JP4072046B2 - 複合シートの製造方法および積層部品の製造方法 - Google Patents
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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積層部品、積層基板などに適した複合シートの製造方法および積層部品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、ビア導体などの垂直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、貫通穴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、貫通穴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、導体ペーストを貫通穴内に充填し、乾燥すると、溶剤成分が揮散してしまうために、中心部が凹部となるような変形が発生しやすく、これによって充填不良や接続不良などが発生しやすいなどの問題があった。
【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や変形の発生を抑制した複合シートの製造方法および積層部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合シートの製造方法は、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、金属箔からなる導体パターン層を形成する工程と、（ｂ）前記導体パターン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、前記導体パターン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、前記光硬化セラミック層のうち前記導体パターン層の上以外の領域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うち前記導体パターン層の上に形成された非光硬化部を除去することによって、前記光硬化セラミック層および前記導体パターン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。なお、前記複合シートの製造方法は、前記（ｄ）工程後に、（ｅ）前記キャリアフィルムから、前記導体パターン層および前記光硬化セラミック層からなる複合シートを剥離する工程を具備してもよい。
【００２０】
また、本発明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、金属箔からなる導体パターン層を形成する工程と、（ｂ）前記導体パターン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、前記導体パターン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、前記光硬化セラミック層のうち前記導体パターン層の上以外の領域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うち前記導体パターン層の上に形成された非光硬化部を除去することによって、前記光硬化セラミック層および前記導体パターン層からなる複合シートを作製する工程と、（ｆ）前記（ａ）〜（ｄ）工程を経て、キャリアフィルムを有する他の複合シートを一つまたは複数形成する工程と、（ｇ）前記（ｄ）工程および前記（ｆ）工程によって作製されたすべての複合シートからキャリアフィルムを剥がして積層することにより積層体を形成する、または前記（ｄ）工程および前記（ｆ）工程によって作製されたすべての複合シートのうち積層したときに最上面および最下面を構成する複合シート以外の複合シートからキャリアフィルムを剥がして各複合シートを積層したあと、前記最上面および最下面を構成する複合シートのキャリアフィルムを剥がして積層体を形成する、あるいは前記（ｄ）工程によって作製された複合シートに、前記（ｆ）工程によって作成された他の複合シートの一つを積層したあと、当該他の複合シートからキャリアフィルムを剥がし、必要に応じて前記他の複合シートに前記（ｆ）工程によって作成されたさらに他の複合シートの一つを積層したあと、当該他の複合シートからキャリアフィルムを剥がすことを繰り返して積層体を形成する工程と、（ｈ）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。
【００２２】
本発明の製造方法によれば、セラミック層の一部に、金属箔からなる導体パターン層が前記セラミック層を貫通して形成された複合シートまたはこれを焼結した複合体を単一ユニットとしこれを積層した積層部品を製造することによって、３次元的な回路を形成するものであり、平面導体およびビア導体をすべて金属箔によって形成することができる。
【００２３】
そのために、金属箔による精度の高いパターンを具備するとともに、従来の貫通穴へのペーストの充填不良などに伴う導体層中における巣の発生等を防止することができる。
【００２４】
また、絶縁層の形成にあたり、本発明によれば、金属箔からなる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、従来、不可欠であった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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、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も所定の多層回路基板を作製することができる。
【００２７】
このように、本発明によれば、金属箔からなる導体パターン層を具備しつつも、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。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の製造方法により形成された積層部品の一例である、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
上記セラミック多層回路基板１は、図１（ｂ）に示すように、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、金属箔からなる導体パターン層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。
【００３２】
より具体的には、セラミック層２ａおよび導体パターン層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および導体パターン層３ａの厚み差が導体パターン層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、導体パターン層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。
【００３３】
また、導体パターン層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、部分的に導体パターン層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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、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ＳｉＯ2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。
【００３６】
