JP4475076B2 - 多層セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、互いに異なる電気的特性および／または物理的特性を有する複数のセラミック材料を組み合わせることによって構成される多層セラミック基板の製造方法に関する。

多層セラミック基板は、複数のセラミック層からなり、各セラミック層間には、それらの界面に沿うように配線導体が形成されている。通常、多層セラミック基板は、多機能化、多性能化のために、互いに異なる電気的特性や物理的特性を有する複数種類のセラミック材料のグリーンシートを積層し、得られた複合積層体を同時に焼成して製造されている。これは、多層セラミック基板の内部に、コンデンサやインダクタなどのように異なる誘電率特性などが要求される電子素子を一体に作り込むためである。

このような多層セラミック基板を得るため、従来、次のような手段が提案されていた。
（１）互いに異なる電気的特性を与えるセラミック材料をそれぞれ含む複数種類のセラミック層を積層する方法。例えば、互いに異なる誘電率を有する誘電体セラミック材料をそれぞれ含む複数種類のセラミック層と磁性体セラミック材料を含むセラミック層とを積層するもの（例えば特許文献１を参照。）。

（２）焼成前のグリーンシートの積層体の内部に空間を形成し、この空間に、焼成前の成形体ブロックを嵌め込み、その後に成形体ブロックとグリーンシートの積層体を同時に焼成する方法（例えば特許文献２〜５を参照。）。

（３）フォトリソ工法を用いて焼成前のグリーンシートに空間を形成し、その空間に異材質ペーストを充填して異材質複合グリーンシートを作製し、さらに同工法でその上に導体を形成し、積層し、焼成する方法（例えば特許文献６を参照。）。

（４）焼成前のグリーンシートに部分的に空隙を設け、異種材料のグリーンシートをその空隙に嵌め込み、シート単位で複合体を作製し、積層、同時焼成する方法（例えば特許文献７を参照。）。

特開２００１−１４４４３８号公報 特開昭６１−２８８４９８号公報 特許第３３２２１９９号公報 特開平１１−１６３５３０号公報 特開平１１−８７９１８号公報 特許第３０６６４５５号 特開２００４−１４８６１０号公報

しかし、特許文献１に記載された技術では、誘電体が基板内部に層状に配置されるため、設計の自由度が低い。また、誘電率に適合した素子を各層の主面方向に形成するため、層の厚みを十分に確保しなければならず、多層セラミック基板全体の厚みが増してしまう。

また、特許文献２〜特許文献５に記載された技術では、それぞれの部材が基板の厚み方向でしか接続できないため設計の自由度が低い。また、積層体内部の空間に成形体ブロックを精度良く挿入することが困難である。さらにそれぞれの部材間に空隙が生じ易く、信頼性に欠ける。また、積層体と成形ブロックの積層方向が９０度異なるため、積層体の空間寸法と成形体ブロック寸法を調整する事が難しく、またその為の不必要なスペースが必要になる。

また、特許文献６に記載された技術では、フォトリソ工法を使用するため高価である。空間形状、レイアウトが変更になるたびにマスクを作製する必要が生じ、リードタイムが長くなる。

また、特許文献７に記載された技術では、厚み５０〜３００μｍのグリーンシートに設けられた空隙に異種材料のシートを凸金型で切断すると同時に挿入するが、多量に、高速にその作業を行なう場合、凸金型の下死点停止位置がばらつき、さらに凸金型と挿入するグリーンシートとの間にエアーを抱き込むことによって、グリーンシートが凹状に変形し、挿入シートと空隙を設けたシートの厚み方向に位置がずれる。大きくずれた場合、挿入したグリーンシートが脱落する場合がある。特に挿入したグリーンシートのサイズが大きく、且つ薄い場合は顕著である。さらに、挿入後の異材質複合体のグリーンシートをハンドリングする場合に挿入したグリーンシートが脱落しやすい。これについても挿入したグリーンシートのサイズが大きく、且つ薄い場合は顕著である。また、グリーンシートを挿入しただけでは、その後の印刷でペーストが異材質複合体のグリーンシートのうち異材質境界部分に染み込み、積層後の上下層の絶縁を低下させる。

さらに近年、多層セラミック基板においてより多くの多層化或いは小型化並びに設計の自由度向上のためにグリーンシート１枚あたりの薄型化が要求される。

そこで本発明の目的は、多層セラミック基板を製造する方法において、（１）グリーンシートが５０μｍ以上の厚いときはもちろんのこと、多層セラミック基板のより多くの多層化或いは小型化並びに設計の自由度向上のために、５０μｍ未満と薄層化しても異材質複合グリーンシートの厚み制御が容易であること、（２）異材質のグリーンシートを所定部分に精度良く挿入できること、（３）異材質複合グリーンシートのうち、異材質の嵌めこんだグリーンシートを製造工程中で脱落させないこと、（４）異材質複合グリーンシートにおける異材質の境界部分にまたがる導体印刷を行なっても、境界部分の隙間をなくしておき、導体の染み込みを防止すること、（５）支持体付着の状態でグリーンシートをハンドリングすることで寸法悪化を防ぐこと、である。

