JP4789299B2

JP4789299B2 - 多層基板の製法

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Publication number: JP4789299B2
Application number: JP2000027381A
Authority: JP
Inventors: 譲松本; 晃井本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001216839A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層基板の製法に関し、特に、通信機器や電子機器等に高周波用途の部品として搭載される低温焼成の多層基板の製法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
多層セラミック回路基板の製造方法としては、従来、グリーンシート積層方式が主流であった。これは内部配線となるパターンやビアホール導体となる導電部材が形成された複数のセラミックグリーンシートを複数積層圧着して作製した積層成形体を一括焼成して、回路基板を得る方法である。
【０００３】
ここで、導電部材としては、タングステンやモリブデンに比べて導体抵抗が低く、高周波特性も良好な銀系の導電材料を用い、基板材料には銀系材料と同時焼成可能な低温焼成ガラスセラミック材料を用いていた。
【０００４】
この製造方法の場合、ビアホール導体を形成するための貫通孔の形成は、ＮＣパンチや金型による機械的な打抜きにより行うが、ＮＣパンチによる形成の場合は一孔ずつ形成するため、工数がかかり、金型の場合は一括形成による工数削減は可能だが金型代が高価であるといった製造コストの問題や、特に薄いシートに打ち抜き加工する際のハンドリング性の問題等があった。
【０００５】
このようなグリーンシート積層方式による問題を解決したものとして、支持基板上に光硬化可能なモノマを含有するセラミックスリップ材をドクターブレード法等で塗布し、塗布した絶縁膜に選択的な露光処理を施した後、現像処理してビアホール導体を形成するための貫通孔を形成し、該貫通孔への導電性ペーストの充填及び絶縁膜上への内部配線用導体膜の形成という工程を必要積層数繰り返し、最後に表面配線となる導体膜を形成し、得られた積層成形体を一括焼成して基板を得るといういわゆるビルドアップ多層方式を利用した多層セラミック回路基板の製法が知られている。
【０００６】
このような製法では、セラミック粉末、光硬化可能なモノマを含有する有機バインダ、及び溶剤よりなるセラミックスリップ材を塗布・乾燥して、支持基板に絶縁層成形体を形成し、この絶縁層成形体を露光現像して、ビアホール用の貫通孔を形成し、このような貫通孔に一般的な導電性ペーストをスクリーン印刷法等により充填し、加熱して溶剤を飛散させて乾燥し、ビアホール乾燥導体を形成し、その後、所望により絶縁層成形体の上面に光硬化性樹脂を含有する導電性ペーストを塗布、乾燥し、フォトリソプロセスにより所望形状の内部配線導体膜を形成し、この後、次の絶縁層成形体を上述したセラミックスリップ材を塗布・乾燥することにより形成する。
【０００７】
このような光硬化可能なモノマを用いた多層セラミック回路基板の製法では、所望形状の内部配線導体膜を作製する為、導電性金属と、光硬化性樹脂と、有機バインダと、有機溶剤とを添加した導電性ペーストが用いられ、絶縁層成形体内にフォトリソプロセスにより一括で形成したビアホール用の貫通孔内に充填されるビアホール充填用導電性ペーストとしては、一般的な導電性ペースト、即ち、導電性金属と、有機溶剤と、２〜３重量％の有機バインダとからなる導電性ペーストが用いられる。
【０００８】
このような多層セラミック回路基板の製法によれば、多数のビアホール用の貫通孔を一括にかつ安価に形成できるため製造コストは大幅に低減され、またフォトリソプロセスを用いた積層方法を採用しているため、積層時の位置精度は非常に高く、高密度実装に有利となる。さらに一層当たりの厚みが薄いシートに大径の孔を開けてもハンドリング性の問題はなく、グリーンシート積層方式における問題を解決できる。
【０００９】