用いられる（２）の混合物や、（３）のガラス組成物としては、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−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、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2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、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3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。
【００３７】
一方、導体パターン層３ａ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、金属箔からなる導体パターン層３ａが前記セラミック層２ａを貫通して形成されてなる複合シートＡを作製する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
有機溶剤としては、エチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ、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。
【００４６】
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。
【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、金属箔からなる導体パターン層１１を形成する。この金属箔からなる導体パターン層１１を形成する方法としては、キャリアフィルム１０の全面に金属箔を貼付した後、レジスト塗布、露光、現像、エッチング処理を施すことによってパターン化する。
【００４９】
ここで用いる金属箔としては、電解メッキ法によって形成されたものであることが望ましく、さらには一方の表面は、表面粗さＲｚが２μｍ以上のマット面と、表面粗さＲｚが１μｍ以下のシャイニー面から構成されることが望ましく、表面用の配線導体層を形成する場合、最終的にマット面が基板の内側を向くようにシャイニー面をキャリアフィルム１０に接着する。また、内層用配線導体層としては、マット面をキャリアフィルム１０に接着し、パターン形成後にシャイニー面を表面粗さＲａが２μｍ以上になるように粗化処理することが望ましい。これによって、金属箔とセラミック絶縁層との密着性を高めることができる。
【００５０】
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パターン層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。
【００５１】
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、導体パターン層１１形成以外の領域、すなわち導体パターン層１１の上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、導体パターン層１１の上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光硬化部を形成するが、導体パターン層１１は紫外線を通過しないために、導体パターン層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非光硬化部となる。また、このときの露光量は、実質的に光硬化部の厚みが、導体パターン層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。
【００５２】
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の非光硬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２（ｄ）に示すように、キャリアフィルム１０上には、導体パターン層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）に示すような複合シートＡ単体を得ることができる。
【００５４】
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パターン層１１が形成された複数の複合シートＡ１〜Ａ１４を作製する。
【００５５】
そして、図３（ａ）（ｂ）に示すように、これらの複合シートＡ１〜Ａ１４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１３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Ａ間に有機系接着剤を塗布して圧着してもよい。
【００５６】
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。
【００５７】
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、導体パターン層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。
【００５８】
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−１），図４（ｉ−２）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。
【００５９】
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。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。
【００６０】
また、焼成にあたっては、金属箔で配線導体層を形成する場合、金属箔の配線導体層自体は焼成収縮しないために、平面方向の収縮を抑制しながら焼成する必要がある。そのため、図３（ａ）に示すように、積層体１３の焼成温度では難焼結性のセラミック材料を主成分とする拘束シート１４を積層体１３の両面又は片面に加圧積層する。
【００６１】
この拘束シート１４は、難焼結性セラミック材料を主体とする無機成分に、有機バインダ、可塑剤、有機溶剤等を加えたスラリーをシート状に成形して得られる。例えば、積層体１３におけるセラミック材料が１０５０℃以下で焼成可能な低温焼成セラミックスからなる場合、難焼結性セラミック材料としては、具体的には１０５０℃以下の温度で緻密化しないような、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＢＮ、ＴｉＯ2の群から選ばれる少なくとも１種および／またはこれらの複合酸化物（例えばフォルステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）、エンスタタイト（ＭｇＳｉＯ3））等の粉末を主成分とするセラミック材料を用いる。
【００６２】
そしてこの拘束シート１４とともに積層体１３を焼成した後に、拘束シート１４を、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＺｒＯ2から選ばれる少なくとも１種を含む砥粒を空気と共に０．０５〜０．５ＭＰａの圧力で吹き付けるなどの手法によって除去することによって焼結した多層回路基板を得ることができる。
【００６３】
このように拘束シートを用いて焼成すると、焼成時の収縮が拘束シート１４によって厚さ方向だけに抑えられているので、積層体１３の一辺の長さの収縮率を０．５％以下に抑えることができる。
【００６４】
このようにして作製された多層基板に対しては、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チップを含むチップ部品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。
【００６５】