本発明者らは、グリーンシートを載せた支持体を打ち抜かずに異材質複合グリーンシートまで製造することにより、異材質複合グリーンシートのうち、異材質の嵌めこんだグリーンシートが製造工程中で脱落しにくいことを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、シート状の支持体の表面に密着させた第１グリーンシートを、該第１グリーンシート側が凹金型に向き、前記支持体側が凸金型に向くように、パンチャーにセットし、前記凸金型が前記支持体を打ち抜かないように前記パンチャーを作動させて前記第１グリーンシートの所定部分の周縁に切り込み若しくはクラックを入れ、同時に前記凹金型側から吸引して前記第１グリーンシートの所定部分を除去する工程と、前記第１グリーンシートに第２グリーンシートを重ねて仮接着する工程と、前記第１グリーンシートの所定部分の抜き取り孔に、前記第２グリーンシートを挿入し、前記シート状の支持体に載せた状態で異材質複合グリーンシートを形成する工程と、前記第１グリーンシートの表面に仮接着された前記第２グリーンシートを剥がす工程と、前記異材質複合グリーンシートを加圧して異材質境界部の隙間をなくす工程と、前記異材質複合グリーンシートを少なくとも１枚含むグリーンシート積層体を成形する工程と、前記グリーンシート積層体を焼成する工程と、を有することを特徴とする。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記第１グリーンシートの厚さが５μｍ以上５０μｍ未満である場合が含まれる。多層セラミック基板のより多くの多層化或いは小型化並びに設計の自由度向上のためである。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記第２グリーンシートとして、２層以上に仮スタックし層間に内部導体層を介在させたグリーンシートを使用することを含む。第１グリーンシートに挿入する第２グリーンシートとして２層以上に仮スタックし層間に内部導体層を介在させたグリーンシートとすることで、多層セラミック基板のうちの一層内に積層コンデンサ等の積層型素子を嵌め込むことが可能となる。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記第１グリーンシート又は前記第２グリーンシートのいずれか一方若しくはその両方にビアホールを形成する工程を有する場合を含む。第１グリーンシートへのビアホールの形成は、異材質複合グリーンシートのうち第１グリーンシート部分に行なうか、或いは第２グリーンシートを嵌めこむ前の第１グリーンシートに行なうか、のいずれであっても良い。第２グリーンシートへのビアホールの形成は、異材質複合グリーンシートのうち第２グリーンシート部分に行なうか、或いは第２グリーンシートを嵌めこむ前の第２グリーンシートに行なうか、のいずれであっても良い。第１グリーンシートは、焼成によりベースとなる基板になるものであり、ここに設けられたビアホールは積層した基板同士の導通を確保するため、立体的な回路を設けることができる。もちろん第２グリーンシート側にもビアホールを形成することができる。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記異材質複合グリーンシートに導体ペーストを印刷する工程を有することが好ましい。ここで、前記異材質複合グリーンシートに導体ペーストを印刷する工程において、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとの境界をまたがって導体ペーストを印刷することがより好ましい。前記第１グリーンシートの所定箇所に前記第２グリーンシートを嵌め込んだ上で導体ペーストを印刷するため、第１グリーンシートと第２グリーンシートとの境界をまたがって導体ペーストを印刷することも可能であり、配線層の設計は極めて柔軟に設計できる。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記グリーンシート積層体を形成したときに、前記第２グリーンシート同士が積層方向の上下で重なる部分を有するように前記第１グリーンシートの所定部分をあわせ、該所定部分に挿入された前記第２グリーンシートの表面に導体ペーストを印刷し、前記第２グリーンシート同士の層間に内部導体層を介在させる場合を含む。多層セラミック基板の内部に積層型コンデンサ素子等の積層型素子を配置することが可能である。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとは、焼成後に誘電率が異なる材料で形成されていることが好ましい。同一セラミック層内にコンデンサ素子やインダクタ素子を形成するためである。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとは、厚みが同じであることが好ましい。積層される各セラミック層の厚さは同一である必要性は無いが、各セラミック層内では表面（界面）を平坦としたほうが層間剥離の発生を抑制できる。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法では、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとは、同程度のプレス圧縮率、及び焼成時に同程度の焼成縮率と熱膨張係数を有することが好ましい。剥離やクラックの発生が抑制される。

なお、前記セラミック基板は、低温焼成（以下、ＬＴＣＣという）基板であることが好ましい。ＬＴＣＣ基板は、内部に電子回路素子又は配線を有する多層基板とすることが容易で装置の高密度化・小型化が可能である。

