JP4432170B2 - 多層セラミック基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼成工程において主面方向の収縮を実質的に生じさせないようにすることができる、いわゆる無収縮プロセスを適用して製造される、多層セラミック基板およびその製造方法に関するもので、特に、焼成工程において生じる厚み方向の収縮のためにもたらされることのある、多層セラミック基板の反りを抑制するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層セラミック基板は、複数の積層されたセラミック層を備えている。このような多層セラミック基板の内部には、たとえば、セラミック層間の特定の界面に沿うように配線導体が形成され、また、多層セラミック基板の外表面上にも、配線導体が形成されている。
【０００３】
上述した配線導体の一部は、たとえばコンデンサ素子やインダクタ素子のような受動部品を構成するために利用され、そのため、多層セラミック基板は、このような受動部品を内蔵する構造とされたものもある。また、多層セラミック基板の外表面上に形成された配線導体には、他のチップ状電子部品が電気的に接続され、このようなチップ状電子部品を搭載するための基板として、多層セラミック基板が用いられることもある。
【０００４】
このようにして、多層セラミック基板は、たとえば、フィルタ回路、スイッチング回路、アンテナ回路等の種々の機能を有する回路を構成したり、また、半導体チップを収容するためのキャビティを備えていて、半導体パッケージとして機能したりするものがある。
【０００５】
このような多層セラミック基板をより多機能化、高密度化、高性能化するためには、多層セラミック基板において、上述したような配線導体を高密度に配置することが有効である。しかしながら、多層セラミック基板を得るためには、必ず焼成工程を経なければならないが、このような焼成工程においては、セラミックの焼結による収縮が生じ、このような収縮は多層セラミック基板全体において均一に生じにくく、そのため、配線導体において歪みがもたらされることがある。このような配線導体において生じる歪みは、上述のような配線導体の高密度化を阻害してしまう。
【０００６】
そこで、多層セラミック基板を製造するにあたって、焼成工程において多層セラミック基板の主面方向の収縮を実質的に生じさせないようにすることができる、いわゆる無収縮プロセスを適用することが提案されている。
【０００７】
無収縮プロセスによる多層セラミック基板の製造方法では、低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシートと、これら基体用グリーンシートの特定のものに接するように配置され、かつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートとを備える、生の複合積層体が用意され、次いで、この生の複合積層体を焼成することによって、多層セラミック基板を得るようにされる。
【０００８】
上述の焼成工程において、基体用グリーンシートは、収縮抑制用グリーンシートによって、その主面方向での収縮が抑制されながら、そこに含まれる低温焼結セラミック材料が焼結し、基体用セラミック層をもたらす。また、収縮抑制用グリーンシートにおいては、収縮抑制用セラミック材料の間に、基体用グリーンシートに含まれていた材料の一部が浸透することによって、この収縮抑制用セラミック材料が固着され、収縮抑制用セラミック層をもたらす。
【０００９】
したがって、上述のような無収縮プロセスによれば、基体用グリーンシートの主面方向での収縮が抑制されながら多層セラミック基板が製造されるので、多層セラミック基板に関連して設けられる配線導体において歪みが生じにくくなり、配線導体の高密度化を進めることが容易になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無収縮プロセスによれば、上述したように、主面方向での収縮は抑制されるが、厚み方向にのみ実質的に収縮することになるため、収縮抑制用グリーンシートによる収縮抑制を行なわない、通常の方法によって製造された多層セラミック基板に比べると、かえって反りが大きく発生することがある。
【００１１】
なお、このような反りを抑制するための技術として、たとえば、特開昭５７−４３５００号公報に記載されたものがある。ここに記載された技術は、無収縮プロセスではなく、通常の方法によって多層セラミック基板を製造しようとするもので、グリーンシートの周辺部に枠状のダミー電極を形成し、このようにダミー電極が形成されたグリーンシートを積み重ねて焼成する方法を採用しようとするもので、ダミー電極の作用によって、得られた多層セラミック基板において反りや歪みを抑制しようとするものである。
【００１２】
この従来技術では、焼成工程において、グリーンシートの収縮率よりダミー電極の収縮率の方が小さいことを利用して、多層セラミック基板の周辺部における収縮を抑制することによって、得られた多層セラミック基板において反りや歪みを生じにくくしようとしている。
【００１３】