また、表面の配線導体層３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。
【００６６】
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３、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。
【００６７】
【実施例】
実施例１
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、厚さが１８μｍ、表面粗さＲｚが５μｍのマット面と、表面粗さＲｚが０．８μｍのシャイニー面からなる銅箔を用い、このシャイニー面をＰＥＴ側に貼付した後、フォトエッチングによって、最小線幅が２５μｍの表層用回路パターンを形成した。また、上記と同じＰＥＴフィルムに対してマット面をＰＥＴ側に貼付した後、フォトエッチングによって、最小線幅が２５μｍの表層用回路パターンと、直径が１００μｍのビア用導体を有する導体パターン層を形成した後、シャイニー面を表面粗さＲａが２μｍ以上に粗化処理して内層用回路パターンを形成した。
【００６８】
この上に、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、導体パターン層の存在しない場所での乾燥後の厚みが２８μｍとなる様、光硬化セラミック層を形成した。
【００６９】
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。
【００７０】
セラミック原料粉末は、０．９５モルＭｇＴｉＯ3−０．０５モルＣａＴｉＯ3で表される主成分１００質量部に対して、ＢをＢ2Ｏ3換算で１０質量部、ＬｉをＬｉＣＯ3換算で５質量部添加したものを用いた。
【００７１】
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／ｃｍ2）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。
【００７２】
こうして、出来上がった光硬化セラミック層は、電極層上の非光硬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。
【００７３】
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パターン層を具備した延べ５０層の複合シートを作製した。
【００７４】
上記のようにして作製した複合シートより、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。
【００７５】
他方、平均粒径２μｍのアルミナを主成分とするセラミック粉末９０質量％と平均粒径５μｍのガラス粉末１０質量％の組成物からなる厚さ２５０μｍの拘束シートを作製した。そして、この拘束シートを前記積層体の最上面と最下面に配置し、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時間焼成を行った。その後、拘束シートをＡｌ2Ｏ3砥粒を空気と共に０．２ＭＰａの圧力で吹き付けることで除去し、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、導体パターン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、平面導体パターン層間の接続にあたり、金属箔からなる導体パターン層を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。
【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パターン層を具備した延べ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する。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、導体パターン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、平面導体パターン層間の接続にあたり、金属箔からなる導体パターン層を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。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の製造方法によれば、複合シートが導体パターン層とセラミック層とが実質的に同一厚みで導体パターン層がセラミック層を貫通して設けられているために、導体パターン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金属箔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。
【００８４】
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パターン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、再現よく導体パターン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。
【００８５】
また、積層部品を作製するにあたり、平面導体パターン層のみならず、ビア導体を導体パターン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】本発明の製造方法により形成された積層部品の一例である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製造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する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する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
１０ キャリアフィルム
１１ 導体パターン層
１２ 光硬化セラミック層
【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積層部品、積層基板などに適した複合シートの製造方法および積層部品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、ビア導体などの垂直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、貫通穴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、貫通穴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、導体ペーストを貫通穴内に充填し、乾燥すると、溶剤成分が揮散してしまうために、中心部が凹部となるような変形が発生しやすく、これによって充填不良や接続不良などが発生しやすいなどの問題があった。
【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や変形の発生を抑制した複合シートの製造方法および積層部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合シートの製造方法は、（ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、金属箔からなる導体パターン層を形成する工程と、（ｂ）前記導体パターン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、前記導体パターン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、前記光硬化セラミック層のうち前記導体パターン層の上以外の領域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うち前記導体パターン層の上に形成された非光硬化部を除去することによって、前記光硬化セラミック層および前記導体パターン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。なお、前記複合シートの製造方法は、前記（ｄ）工程後に、（ｅ）前記キャリアフィルムから、前記導体パターン層および前記光硬化セラミック層からなる複合シートを剥離する工程を具備してもよい。