本発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、グリーンシートが５０μｍ以上の厚いときはもちろんのこと、多層セラミック基板のより多くの多層化或いは小型化並びに設計の自由度向上のために、５０μｍ未満と薄層化したとしても、異材質複合グリーンシートのうち、異材質の嵌めこんだグリーンシートを製造工程中で脱落させないため、歩留まりが良く、寸法精度も良い。そして異なる誘電体をシート主面方向に電気的に容易に接続できるので、得られた多層セラミック基板は、回路設計の自由度が高く、基板自体をコンパクト化できる。また、必要部位のみに、必要なサイズで誘電体を形成し、焼成縮率や熱膨張係数の制限を受けず比較的自由に組み合わせる誘電体を選択できる。さらに異なる誘電体が所定の部位に精度良く嵌められているため、剥離やクラックの発生も抑制される。

以下、本発明に実施の形態を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に限定して解釈されない。なお、図中、同一部材には同一符号を付している。まず、本実施形態に係る多層セラミック基板の製造方法について説明する。図１に、本実施形態で使用する異材質複合グリーンシートの製造プロセスを示す概略図を示した。

図１（１）に示すように、プラスチックシート等のシート状の支持体２に第１グリーンシート１を形成する。プラスチックシートとしては表面が平滑なシートであればいずれでも良いが、例えばＰＥＴ（ポロエチレンテレフタレート）シートである。支持体２の厚さは、工程中に変形せず且つ扱いやすい厚さであることが好ましく、一般的には５０〜１５０μｍである。グリーンシートの作製方法としては、例えば、誘電体ペーストとして、セラミック粉末と有機ビヒクルを混合しスラリーを作り、ドクターブレード法等のシート成形法によりＰＥＴシート等の樹脂シート上に成膜し、グリーンシートを得る。ガラスセラミック基板を得る場合には、セラミック粉末とガラス粉末と有機ビヒクルを混合したスラリーを使用する。有機ビヒクルとは、バインダを有機溶剤中に溶解したものであり、主としてテルピネオール、ブチルカルビトール、アセトン、トルエン、イソプロピルアルコール等の溶媒、エチルセルロース、ポリビニルブチラール等のバインダ、ジ−ｎ−ブチルフタレート等の可塑剤で構成される。その他、解こう剤、湿潤剤等を入れても良い。有機ビヒクルの含有量は、特に限定されず、通常の含有量、例えば、バインダは１〜５重量％、溶剤は１０〜５０重量％とすればよい。

有機ビヒクルを含有する上記有機系塗料のほか、水に水溶性バインダ、分散剤等を溶解させた水溶系塗料であっても良い。ここで、水溶系バインダは、特に限定されず、ポリビニルアルコール、セルロース、水溶性アクリル樹脂、エマルジョン等から適宜選択すればよい。

誘電体ペーストの誘電体原料には、誘電体磁器組成物の組成に応じ、主成分と副成分とを構成する原料が用いられる。なお、原料形態は、特に限定されず、主成分及び副成分を構成する酸化物及び／又は焼成により酸化物となる化合物が用いられ、それらの原料は、液相合成法或いは固相法のいずれから得られた粉末であっても良い。なお、焼成により酸化物になる化合物としては、例えば炭酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、有機金属化合物等が例示される。もちろん、酸化物と、焼成により酸化物になる化合物とを併用してもよい。誘電体原料中の各化合物の含有量は、焼成後に上記した誘電体磁器組成物の組成となるように決定すればよい。

ＬＴＣＣ基板であるガラスセラミック基板を作製する場合には、ガラス成分とセラミック成分は目的とする比誘電率や焼成温度に基づいて適宜選択すればよく、１０００℃以下で焼成して得たアルミナ（結晶相）と酸化ケイ素（ガラス相）からなる基板が例示できる。その他、セラミックス成分として、マグネシア、スピネル、シリカ、ムライト、フォルステライト、ステアタイト、コージェライト、ストロンチウム長石、石英、ケイ酸亜鉛、ジルコニア、チタニア等を用いることができる。ガラス成分としては、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸バリウムガラス、ホウケイ酸ストロンチウムガラス、ホウケイ酸亜鉛ガラス、ホウケイ酸カリウムガラス等を用いることができる。ガラス成分は６０〜８０体積％とし、骨材であるセラミックス成分を４０〜２０体積％とすることが好ましい。ガラス成分が上記の範囲を外れると複合組成物となりにくく、強度及び焼結性が低下するからである。