このビルドアップ積層方式による多層セラミック回路基板の製法の場合、絶縁層を形成する為のセラミックスリップ材に添加する有機バインダに光硬化性モノマーを含有したものを用いる。この光硬化性モノマーは、短時間での効率のよい露光処理を行ない、後の現像工程での安定性を得る為にある一定量添加する必要がある。このためセラミックスリップ材に添加される有機物の量は、グリーンシート法で添加される有機物の量に比べて２０〜３０％程度多くなる。
【００１０】
また、配線形成及びビアホール充填に用いられる導電性ペーストにおいても、乾燥導体膜がセラミックスリップ材に用いられる有機溶剤に冒されることによる断線等の不具合が起こらないように光硬化性樹脂を添加したものを用いる場合もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
セラミックスリップ材及び導電性ペーストに添加されている有機バインダ等の有機物は、セラミック材料及び導電材料の焼結前の脱バインダー工程で完全に焼失させる必要がある。この脱バインダー処理は３００〜５００℃で行なうが、ここで完全に焼失させなければ、後のセラミック及び導電材料の焼結不足を引き起こし、基板や導体の特性に悪影響を与える。
【００１２】
一方、導体材料として用いる銀は焼結開始温度が早く、３００℃前後から焼結が開始し、８００℃ぐらいでほぼ完了する。従って有機物の量が多くなるとその焼失の為に熱エネルギーを多く要し、その為には脱バインダーの温度を上げるか時間を長くする必要がある。
【００１３】
そうなると脱バインダーが充分進まないうちに銀の焼結収縮が起こり、焼成後に銀導体の断線や銀導体と絶縁体との密着不良（デラミネーション）等の問題が発生する。また基板材料であるガラスセラミック材料は、７００℃を超えて８００〜９００℃で焼結収縮するものが多く、導体材料との収縮挙動が合わず、焼成後に基板反りなどの変形を起こすことがあった。
【００１４】
導体材料の収縮開始を遅らせて脱バインダーに影響を与えないようにするための方法として、導電性ペーストにガラス等の無機物を添加する方法があるが、この場合、添加しすぎると導体抵抗値が上がることがあり、あまり多く添加できない。また、導電材料である銀粉末の粒径を大きくして、例えば５〜１０μｍとして比表面積を小さくするという方法があるが、大きな粒径のものがあると、印刷した膜の表面平滑性が損なわれて導体特性が安定しなくなることがある。
【００１５】
本発明は、上記課題を解決するものであり、導体材料である銀の収縮開始を遅らせて脱バインダ性を良好なものとし、導体の断線や導体と絶縁層間のデラミネーションの発生を防止できるとともに、基板の反りを抑制できる多層基板の製法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層基板の製法は、複数の絶縁層を積層してなる多層基板の製法であって、以下の（ａ）〜（ｇ）の工程を具備することを特徴とする多層基板の製法。
（ａ）少なくとも光硬化性樹脂及び絶縁性無機材料を含有するスリップを作製する工程
（ｂ）前記スリップを塗布し、乾燥して絶縁層成形体を形成する工程
（ｃ）前記絶縁層成形体の所定個所を露光、現像して貫通孔を形成し、該貫通孔に、銀粉末と、光硬化性樹脂を含有する有機バインダと、有機溶剤とを含有してなり、前記銀粉末のＸ線回折測定におけるメインピークの半値幅が０．２５度以下である導電性ペーストを充填し、乾燥させた後に露光して第１の絶縁層成形体を形成する工程
（ｄ）前記（ｃ）工程で得られた前記第１の絶縁層成形体上に、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程の順で第２の絶縁層成形体を形成する工程
（ｅ）前記第２の絶縁層成形体の表面に、前記導電性ペーストを塗布して導電パターンを形成する工程
（ｆ）前記導電パターンを覆うように前記第２の絶縁層成形体の表面に、前記（ｂ）工程乃至前記（ｅ）工程を繰り返して前記第１の絶縁層成形体、前記第２の絶縁層成形体および前記導電パターンが順に繰り返して積層された積層成形体を作製する工程
（ｇ）前記積層成形体を焼成する工程
ここで、第１の絶縁層成形体および第２の絶縁層成形体のことを、以下、絶縁層成形体と称するようにする。
