層によって第１の絶縁層の平面方向への収縮が抑制され、第２の絶縁層の焼結時には第１の絶縁層によって第２の絶縁層の平面方向への収縮が抑制される。したがって、焼結後に第２の絶縁層となるグリーンシートの垂直方向への収縮が大きくなる。

ところが、それぞれのグリーンシートに形成された貫通導体は同じ材料であることから焼成収縮開始温度および焼成収縮終了温度に違いはなく、互いに隣接する絶縁層に形成された貫通導体同士が接続して形成されていた場合、互いに平面方向への収縮を抑制しあうことはない。したがって、本来の体積収縮量だけ収縮しようとすると、垂直方向への収縮はグリーンシートほど大きくなることはない。

このため、図２に示すように、焼成後に貫通導体５０がセラミック多層基板５２の表面から大きく突出してしまい、セラミック多層基板５２の実装性が低下するという問題が発生していた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、焼成開始温度の異なる絶縁層を積層して構成されていても貫通導体がセラミック多層基板の表面から大きく突出することのない実装性の良好なセラミック多層基板を提供することを目的とする。

本発明のセラミック多層基板は、収縮開始温度の異なる、それぞれ焼結した第１の絶縁層と第２の絶縁層との積層体からなる絶縁基板の表面または内部の少なくとも一方に配線層が配置されるとともに、前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層を貫通する貫通導体を備えており、前記積層体の最外層に配置された前記第１の絶縁層または前記第２の絶縁層を貫通する前記貫通導体は、貫通方向に直交する断面積が表面側で小さくなっていることを特徴とする。

また、本発明のセラミック多層基板は、前記積層体の最外層の絶縁層が前記第１の絶縁層または前記第２の絶縁層の一方からなり、前記最外層の絶縁層の内側に接する絶縁層が他方からなるとともに、前記最外層の絶縁層およびその内側に接する絶縁層を一体的に貫通する貫通導体は、前記最外層の絶縁層とその内側に接する絶縁層との界面で段差のない側壁を有しており、貫通方向に直交する断面積が表面側で小さくなっていることが望ましい。

本発明のセラミック多層基板によれば、最外層に配置された貫通導体の貫通方向に直交する断面積を表面側で小さくすることによって、焼成過程において外側に突出しようとする貫通導体に対して貫通導体を外側から覆う最外層が抵抗となり、あたかも、貫通導体を外側から押さえつけるかのような効果が発現し、貫通導体の突出を抑制することができる。

また、最外層の内側に接して配置された、最外層とは異なる絶縁層と最外層とを一体的に貫通し、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との界面で段差のない側壁を備えた貫通導体を設け、この貫通導体の断面積を表面側で小さくすることによって、さらに貫通導体の突出量を小さくすることができ、しかも最外層の内側に接して配置された、最外層とは異なる絶縁層と最外層との界面付近で両者が剥離することも防止することができる。

本発明のセラミック多層基板は、図１（ａ）に示すように、例えば、ガラスセラミックスからなる第１の絶縁層としての絶縁層１ａ〜１ｅおよびガラスセラミックスからなる第２の絶縁層としての絶縁層３ａ〜３ｄが交互に積層された絶縁基板４と、配線層として絶縁基板４の表面に形成された表面配線層５ａおよび絶縁基板４の内部に形成された内部配線層５ｂと、絶縁層を貫通して設けられた貫通導体７を有する。

絶縁基板４における第１の絶縁層１としての絶縁層１ａ〜１ｅと第２の絶縁層３としての絶縁層３ａ〜３ｄとは、互いに焼成収縮の開始温度および終了温度が異なるガラスセラミックスで構成されている。すなわち、第１の絶縁層１としての絶縁層１ａ〜１ｅが焼成収縮を終了した後に、第２の絶縁層３としての絶縁層３ａ〜３ｄが焼成収縮を開始するように、それぞれの絶縁層を構成するガラスセラミックス材料が選定されている。具体的には、ガラスの熱特性として、第１の絶縁層１としての絶縁層１ａ〜１ｅに含まれるガラスの結晶化温度が、第２の絶縁層３としての絶縁層３ａ〜３ｄに含まれるガラスの軟化点より低くなるように選定されている。したがって、第２の絶縁層３としての絶縁層３ａ〜３ｄが焼成収縮を開始するときには、第１の絶縁層１としての絶縁層１ａ〜１ｅの焼成収縮は終了しており、互いの平面方向の収縮を抑制しあうことが可能である。すなわち、寸法精度が高いセラミック多層基板９を実現することができる。