しかしながら、上述したような従来技術は、無収縮プロセスを用いて多層セラミック基板を製造する方法に適用しても、反りや歪みの抑制効果を期待できない。無収縮プロセスを用いる場合には、枠状のダミー電極の収縮率の方が、基体用グリーンシートの収縮率よりも大きくなるため、多層セラミック基板の周辺部において収縮を抑制する効果を発揮し得ないからである。むしろ、ダミー電極の収縮率がより大きいため、かえって反りを生じさせる、という逆効果さえ奏されることもあり得る。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、多層セラミック基板の製造方法およびそれによって得られた多層セラミック基板を提供しようとすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、簡単に言えば、無収縮プロセスを適用するに際して用いられる収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、その周縁部と中央部との間で差をもたせ、より具体的には、周縁部においてより厚くすることによって、周縁部における収縮抑制効果すなわち拘束力がより大きく得られるようにし、それによって、焼成後の多層セラミック基板において反りのような不所望な変形が生じることを抑制しようとするものである。
【００１６】
より詳細には、この発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシートと、これら基体用グリーンシートの特定のものに接するように配置され、かつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートとを備える、生の複合積層体を用意する工程と、この生の複合積層体を焼成する工程とを備え、上述した技術的課題を解決するため、収縮抑制用グリーンシートの少なくとも１つとして、当該収縮抑制用グリーンシートと接する基体用グリーンシートの形成領域上での収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものを用いることを特徴としている。
【００１７】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法の第１の実施態様では、上述のように上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされている収縮用グリーンシートは、それぞれ厚みを有する周縁部および中央部を備え、周縁部の厚みが中央部の厚みよりも厚くされている。この場合、周縁部の厚みは、中央部の厚みの１．５〜２．５倍に選ばれるのが好ましい。
【００１８】
上述したような第１の実施態様において、生の複合積層体を用意する工程は、特定の基体用グリーンシート上に、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを一様な厚みで付与することによって、一様な厚みの収縮抑制用セラミック材料膜を形成した後、この収縮抑制用セラミック材料膜上であって収縮抑制用セラミック材料膜の周縁部にのみ、スラリーを再び付与することによって、周縁部において中央部より厚みが厚くされている収縮抑制用グリーンシートを形成する工程を備えることが好ましい。
【００１９】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法の第２の実施態様においては、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされている収縮抑制用グリーンシートは、厚みを有する周縁部のみを備える枠形状を有している。
【００２０】
上述の第２の実施態様において、生の複合積層体を用意する工程は、特定の基体用グリーンシート上であってこの基体用グリーンシートの周縁部にのみ、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを付与することによって、周縁部において中央部より厚みが厚くされている、すなわち周縁部のみを備える枠形状を有している収縮抑制用グリーンシートを形成する工程を備えることが好ましい。
【００２１】
この発明は、また、上述したような製造方法によって得られた、多層セラミック基板にも向けられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１を分解して示す断面図である。
【００２３】
生の複合積層体１は、低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシート２を備えている。ここで用いられる低温焼結セラミック材料は、比較的低温で焼結可能であり、そのため、たとえば、結晶化ガラス、またはガラスとセラミックとの混合物をもって構成される。より具体的には、低温焼結セラミック材料として、たとえば、ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系低温焼結セラミック材料が好適に用いられる。
【００２４】