【００２０】
また、本発明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、金属箔からなる導体パターン層を形成する工程と、（ｂ）前記導体パターン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、前記導体パターン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、前記光硬化セラミック層のうち前記導体パターン層の上以外の領域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うち前記導体パターン層の上に形成された非光硬化部を除去することによって、前記光硬化セラミック層および前記導体パターン層からなる複合シートを作製する工程と、（ｆ）前記（ａ）〜（ｄ）工程を経て、キャリアフィルムを有する他の複合シートを一つまたは複数形成する工程と、（ｇ）前記（ｄ）工程および前記（ｆ）工程によって作製されたすべての複合シートからキャリアフィルムを剥がして積層することにより積層体を形成する、または前記（ｄ）工程および前記（ｆ）工程によって作製されたすべての複合シートのうち積層したときに最上面および最下面を構成する複合シート以外の複合シートからキャリアフィルムを剥がして各複合シートを積層したあと、前記最上面および最下面を構成する複合シートのキャリアフィルムを剥がして積層体を形成する、あるいは前記（ｄ）工程によって作製された複合シートに、前記（ｆ）工程によって作成された他の複合シートの一つを積層したあと、当該他の複合シートからキャリアフィルムを剥がし、必要に応じて前記他の複合シートに前記（ｆ）工程によって作成されたさらに他の複合シートの一つを積層したあと、当該他の複合シートからキャリアフィルムを剥がすことを繰り返して積層体を形成する工程と、（ｈ）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。
【００２２】
本発明の製造方法によれば、セラミック層の一部に、金属箔からなる導体パターン層が前記セラミック層を貫通して形成された複合シートまたはこれを焼結した複合体を単一ユニットとしこれを積層した積層部品を製造することによって、３次元的な回路を形成するものであり、平面導体およびビア導体をすべて金属箔によって形成することができる。
【００２３】
そのために、金属箔による精度の高いパターンを具備するとともに、従来の貫通穴へのペーストの充填不良などに伴う導体層中における巣の発生等を防止することができる。
【００２４】
また、絶縁層の形成にあたり、本発明によれば、金属箔からなる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、従来、不可欠であった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。
【００２５】
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。
【００２６】
また、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も所定の多層回路基板を作製することができる。
【００２７】
このように、本発明によれば、金属箔からなる導体パターン層を具備しつつも、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。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の製造方法により形成された積層部品の一例である、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
上記セラミック多層回路基板１は、図１（ｂ）に示すように、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、金属箔からなる導体パターン層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。
【００３２】
より具体的には、セラミック層２ａおよび導体パターン層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および導体パターン層３ａの厚み差が導体パターン層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、導体パターン層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。
【００３３】
また、導体パターン層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、部分的に導体パターン層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。
【００３４】
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。
【００３５】
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）Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｓｉ３Ｎ４、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ＳｉＯ2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。
【００３６】
用いられる（２）の混合物や、（３）のガラス組成物としては、ＳｉＯ2−ＢａＯ−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ｂ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3系、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−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、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2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、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、フォルステライト、コージェライト、ムライト、ＡｌＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＣ、ＭｇＴｉＯ3、ＣａＴｉＯ3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。
【００３７】
一方、導体パターン層３ａ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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、金属箔からなる導体パターン層３ａが前記セラミック層２ａを貫通して形成されてなる複合シートＡを作製する。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