このような製法では、絶縁層成形体中の有機成分が多くなるが、導電性ペーストの導体材料として用いる銀粉末の結晶性が高く、焼結開始が４００℃を超える領域にまで遅れる為、有機バインダ以外に光硬化性のモノマーや光硬化性樹脂を含むような有機物量の多いスリップや導電性ペーストを用いても、脱バインダ温度を上げることにより、充分な熱エネルギーを供給することができるようになり、一方、脱バインダ温度を上げたとしても、焼結開始温度が４００℃を越える領域まで遅れ、銀の焼結が抑制されるため、良好な脱バインダー性が得られる。すなわち、脱バインダ温度を高くしても、導電性ペーストが焼結しないで脱バインダを確実に行うことができる。その為、導体の断線や導体と絶縁層の密着不良の問題が解消される。
上記の製法では、また、絶縁層成形体に形成した貫通孔に、感光性樹脂を含有する導電性ペーストを充填し、乾燥させた後に露光して硬化させることにより、貫通孔に充填された導体への絶縁層成形体からの有機成分の浸透を防止でき、これによりビアホール導体の絶縁層成形体表面からの突出を防止することができる。
【００１７】
さらに、銀粉末のＸ線回折測定におけるメインピークの半値幅を０．２５度以下とすることにより、導電性ペーストの導体材料として用いる銀粉末の結晶性が高く、焼結開始が４００℃を超える領域にまで遅れる為、基板材料と導体材料の焼結挙動が近くなり、焼成後の基板反りや導体突出等の変形の問題がなくなり、基板の平滑性を向上させることができる。
【００１９】
また、銀粉末中の酸素含有量は０．１重量％以下であることが望ましい。このように酸素含有量を微量とすることにより、さらに銀の焼結を高温まで遅らせることができ、焼結開始温度を高温まで引き上げることができる。これは、銀粉末中に不純物として含まれる酸素は、３００℃ぐらいで銀から脱離する為、その影響で焼結が早まり、体積収縮が起こると考えられるが、本発明では、銀粉末中の酸素含有量を０．１重量％以下としたので、銀粉末からの酸素の離脱による影響が小さく、焼結を高温まで引き延ばすことができる。
【００２０】
さらに、導電性ペーストの有機バインダ中には光硬化性樹脂を含んでいる。これは、例えば、光硬化性樹脂を含むスラリーを用いて多層基板を作製する場合、絶縁層成形体に形成された貫通孔に導電性ペーストを充填すると、貫通孔の周りの絶縁層成形体の有機成分がビアホール中の乾燥導体中に浸透して膨らみ、絶縁層表面から突出しやすいが、光硬化性樹脂を含有する導電性ペーストをビアホール中に充填し、光硬化することにより、絶縁層成形体の有機成分がビアホール中の乾燥導体中に浸透しにくくすることができるからである。
【００２１】
また、配線パターンを形成する導電性ペーストに、光硬化性樹脂を含有する導電性ペーストを用いることにより、絶縁層成形体に貫通孔を形成するための現像処理を行う際に、この絶縁層成形体の下面に形成された配線パターンが溶解することがない。さらに、光硬化性樹脂を含有する導電性ペーストを用いると、露光、現像処理により（フォトリソ方式）パターン形成が可能であり、高精度のパターン形成が可能である。
【００２２】
また、銀粉末の平均粒径は３μｍ以下であることが望ましい。これは、上記したように、銀自体の焼結開始温度が高いため、粒径の小さな銀粉末を用いても焼結開始温度がそれほど低下することがなく、焼結過剰とはならないからであり、また、銀粉末が微粉であるために印刷特性、特に導体表面の平滑性を良好にできるためである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の多層基板の製法で用いる導電性ペーストは、銀粉末と、光硬化性樹脂を含有する有機バインダと、有機溶剤とを含有する導電性ペーストであって、銀粉末のＸ線回折測定におけるメインピークの半値幅が０．２５度以下のものである。
【００２５】
このように、銀粉末のＸ線回折測定におけるメインピークの半値幅を０．２５度以下としたのは、半値幅が０．２５度よりも大きい場合には、結晶性が低いため焼結開始温度が低温であり、十分に脱バインダーを促進させようとして脱バインダ温度を上げると、絶縁層成形体が焼結しないうちに銀の焼結が進み、焼成後に銀導体の断線や導体と絶縁層間でデラミネーションが発生するからである。尚、銀のＸ線回折測定（Ｃｕのｋα線）におけるメインピークは、２θ＝３９度付近で生じる。