複合積層体１は、また、上述の基体用グリーンシート２の特定のものに接するように配置される、第１および第２の収縮抑制用グリーンシート３および４を備えている。これら収縮抑制用グリーンシート３および４は、前述した低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含んでいる。この収縮抑制用セラミック材料としては、たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、酸化チタン、チタン酸バリウム、炭化ケイ素または窒化アルミニウムを主成分とするものが用いられる。
【００２５】
上述した第１および第２の収縮抑制用グリーンシート３および４の内、第２の収縮抑制用グリーンシート４は、一様な厚みを有しているが、第１の収縮抑制用グリーンシート３にあっては、当該収縮抑制用グリーンシート３と接する基体用グリーンシート２の形成領域上での収縮抑制用グリーンシート３の厚みに関して、上記形成領域上での周縁部５の厚みが上記形成領域上での中央部６の厚みより厚くされている。
【００２６】
なお、得ようとする多層セラミック基板の内部または外表面上に形成される配線導体が、この生の複合積層体１の段階で、特定の基体用グリーンシート２の主面に沿って形成されたり、特定の基体用グリーンシート２および／または特定の収縮抑制用グリーンシート３および４を貫通するビアホール導体として形成されたりしているが、図１では、これら配線導体の図示が省略されている。
【００２７】
生の複合積層体１を得るため、たとえば、図１に示すような順序をもって、基体用グリーンシート２ならびに収縮抑制用グリーンシート３および４が積み重ねられ、適当な圧力でプレスされる。このとき、各々独立して用意された基体用グリーンシート２ならびに収縮抑制用グリーンシート３および４を順次積み重ねるようにしてもよいが、収縮抑制用グリーンシート３および４にあっては、好ましくは、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを印刷または塗布等の方法によって、対応の基体用グリーンシート２上に付与することによって基体用グリーンシート２上で成形するようにされる。
【００２８】
特に、第１の収縮抑制用グリーンシート３を基体用グリーンシート２上で成形する場合、対応の基体用グリーンシート２上に、上述したスラリーを一様な厚みで付与することによって、一様な厚みの収縮抑制用セラミック材料膜を形成した後、この収縮抑制用セラミック材料膜上であって収縮抑制用セラミック材料膜の周縁部にのみ、再び、スラリーを付与することによって、周縁部５において中央部６より厚みが厚くされた第１の収縮抑制用グリーンシート３を形成するようにすることが好ましい。
【００２９】
上述した第１の収縮抑制用グリーンシート３において、周縁部５の厚みは、中央部６の厚みの１．５〜２．５倍に選ばれることが好ましい。周縁部５の厚みが、中央部６の厚みの１．５倍未満であると、後の焼成工程における反りを抑制するための拘束力が十分でなく、他方、２．５倍を超えても、反りの抑制効果が飽和するばかりでなく、周縁部５の厚みを増すためのスラリー付与工程を何回も繰り返す必要があり、製造の能率が低下するとともに、得られた多層セラミック基板において、反り以外の不所望な変形が生じることがあるためである。
【００３０】
なお、第１の収縮抑制用グリーンシート３の厚みが厚くされた周縁部５は、焼成後において、カットまたは研磨等によって除去するようにしてもよい。このような除去を行なうことによって、第１の収縮抑制用グリーンシート３の厚みが厚くされた周縁部５の幅方向寸法や厚みについては、得ようとする多層セラミック基板の形態にあまりとらわれることなく、反り抑制の観点から最も効果的なものを選ぶことが可能になる。
【００３１】
このようにして得られた生の複合積層体１は、次いで、焼成されることによって、目的とする多層セラミック基板が得られる。
【００３２】
上述した焼成工程において、基体用グリーンシート２は、収縮抑制用グリーンシート３および４によって、その主面方向での収縮が抑制されながら、基体用グリーンシート２に含まれる低温焼結セラミック材料が焼結され、その結果、焼結後の基体用セラミック層がもたらされる。このとき、基体用グリーンシート２は、厚み方向にのみ実質的に収縮する。
【００３３】
他方、収縮抑制用グリーンシート３および４においては、そこに含まれる収縮抑制用セラミック材料の間に、基体用グリーンシート２に含まれる材料の一部が浸透することによって、これら収縮抑制用セラミック材料が固着され、その結果、収縮抑制用セラミック層がもたらされる。
【００３４】
また、注目すべきは、焼成段階における第１の収縮抑制用グリーンシート３の周縁部５が、収縮抑制に関してより強い拘束力を及ぼすことである。このように、周縁部５におけるより強い拘束力は、焼成工程における複合積層体２ないしは多層セラミック基板の周縁部における不所望な変形を抑制し、その結果、得られた多層セラミック基板において反りのような不所望な変形を生じにくくすることができる。
【００３５】