なお、第１の絶縁層１の焼成収縮の終了とは、第１の絶縁層１における焼成前の状態からセラミック多層基板９の完成状態（セラミック多層基板焼成終了後の状態）までの収縮量に対し９０％以上収縮したことをいい、第１の絶縁層１の焼成収縮の終了温度とは９０％収縮したときの温度のことをいう。

そして、本発明においては、絶縁基板４の最外層に配置された絶縁層１ａ、１ｅを貫通して設けられた貫通導体７ａの貫通方向に直交する断面積が、内側よりも表面側で小さくなっていることが重要である。言い換えると、最外層の絶縁層１ａ、１ｅが貫通導体７ａの一部を覆うような構造となることが重要である。

これにより、あたかも外側から貫通導体７ａが押さえつけられたかのようになり、貫通導体７ａの垂直方向への収縮率を絶縁基板４の垂直方向の収縮率に近づけることができ、貫通導体７ａの突出を小さくすることができる。

ただし、図１（ａ）のように、最外層の絶縁層１ａ、１ｅに形成された貫通導体７ａと、最外層の絶縁層１ａ、１ｅの内側に接して配置された絶縁層３ａ、３ｄに形成された貫通導体７ｂとの内壁面が不連続であると、貫通導体７ａと貫通導体７ｂとの界面およびその周辺に応力が集中することがあり、最外層の絶縁層１ａ、１ｅと、その内側に配置された絶縁層３ａ、３ｄとの間、あるいはこれらの絶縁層と貫通導体７ａ、７ｂとの間に剥離が発生するおそれがある。

このような剥離の発生は、目視による検査によって容易に確認できるため、製品の品質には直接、影響することはないが、歩留まりの低下を招くおそれがある。

そのため、最外層の絶縁層１ａ、１ｅに形成された貫通導体７ａと、最外層の絶縁層１ａ、１ｅの内側に接して配置された絶縁層３ａ、３ｄに形成された貫通導体７ｂとの内壁面は連続して形成することが望ましい。すなわち、図１（ｂ）に示すように、最外層の絶縁層１ａ、１ｅと最外層の絶縁層１ａ、１ｅの内側に接して配置された絶縁層３ａ、３ｄの界面で段差のない側面を備えた貫通導体７ｃを設けることが望ましい。

つまり、最外層の絶縁層１ａ、１ｅと、その内側に接して配置された絶縁層３ａ、３ｄを一体的に貫通する貫通導体７ｃを設けることが望ましく、これにより、セラミック多層基板９の製造歩留まりを向上させることができる。

また、セラミック多層基板９の最外層に限らず、厚み方向の中心から外側の方で貫通導体７の断面積を小さくすることで、セラミック多層基板９の内外において、貫通導体７にかかる圧力を近づけることができるため、貫通導体７の微構造を均一に近づけることができ、均一に近い配線抵抗を実現することができる。

また、これらの最外層に設けられた貫通導体７ａおよび最外層の絶縁層１ａ、１ｅの内側に接して配置された絶縁層３ａ、３ｄに形成された貫通導体７ｂ、最外層とその内側の絶縁層に一体的に設けられた貫通導体７ｃの内側の断面積は、貫通導体７を外側から押さえつける効果を大きくするため、外側の断面積の１．５倍、さらに２倍以上とすることが特に好ましい。一方、配線密度の点からは、３倍以下とすることが望ましい。

また、貫通導体７の形状は、内壁が連続したテーパーとすることが、応力の分散の観点から望ましい。また、貫通導体７の断面積の変化は一定でなくてもよいことは言うまでもない。

また、絶縁基板４における第１の絶縁層１としての絶縁層１ａ〜１ｅと第２の絶縁層３としての絶縁層３ａ〜３ｄとの熱膨張係数差が２×１０^−６／℃以下であるのが好ましい。この範囲であれば、最高焼成温度からの冷却時において、第１の絶縁層と第２の絶縁層との界面にクラックやデラミネーションの生じるおそれが少なくなるからである。とりわけ、熱膨張係数差は１×１０^−６／℃以下が好ましい。