有機溶剤としては、エチルカルビトールアセテート、ブチルセロソルブ、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。
【００４６】
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。
【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、金属箔からなる導体パターン層１１を形成する。この金属箔からなる導体パターン層１１を形成する方法としては、キャリアフィルム１０の全面に金属箔を貼付した後、レジスト塗布、露光、現像、エッチング処理を施すことによってパターン化する。
【００４９】
ここで用いる金属箔としては、電解メッキ法によって形成されたものであることが望ましく、さらには一方の表面は、表面粗さＲｚが２μｍ以上のマット面と、表面粗さＲｚが１μｍ以下のシャイニー面から構成されることが望ましく、表面用の配線導体層を形成する場合、最終的にマット面が基板の内側を向くようにシャイニー面をキャリアフィルム１０に接着する。また、内層用配線導体層としては、マット面をキャリアフィルム１０に接着し、パターン形成後にシャイニー面を表面粗さＲａが２μｍ以上になるように粗化処理することが望ましい。これによって、金属箔とセラミック絶縁層との密着性を高めることができる。
【００５０】
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パターン層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。
【００５１】
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、導体パターン層１１形成以外の領域、すなわち導体パターン層１１の上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、導体パターン層１１の上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光硬化部を形成するが、導体パターン層１１は紫外線を通過しないために、導体パターン層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非光硬化部となる。また、このときの露光量は、実質的に光硬化部の厚みが、導体パターン層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。
【００５２】
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の非光硬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２（ｄ）に示すように、キャリアフィルム１０上には、導体パターン層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）に示すような複合シートＡ単体を得ることができる。
【００５４】
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パターン層１１が形成された複数の複合シートＡ１〜Ａ１４を作製する。
【００５５】
そして、図３（ａ）（ｂ）に示すように、これらの複合シートＡ１〜Ａ１４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１３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Ａ間に有機系接着剤を塗布して圧着してもよい。
【００５６】
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。
【００５７】
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、導体パターン層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。
【００５８】
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−１），図４（ｉ−２）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。
【００５９】
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。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。
【００６０】
また、焼成にあたっては、金属箔で配線導体層を形成する場合、金属箔の配線導体層自体は焼成収縮しないために、平面方向の収縮を抑制しながら焼成する必要がある。そのため、図３（ａ）に示すように、積層体１３の焼成温度では難焼結性のセラミック材料を主成分とする拘束シート１４を積層体１３の両面又は片面に加圧積層する。
【００６１】
この拘束シート１４は、難焼結性セラミック材料を主体とする無機成分に、有機バインダ、可塑剤、有機溶剤等を加えたスラリーをシート状に成形して得られる。例えば、積層体１３におけるセラミック材料が１０５０℃以下で焼成可能な低温焼成セラミックスからなる場合、難焼結性セラミック材料としては、具体的には１０５０℃以下の温度で緻密化しないような、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＢＮ、ＴｉＯ2の群から選ばれる少なくとも１種および／またはこれらの複合酸化物（例えばフォルステライト（Ｍｇ2ＳｉＯ4）、エンスタタイト（ＭｇＳｉＯ3））等の粉末を主成分とするセラミック材料を用いる。
【００６２】
そしてこの拘束シート１４とともに積層体１３を焼成した後に、拘束シート１４を、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＺｒＯ2から選ばれる少なくとも１種を含む砥粒を空気と共に０．０５〜０．５ＭＰａの圧力で吹き付けるなどの手法によって除去することによって焼結した多層回路基板を得ることができる。
【００６３】
このように拘束シートを用いて焼成すると、焼成時の収縮が拘束シート１４によって厚さ方向だけに抑えられているので、積層体１３の一辺の長さの収縮率を０．５％以下に抑えることができる。
【００６４】
このようにして作製された多層基板に対しては、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チップを含むチップ部品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。
【００６５】
また、表面の配線導体層３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。
【００６６】
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３、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。
【００６７】
【実施例】
実施例１
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、厚さが１８μｍ、表面粗さＲｚが５μｍのマット面と、表面粗さＲｚが０．８μｍのシャイニー面からなる銅箔を用い、このシャイニー面をＰＥＴ側に貼付した後、フォトエッチングによって、最小線幅が２５μｍの表層用回路パターンを形成した。また、上記と同じＰＥＴフィルムに対してマット面をＰＥＴ側に貼付した後、フォトエッチングによって、最小線幅が２５μｍの表層用回路パターンと、直径が１００μｍのビア用導体を有する導体パターン層を形成した後、シャイニー面を表面粗さＲａが２μｍ以上に粗化処理して内層用回路パターンを形成した。
【００６８】
この上に、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、導体パターン層の存在しない場所での乾燥後の厚みが２８μｍとなる様、光硬化セラミック層を形成した。
