JP4735017B2 - 多層セラミック基板の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、多層セラミック基板の製造方法に関するもので、特に、特定のセラミック層を厚み方向に貫通するように設けられる貫通導体を備える、多層セラミック基板の製造方法に関するものである。

多層セラミック基板は、セラミック層の主面に沿って延びる膜状の面内導体とセラミック層を厚み方向に貫通する貫通導体（ビアホール導体）とによって構成される、三次元的な配線導体をその内部に形成している。貫通導体は、たとえば、ＣＯ₂ レーザ光の照射やパンチング加工によってセラミックグリーンシートに貫通孔を設け、その後、この貫通孔に、導電性粉末を有機ビヒクル中に分散させてなる導電性ペーストを充填する、各工程を経ることによって形成される。

しかしながら、上述した貫通孔を設けるための工程および貫通孔へ導電性ペーストを充填するための工程は、難易度が非常に高く、手間がかかり、そのため、高コストを必要とする工程である。

たとえば、貫通導体のための貫通孔を設けるにあたってＣＯ₂ レーザを使う場合、装置そのものが高価であることに加え、セラミックグリーンシートへのレーザ光の照射時において、照射を受けた部分が飛散し、飛散物が貫通孔の周壁に付着してしまうことがあり、所望形状の貫通孔を形成できないことがある。

他方、貫通孔を設けるためにパンチング加工を使う場合、パンチング加工は機械的加工であるため、一度に多くの貫通孔、特に微小径の貫通孔を形成することが困難である。

さらに、貫通導体は、多層セラミック基板の高密度化に伴って微小化している。そのため、貫通導体のための貫通孔が微小化され、この貫通孔の微小化が進むほど、貫通孔への導電性ペーストの充填工程は難易度がより高くなり、その結果として、充填不良が生じやすく、それが原因となって貫通導体での断線が起こりやすくなっている。

このような状況に鑑みて、貫通導体を設けるための貫通孔形成工程および導電性ペースト充填工程を経ることなく、三次元的な配線導体を有する多層セラミック基板を製造するための方法がいくつか提案されている。

たとえば、特開２００３−３４７７３１号公報（特許文献１）および特開２００１−１３５５４８号公報（特許文献２）には、第１のセラミックグリーンシート上に突起状導体（バンプ部分または導体突起）を形成しておき、これを第２のセラミックグリーンシートに突き刺すことによって、貫通導体を形成し、多層セラミック基板の内部に三次元的な配線導体を形成することが記載されている。

また、セラミックグリーンシートを取り扱うものではなく、合成樹脂系シートを取り扱うものであるが、たとえば特許第３２５１７１１号公報（特許文献３）には、支持基体シート上に突起状導体を形成しておき、これを合成樹脂系シートに突き刺して、貫通導体を形成することが記載されている。この特許文献３に記載の方法によれば、合成樹脂系シートは、合成樹脂を主成分とするものであるので、加熱によって流動性が高くなり、したがって、突起状導体を合成樹脂系シートに突き刺せば、これを貫通した状態とすることが比較的容易である。

これに対して、前述した特許文献１および２の各々に記載の方法では、合成樹脂系シートとは異なり、セラミック粉末を主成分とするセラミックグリーンシートを取り扱うものであるため、セラミックグリーンシートおよび突起状導体の各々の固さによっては、突起状導体がセラミックグリーンシートにうまく突き刺さらないことがあり、この場合には、セラミックグリーンシート上に設けられた面内導体と突起状導体によって与えられた貫通導体との間で導通不良を引き起すことになる。

また、突起状導体をセラミックグリーンシートに無理やり貫通させようとすると、セラミックグリーンシートの表面にクラックが入ってしまうことがある。また、セラミックグリーンシートを上述のように無理に変形させようとすると、セラミックグリーンシートに内部応力が残留して、焼成時に不所望な変形（反りやうねり）が生じることもある。
特開２００３−３４７７３１号公報 特開２００１−１３５５４８号公報 特許第３２５１７１１号公報

そこで、この発明の目的は、上述したような問題を解決しながら、貫通孔形成工程および導電性ペースト充填工程を経ることなく貫通導体を形成することができる、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。

この発明に係る多層セラミック基板の製造方法は、上述した技術的課題を解決するため、セラミックグリーンシートを用意する工程と、セラミックグリーンシートの第１の主面側から内部に向かって、突起状導体を押し込み、それによって、突起状導体をセラミックグリーンシートの内部に埋め込むとともに、突起状導体の埋め込みによるセラミックグリーンシートの流動の結果としてセラミックグリーンシートの第１の主面に対向する第２の主面側に凸部を形成する、押し込み工程と、セラミックグリーンシートから凸部を除去する、除去工程と、突起状導体が埋め込まれかつ凸部が除去されたセラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、かつ複数のセラミックグリーンシートを積層方向にプレスすることによって、グリーンシート積層体を作製する、積層工程と、グリーンシート積層体を焼成する、焼成工程とを備えることを第１の特徴としている。第２の特徴については後述する。