また、第１の絶縁層１および第２の絶縁層３がいずれも結晶化ガラスを３０質量％以上、特に４０〜９０質量％、更には５０〜８０質量％含むことが焼結性の観点から好ましい。そして、含有する結晶化ガラスのうち、残留ガラス量はいずれも１０体積％以下、特に５体積％以下、更には２体積％以下であることが、平面方向の収縮抑制効果や基板の曲げ強度、誘電損失の観点から望ましい。なお、残留ガラス量は、ＸＲＤ回折パターンからリートベルト解析により決定することができる。ガラスの定量については、試料とＺｎＯ（標準試料）を所定の比率で混合し、試料に形成される全ての結晶相とＺｎＯ標準試料を考慮したプログラム解析より求めることができる。

第１の絶縁層１および第２の絶縁層３に含まれるセラミックスとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４、ＢａＴｉ_４Ｏ_９、ＺｒＴｉＯ_４、ＳｒＴｉＯ_３、ＢａＴｉＯ_３、ＴｉＯ_２、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４などを例示できる。これらの中でも、特に誘電特性の点でＡｌ_２Ｏ_３、ＭｇＴｉＯ_３、ＣａＺｒＯ_３、ＣａＴｉＯ_３、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４、ＢａＴｉ_４Ｏ_９が望ましく、強度の点でＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４が望ましく、さらには誘電特性と強度の点でＡｌ_２Ｏ_３が望ましい。

第１の絶縁層１および第２の絶縁層３に含まれる結晶化ガラスとしては、ディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、コージェライト、アノーサイト、ガーナイト、ウィレマイト、スピネル、ムライト、フォルステライト、（スーアナイト）のうち少なくとも１種を形成することが好ましい。これらの中でも、特に誘電特性の点でディオプサイド、ハーディストナイト、セルシアン、ウィレマイト、フォルステライトが望ましく、強度の点でディオプサイド、セルシアン、コージェライト、アノーサイトが望ましく、さらには誘電特性と強度の点でディオプサイド、セルシアンが望ましい。

このように、結晶化ガラスおよびセラミックスからなるガラスセラミックスを採用することで、１０００℃以下での焼成が可能である。また、配線層としてＣｕ、Ａｇ、Ａｌなどの低抵抗導体を用いることが可能となり、低誘電率化により高速伝送に適している。

なお、第１の絶縁層１を構成するガラスセラミックスと第２の絶縁層３を構成するガラスセラミックスとは、焼結収縮挙動の相違のみならず、目的に応じて、比誘電率、曲げ強度、誘電損失、熱伝導率、嵩密度、温度係数などの他の特性が異なっていてもよい。

そして、表層には、焼成収縮の開始温度および終了温度が第２の絶縁層３よりも低く、第２の絶縁層３が焼成収縮を開始する前に焼成収縮を終了する第１の絶縁層１（図では絶縁層ａ１）が配置されている。後述の貫通導体７が絶縁基板４の表面から突出するのを防ぐ効果を発現するためには、隣接する絶縁層の焼成収縮開始よりも前に焼成収縮が終了する絶縁層を表層に配置することが重要だからである。

絶縁基板４の表面には配線層５としての表面配線層５ａが形成されており、絶縁基板４の内部には配線層５としての内部配線層５ｂと貫通導体７が形成されている。

表面配線層５ａ、内部配線層５ｂ、貫通導体７を形成する導体材料としては、金、銀、銅、アルミニウムのうち少なくとも１種以上を主成分とすることが好ましく、特に、価格及び導通抵抗の観点から、銀及び銅が好ましい。また、これらの主成分に対して、電気抵抗、熱伝導性を劣化させない範囲で、他の金属、酸化物、ガラス、セラミックス等の無機分を含んでいてもよい。

次に、上記セラミック多層基板９の製造方法について説明する。

まず、ガラスセラミックスに含まれるガラスの熱特性が上記関係にある２種の無機材料からなるグリーンシートを作製する。

例えば焼成後に第１の絶縁層１となるグリーンシート材料として、ＳｉＯ_２を１０〜３０質量％と、Ａｌ_２Ｏ_３を１〜９質量％と、ＭｇＯを５〜３０質量％と、ＢａＯを２１〜３５質量％と、Ｂ_２Ｏ_３を１０〜３０質量％と、Ｙ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＳｒＯ，ＺｎＯ，ＴｉＯ_２，Ｎａ_２Ｏ，ＳｎＯ_２，Ｐ_２Ｏ_５，ＺｒＯ_２およびＬｉ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる４０〜９０質量％のガラスと、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＭｇＴｉＯ_３，ＣａＺｒＯ_３，ＣａＴｉＯ_３，ＢａＴｉ_４Ｏ_９，ＳｒＴｉＯ_３，ＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２，ＡｌＮおよびＳｉ_３Ｎ_４から選ばれる少なくとも１種を含む１０〜６０質量％のセラミックスとから構成される材料が採用される。