なお、図１に示した複合積層体１におけるグリーンシート２〜４の積層順序は一例にすぎず、このような積層順序は、必要に応じて、任意に変更することができる。たとえば、第２の収縮抑制用グリーンシート４に代えて、第１の収縮抑制用グリーンシート３を用いてもよく、逆に、第１の収縮抑制用グリーンシート３のいくつかを第２の収縮抑制用グリーンシート４で置き換えてもよい。すなわち、第１の収縮抑制用グリーンシート３は、その数および積層位置に関して種々に変更することができ、それによる効果が発揮される限り、１つの複合積層体１において単に１つの第１の収縮抑制用グリーンシート３が積層されるだけであってもよい。
【００３６】
図２は、この発明の他の実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１１を分解して示す断面図である。図２において、図１に示す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。
【００３７】
図２に示した複合積層体１１においても、第１の収縮抑制用グリーンシート１２として、図１に示した複合積層体１の場合と同様、当該収縮抑制用グリーンシート１２と接する前記基体用グリーンシート２の形成領域上での収縮抑制用グリーンシート１２の厚みに関して、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものが用いられるが、特に、図２に示した複合積層体１１においては、所定の厚みを有する周縁部１３のみを備える枠形状を有するものが用いられることを特徴としている。このような第１の収縮抑制用グリーンシート１２は、好ましくは、これに接する基体用グリーンシート２上であってこの基体用グリーンシート２の周縁部にのみ、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを印刷等により付与することによって形成される。
【００３８】
上述の点を除く、この複合積層体１１に関する構成および製造方法については、前述した図１に示す複合積層体１の場合と実質的に同様である。
【００３９】
以上のように、この発明に係る多層セラミック基板の製造方法によれば、無収縮プロセスが採用され、焼成することによって多層セラミック基板となる生の複合積層体において備える収縮抑制用グリーンシートの少なくとも１つとして、当該収縮抑制用グリーンシートと接する基体用グリーンシートの形成領域上での収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものを用いるので、その周縁部における収縮抑制効果を発揮させる拘束力がより強くなるので、焼成の結果得られた多層セラミック基板において、反りのような不所望な変形が生じることを抑制することができる。
【００４０】
したがって、このような製造方法によって得られた多層セラミック基板によれば、反りのような不所望な変形が生じることが抑制されているので、当該多層セラミック基板をたとえばマザーボード上に実装する際に付与される半田の付与量あるいはクリーム半田の塗布量を安定させることができるとともに、この多層セラミック基板上に実装されるチップ状電子部品等の搭載状態を安定なものとすることができ、このような多層セラミック基板を用いて構成される電子機器において、安定した品質を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１を分解して示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１１を分解して示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１ 生の複合積層体
２ 基体用グリーンシート
３，４，１２ 収縮抑制用グリーンシート
５，１３ 周縁部
６ 中央部
【発明の属する技術分野】
この発明は、焼成工程において主面方向の収縮を実質的に生じさせないようにすることができる、いわゆる無収縮プロセスを適用して製造される、多層セラミック基板およびその製造方法に関するもので、特に、焼成工程において生じる厚み方向の収縮のためにもたらされることのある、多層セラミック基板の反りを抑制するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層セラミック基板は、複数の積層されたセラミック層を備えている。このような多層セラミック基板の内部には、たとえば、セラミック層間の特定の界面に沿うように配線導体が形成され、また、多層セラミック基板の外表面上にも、配線導体が形成されている。
【０００３】
上述した配線導体の一部は、たとえばコンデンサ素子やインダクタ素子のような受動部品を構成するために利用され、そのため、多層セラミック基板は、このような受動部品を内蔵する構造とされたものもある。また、多層セラミック基板の外表面上に形成された配線導体には、他のチップ状電子部品が電気的に接続され、このようなチップ状電子部品を搭載するための基板として、多層セラミック基板が用いられることもある。
【０００４】
このようにして、多層セラミック基板は、たとえば、フィルタ回路、スイッチング回路、アンテナ回路等の種々の機能を有する回路を構成したり、また、半導体チップを収容するためのキャビティを備えていて、半導体パッケージとして機能したりするものがある。
【０００５】