【００２６】
また、基板材料であるガラスセラミック材料は、７００℃を超えて８００〜９００℃で焼結収縮するものが多いため、導体材料との収縮挙動が離れており、焼成後に基板反りなどの変形を起こすことがあるからである。
【００２７】
ここで半値幅とは、結晶のＸ線回折強度曲線における回折強度ピークの１／２の部分における回折角の幅（広がり）をいう。この幅が狭いほど結晶性が高いといえる。
【００２８】
本発明の多層基板の製法で用いる導電性ペーストでは、銀粉末として、粉末中の酸素含有量が０．１重量％以下であるものを用いること、平均粒径が３μｍ以下であるものを用いることが望ましい。このように銀粉末中の酸素含有量を０．１重量％以下とすることにより、銀の焼結を遅らせることができ、焼結開始温度を高温まで引き上げることができるため、脱バインダ温度を上げることができ、これにより、脱バインダ処理を確実に行うことができるとともに、脱バインダ温度では銀が焼結しないため、導電パターンの断線、導電パターンと絶縁層との密着性を向上できる。
【００２９】
また、銀粉末の平均粒径を３μｍ以下とすることにより、導電性ペースト塗布後の平滑性を向上できるとともに、焼結後の導体表面の平滑性を向上できる。
【００３０】
導電性ペースト中には絶縁性無機材料を含有してもよい。絶縁性無機材料としては、硼珪酸ガラス粉末、硼珪酸アルカリ土類金属系ガラス、石英ガラス等があり、少量で銀粉末を含む導電性粉末との分散性を向上するという点から平均粒径０．５〜１０μｍであることが望ましい。この絶縁性無機材料は、導電性粉末の焼結収縮挙動をコントロールしたり、熱による膨張・収縮を制御する役割を有する。絶縁性無機材料は導電性粉末の１．０〜５．０重量％が望ましい。
【００３１】
有機バインダとしては、光硬化性樹脂として、光重合開始剤と、光硬化性モノマー、アルキルアクリレート、アルキルメタクリレート、およびそれらの高分子化合物のうちの少なくとも一種が用いられる。このように光重合開始剤、光硬化性樹脂を含有することにより、例えば、絶縁層成形体に形成された貫通孔に導電性ペーストを充填し、光硬化させることができ、絶縁層成形体中の有機成分の浸透を抑制することができる。
【００３２】
また、導電性ペーストは、銀の他に白金やパラジウムを含むものであってもよい。銀粉末の製造は、通常硝酸銀等の銀塩からなる電解質溶液の電気分解により銀を析出させるという、いわゆる湿式法（電解精錬法）が用いられるが、本発明に用いる銀粉末は、銀鉱を１０００℃以上の高温で処理して精練する乾式法により製造される。
【００３３】
湿式法により銀を精練する場合、得られた銀は０．５重量％程度、酸素等の不純物を含む。一方、乾式法により得られた銀は、不純物は殆ど０．１重量％以下である為、高い結晶性を有する。また、光重合開始剤としては、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モンフォリノプロパノン−１（チバガイギー社製イルガキュア９０７）やジエチルチオキサントン等がある。これは、光を吸収して、光硬化反応を引き起こす役割を有する。
【００３４】
さらに、光硬化性樹脂はモノマまたはポリマどちらでも良い。光硬化性樹脂としては、５００℃以下の温度で熱分解可能なアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレート及びその高分子化合物がある。
【００３５】
光硬化性のモノマとしては、低温短時間で焼失させることが可能で、紫外線照射により重合が起こる、エチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられ、具体的には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や、トリメチロールプロパントリアクリレート及びそれらに対応するメタクリレート等が挙げられる。また光硬化性のポリマとしては、上記モノマの高分子量化合物（分子量５０００〜５００００）が挙げられる。
【００３６】