また、例えば焼成後に第２の絶縁層３となるグリーンシート材料として、ＳｉＯ_２を２０〜６０質量％と、Ａｌ_２Ｏ_３を１０〜２５質量％と、ＭｇＯを８〜３５質量％、ＢａＯを１０〜２０質量％と、Ｂ_２Ｏ_３，Ｙ_２Ｏ_３，ＣａＯ，ＳｒＯ，Ｎａ_２Ｏ，ＳｎＯ_２，Ｐ_２Ｏ_５，ＺｒＯ_２およびＬｉ_２Ｏから選ばれる少なくとも１種を０〜２０質量％とからなる３０〜１００質量％のガラスと、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＭｇＴｉＯ_３，ＣａＺｒＯ_３，ＣａＴｉＯ_３，ＢａＴｉ_４Ｏ_９，ＳｒＴｉＯ_３，ＺｒＯ_２，ＴｉＯ_２，ＡｌＮ，Ｓｉ_３Ｎ_４から選ばれる少なくとも１種を含む０〜７０質量％のセラミックスとから構成される材料が採用される。

グリーンシートは、上記材料と焼成途中で容易に揮発する揮発性有機バインダーと有機溶剤及び必要に応じて可塑剤とを混合してスラリー化し、このスラリーを用いてリップコーター法やドクターブレード法などによってテープ成形を行い、所定寸法に切断して作製される。尚、第１の絶縁層１と第２の絶縁層３のうちのどちらか一方をペースト状（絶縁体ペースト）にしておいてもよい。

次に、このグリーンシートにパンチングなどによって貫通孔を形成する。このとき、焼成後に第１の絶縁層となるグリーンシートのうち表層に配置するグリーンシートに形成する貫通孔の大きさは、焼成後に第２の絶縁層となるグリーンシートに形成する貫通孔の大きさよりも小さくする。

例えば、形成方法としては、上記のようなパンチングや他にもレーザー、エッチング等の方法により形成が可能である。

図１（ａ）に示す形態のセラミック多層基板９は、第１の絶縁層１となるグリーンシートと第２の絶縁層３となるグリーンシートとを個々に加工して、貫通孔を形成することで作製することができる。

また、図１（ｂ）に示す形態のセラミック多層基板９は、第１の絶縁層１となるグリーンシートと第２の絶縁層３となるグリーンシートとをあらかじめ積層した状態で形成したのち、この積層体に一括して貫通孔を形成することで作製することができる。。特に、図１（ａ）に示す形態のセラミック多層基板９では、貫通孔が小さく、ピッチが狭いような構造の場合は加工性及び応力集中による剥離や位置ずれ等の課題が少なからず生じる事から、こういった形状の場合は図１（ｂ）に示す形態のセラミック多層基板９を選択する方が望ましい。

そして、貫通孔内に導体ペーストを充填する。導体ペーストとして、金粉末、銀粉末、銅粉末、アルミニウム粉末のいずれかに対して、有機バインダー、有機溶剤、必要に応じて、有機物や無機物の添加剤を加えて、３本ロールで混練したものを用いる。充填には、貫通導体形成位置に一致する箇所に穿孔されたメタルマスク、あるいは、エマルジョンメッシュスクリーンマスクを用いて、スクリーン印刷する方法を用いる。このとき、マスクを通して導体ペーストを押し出す方法として、通常のポリウレタン製等の板状（あるいは剣状）のスキージを用いる方法でもよく、ペースト押し出し式のスキージヘッドを用いて、ペーストを貫通孔に加圧注入する方法でもよい。また、導体ペーストの粘度や印刷条件を調整して、充填した導体ペーストが貫通孔上でグリーンシート表面から突出するように過充填する。その後、必要に応じて、突出した導体ペーストをプレスして、貫通孔に押し込む。さらに、表面配線層５ａや内部配線層５ｂを導体ペーストのスクリーン印刷法などによって被着形成する。

このようにして得られた各グリーンシートまたは絶縁体ペーストを所定の積層順序に応じて積層して積層成形体を形成した後、焼成する。

焼成にあたっては、低温側で焼成収縮が開始する第１の絶縁層の収縮開始温度と第１の絶縁層に含まれるガラスの結晶化温度との間の温度で一旦保持する多段焼成でもよいが、単一キープ温度においても同時焼成することで平面方向への焼成収縮が抑制され垂直方向に焼成収縮した寸法精度が高く、貫通導体７の突出が抑制されたセラミック多層基板９を作製することができる。