このような多層セラミック基板をより多機能化、高密度化、高性能化するためには、多層セラミック基板において、上述したような配線導体を高密度に配置することが有効である。しかしながら、多層セラミック基板を得るためには、必ず焼成工程を経なければならないが、このような焼成工程においては、セラミックの焼結による収縮が生じ、このような収縮は多層セラミック基板全体において均一に生じにくく、そのため、配線導体において歪みがもたらされることがある。このような配線導体において生じる歪みは、上述のような配線導体の高密度化を阻害してしまう。
【０００６】
そこで、多層セラミック基板を製造するにあたって、焼成工程において多層セラミック基板の主面方向の収縮を実質的に生じさせないようにすることができる、いわゆる無収縮プロセスを適用することが提案されている。
【０００７】
無収縮プロセスによる多層セラミック基板の製造方法では、低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシートと、これら基体用グリーンシートの特定のものに接するように配置され、かつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートとを備える、生の複合積層体が用意され、次いで、この生の複合積層体を焼成することによって、多層セラミック基板を得るようにされる。
【０００８】
上述の焼成工程において、基体用グリーンシートは、収縮抑制用グリーンシートによって、その主面方向での収縮が抑制されながら、そこに含まれる低温焼結セラミック材料が焼結し、基体用セラミック層をもたらす。また、収縮抑制用グリーンシートにおいては、収縮抑制用セラミック材料の間に、基体用グリーンシートに含まれていた材料の一部が浸透することによって、この収縮抑制用セラミック材料が固着され、収縮抑制用セラミック層をもたらす。
【０００９】
したがって、上述のような無収縮プロセスによれば、基体用グリーンシートの主面方向での収縮が抑制されながら多層セラミック基板が製造されるので、多層セラミック基板に関連して設けられる配線導体において歪みが生じにくくなり、配線導体の高密度化を進めることが容易になる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無収縮プロセスによれば、上述したように、主面方向での収縮は抑制されるが、厚み方向にのみ実質的に収縮することになるため、収縮抑制用グリーンシートによる収縮抑制を行なわない、通常の方法によって製造された多層セラミック基板に比べると、かえって反りが大きく発生することがある。
【００１１】
なお、このような反りを抑制するための技術として、たとえば、特開昭５７−４３５００号公報に記載されたものがある。ここに記載された技術は、無収縮プロセスではなく、通常の方法によって多層セラミック基板を製造しようとするもので、グリーンシートの周辺部に枠状のダミー電極を形成し、このようにダミー電極が形成されたグリーンシートを積み重ねて焼成する方法を採用しようとするもので、ダミー電極の作用によって、得られた多層セラミック基板において反りや歪みを抑制しようとするものである。
【００１２】
この従来技術では、焼成工程において、グリーンシートの収縮率よりダミー電極の収縮率の方が小さいことを利用して、多層セラミック基板の周辺部における収縮を抑制することによって、得られた多層セラミック基板において反りや歪みを生じにくくしようとしている。
【００１３】
しかしながら、上述したような従来技術は、無収縮プロセスを用いて多層セラミック基板を製造する方法に適用しても、反りや歪みの抑制効果を期待できない。無収縮プロセスを用いる場合には、枠状のダミー電極の収縮率の方が、基体用グリーンシートの収縮率よりも大きくなるため、多層セラミック基板の周辺部において収縮を抑制する効果を発揮し得ないからである。むしろ、ダミー電極の収縮率がより大きいため、かえって反りを生じさせる、という逆効果さえ奏されることもあり得る。
【００１４】
そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、多層セラミック基板の製造方法およびそれによって得られた多層セラミック基板を提供しようとすることである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、簡単に言えば、無収縮プロセスを適用するに際して用いられる収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、その周縁部と中央部との間で差をもたせ、より具体的には、周縁部においてより厚くすることによって、周縁部における収縮抑制効果すなわち拘束力がより大きく得られるようにし、それによって、焼成後の多層セラミック基板において反りのような不所望な変形が生じることを抑制しようとするものである。
【００１６】