また、有機バインダ中には、光硬化性を有しないポリアルキルアクリレートやメタクリレート、例えばポリメチルメタクリレートやポリ（イソ）ブチルメタクリレート等を含有しても良い。
【００３７】
有機溶剤としては、ブチルカルビトールアセテート、α−ターピネオール等があり、導電性ペーストの粘度をスクリーン印刷に適した粘度に調整する役割を有する。
【００３８】
そして、導電性粉末よび絶縁性無機材料の合計重量と有機バインダの重量の比率が、これらの合量を１００重量％とした時、導電性粉末および絶縁性無機材料の合計重量が７０〜９５重量％、有機バインダの重量が５〜３０重量％であることが望ましい。
【００３９】
これは、有機バインダの重量が５重量％より少ない場合には充分な光硬化性が得られず、有機溶剤の浸透やビアホール乾燥導体の変形が生じる虞があるからであり、３０重量％を越えると導体膜中の導電性粉末の密度が低くなり、導体焼結膜がポーラスとなって、導体抵抗が高くなったり、断線等の導体特性不良が発生しやすいからである。
【００４０】
上記のような理由から、導電性粉末及び絶縁性無機材料の合計重量は８０〜９５重量％、有機バインダの重量が５〜２０重量％が望ましく、さらには導電性粉末及び絶縁性無機材料の合計重量が８０〜９０重量％、有機バインダの重量が１０〜２０重量％であることが望ましい。
【００４１】
上記導電性粉末と、絶縁性無機材料と、光硬化性樹脂を含む有機バインダと、有機溶剤とを所定量添加混合し、本発明の多層基板の製法で用いる導電性ペーストが得られる。
【００４２】
尚、有機バインダ、光硬化性樹脂等の有機物は、あらかじめ有機溶剤に溶解して有機ビヒクルとしたものを無機成分と混合してもよい。
【００４３】
本発明の多層基板の製法で用いる光硬化性樹脂を含有する導電性ペーストは、例えば、光硬化性樹脂を含有する絶縁層成形体を露光現像してビアホール用の貫通孔を形成し、このような貫通孔に本発明の光硬化性樹脂を含有する導電性ペーストをスクリーン印刷法等により充填し、加熱して溶剤を飛散させて乾燥し、光硬化させる工程を繰り返して形成される多層セラミック回路基板に用いられる。尚、本発明の導電性ペーストについては、光源としてコンベア式のＵＶ炉等を用いて加熱しながら露光を行うと、短時間で効率よく硬化させることができる。
【００４４】
本発明の多層基板の製法について説明する。図１は、本発明の製法により作製された多層基板の断面図を示すもので、符号１は絶縁基体を示しており、この絶縁基体１の上面には表面電極（配線）３が形成され、この表面電極３には抵抗器、コンデンサ、インダクタ等のチップ部品４が接続されている。
【００４５】
絶縁基体１は、絶縁層１ａ〜１ｈ、内部配線１１、ビアホール導体１２とから構成されており、絶縁層１ａ〜１ｈは、例えば、ガラスセラミック材料からなり、それぞれの厚みは４０〜１５０μｍとされている。このような絶縁層１ｂと絶縁層１ｃ、絶縁層１ｄと絶縁層１ｅ、絶縁層１ｆと絶縁層１ｇ間には内部配線１１が形成されている。内部配線１１は、上記導電性ペーストを用いて作製された銀系導体からなっている。また、内部配線１１はビアホール導体１２によって接続されているものもあれば、容量結合等で分布定数的に接続されるものもある。このビアホール導体１２も内部配線１１と同様に、上記導電性ペーストを用いて作製された銀系導体からなっている。
【００４６】
本発明の多層基板の製法を、図２に基いて説明する。先ず、絶縁層１ａ〜１ｈとなるスリップ材を作製する。スリップ材は、例えば、ガラスセラミックスまたはセラミック原料粉末、光硬化可能なモノマー、例えば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と、光重合開始剤、有機バインダ、例えばアルキルメタクリレートと、可塑剤とを、有機溶剤、例えば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される。
【００４７】
スリップ中の絶縁性無機材料としては、例えば、金属元素として少なくともＭｇ、Ｔｉ、Ｃａを含有する複合酸化物であって、その金属元素酸化物による組成式を（１−ｘ）ＭｇＴｉＯ₃−ｘＣａＴｉＯ₃（但し、式中ｘは重量比を表し、０．０１≦ｘ≦０．１５）で表される主成分１００重量部に対して、硼素含有化合物をＢ₂Ｏ₃換算で３〜３０重量部、アルカリ金属含有化合物をアルカリ金属炭酸塩換算で１〜２５重量部添加含有してなるものが用いられる。