各第１グリーンシートの厚みは、焼成後に基板内に作り込まれる素子や配線などの用途などによって決定され、一般的には、２０〜２４５μｍである。例えば、インダクタ素子を多数作り込みたい用途の場合には、第１グリーンシートの厚みは薄くすることが好ましい。また、Ｑ値の高い配線を形成する場合や放熱用ビアホールを形成する場合には、第１グリーンシートの厚みは厚くすることが好ましい。第１グリーンシートの積層枚数は、特に制限されないが、４〜５０枚である。しかし、多層セラミック基板の更なる多層化若しくは薄型による小型化を行なうためにより薄厚化とすることが望まれる。また、薄型のセラミック層を多層セラミック基板に含ませて、回路設計の自由度を向上させたい場合もある。本実施形態では、図１（１）〜（１１）の各工程、特に第１グリーンシートの所定部分に第２グリーンシートを挿入する工程である図１（６）〜（９）において、第２グリーンシートの脱落を防止するために、工程中で支持体２に打ち抜き孔を形成させることなく、第１グリーンシート１を常に支持体２に載せておく。これにより、第１グリーンシートを２０〜２４５μｍの厚さはもちろんのこと、さらに薄くして５〜２０μｍの厚さとすることもできる。本実施形態では、第１グリーンシートの厚さは５〜２４５μｍとすることができるが、セラミック層の薄厚化を行なう場合には５μｍ以上５０μｍ未満、用途に応じて例えば５μｍ以上２０μｍ未満、２０〜４０μｍ或いは４０μｍを超えて５０μｍ未満とする場合が含まれる。なお、多層セラミック基板において、各層の厚みを異なるように設定しても良く、５μｍ以上５０μｍ未満のうち、例えば５μｍ以上２０μｍ未満、２０〜４０μｍ又は４０μｍを超えて５０μｍ未満と薄厚化した各グリーンシートをグリーンシート積層体のうちの一つの層としてそれぞれ含ませても良い。

次に、凹金型５と凸金型４を有するパンチャー６を準備する。図１（２）に示すように、支持体２の表面に密着させた第１グリーンシート１を、第１グリーンシート側が凹金型５に向き、支持体側が凸金型４に向くように、パンチャー６にセットする。そして、凸金型４が支持体２を打ち抜かないように凸金型４の下降点をセットした上でパンチャー６を作動させて第１グリーンシート１の所定部分３の周縁に切り込み若しくはクラック６０を入れる。同時に凹金型５側から所定部分３を吸引してその所定部分を除去する。これにより、第１グリーンシート１の所定部分に抜き取り孔１２が形成される。所定部分３の形状は、凹金型５の形状により決定される。なお、凹金型５の縁を凸起こさせてグリーンシートに切り込みが入りやすいようにしても良い。また、第１グリーンシート１の所定部分３をパンチングしたときに、所定部分３が押されることで第１グリーンシートのうち所定部分３とそれ以外の部分とので密度差や段差が生じて、所定部分３の周縁にクラック６０が入る場合がある。これらの切り込み若しくはクラックを形成することで、上記の吸引によって、所定部分３の周縁を境にして所定部分３が容易に抜き取られる。

図１（２）における吸引量は、凹金型５の大きさ、形状によって適宜調整するが、吸引により支持体２が湾曲等の変形を起こさず、且つ所定部分３の周縁を境にして所定部分３のみを抜き取る程度の吸引量とする。

このようにして、支持体２上に、抜き取り孔１２を有する第１グリーンシート１が形成される。このときの状態を図１（３）に示した。

次に図１（４）に示すように、第１グリーンシートと同様の方法で、ＰＥＴシート等の支持体９上に第２グリーンシート１０を形成する。ここで第２グリーンシート１０は、第１グリーンシート１と比較して、焼成後に誘電率が異なる材料で形成することが好ましい。第２グリーンシート１０の誘電率は、形成するコンデンサ素子やインダクタ素子の特性に応じて適宜選択する。ただし、第１グリーンシート１と第２グリーンシート１０とは、最終的に平坦な異材質複合グリーンシート１１を形成するため、厚みを同一とすることが好ましい。さらに、第１グリーンシート１と第２グリーンシート１０とは、同程度のプレス圧縮率、及び焼成時に同程度の焼成縮率と熱膨張係数を有するように、誘電ペーストの組成を調製することが好ましい。ただし、本実施形態に係る多層セラミック基板を製造する方法によれば、層状構造レベルで誘電材料を変更する場合と比較して、必要な部位のみに必要なサイズで異誘電体を形成できるので、組み合わせる誘電体の材料物性（焼成縮率、熱膨張係数）の制限が緩くなっている。これらの特性を満足する組合せとしては、例えば以下に示す材料組成の組合せが例示される。

例えば第１グリーンシートの誘電体原料の組成が、酸化アルミニウム系誘電体原料（Ａ１_２Ｏ_３−ガラス（ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａ１_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ））である場合には、第２グリーンシートの誘電体原料の組成は、次に示す組成であることが好ましい。すなわち、酸化アルミニウム−酸化チタン系誘電体原料（Ａ１_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−ガラス（ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａ１_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ）、酸化アルミニウム−酸化チタン−酸化ストロンチウム系誘電体原料（ＳｉＯ_２−Ａ１_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３−Ｎｄ_２Ｏ_３−ＳｒＯ）などが好ましい。

次に図１（５）に示すように、支持体９から第２グリーンシート１０を剥離させる。

次に図１（６）に示すように、剥離した第２グリーンシート１０を第１グリーンシート１に重ねて仮接着する。接着は圧着で行なうことが好ましい。仮圧着の条件は、特に限定されないが、好ましくは圧着の圧力が３〜５ＭＰａで、その加熱温度は３５〜８０℃であり、圧着時間は０．１〜１．０秒である。なお、図１（４）〜図１（６）では、第２グリーンシート１０から支持体９をはがした後に第２グリーンシート１０を第１グリーンシート１に重ねて仮接着した場合を示したが、第２グリーンシート１０を第１グリーンシート１に重ねて仮接着したのち、第２グリーンシート１０から支持体９を剥がしても良い。