より詳細には、この発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシートと、これら基体用グリーンシートの特定のものに接するように配置され、かつ低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートとを備える、生の複合積層体を用意する工程と、この生の複合積層体を焼成する工程とを備え、上述した技術的課題を解決するため、収縮抑制用グリーンシートの少なくとも１つとして、当該収縮抑制用グリーンシートと接する基体用グリーンシートの形成領域上での収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものを用いることを特徴としている。
【００１７】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法の第１の実施態様では、上述のように上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされている収縮用グリーンシートは、それぞれ厚みを有する周縁部および中央部を備え、周縁部の厚みが中央部の厚みよりも厚くされている。この場合、周縁部の厚みは、中央部の厚みの１．５〜２．５倍に選ばれるのが好ましい。
【００１８】
上述したような第１の実施態様において、生の複合積層体を用意する工程は、特定の基体用グリーンシート上に、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを一様な厚みで付与することによって、一様な厚みの収縮抑制用セラミック材料膜を形成した後、この収縮抑制用セラミック材料膜上であって収縮抑制用セラミック材料膜の周縁部にのみ、スラリーを再び付与することによって、周縁部において中央部より厚みが厚くされている収縮抑制用グリーンシートを形成する工程を備えることが好ましい。
【００１９】
この発明に係る多層セラミック基板の製造方法の第２の実施態様においては、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされている収縮抑制用グリーンシートは、厚みを有する周縁部のみを備える枠形状を有している。
【００２０】
上述の第２の実施態様において、生の複合積層体を用意する工程は、特定の基体用グリーンシート上であってこの基体用グリーンシートの周縁部にのみ、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを付与することによって、周縁部において中央部より厚みが厚くされている、すなわち周縁部のみを備える枠形状を有している収縮抑制用グリーンシートを形成する工程を備えることが好ましい。
【００２１】
この発明は、また、上述したような製造方法によって得られた、多層セラミック基板にも向けられる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の一実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１を分解して示す断面図である。
【００２３】
生の複合積層体１は、低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシート２を備えている。ここで用いられる低温焼結セラミック材料は、比較的低温で焼結可能であり、そのため、たとえば、結晶化ガラス、またはガラスとセラミックとの混合物をもって構成される。より具体的には、低温焼結セラミック材料として、たとえば、ＢａＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系低温焼結セラミック材料が好適に用いられる。
【００２４】
複合積層体１は、また、上述の基体用グリーンシート２の特定のものに接するように配置される、第１および第２の収縮抑制用グリーンシート３および４を備えている。これら収縮抑制用グリーンシート３および４は、前述した低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含んでいる。この収縮抑制用セラミック材料としては、たとえば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、酸化チタン、チタン酸バリウム、炭化ケイ素または窒化アルミニウムを主成分とするものが用いられる。
【００２５】
上述した第１および第２の収縮抑制用グリーンシート３および４の内、第２の収縮抑制用グリーンシート４は、一様な厚みを有しているが、第１の収縮抑制用グリーンシート３にあっては、当該収縮抑制用グリーンシート３と接する基体用グリーンシート２の形成領域上での収縮抑制用グリーンシート３の厚みに関して、上記形成領域上での周縁部５の厚みが上記形成領域上での中央部６の厚みより厚くされている。
【００２６】
なお、得ようとする多層セラミック基板の内部または外表面上に形成される配線導体が、この生の複合積層体１の段階で、特定の基体用グリーンシート２の主面に沿って形成されたり、特定の基体用グリーンシート２および／または特定の収縮抑制用グリーンシート３および４を貫通するビアホール導体として形成されたりしているが、図１では、これら配線導体の図示が省略されている。
【００２７】