上記押し込み工程において、セラミックグリーンシートに含まれるバインダの軟化温度近傍にまでセラミックグリーンシートが加熱されることが好ましい。

また、上述の除去工程の結果、突起状導体の一部がセラミックグリーンシートの第２の主面側に露出していることが好ましい。

この発明に係る多層セラミック基板の製造方法において、除去工程は、次のように実施されることを第２の特徴としている。

第１の実施態様では、除去工程において、セラミックグリーンシートの第２の主面に直角になるように刃物を当て、セラミックグリーンシートの第２の主面に沿って刃物を作動させ、この刃物によって凸部を剃り落とすようにされる。

第２の実施態様では、除去工程は、セラミックグリーンシートの第２の主面側において、少なくとも凸部の表面に、粘着面を有する粘着部材を粘着させる工程と、粘着部材をセラミックグリーンシートから離隔し、それによって、凸部を構成するセラミックグリーンシートの一部を粘着部材とともに除去する工程とを備えている。

第３の実施態様では、まず、突起状導体は、導電性粉末を有機ビヒクル中に分散させてなる導電性ペーストによって構成されることが条件となる。そして、押し込み工程は、セラミックグリーンシートが第２の主面側においてキャリアフィルムによって裏打ちされた状態で実施され、この押し込み工程において、セラミックグリーンシートの、突起状導体とキャリアフィルムとの間に位置する部分に、上記有機ビヒクルに含まれる溶剤成分を浸透させる。そして、除去工程は、キャリアフィルムをセラミックグリーンシートから剥離する、剥離工程を備え、この剥離工程において、セラミックグリーンシートの、溶剤成分が浸透した部分をキャリアフィルムに伴なわせて除去するようにされる。

この発明において、押し込み工程は、セラミックグリーンシートの第２の主面側に、セラミックグリーンシートよりも変形しやすい材料からなるパッド部材を配置した状態で、突起状導体とともに、セラミックグリーンシートをその厚み方向にプレスするように実施されることが好ましい。

押し込み工程の前の段階での突起状導体の位置に関して、突起状導体が、セラミックグリーンシートの第１の主面側に位置する支持体上に設けられる第１の実施態様と、セラミックグリーンシートの第１の主面上に設けられる第２の実施態様とがある。言い換えると、第１の実施態様は、突起状導体が埋め込まれるべきセラミックグリーンシートとは異なる支持体上に突起状導体が設けられる場合であり、第２の実施態様は、突起状導体が埋め込まれるべきセラミックグリーンシート自身の第１の主面上に突起状導体が設けられる場合である。なお、第１の実施態様における支持体は、専ら突起状導体を設けるために用意される部材である場合のほか、当該セラミックグリーンシート以外のセラミックグリーンシートである場合もある。

この発明に係る多層セラミック基板の製造方法において、押し込み工程の前に、セラミックグリーンシートの第１の主面上に、導電性粉末を有機ビヒクル中に分散させてなる導電性ペーストを用いて、面内導体を形成する工程をさらに備え、押し込み工程は、面内導体の一部とともに、突起状導体をセラミックグリーンシートの内部に埋め込むように実施されることが好ましい。

この発明に係る多層セラミック基板の製造方法において、グリーンシート積層体の少なくとも一方主面上に、焼成工程での焼成温度では実質的に焼結しない収縮抑制用グリーンシートを積み重ねてなる、複合積層体を作製する工程をさらに備え、焼成工程は、複合積層体を焼成するように実施されてもよい。

上述の場合、グリーンシート積層体において、突起状導体は、所定の形状を有する金属片または金属焼結体から構成され、セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通しない状態にあり、焼成工程において、実質的に焼結しない収縮抑制用グリーンシートは、グリーンシート積層体に対して、主面方向への収縮を抑制するように作用する収縮抑制作用を及ぼし、その結果、セラミックグリーンシートは、収縮抑制作用が働いていない場合に比べて、厚み方向により大きく収縮することによって、突起状導体がセラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する状態とされてもよい。

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、セラミック層を厚み方向に貫通する貫通導体を設けるために、基本的に、突起状導体をセラミックグリーンシートの内部に埋め込むようにしているので、セラミックグリーンシートに貫通孔を形成する工程も、その貫通孔に導電性ペーストを充填する工程も実施する必要がない。そのため、多層セラミック基板を製造するために実施されるべき工程数を低減することができるばかりでなく、難易度の高い工程をなくすことができ、その結果、難易度の高い工程で発生しやすい不良を低減し、生産性を向上させることができ、また、信頼性の高い多層セラミック基板の製造が可能となる。

また、この発明によれば、上述のように、突起状導体を埋め込むための押し込み工程では、突起状導体をセラミックグリーンシートに無理に貫通させようとせず、突起状導体の埋め込みによるセラミックグリーンシートの流動の結果としてセラミックグリーンシートの第２の主面側に形成された凸部を、その後の除去工程において除去し、それによって、突起状導体の貫通状態またはその後の工程で容易に貫通され得る状態を得るようにしている。したがって、突起状導体の押し込みによるセラミックグリーンシートの表面でのクラックを生じにくくすることができるとともに、セラミックグリーンシート内の残留応力を抑えることができ、焼成時の不所望な変形を抑制することができる。