次に図１（７）及び（８）に示すように、パンチャー６を挿入機として用いる。すなわち凸金型４の凹金型５への挿入程度を調整し、第１グリーンシート１の所定部分の抜き取り孔１２に、第２グリーンシート１０を凸金型４で挿入して異材質複合グリーンシート１１を形成する。凸金型４と凹金型５は、図１（２）で示した工程で使用したものと同様のものを用いることができる。ここで、第１グリーンシート１、第２グリーンシート１０及び凸金型４、凹金型５との位置関係を合わせることで、打ち抜いた第２グリーンシート１０を第１グリーンシート１の抜き取り孔１２に高精度に嵌め込むことが可能である。このとき凸金型４で支持体２を打ち抜かない。ここで、挿入した第２グリーンシート部分１３を軽く押し当てて、支持体２に軽く接着させる工程を含ませることとしても良い。これにより、異材質複合グリーンシート１１は、支持体２に安定して載った状態となり、挿入された第２グリーンシート部分１３が工程途中で脱落することが防止される。

次に第１グリーンシート（異材質複合グリーンシート１１となっている）の表面に仮接着された第２グリーンシート１０を剥がし、図１（９）に示した状態とする。これにより、打ち抜いた第２グリーンシート部分１３を第１グリーンシート１の抜き取り孔に高精度に嵌め込んだ異材質複合グリーンシート１１が得られる。そして、異材質複合グリーンシート１１を加圧して異材質境界部１４の隙間をなくす。加圧条件は、異材質複合グリーンシート１１の厚さにより適宜変更されるが、例えば、圧着の圧力が３〜８ＭＰａで、その加熱温度は３５〜９０℃であり、圧着時間は３〜１０秒である。好ましくは、８５℃、４．９ＭＰａ（５０ｋｇ／ｃｍ^２）、５秒間とする。この加圧により、異材質境界部１４の隙間がなくなり、異材質複合グリーンシート１１が一体化され、以降の工程で支持体２を剥がしたとしても、挿入された第２グリーンシート部分１３が脱落することが防止される。また、導体ペーストを印刷したときに、異材質境界部１４の隙間に導体ペーストが染み込むこともない。なお、この隙間をなくす工程は、異材質複合グリーンシート１１の厚さに関らず、厚い場合においても隙間に導体ペーストが染み込むことがないため、行なうことが好ましい。

図１（１０）に示すように、導体ペーストの印刷の前に、支持体２上に接着した異材質複合グリーンシート１１の第１グリーンシート側又は第２グリーンシート側のいずれか一方若しくは両方にレーザー加工等のビアホール形成法によりビアホール１５を形成する工程を入れても良い。なお、第１グリーンシート側へのビアホール１５の形成は、異材質複合グリーンシート１１の形成後に限られず、例えば第１グリーンシートの形成後（図１（１）の後）に行なっても良い。第２グリーンシート側へのビアホールの形成は、異材質複合グリーンシート１１の形成後に限られず、例えば第２グリーンシートの形成後（図１（４）の後）に行なっても良い。

異材質複合グリーンシート１１の表面及び図１（１０）の工程で設けたビアホール１５内に導体ペーストを印刷し、次に図１（１１）に示すように、導体層１６やビア１７を形成し、導体ペースト印刷後の異材質複合グリーンシート１８とする。異材質複合グリーンシート１１を形成した後に導体ペーストを印刷するため、第１グリーンシート側及びこれに嵌めこんだ第２グリーンシート側のいずれの表面上にも印刷が可能である。しかも、第１グリーンシート側と第２グリーンシート側との境界をまたがって導体ペーストを印刷することも可能である。したがって、異材質複合グリーンシート１１における第２グリーンシートの嵌めこみ位置に関係なく、自由に配線層や電極のパターンを印刷できる。

導体ペーストは、Ａｇ、Ａｇ-Ｐｄ合金、Ｃｕ、Ｎｉ等の各種導電性金属や合金からなる導電材料と上述した有機ビヒクルとを混練して調製される。有機ビヒクルの含有量は、特に限定されず、通常の含有量、例えば、バインダは１〜５重量％、溶剤は１０〜５０重量％とすればよい。また、各ペースト中には必要に応じて各種分散剤、可塑剤等から選択される添加物が含有されても良い。

その後、異材質複合グリーンシート１１から支持体２を剥がし取る（不図示）。

以上の工程により、異材質複合グリーンシートが形成される。次に異材質複合グリーンシートを複数重ねて積層方向に本加圧してグリーンシート積層体を成形する。このとき、異材質複合グリーンシートのほか、第１グリーンシートや第２グリーンシートを混ぜてグリーンシート積層体としても良い。本加圧の圧力は、特に限定されないが好ましくは４０〜１００ＭＰａであり、その加熱温度は３５〜８０℃である。