生の複合積層体１を得るため、たとえば、図１に示すような順序をもって、基体用グリーンシート２ならびに収縮抑制用グリーンシート３および４が積み重ねられ、適当な圧力でプレスされる。このとき、各々独立して用意された基体用グリーンシート２ならびに収縮抑制用グリーンシート３および４を順次積み重ねるようにしてもよいが、収縮抑制用グリーンシート３および４にあっては、好ましくは、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを印刷または塗布等の方法によって、対応の基体用グリーンシート２上に付与することによって基体用グリーンシート２上で成形するようにされる。
【００２８】
特に、第１の収縮抑制用グリーンシート３を基体用グリーンシート２上で成形する場合、対応の基体用グリーンシート２上に、上述したスラリーを一様な厚みで付与することによって、一様な厚みの収縮抑制用セラミック材料膜を形成した後、この収縮抑制用セラミック材料膜上であって収縮抑制用セラミック材料膜の周縁部にのみ、再び、スラリーを付与することによって、周縁部５において中央部６より厚みが厚くされた第１の収縮抑制用グリーンシート３を形成するようにすることが好ましい。
【００２９】
上述した第１の収縮抑制用グリーンシート３において、周縁部５の厚みは、中央部６の厚みの１．５〜２．５倍に選ばれることが好ましい。周縁部５の厚みが、中央部６の厚みの１．５倍未満であると、後の焼成工程における反りを抑制するための拘束力が十分でなく、他方、２．５倍を超えても、反りの抑制効果が飽和するばかりでなく、周縁部５の厚みを増すためのスラリー付与工程を何回も繰り返す必要があり、製造の能率が低下するとともに、得られた多層セラミック基板において、反り以外の不所望な変形が生じることがあるためである。
【００３０】
なお、第１の収縮抑制用グリーンシート３の厚みが厚くされた周縁部５は、焼成後において、カットまたは研磨等によって除去するようにしてもよい。このような除去を行なうことによって、第１の収縮抑制用グリーンシート３の厚みが厚くされた周縁部５の幅方向寸法や厚みについては、得ようとする多層セラミック基板の形態にあまりとらわれることなく、反り抑制の観点から最も効果的なものを選ぶことが可能になる。
【００３１】
このようにして得られた生の複合積層体１は、次いで、焼成されることによって、目的とする多層セラミック基板が得られる。
【００３２】
上述した焼成工程において、基体用グリーンシート２は、収縮抑制用グリーンシート３および４によって、その主面方向での収縮が抑制されながら、基体用グリーンシート２に含まれる低温焼結セラミック材料が焼結され、その結果、焼結後の基体用セラミック層がもたらされる。このとき、基体用グリーンシート２は、厚み方向にのみ実質的に収縮する。
【００３３】
他方、収縮抑制用グリーンシート３および４においては、そこに含まれる収縮抑制用セラミック材料の間に、基体用グリーンシート２に含まれる材料の一部が浸透することによって、これら収縮抑制用セラミック材料が固着され、その結果、収縮抑制用セラミック層がもたらされる。
【００３４】
また、注目すべきは、焼成段階における第１の収縮抑制用グリーンシート３の周縁部５が、収縮抑制に関してより強い拘束力を及ぼすことである。このように、周縁部５におけるより強い拘束力は、焼成工程における複合積層体２ないしは多層セラミック基板の周縁部における不所望な変形を抑制し、その結果、得られた多層セラミック基板において反りのような不所望な変形を生じにくくすることができる。
【００３５】
なお、図１に示した複合積層体１におけるグリーンシート２〜４の積層順序は一例にすぎず、このような積層順序は、必要に応じて、任意に変更することができる。たとえば、第２の収縮抑制用グリーンシート４に代えて、第１の収縮抑制用グリーンシート３を用いてもよく、逆に、第１の収縮抑制用グリーンシート３のいくつかを第２の収縮抑制用グリーンシート４で置き換えてもよい。すなわち、第１の収縮抑制用グリーンシート３は、その数および積層位置に関して種々に変更することができ、それによる効果が発揮される限り、１つの複合積層体１において単に１つの第１の収縮抑制用グリーンシート３が積層されるだけであってもよい。
【００３６】
図２は、この発明の他の実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１１を分解して示す断面図である。図２において、図１に示す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。
【００３７】
図２に示した複合積層体１１においても、第１の収縮抑制用グリーンシート１２として、図１に示した複合積層体１の場合と同様、当該収縮抑制用グリーンシート１２と接する前記基体用グリーンシート２の形成領域上での収縮抑制用グリーンシート１２の厚みに関して、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものが用いられるが、特に、図２に示した複合積層体１１においては、所定の厚みを有する周縁部１３のみを備える枠形状を有するものが用いられることを特徴としている。このような第１の収縮抑制用グリーンシート１２は、好ましくは、これに接する基体用グリーンシート２上であってこの基体用グリーンシート２の周縁部にのみ、収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを印刷等により付与することによって形成される。