押し込み工程において、セラミックグリーンシートに含まれるバインダの軟化温度近傍にまでセラミックグリーンシートを加熱するようにすれば、上述したクラックの発生や残留応力をより効果的に抑制することができる。

除去工程の結果、突起状導体の一部がセラミックグリーンシートの第２の主面側に露出するようにされると、除去工程の実施によって、突起状導体がセラミックグリーンシートを貫通する状態が得られ、この突起状導体によって与えられる貫通導体について信頼性の高い電気的接続状態を得ることができる。

除去工程が、セラミックグリーンシートの第２の主面に沿って刃物を作動させ、この刃物によって凸部を剃り落とすように実施されると、能率的かつ確実に凸部を除去することができる。

押し込み工程が、セラミックグリーンシートの第２の主面側に、セラミックグリーンシートよりも変形しやすい材料からなるパッド部材を配置した状態で、突起状導体とともに、セラミックグリーンシートをその厚み方向にプレスするように実施されると、押し込み工程でのセラミックグリーンシートの取扱いが容易になるとともに、突起状導体の周囲の限られた領域にのみ膨れ出た良好な形状の凸部を形成することが容易になる。このことは、除去工程での凸部の除去をより容易にする。

押し込み工程の前に、セラミックグリーンシートの第１の主面上に、導電性ペーストを用いて、面内導体を形成しておき、押し込み工程において、面内導体の一部とともに、突起状導体をセラミックグリーンシートの内部に埋め込むようにすれば、突起状導体によって形成された貫通導体と面内導体との間での接合信頼性が高く、それゆえ、電気的接続の信頼性を高めることができる。

図１ないし図３は、この発明の第１の実施形態を説明するためのものである。ここで、図１は、多層セラミック基板１を示す断面図であり、図２は、図１に示した多層セラミック基板１の一部を拡大して示す断面図である。

図１に示すように、多層セラミック基板１は、積層された複数のセラミック層２と、特定のセラミック層２の主面に沿って膜状に延びるように設けられた複数の面内導体３と、特定のセラミック層２を厚み方向に貫通するように設けられた複数の貫通導体４とを備えている。

多層セラミック基板１は、また、その外表面上にいくつかの外面電極５を備えている。また、多層セラミック基板１は、その表面に搭載されたいくつかの表面実装部品６および７を備えている。表面実装部品６は、半田８によって、特定の外面電極５に電気的に接続され、表面実装部品７は、半田９によって、特定の外面電極５に電気的に接続されている。

図２において、図１に示したセラミック層２、面内導体３および貫通導体４の各々の特定のものが図示されている。ここで、図２に図示された４つのセラミック層２、３つの面内導体３および２つの貫通導体４の各々を互いに区別するため、セラミック層２については、２（ａ）、２（ｂ）、２（ｃ）および２（ｄ）の参照符号を付し、面内導体３については、３（ａ）、３（ｂ）および３（ｃ）の参照符号を付し、貫通導体４については、４（ａ）および４（ｂ）の参照符号を付して説明すると、面内導体３（ａ）は、貫通導体４（ａ）を介して、面内導体３（ｂ）と電気的に接続され、面内導体３（ｂ）は、貫通導体４（ｂ）を介して、面内導体３（ｃ）と電気的に接続されている。

以上のような構成を有する多層セラミック基板１は、次のようにして製造されることができる。図３は、多層セラミック基板１の製造方法を説明するための断面図であるが、図３では、いずれかのセラミック層２となるべきセラミックグリーンシートに関連して実施される工程が典型的な状態をもって図解的に示されている。

図３（１）に示すように、セラミックグリーンシート１１が用意される。多層セラミック基板１を製造するために用意される、図示したセラミックグリーンシート１１を含む複数のセラミックグリーンシートは、好ましくは、ガラスセラミック材料、すなわち低温焼結セラミック材料を含む組成とされるが、高温焼結セラミック材料を含むものであってもよい。

低温焼結セラミック材料を含むセラミックグリーンシートは、たとえば、酸化バリウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化カルシウムおよび酸化ホウ素の各粉末を混合するとともに、この混合物に対して、バインダとしてのポリビニルブチラールと可塑剤としてのジ−ｎ−ブチルフタレートとトルエンおよびイソプロピレンアルコールからなる溶剤とをさらに混合して作製したスラリーを、キャリアフィルム上でドクターブレード法などによってシート状に成形することによって得られる。

また、同じく図３（１）に示すように、プレス台１２上に、たとえばポリエチレンテレフタレートのような樹脂材料からなる支持体１３が置かれ、支持体１３上で、突起状導体１４が形成される。突起状導体１４は、図１および図２に示した貫通導体４となるべきものである。

突起状導体１４は、たとえば、導電性ペーストから構成される。導電性ペーストは、導電性粉末を有機ビヒクル中に分散させて得られたものである。

ここで、導電性粉末としては、たとえば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ等からなる粉末を用いることができ、有機ビヒクルに含まれるバインダとしては、たとえば、エチルセルロース、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール等を用いることができ、有機ビヒクルに含まれる溶剤としては、たとえば、テレピネオール、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート、アルコール類等を用いることができる。