【００６９】
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。
【００７０】
セラミック原料粉末は、０．９５モルＭｇＴｉＯ3−０．０５モルＣａＴｉＯ3で表される主成分１００質量部に対して、ＢをＢ2Ｏ3換算で１０質量部、ＬｉをＬｉＣＯ3換算で５質量部添加したものを用いた。
【００７１】
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／ｃｍ2）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。
【００７２】
こうして、出来上がった光硬化セラミック層は、電極層上の非光硬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。
【００７３】
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パターン層を具備した延べ５０層の複合シートを作製した。
【００７４】
上記のようにして作製した複合シートより、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。
【００７５】
他方、平均粒径２μｍのアルミナを主成分とするセラミック粉末９０質量％と平均粒径５μｍのガラス粉末１０質量％の組成物からなる厚さ２５０μｍの拘束シートを作製した。そして、この拘束シートを前記積層体の最上面と最下面に配置し、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時間焼成を行った。その後、拘束シートをＡｌ2Ｏ3砥粒を空気と共に０．２ＭＰａの圧力で吹き付けることで除去し、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、導体パターン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、平面導体パターン層間の接続にあたり、金属箔からなる導体パターン層を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。
【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パターン層を具備した延べ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する。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、導体パターン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、平面導体パターン層間の接続にあたり、金属箔からなる導体パターン層を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。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の製造方法によれば、複合シートが導体パターン層とセラミック層とが実質的に同一厚みで導体パターン層がセラミック層を貫通して設けられているために、導体パターン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金属箔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。
【００８４】
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パターン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、再現よく導体パターン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。
【００８５】
また、積層部品を作製するにあたり、平面導体パターン層のみならず、ビア導体を導体パターン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】本発明の製造方法により形成された積層部品の一例である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製造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する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する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
１０ キャリアフィルム
１１ 導体パターン層
１２ 光硬化セラミック層
Claims (3)
- （ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、金属箔からなる導体パターン層を形成する工程と、
（ｂ）前記導体パターン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、前記導体パターン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、前記光硬化セラミック層のうち前記導体パターン層の上以外の領域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うち前記導体パターン層の上に形成された非光硬化部を除去することによって、前記光硬化セラミック層および前記導体パターン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複合シートの製造方法。 - 前記（ｄ）工程後に、
（ｅ）前記キャリアフィルムから、前記導体パターン層および前記光硬化セラミック層からなる複合シートを剥離する工程を具備する請求項１記載の複合シートの製造方法。 - （ａ）光透過可能なキャリアフィルム表面に、金属箔からなる導体パターン層を形成する工程と、
（ｂ）前記導体パターン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、前記導体パターン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、前記光硬化セラミック層のうち前記導体パターン層の上以外の領域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パターン層の上に形成された非光硬化部を除去することによって、前記光硬化セラミック層および前記導体パターン層からなる複合シートを作製する工程と、
（ｆ）前記（ａ）〜（ｄ）工程を経て、キャリアフィルムを有する他の複合シートを一つまたは複数形成する工程と、
（ｇ）前記（ｄ）工程および前記（ｆ）工程によって作製されたすべての複合シートからキャリアフィルムを剥がして積層することにより積層体を形成する、または前記（ｄ）工程および前記（ｆ）工程によって作製されたすべての複合シートのうち積層したときに最上面および最下面を構成する複合シート以外の複合シートからキャリアフィルムを剥がして各複合シートを積層したあと、前記最上面および最下面を構成する複合シートのキャリアフィルムを剥がして積層体を形成する、あるいは前記（ｄ）工程によって作製された複合シートに、前記（ｆ）工程によって作成された他の複合シートの一つを積層したあと、当該他の複合シートからキャリアフィルムを剥がし、必要に応じて前記他の複合シートに前記（ｆ）工程によって作成されたさらに他の複合シートの一つを積層したあと、当該他の複合シートからキャリアフィルムを剥がすことを繰り返して積層体を形成する工程と、
（ｈ）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積層部品の製造方法。
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