その後に脱バインダ処理及び焼成処理され、図２に示す焼成後の多層セラミック基板１００が得られる。図２は、本実施形態に係る多層セラミック基板の一形態を示す概略断面図である。

焼成温度は、グリーンシートの材質などにより決定され特に限定されないが、一般的には、８５０〜１０００℃である。また、焼成雰囲気は、導体ペースト中の導電材の種類に応じて適宜決定すればよいが、導電材としてＣｕ、Ｎｉ、Ｃｕ合金、Ｎｉ合金等の卑金属を用いる場合には、還元雰囲気とすることが好ましく、焼成雰囲気の酸素分圧を、好ましくは１０^−１０〜１０^−３Ｐａとし、より好ましくは１０^−７〜１０^−３Ｐａとする。焼成時の酸索分圧が低すぎると内部電極の導電材が異常焼結を起こして途切れてしまう傾向にあり、酸素分圧が高すぎると内部電極が酸化される傾向にある。

その後に、多層セラミック基板１００の表面に回路パターン３８や端子３３を印刷する。なお、回路パターンの印刷は、多層セラミック基板１００を焼成する前に行っても良い。

多層セラミック基板１００は、基板内に誘電体層３１やこれと異なる誘電体層３５を所望の位置、大きさに形成することが可能であり、各セラミック層の主面方向への電気的な接続３９も容易に形成できる。図２において、各セラミック層の主面方向への電気的な接続３９は外電極層３６を含み、一体的に印刷されたものである。また、従来どおり導電性スルーホール３４の形成も容易である。

本実施形態に係る多層セラミック基板の製造方法では、厚さが５μｍ以上５０μｍ未満の第１グリーンシートを使用してそれとほぼ同じ厚さである異材質複合グリーンシートを形成し、その異材質複合グリーンシートを１つ以上含ませて、グリーンシート積層体を焼成する場合が含まれる。このとき、グリーンシートは焼成により、厚さ方向で６０〜７２％、おおよそ三分の二の厚さに収縮する。すなわち厚さが５μｍ以上５０μｍ未満の異材質複合グリーンシートは、焼成によって厚さが３．３μｍ以上３３．３μｍ未満の異材質複合セラミック層となり、上下のセラミック層同士と焼結される。したがって、この多層セラミック基板は、３．３μｍ以上３３．３μｍ未満の薄い異材質複合セラミック層を１層以上有している。なお、基板主面方向の収縮率は、８０〜９０％である。ここで、本実施形態に係る多層セラミック基板の製造方法により得られた基板は、用途に応じて例えば３．３μｍ以上１３．３μｍ未満、１３．３〜２６．７μｍ或いは２６．７μｍを超えて３３．３μｍ未満とする場合が含まれる。各層の厚みを異なるように設定しても良く、３．３μｍ以上３３．３μｍ未満のうち、例えば３．３μｍ以上１３．３μｍ未満、１３．３〜２６．７μｍ又は２６．７μｍを超えて３３．３μｍ未満と薄厚化した各層を多層セラミック基板のうちの一つの層として含ませても良い。本実施形態に係る多層セラミック基板の製造方法により得られた基板は、３．３μｍ以上３３．３μｍ未満の異材質複合セラミック層のほか、厚さが３３．３μｍ以上１６３μｍ以下の層若しくは１６３μｍを越える厚さの層を有していても良い。この厚い層には、異材質複合グリーンシートの焼成層、第１グリーンシートのみの焼成層及び／又は第２グリーンシートのみの焼成層が含まれる。

３．３μｍ以上３３．３μｍ未満の薄層基板を含む多層セラミック基板は、本実施形態に係る多層セラミック基板の製造方法のように、薄い異材質複合グリーンシートを安定して作製出来てはじめて作製しうるものである。そして本実施形態に係る多層セラミック基板では、異材質複合セラミック層の界面のうち、第１セラミック基板と第２セラミック基板との境界をまたがる部分に導体層を有することで、回路設計の自由度を向上させている。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

図３に多層セラミック基板内に積層型コンデンサを形成したときの断面概略図を示した。このように多層セラミック基板２００内に積層型コンデンサを形成する場合には次のプロセスを行なう。すなわちグリーンシート積層体を形成したときに、第２グリーンシート同士が積層方向の上下で重なる部分を有するように各第１グリーンシートの抜き取り孔位置を合わせてそれぞれのグリーンシートを形成する。この抜き取り孔に嵌め込まれた第２グリーンシートの表面に導体ペーストを印刷する。これによって、多層セラミック基板２００としたときに第２グリーンシートの焼成層２２同士の層間に内部導体層２４が介在される。また外電極層２３を形成しておく。これにより多層セラミック基板２００内に積層型コンデンサが形成できる。なお、内部電極層２４は、異材質複合グリーンシートにおける第２グリーンシートの嵌めこみ位置に関係なく、自由に配線層や電極のパターンを印刷できるため、内部電極層同士の電気的接続は容易である。