また、導電性ペーストにおける導電性粉末の含有率は、５０〜９５重量％に選ばれ、導電性粉末の粒径は０．１〜３０μｍ程度に選ばれる。

突起状導体１４は、これを印刷により形成したとき、所定以上の厚みが必要である。そのため、好ましくは、メタルマスクを用いた印刷によって形成される。また、突起状導体１４をより厚く形成するため、印刷を複数回繰り返す方法が採用されてもよい。なお、突起状導体１４は、所定の形状を有する金属片または金属焼結体から構成されてもよい。

また、同じく図３（１）に示すように、パッド部材１５が用意される。パッド部材１５は、好ましくは、硬度９０°以下のラバーから構成され、より好ましくは、硬度１５〜４０°のシリコーンスポンジタイプのラバーから構成される。なお、パッド部材１５は、ラバー以外の弾性材料から構成されてもよく、あるいは、弾性変形するものではなく、塑性変形する材料から構成されてもよい。要するに、パッド部材１５は、セラミックグリーンシート１１よりも変形しやすい材料から構成されればよい。

次に、同じく図３（１）に示すように、下から順に、プレス台１２、支持体１３、突起状導体１４、セラミックグリーンシート１１およびパッド部材１５が配列される。このとき、セラミックグリーンシート１１の第１の主面１６側に突起状導体１４が位置し、第１の主面１６に対向する第２の主面１７側にパッド部材１５が位置している。

次に、図３（２）に示すように、押し込み工程が実施され、パッド部材１５を介して圧力がプレス台１２に向かって付与される。このとき、パッド部材１５の上面上に、剛体からなるプレス型（図示せず。）が配置され、このプレス型とプレス台１２とが互いに近接するように駆動される。なお、図３（２）に示した構造物全体に静水圧を付与するようにしても、あるいは、パッド部材１５を省略して静水圧を付与するようにしてもよい。

上述の押し込み工程において、突起状導体１４は、セラミックグリーンシート１１の第１の主面１６側から内部に向かって押し込まれる。それによって、突起状導体１４は、セラミックグリーンシート１１の内部に埋め込まれた状態となるとともに、突起状導体１４の埋め込みによるセラミックグリーンシート１１の流動の結果としてセラミックグリーンシート１１の第２の主面１７側に凸部１８が形成される。

適正な形状の凸部１８を形成するために、押し込み工程において付与されるプレス圧は、３００〜２０００ｋｇｆ／ｃｍ² の範囲に選ばれることが好ましい。また、押し込み工程において、突起状導体１４の押し込みによるセラミックグリーンシート１１の変形を塑性変形可能領域内に留め、それによって、残留応力を低減しかつクラックの発生をより確実に防止するためには、セラミックグリーンシート１１を加熱するのが好ましい。セラミックグリーンシート１１を加熱する場合、セラミックグリーンシート１１に含まれるバインダの軟化温度近傍（たとえば、６０〜８０℃）の温度となるように加熱するのが好ましい。なお、実際には、作業性を考慮して、３０〜６０℃程度の温度に加熱される。

次に、図３（３）および（４）に順次示すように、セラミックグリーンシート１１から凸部１８を除去するための除去工程が実施される。除去工程では、刃物１９を用い、刃物１９を、セラミックグリーンシート１１の第２の主面１７に対して直角になるように当て、矢印２０で示すように、第２の主面１７に沿って刃物１９を作動させ、刃物１９によって凸部１８を剃り落とすことが行なわれる。

このような除去工程を終えたとき、突起状導体１４の一部がセラミックグリーンシート１１の第２の主面１７側に露出し、突起状導体１４がセラミックグリーンシート１１を厚み方向に貫通する状態となっている。

突起状導体１４の貫通状態を得るためには、図３（３）に示すように、除去工程の前の突起状導体１４の高さＨがセラミックグリーンシート１１の厚さＴ以上でなければならない。したがって、突起状導体１４の高さＨは、セラミックグリーンシート１１の厚さＴ以上に設定されることが好ましい。しかしながら、突起状導体１４の高さＨが、セラミックグリーンシート１１の厚さＴに比べて高すぎると、セラミックグリーンシート１１にクラックが生じたり、変形量が大きくなりすぎ、残留応力が大きくなりすぎることがあるため、突起状導体１４の高さＨは、セラミックグリーンシート１１の厚さＴの１．２倍以下であることが好ましい。

次に、図３（５）に示すように、必要に応じて、セラミックグリーンシート１１のたとえば第２の主面１７上に、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法によって、膜状の面内導体２１が形成される。面内導体２１は、図１に示した多層セラミック基板１において、面内導体３となるべきものである。図３（５）に示した面内導体２１は、突起状導体１４と接触する状態にある。