まず、焼成後に第１の絶縁層（絶縁層１ａ〜１ｅ）を形成するガラスセラミック材料Ａとして、２３．８質量％のＳｉＯ_２，８．４質量％のＡｌ_２Ｏ_３，１５．４質量％のＭｇＯ，２６．５質量％のＢａＯ，１７．９質量％のＢ_２Ｏ_３、４．９質量％のＣａＯ，０．４質量％のＳｒＯ，１．０質量％のＳｎＯ_２，１．７質量％のＺｒＯ_２からなる６０質量％のガラスと、４０質量％のＡｌ_２Ｏ_３とから構成されるガラスセラミック材料を用意した。

また、焼成後に第２の絶縁層（絶縁層３ａ〜３ｄ）を形成するガラスセラミック材料Ｂとして、４３．３質量％のＳｉＯ_２，１２．９質量％のＡｌ_２Ｏ_３，１８．０質量％のＭｇＯ，１４．１質量％のＢａＯ，７．５質量％のＢ_２Ｏ_３、１．０質量％のＹ_２Ｏ_３，１．７質量％のＣａＯ，０．５質量％のＳｒＯ，１．０質量％のＺｒＯ_２からなる６０質量％のガラスと、４０質量％のＡｌ_２Ｏ_３とから構成されるガラスセラミック材料を用意した。

これらのガラスセラミック材料Ａ、Ｂに、アクリル有機バインダー、可塑剤、有機溶剤を添加して、スラリーを作製し、ドクターブレード法により薄層化し、絶縁基板用のグリーンシートＡ、Ｂを作製した。このとき、グリーンシートＡの厚みは、６μｍ及び３７μｍとし、グリーンシートＢの厚みは７４μｍとした。

また、６μｍ及び３７μｍのグリーンシートＡ１枚と７４μｍのグリーンシートＢ１枚を加熱圧着して複合グリーンシートＣを作製した。

次に、銀粉末に、β石英、バリウムホウ珪酸ガラス及び有機ビヒクルを添加し、これらを攪拌した後、銀粉末及び有機バインダーの凝集体がなくなるまで３本ロールミルで混合し、ペースト化し、導体ペーストを作製した。有機ビヒクルは、有機バインダーとして、エチルセルロースを５質量部、有機溶剤としてα−テルピネオールを９５質量部とから構成し、この有機ビヒクルを、銀粉末１００質量部に対して１５質量部添加した。

次に、上記のグリーンシートＡおよびＢ、複合グリーンシートＣに貫通導体を形成すべく、レーザーによって貫通孔を形成し、上記の導体ペーストをこの貫通孔に充填した。導体ペーストの充填には、ペースト押出式のヘッドを備えたオンコンタクト印刷機を用いた。

なお、レーザーによって貫通孔を形成する際に、出力を変化させて、表１に示すテーパー状の貫通孔または円柱状の貫通孔を形成した。表１において、孔あけ方法が個別と記載した試料については、グリーンシートＡとグリーンシートＢとを個別にレーザー加工して孔あけしたものである。また、表１において、孔あけ方法が一括と記載した試料については、グリーンシートＡとグリーンシートＢとを予め積層して作製した複合グリーンシートＣにレーザー加工して孔あけして、複合グリーンシートＣを構成するグリーンシートＡとグリーンシートＢとに一括して孔あけしたものである。

次に、貫通孔に導体ペーストを充填したグリーンシートＡおよびＢ、複合グリーンシートＣを平板金型でプレスし、グリーンシートＡおよびＢ、複合グリーンシートＣを積層するとともに導体ペーストのグリーンシート表面から突出した部分を貫通孔に押し込んだ。

このとき、グリーンシートＡおよびＢ、複合グリーンシートＣは、表面にグリーンシートＡが配置され、その内側に接するようにグリーンシートＢを配置するとともにグリーンシートＡとグリーンシートＢとが交互に配置させるように組み合わせた。また、このようにして作製した積層体には５枚のグリーンシートＡと４枚のグリーンシートＢを用いて、計９層の絶縁層が積層された積層体とした。

積層する前に、グリーンシートＡおよびＢ、複合グリーンシートＣの表面に、表面配線層及び内部配線層となる導体パターンをスクリーン印刷により形成した。その後、これらのグリーンシートＡおよびＢ、Ｃを位置合わせした後、積層して積層体を作製し、これを大気中４００℃で脱バインダー処理し、さらに、大気中９００℃で焼成してセラミック多層基板を作製した。