【００３８】
上述の点を除く、この複合積層体１１に関する構成および製造方法については、前述した図１に示す複合積層体１の場合と実質的に同様である。
【００３９】
以上のように、この発明に係る多層セラミック基板の製造方法によれば、無収縮プロセスが採用され、焼成することによって多層セラミック基板となる生の複合積層体において備える収縮抑制用グリーンシートの少なくとも１つとして、当該収縮抑制用グリーンシートと接する基体用グリーンシートの形成領域上での収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、上記形成領域上での周縁部の厚みが上記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものを用いるので、その周縁部における収縮抑制効果を発揮させる拘束力がより強くなるので、焼成の結果得られた多層セラミック基板において、反りのような不所望な変形が生じることを抑制することができる。
【００４０】
したがって、このような製造方法によって得られた多層セラミック基板によれば、反りのような不所望な変形が生じることが抑制されているので、当該多層セラミック基板をたとえばマザーボード上に実装する際に付与される半田の付与量あるいはクリーム半田の塗布量を安定させることができるとともに、この多層セラミック基板上に実装されるチップ状電子部品等の搭載状態を安定なものとすることができ、このような多層セラミック基板を用いて構成される電子機器において、安定した品質を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１を分解して示す断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態による多層セラミック基板の製造方法において用意される生の複合積層体１１を分解して示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１ 生の複合積層体
２ 基体用グリーンシート
３，４，１２ 収縮抑制用グリーンシート
５，１３ 周縁部
６ 中央部
Claims (7)
- 低温焼結セラミック材料を含む、複数の基体用グリーンシートと、前記基体用グリーンシートの特定のものに接するように配置され、かつ前記低温焼結セラミック材料の焼結温度では焼結しない収縮抑制用セラミック材料を含む、収縮抑制用グリーンシートとを備える、生の複合積層体を用意する工程と、
前記生の複合積層体を焼成する工程と
を備え、
前記収縮抑制用グリーンシートの少なくとも１つとして、当該収縮抑制用グリーンシートと接する前記基体用グリーンシートの形成領域上での前記収縮抑制用グリーンシートの厚みに関して、前記形成領域上での周縁部の厚みが前記形成領域上での中央部の厚みより厚くされているものを用いる、
多層セラミック基板の製造方法。 - 前記形成領域上での周縁部の厚みが前記形成領域上での中央部の厚みより厚くされている収縮抑制用グリーンシートは、それぞれ厚みを有する周縁部および中央部を備え、前記周縁部の厚みが前記中央部の厚みよりも厚くされている、請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記周縁部の厚みは、前記中央部の厚みの１．５〜２．５倍に選ばれる、請求項２に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記生の複合積層体を用意する工程は、特定の前記基体用グリーンシート上に、前記収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを一様な厚みで付与することによって、一様な厚みの収縮抑制用セラミック材料膜を形成した後、前記収縮抑制用セラミック材料膜上であって前記収縮抑制用セラミック材料膜の周縁部にのみ、前記スラリーを付与することによって、前記周縁部において中央部より厚みが厚くされている収縮抑制用グリーンシートを形成する工程を備える、請求項２または３に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記形成領域上での周縁部の厚みが前記形成領域上での中央部の厚みより厚くされている収縮抑制用グリーンシートは、厚みを有する周縁部のみを備える枠形状を有する、請求項１に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 前記生の複合積層体を用意する工程は、特定の前記基体用グリーンシート上であって前記基体用グリーンシートの周縁部にのみ、前記収縮抑制用セラミック材料を含むスラリーを付与することによって、前記周縁部において中央部より厚みが厚くされている収縮抑制用グリーンシートを形成する工程を備える、請求項５に記載の多層セラミック基板の製造方法。
- 請求項１ないし６のいずれかに記載の製造方法によって得られた、多層セラミック基板。
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