なお、面内導体２１は、セラミックグリーンシート１１の第１の主面１６上に形成されても、第１および第２の主面１６および１７の双方上に形成されてもよい。

面内導体２１を形成するため、導電性ペーストとして、前述した突起状導体１４を形成するために用いられた導電性ペーストと同じものを用いることができる。なお、面内導体２１には、突起状導体１４ほどの厚みを必要としないため、これを形成するために用いられる導電性ペーストについては、導電性粉末の含有率が比較的低く、また、導電性粉末の粒径が比較的小さいものであってもよい。

次に、多層セラミック基板１の生の状態のものであるグリーンシート積層体を作製するため、図示しないが、セラミックグリーンシート１１を含む複数のセラミックグリーンシートが積み重ねられ、かつ積層方向にプレスする、積層工程が実施される。

次いで、グリーンシート積層体は、焼成される。この焼成工程において、突起状導体１４および面内導体２１に含まれる導電成分がＡｇを含む場合には、空気中において８５０℃前後の温度が適用され、Ｃｕを含む場合には、窒素中において９５０℃前後の温度が適用される。

上述した焼成工程を終えたとき、グリーンシート積層体が焼結し、多層セラミック基板１が得られる。この多層セラミック基板１において、図１に示したセラミック層２は、図３に示したセラミックグリーンシート１１に由来し、面内導体３は、面内導体２１に由来し、貫通導体４は、突起状導体１４に由来している。

前述したように、焼成工程を終えた後、外面電極５が導電性ペーストの塗布および焼き付けにより形成され、表面実装部品６および７が実装され、図１に示した多層セラミック基板１が完成される。なお、外面電極５を形成するための導電性ペーストの塗布は、グリーンシート積層体の段階で行ない、グリーンシート積層体の焼成において、同時に、外面電極５のための導電性ペーストの焼き付けを行なうようにしてもよい。

また、グリーンシート積層体が、複数の多層セラミック基板１を取り出すことができるマザー状態にある場合には、焼成工程の前に、グリーンシート積層体にブレイクラインのための溝を形成しておき、表面実装部品６および７の実装後にブレイクラインに沿う分割工程が実施される。そして、必要に応じて、多層セラミック基板１に金属カバー（図示せず。）を取り付けるための工程が実施される。

図４は、この発明の第２の実施形態を説明するための図３に対応する図である。図４において、図３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。

第２の実施形態は、簡単に言えば、除去工程についての変形例を与えるものである。図４（１）には、図３（３）に示した工程に対応する工程が示され、図４（２）には、図３（４）に示した工程に対応する工程が示されている。

図４（１）に示すように、セラミックグリーンシート１１の第２の主面１７側には、凸部１８の表面を覆うように、粘着面２５を有する粘着部材としての粘着シート２６が粘着される。

次に、図４（２）に示すように、粘着シート２６がセラミックグリーンシート１１から離隔される。これによって、凸部１８を構成するセラミックグリーンシート１１の一部２７は、粘着シート２６とともに除去される。

上述したような凸部１８の除去を可能にするには、粘着シート２６とセラミックグリーンシート１１との間での粘着力を、突起状導体１４とセラミックグリーンシート１１との間での粘着力より大きくする必要がある。そのため、粘着シート２６としては、０．０３〜０．０８Ｎ／ｍｍ程度の粘着力（被着体をポリエチレンテレフタレートで構成し、１８０°ピールで測定した値）を有するものであることが好ましい。

なお、粘着シート２６に代えて、周面が粘着面とされた粘着ローラが用いられてもよい。この場合には、粘着力は０．０８〜２．０Ｎ／ｍｍの範囲とされることが好ましい。

この第２の実施形態による除去工程を採用すると、除去された凸部１８の屑が、セラミックグリーンシート１１の表面に残ることがないため、これに起因した断線やショートなどの不良発生を防止することができ、高い信頼性かつ良好な生産性をもって多層セラミック基板１を製造することができる。

また、第２の実施形態による除去工程によれば、凸部１８を構成するセラミックグリーンシート１１の一部２７のみが除去されるので、図４（２）に示すように、突起状導体１４を、残ったセラミックグリーンシート１１の第２の主面１７側から突出させることができる。これによって、突起状導体１４と他の配線導体との間でより確実な接合状態を得ることができ、その結果、電気的接続の信頼性をより高めることができる。

図５は、この発明の第３の実施形態を説明するための図３に対応する図である。図５において、図３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。

第３の実施形態も、除去工程についての変形例を与えるものである。図５（１）には、図３（３）に示した工程に対応する工程が示され、図５（２）には、図３（４）に示した工程に対応する工程が示されている。

図５（１）には、キャリアフィルム２９によって裏打ちされたセラミックグリーンシート１１が図示されている。前述したように、セラミックグリーンシート１１は、キャリアフィルム２９上で、ドクターブレード法などを適用することによって、セラミックスラリーをシート状に成形することによって得られるものであり、キャリアフィルム２９によって裏打ちされた状態のまま、前述の図３（２）を参照して説明した押し込み工程が実施される。押し込み工程において、突起状導体１４が押圧されることにより、突起状導体１４を構成する導電性ペーストに含まれる溶剤成分が、セラミックグリーンシート１１の、突起状導体１４とキャリアフィルム２９との間に位置する部分３０に浸透する。これによって、この部分３０の、キャリアフィルム２９に対する密着性が上がる。