焼成後のセラミック多層基板において、基板端部付近の表面の凹凸を３次元レーザー変位計で測定した。測定領域は、セラミック多層基板表面のうち、基板端部の稜線を含む３ｍｍ×３ｍｍとした。このとき、得られた測定データのうち、基板端部の稜線以外の基板表面における最低点と最高点との差を突起高さと定義して測定した。その結果を表１に示す。なお、表１には５つの基板を測定した結果における突起高さの最高値を記した。

また、焼成の前後においてグリーンシートの積層体と焼成後の分割溝付き配線基板に対して、所定のポイント間の長さを測定して、分割溝付き配線基板の面方向の収縮率を測定した。なお、各試料についてそれぞれ収縮率を測定し、１０個の試料の収縮率の最大値と最小値の差を収縮バラツキとして評価したところ、本発明の試料はいずれも、０．５％以下の優れた収縮バラツキを示すものであった。

表１より、本発明のセラミック多層基板である試料Ｎｏ．１〜１７において、突起高さの最高値が１０μｍであった。例えば、第１の絶縁層厚み６μｍでは第１の貫通導体７ａの上側の直径が５０μｍ、下側の直径が６０μｍ、第２の貫通導体７ｂの上側の直径が６０μｍ、下側の直径が２００μｍである試料Ｎｏ．９の場合、突起高さの最高値が３μｍと非常に良好であり、第１の絶縁層厚み３７μｍでは第１の貫通導体７ａの上側の直径が５０μｍ、下側の直径が８０μｍ、第２の貫通導体７ｂの上側の直径が８０μｍ、下側の直径が２００μｍである試料Ｎｏ．１７の場合、突起高さの最高値が２μｍと非常に良好であった。また、試料Ｎｏ．１〜８でも突起高さの最高値が３〜１０μｍと非常に良好ではあるが、歩留まりが悪くなる傾向がある。また、第１の絶縁層の厚みを変更した試料Ｎｏ．１〜４及び試料Ｎｏ．５〜８のように絶縁層の厚みを厚くする事で突起高さの最高値が低下する傾向にあった。また、試料Ｎｏ．９〜１１のように第２の貫通導体７ｂの直径を固定して、第１の貫通導体７ａの直径が小さくなると突起高さの最高値が低下する傾向にあった。特に、第１の絶縁層の貫通導体の表面側の直径を小さくし、第２の絶縁層の貫通導体の内側の直径を大きくすると突起高さの最高値は低下する傾向にある。言い換えると、第１の絶縁層の貫通導体の表面側の直径を第２の絶縁層の貫通導体の内側の直径で割った際に得られる値を小さくすると突起高さの最高値は低下する傾向にある。

これに対し、本発明の範囲外である試料Ｎｏ．１８〜１９については、突起高さが著しく上昇した。

本発明のセラミック多層基板の断面図である。 従来のセラミック多層基板の断面図である。

符号の説明

１ａ〜ｅ・・・第１の絶縁層
１ａ、１ｅ・・最外層に配置された第１の絶縁層
３ａ〜ｅ・・・第２の絶縁層
３ａ、３ｅ・・最外層に配置された第１の絶縁層の内側に接して配置された第２の絶縁層
５・・・配線層
７・・・貫通導体
９・・・セラミック多層基板

Claims (2)

1. 収縮開始温度の異なる、それぞれ焼結した第１の絶縁層と第２の絶縁層との積層体からなる絶縁基板の表面または内部の少なくとも一方に配線層が配置されるとともに、前記第１の絶縁層および前記第２の絶縁層を貫通する貫通導体を備えており、前記積層体の最外層に配置された前記第１の絶縁層または前記第２の絶縁層を貫通する前記貫通導体は、貫通方向に直交する断面積が表面側で小さくなっていることを特徴とするセラミック多層基板。
2. 前記積層体の最外層の絶縁層が前記第１の絶縁層または前記第２の絶縁層の一方からなり、前記最外層の絶縁層の内側に接する絶縁層が他方からなるとともに、前記最外層の絶縁層およびその内側に接する絶縁層を一体的に貫通する貫通導体は、前記最外層の絶縁層とその内側に接する絶縁層との界面で段差のない側壁を有しており、貫通方向に直交する断面積が表面側で小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のセラミック多層基板。

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