図４は、本実施形態に係るグリーンシート積層体の構造例を示す図である。例えば、図１で示した実施形態は、図４（ａ）で示したように第１グリーンシート５０と同一厚さの第２グリーンシート５１を挿入した場合である。これに対して、図４（ｂ）に示したように、第２グリーンシート５２ａ，５２ｂの厚さをそれぞれ第１グリーンシート５０の厚さの２分の１として２枚重ねで仮スタックし、その層間に内部導体層３７を設けたものを第１グリーンシートに挿入しても良い。或いは図４（ｃ）に示したように、第２グリーンシート５３ａ，５３ｂ，５３ｃの厚さをそれぞれ第１グリーンシート５０の厚さ２枚分の３分の１として３枚重ねで仮スタックし、その層間に内部導体層３７ａ，３７ｂを設けたものを第１グリーンシートに挿入しても良い。第２グリーンシートを４枚以上重ねてそれよりも少ない枚数の第１グリーンシートに挿入する場合も同様にする。なお、図４（ｂ）（ｃ）では、第２グリーンシート５２ａ，５２ｂ又は第２グリーンシート５３ａ，５３ｂ，５３ｃの厚さはそれぞれ均等としたが、相互に異なっていても良い。

（実施例１）
図１に示したプロセスにしたがって、焼成後、誘電率εが７．３となる組成（ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ａ１_２Ｏ_３−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｒＯ）の第１グリーンシートと、焼成後、誘電率εが２１．１となる組成（ＳｉＯ_２−Ａ１_２Ｏ_３−Ｌａ_２Ｏ_３−Ｂ_２Ｏ_３−ＢａＯ−ＴｉＯ_２−Ｂｉ_２Ｏ_３−Ｎｄ_２Ｏ_３−ＳｒＯ）の第２グリーンシートを使って、異材質複合グリーンシートを作製した。異材質複合グリーンシートの厚さは、２４０μｍ、１２０μｍ、６０μｍ、３０μｍ、１０μｍのものをそれぞれ３０シート作製した。挿入した第２グリーンシートの大きさを３ｍｍ角の角形とし、１シート内に、４２個の第２グリーンシートを均等に配列するように挿入した。図１（９）のステップにおいて、挿入した第２グリーンシートの脱落率を評価した。すなわち、各厚さの３０枚の異材質複合グリーンシートに挿入した１２６０個の第２グリーンシートの挿入部分の脱落率である。一方、第１グリーンシートを支持体に載せずに図１に示したプロセスと同様のプロセスを行なった場合を比較例１とした。比較例１においても異材質複合グリーンシートの厚さは、２４０μｍ、１２０μｍ、６０μｍ、３０μｍ、１０μｍのものをそれぞれ３０シート作製し、各厚さの３０枚の異材質複合グリーンシートに挿入した１２６０個の第２グリーンシートの挿入部分の脱落率を評価した。結果を表１に示す。

実施例では、シート厚みが例えば２４０μｍと厚くても、或いは例えば１０μｍと薄くても、打ち抜き孔のない支持体上で工程が進むため、脱落率が０％であった。したがって、歩留まり良く、高精度な異材質複合グリーンシートが作製出来ることがわかる。これに対して、比較例では、支持体がないため、シート厚みが例えば１２０μｍであっても脱落率が６．０％ある。そして、シート厚みが例えば６０μｍであれば脱落率が２８．８％と、歩留まりを考慮すると、経済上、異材質複合グリーンシートは作製できないと判断できる。さらに、シート厚みが例えば３０μｍであれば、事実上、異材質複合グリーンシートは作製できず、シート厚みが例えば１０μｍであれば、第２グリーンシートが挿入できなかった。したがって、シート厚みが例えば６０μｍ以下の薄い場合に、支持体を常に使う工程を有する実施例１の優位性が示された。
（実施例２）

図３に示すコンデンサ素子を有する多層セラミック基板を形成し、静電容量とＩＲを測定した。なお、第２グリーンシートを嵌めこんだ第１グリーンシートの厚さは３０μｍであり、第２グリーンシートを嵌めこんでいない第１グリーンシートの厚さは６０μｍとした。第１グリーンシートの焼成層２１は、焼成後、誘電率εが５．９となる組成（ＢａＯ−Ａ１_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３）とし、第２グリーンシートの焼成層２２は、焼成後、誘電率εが７２．３となる組成（ＢａＯ−Ｎｄ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＺｎＯ）とした。第１グリーンシートに嵌めこんだ第２グリーンシートの焼成後の寸法は２．５７ｍｍ×２．５７ｍｍ×２０μｍとし、内部電極２４の大きさは１．７１ｍｍ×１．７１ｍｍとした。第２グリーンシートを嵌めこんでいない第１グリーンシートは、焼成後の厚さが４０μｍであった。外電極は２３である。これを実施例２とした。焼成後の多層セラミック基板の厚さは２２０μｍであった。