次に、図５（２）に示すように、キャリアフィルム２９をセラミックグリーンシート１１から剥離すれば、上述したように、部分３０の、キャリアフィルム２９に対する密着性が向上しているため、キャリアフィルム２９に伴なわれて、この部分３０が除去される。

この実施形態によっても、凸部１８におけるセラミックグリーンシート１１の部分３０のみを除去することになるので、突起状導体１４をセラミックグリーンシート１１の第２の主面１７から突出させることができる。また、この実施形態では、必ず実施しなければならないキャリアフィルム２９の剥離工程において、凸部１８の除去を行なうことができるので、特別に除去工程を実施する必要がなく、生産性を高めることができる。

図５に示した第３の実施形態による除去工程をより円滑に進めるためには、突起状導体１４を構成する導電性ペーストの乾燥を不十分にしておくことが望ましい。また、導電性ペーストに含まれる溶剤として、アセトンやトルエンなどのバインダに対する溶解力の強いものを用いることが望ましい。これによって、セラミックグリーンシート１１とキャリアフィルム２９との間の密着力がより強くなるばかりでなく、キャリアフィルム２９に通常付与されている離型剤の効果を減衰させることができるからである。

図６は、この発明の第４の実施形態を説明するための図３に対応する図である。図６において、図３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。

第４の実施形態は、簡単に言えば、面内導体の好ましい形成方法を与えるものである。図６（１）には、図３（１）に示した工程に対応する工程が示され、図６（２）には、図３（２）に示した工程に対応する工程が示されている。

図６（１）に示すように、セラミックグリーンシート１１の第１の主面１６上には、導電性ペーストを用いて、面内導体３２が形成されている。

次に、図６（２）に示すように、押し込み工程が実施される。この押し込み工程において、突起状導体１４が、セラミックグリーンシート１１の第１の主面１６側から内部に向かって押し込まれるとき、面内導体３２が突起状導体１４に伴なわれ、面内導体３２の一部についても、セラミックグリーンシート１１の内部に埋め込まれる。

この実施形態によれば、面内導体３２が比較的軟らかい導電性ペーストによる塗膜であるため、面内導体３２が突起状導体１４の周側面に沿って這い上がった状態となるので、突起状導体１４と面内導体３２との間での密着状態の信頼性を高めることができる。その結果、図１に示した多層セラミック基板１において、貫通導体４と面内導体３との間で信頼性の高い電気的接続状態を得ることができる。

図７は、この発明の第５の実施形態を説明するための図３に対応する図である。図７において、図３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。

第５の実施形態は、簡単に言えば、図３（１）に示した支持体１３の変形例を与えるものである。図７は、図３（１）に示した工程に対応する工程を示している。図７には、図３（１）に示した支持体１３に代えて、積層されたいくつかのセラミックグリーンシート３４が図示されている。そして、最も上のセラミックグリーンシート３４上に、突起状導体１４が設けられている。

図７に示した配置状態をもって、図３（２）に示した押し込み工程を実施すると、突起状導体１４は、セラミックグリーンシート１１の第１の主面１６側から内部に向かって押し込まれる。なぜなら、セラミックグリーンシート３４については、既にプレスされた状態にあるため、その密度が比較的高く、それゆえ、比較的固い状態となっているのに対し、セラミックグリーンシート１１については、プレス前の比較的柔らかい状態にあるためである。

図７に示した第５の実施形態を採用したとき、図１に示した多層セラミック基板１を製造するため、プレス後のセラミックグリーンシート上に突起状導体を形成し、次いでプレス前のセラミックグリーンシートをその上に積み重ね、全体をプレスするといった工程を繰り返す方法を適用することができる。

図８は、この発明の第６の実施形態を説明するための図３に対応する図である。図８において、図３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。

上述した第１ないし第５の実施形態では、押し込み工程の前の段階では、突起状導体１４は、これが埋め込まれるべきセラミックグリーンシート１１の第１の主面１６側に位置する支持体１３またはセラミックグリーンシート３４上に設けられていたが、第６の実施形態では、図８（１）に示すように、突起状導体１４は、これが埋め込まれるべきセラミックグリーンシート１１自身の第１の主面１６上に設けられている。

上述の状態で、プレス台１２をセラミックグリーンシート１１に近接させるように押し込み工程を実施すると、図８（２）に示すように、突起状導体１４は、これを保持するセラミックグリーンシート１１自身の内部へと埋め込まれる。この状態は、図３（２）に示したセラミックグリーンシート１１の状態と実質的に同様である。

図９は、この発明の第７の実施形態を説明するための断面図である。図９において、図１ないし図３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９（１）には、焼成前のグリーンシート積層体４１が省略的に図示されている。グリーンシート積層体４１は、セラミックグリーンシート１１を含む複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、かつ積層方向にプレスすることによって得られたものである。

グリーンシート積層体４１の上方および下方主面上には、焼成工程での焼成温度では実質的に焼結しない収縮抑制用グリーンシート４２および４３が積み重ねられ、それによって、複合積層体４４が構成されている。収縮抑制用グリーンシート４２および４３は、たとえば、アルミナのような焼結温度の比較的高い無機材料粉末を含んでいる。

第７の実施形態は、図９（１）に示すように、突起状導体１４の、セラミックグリーンシート１１内への埋め込みが不十分であった場合でも、焼成後には、十分な貫通状態が得られかつ十分な導通状態が得られるようにすることを特徴としている。そのため、好ましくは、突起状導体１４としては、導電性ペーストによって形成するのではなく、所定の形状を有する金属片または金属焼結体から構成され、セラミックグリーンシート１１に含まれるガラス成分としては、ガラス軟化点の低いものが用いられる。ガラス軟化点に関しては、通常、７５０℃程度のものが用いられるが、４００℃程度の低いものが用いられることが好ましい。

焼成工程は、図９（１）に示した複合積層体４４に対して実施される。この焼成工程において、収縮抑制用グリーンシート４２および４３は実質的に焼結しないため、ほとんど収縮せず、これらが接するグリーンシート積層体４１に対して、主面方向への収縮を抑制するように作用する。その結果、グリーンシート積層体４１は、上述のような収縮抑制作用が働いていない場合に比べて、積層方向により大きく収縮し、セラミックグリーンシート１１については厚み方向により大きく収縮する。

したがって、図９（２）に示した焼結後の多層セラミック基板１にあっては、セラミック層２が厚み方向により大きく収縮しており、その結果、突起状導体１４によって形成された貫通導体４は、セラミックグリーンシート１１から得られたセラミック層２を厚み方向に十分に貫通する状態とされる。

また、収縮抑制用グリーンシート４２および４３の焼成工程の結果として得られた収縮抑制層４２ａおよび４３ａは、焼成工程の後、除去される。

なお、上記第７の実施形態のように、収縮抑制用グリーンシート４２および４３を積み重ねた状態でグリーンシート積層体４１を焼成することは、前述した第１ないし第６の実施形態のように、突起状導体１４の、セラミックグリーンシート１１への埋め込みが十分である場合にも適用することができる。いずれの実施形態においても、収縮抑制用グリーンシート４２および４３を積み重ねた状態でグリーンシート積層体４１を焼成する方法を採用すれば、得られた多層セラミック基板１の寸法精度を高めることができるという効果が奏される。

収縮抑制用グリーンシート４２および４３は、そのいずれか一方が省略されてもよい。

この発明の第１の実施形態を説明するためのもので、多層セラミック基板１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の一部を拡大して示す断面図である。 図１に示した多層セラミック基板１を製造するために実施される工程を順次示す断面図である。 この発明の第２の実施形態を説明するための図３に対応する図である。 この発明の第３の実施形態を説明するための図３に対応する図である。 この発明の第４の実施形態を説明するための図３に対応する図である。 この発明の第５の実施形態を説明するための図３に対応する図である。 この発明の第６の実施形態を説明するための図３に対応する図である。 この発明の第７の実施形態を説明するためのもので、焼成前および焼成後の各々の複合積層体３４を示す断面図である。

符号の説明

１ 多層セラミック基板
２ セラミック層
３，２１，３２ 面内導体
４ 貫通導体
６，７ 表面実装部品
１１，３４ セラミックグリーンシート
１２ プレス台
１３ 支持体
１４ 突起状導体
１５ パッド部材
１６ 第１の主面
１７ 第２の主面
１８ 凸部
１９ 刃物
２５ 粘着面
２６ 粘着シート
２９ キャリアフィルム
４１ グリーンシート積層体
４２，４３ 収縮抑制用グリーンシート
４４ 複合積層体

Claims (11)