実施例２について、容量測定周波数１ｋＨｚ、測定温度２５℃、ＩＲ測定印加電圧を１０Ｖとしてコンデンサ容量と絶縁抵抗との関係を図５に示した。測定器はＨＰ社製ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ ＬＣＲ ＭＥＴＥＲ、型番：４２８４Ａを用いた。図５を参照すると、１０^９Ω以上の絶縁抵抗値を有しており、一定品質以上の特性を有していた。

本実施形態で使用する異材質複合グリーンシートの製造プロセスを示す概略図を示した。 本実施形態に係る多層セラミック基板の一形態を示す概略断面図を示した。 焼成した多層セラミック基板内に積層型コンデンサが形成されているときの断面概略図を示した。 本実施形態に係るグリーンシート積層体の構造例を示す図であり、（ａ）は第１グリーンシートと同一厚みの第２グリーンシートを挿入した場合、（ｂ）は一層の第１グリーンシートに二層の仮スタックした第２グリーンシートを挿入した場合、（ｃ）は二層の第１グリーンシートに三層の仮スタックした第２グリーンシートを挿入した場合、を示す。 実施例２について、容量測定周波数１ｋＨｚ、測定温度２５℃、ＩＲ測定印加電圧を１０Ｖとしたときのコンデンサ容量と絶縁抵抗との関係を示した。

符号の説明

１，５０，第１グリーンシート
２，９，支持体
３，第１グリーンシートの所定部分
４，凸金型
５，凹金型
６，パンチャー（切り込み加工・挿入加工機）
１０，５１，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，第２グリーンシート
１１，異材質複合グリーンシート
１２，第１グリーンシートの所定部分の抜き取り孔
１３，挿入された第２グリーンシート部分
１４，異材質境界部
１５，ビアホール
１６，導体層
１７，ビア
１８ 異材質複合グリーンシート（導体ペースト印刷後）
２１，３０ 第１グリーンシートの焼成層
２２，３１，３５ 第２グリーンシートの焼成層
２３，３６ 導体層（外電極層）
２４，３７ 内部導体層
３１，誘電体層
３２ 配線層
３３，端子
３４，スルーホール
３５，誘電体層
３７，３７ａ，３７ｂ，内部導体層
３８，回路パターン
３９，電気的な接続
６０，切り込み若しくはクラック
１００，２００，多層セラミック基板

Claims (10)

1. シート状の支持体の表面に密着させた第１グリーンシートを、該第１グリーンシート側が凹金型に向き、前記支持体側が凸金型に向くように、パンチャーにセットし、前記凸金型が前記支持体を打ち抜かないように前記パンチャーを作動させて前記第１グリーンシートの所定部分の周縁に切り込み若しくはクラックを入れ、同時に前記凹金型側から吸引して前記第１グリーンシートの所定部分を除去する工程と、
   前記第１グリーンシートに第２グリーンシートを重ねて仮接着する工程と、
   前記第１グリーンシートの所定部分の抜き取り孔に、前記第２グリーンシートを挿入し、前記シート状の支持体に載せた状態で異材質複合グリーンシートを形成する工程と、
   前記第１グリーンシートの表面に仮接着された前記第２グリーンシートを剥がす工程と、
   前記異材質複合グリーンシートを加圧して異材質境界部の隙間をなくす工程と、
   前記異材質複合グリーンシートを少なくとも１枚含むグリーンシート積層体を成形する工程と、
   前記グリーンシート積層体を焼成する工程と、を有することを特徴とする多層セラミック基板の製造方法。
2. 前記第１グリーンシートは、厚さが５μｍ以上５０μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の多層セラミック基板の製造方法。
3. 前記第２グリーンシートとして、２層以上に仮スタックし層間に内部導体層を介在させたグリーンシートを使用することを特徴とする請求項１又は２記載の多層セラミック基板の製造方法。
4. 前記第１グリーンシート又は前記第２グリーンシートのいずれか一方若しくはその両方にビアホールを形成する工程を有することを特徴とする請求項１、２又は３記載の多層セラミック基板の製造方法。
5. 前記異材質複合グリーンシートに導体ペーストを印刷する工程を有することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の多層セラミック基板の製造方法。
6. 前記異材質複合グリーンシートに導体ペーストを印刷する工程において、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとの境界をまたがって導体ペーストを印刷することを特徴とする請求項５記載の多層セラミック基板の製造方法。
7. 前記グリーンシート積層体を形成したときに、前記第２グリーンシート同士が積層方向の上下で重なる部分を有するように前記第１グリーンシートの所定部分をあわせ、該所定部分に挿入された前記第２グリーンシートの表面に導体ペーストを印刷し、前記第２グリーンシート同士の層間に内部導体層を介在させたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の多層セラミック基板の製造方法。
8. 前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとは、焼成後に誘電率が異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載の多層セラミック基板の製造方法。
9. 前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとは、厚みが同じであることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の多層セラミック基板の製造方法。
10. 前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートとは、同程度のプレス圧縮率、及び焼成時に同程度の焼成縮率と熱膨張係数を有することを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の多層セラミック基板の製造方法。

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