1. セラミックグリーンシートを用意する工程と、
   前記セラミックグリーンシートの第１の主面側から内部に向かって、突起状導体を押し込み、それによって、前記突起状導体を前記セラミックグリーンシートの内部に埋め込むとともに、前記突起状導体の埋め込みによる前記セラミックグリーンシートの流動の結果として前記セラミックグリーンシートの前記第１の主面に対向する第２の主面側に凸部を形成する、押し込み工程と、
   前記セラミックグリーンシートから前記凸部を除去する、除去工程と、
   前記突起状導体が埋め込まれかつ前記凸部が除去された前記セラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、かつ前記複数のセラミックグリーンシートを積層方向にプレスすることによって、グリーンシート積層体を作製する、積層工程と、
   前記グリーンシート積層体を焼成する、焼成工程と
   を備え、
   前記除去工程は、前記セラミックグリーンシートの前記第２の主面に直角になるように刃物を当て、前記セラミックグリーンシートの前記第２の主面に沿って前記刃物を作動させ、前記刃物によって前記凸部を剃り落とす工程を備える、
   多層セラミック基板の製造方法。
2. セラミックグリーンシートを用意する工程と、
   前記セラミックグリーンシートの第１の主面側から内部に向かって、突起状導体を押し込み、それによって、前記突起状導体を前記セラミックグリーンシートの内部に埋め込むとともに、前記突起状導体の埋め込みによる前記セラミックグリーンシートの流動の結果として前記セラミックグリーンシートの前記第１の主面に対向する第２の主面側に凸部を形成する、押し込み工程と、
   前記セラミックグリーンシートから前記凸部を除去する、除去工程と、
   前記突起状導体が埋め込まれかつ前記凸部が除去された前記セラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、かつ前記複数のセラミックグリーンシートを積層方向にプレスすることによって、グリーンシート積層体を作製する、積層工程と、
   前記グリーンシート積層体を焼成する、焼成工程と
   を備え、
   前記除去工程は、前記セラミックグリーンシートの前記第２の主面側において、少なくとも前記凸部の表面に、粘着面を有する粘着部材を粘着させる工程と、前記粘着部材を前記セラミックグリーンシートから離隔し、それによって、前記凸部を構成する前記セラミックグリーンシートの一部を前記粘着部材とともに除去する工程とを備える、
   多層セラミック基板の製造方法。
3. セラミックグリーンシートを用意する工程と、
   前記セラミックグリーンシートの第１の主面側から内部に向かって、突起状導体を押し込み、それによって、前記突起状導体を前記セラミックグリーンシートの内部に埋め込むとともに、前記突起状導体の埋め込みによる前記セラミックグリーンシートの流動の結果として前記セラミックグリーンシートの前記第１の主面に対向する第２の主面側に凸部を形成する、押し込み工程と、
   前記セラミックグリーンシートから前記凸部を除去する、除去工程と、
   前記突起状導体が埋め込まれかつ前記凸部が除去された前記セラミックグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、かつ前記複数のセラミックグリーンシートを積層方向にプレスすることによって、グリーンシート積層体を作製する、積層工程と、
   前記グリーンシート積層体を焼成する、焼成工程と
   を備え、
   前記突起状導体は、導電性粉末を有機ビヒクル中に分散させてなる導電性ペーストによって構成され、前記押し込み工程は、前記セラミックグリーンシートが前記第２の主面側においてキャリアフィルムによって裏打ちされた状態で実施され、当該押し込み工程において、前記セラミックグリーンシートの、前記突起状導体と前記キャリアフィルムとの間に位置する部分に、前記有機ビヒクルに含まれる溶剤成分を浸透させ、前記除去工程は、前記キャリアフィルムを前記セラミックグリーンシートから剥離する、剥離工程を備え、当該剥離工程において、前記セラミックグリーンシートの、前記溶剤成分が浸透した部分を前記キャリアフィルムに伴わせて除去する、
   多層セラミック基板の製造方法。
4. 前記押し込み工程において、前記セラミックグリーンシートに含まれるバインダの軟化温度近傍にまで前記セラミックグリーンシートが加熱される、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. 前記除去工程の結果、前記突起状導体の一部が前記セラミックグリーンシートの前記第２の主面側に露出する、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. 前記押し込み工程は、前記セラミックグリーンシートの前記第２の主面側に、前記セラミックグリーンシートよりも変形しやすい材料からなるパッド部材を配置した状態で、前記突起状導体とともに、前記セラミックグリーンシートをその厚み方向にプレスする工程を備える、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. 前記押し込み工程の前の段階では、前記突起状導体は、前記セラミックグリーンシートの前記第１の主面側に位置する支持体上に設けられている、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. 前記押し込み工程の前の段階では、前記突起状導体は、前記セラミックグリーンシートの前記第１の主面上に設けられている、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。
9. 前記押し込み工程の前に、前記セラミックグリーンシートの前記第１の主面上に、導電性粉末を有機ビヒクル中に分散させてなる導電性ペーストを用いて、面内導体を形成する工程をさらに備え、前記押し込み工程は、前記面内導体の一部とともに、前記突起状導体を前記セラミックグリーンシートの内部に埋め込むように実施される、請求項１ないし８のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
10. 前記グリーンシート積層体の少なくとも一方主面上に、前記焼成工程での焼成温度では実質的に焼結しない収縮抑制用グリーンシートを積み重ねてなる、複合積層体を作製する工程をさらに備え、前記焼成工程は、前記複合積層体を焼成する工程を備える、請求項１ないし９のいずれかに記載の多層セラミック基板の製造方法。
11. 前記グリーンシート積層体の少なくとも一方主面上に、前記焼成工程での焼成温度では実質的に焼結しない収縮抑制用グリーンシートを積み重ねてなる、複合積層体を作製する工程をさらに備え、前記焼成工程は、前記複合積層体を焼成する工程を備え、
    前記グリーンシート積層体において、前記突起状導体は、所定の形状を有する金属片または金属焼結体から構成され、前記セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通しない状態にあり、
    前記焼成工程において、実質的に焼結しない前記収縮抑制用グリーンシートは、前記グリーンシート積層体に対して、主面方向への収縮を抑制するように作用する収縮抑制作用を及ぼし、その結果、前記セラミックグリーンシートは、前記収縮抑制作用が働いていない場合に比べて、厚み方向により大きく収縮することによって、前記突起状導体は前記セラミックグリーンシートを厚み方向に貫通する状態とされる、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。

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