【００４８】
尚、上述の実施例では溶剤系スリップ材を作製しているが、親水性の官能基を付加した光硬化可能なモノマー、例えば多官能基メタクリレートモノマー、有機バインダ、例えばカルボキシル変性アルキルメタクリレートを用いて、イオン交換水で混練した水系スリップ材であっても良い。
【００４９】
セラミック原料粉末としては、例えば、ガラス材料であるＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｂ₂Ｏ₃を主成分とする結晶化ガラス粉末７０重量％とセラミック材料であるアルミナ粉末３０重量％とからなるものも用いられる。セラミック原料粉末は、特に限定されるものではない。
【００５０】
また、内部配線１１および表面電極３となる導電性ペーストを作製する。導電性ペーストは、低融点で且つ低抵抗の金属材料である銀粉末と、硼珪酸系低融点ガラス、例えばＢ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＢａＯガラス、ＣａＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラス、ＣａＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｂ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂ガラスと、有機バインダ、例えばエチルセルロースとを、有機溶剤、例えば２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタジオールモノイソブチレートに混合し、３本ローラーにより均質混練して作製される。
【００５１】
また、上記導電性ペーストに光硬化性樹脂を添加することにより、ビアホール導体１２を形成するための導電性ペーストを作製する。
【００５２】
本発明の多層基板の製法は、まず、図２（ａ）に示すように、支持基板２５上に、上記導電性ペーストを塗布し、乾燥して表面電極となる表面パターン２６を形成する。
【００５３】
この後、上述のスリップ材をドクターブレード法によって塗布・乾燥して、絶縁層１ａを形成する絶縁層成形体３１ａを形成する。ここで支持基板２５としてはマイラーフイルムを用い、焼成工程前に取り外される。
【００５４】
次に、絶縁層成形体３１ａに、図２（ｂ）に示すように、貫通孔３５ａの形成を行う。貫通孔３５ａの形成は、露光処理、現像処理、洗浄・乾燥処理により行う。
【００５５】
露光処理は、絶縁層成形体３１ａ上に、貫通孔３５ａが形成される領域が遮光されるようなフォトターゲットを配置して、例えば、超高圧水銀灯（１０ｍＷ／ｃｍ²）を光源として用いて露光を行なう。
【００５６】
これにより、貫通孔３５ａが形成される領域の絶縁層成形体３１ａにおいては、光硬化可能なモノマの光重合反応がおこらず、貫通孔３５ａが形成される領域以外の絶縁層成形体３１ａにおいては、光重合反応が起こる。ここで光重合反応が起こった部位を不溶化部といい、光重合反応が起こらない部位を溶化部という。
【００５７】
現像処理は、絶縁層成形体３１ａの溶化部を現像液で除去するので、具体的には、例えば、トリエタノールアミン水溶液を現像液として用いてスプレー現像を行う。これにより所望の貫通孔が形成される。この後、絶縁層成形体３１ａを現像により生じる不要なカスなどを洗浄、乾燥工程により完全に除去する。この現像処理により、絶縁層成形体３１ａに貫通孔３５ａを形成することができる。
【００５８】
スプレー現像は、平均粒径が１００μｍ以下、特には７０〜１００μｍの現像液を０．２ＭＰａ以上、特には０．２〜０．７ＭＰａの圧力で吹き付けることにより行う。次に、貫通孔３５ａへ導電性ペーストを充填し、乾燥して、導電部材３６ａを形成する。具体的には、図２（ｃ）に示すように、上述の工程で形成した貫通孔３５ａ内に上述の導電性ペーストを充填し、乾燥する。貫通孔３５ａに相当する部位のみに印刷可能なスクリーンを用いて印刷によって導体部材３６ａを形成し、その後、８０℃で１０分乾燥する。ビアホール用の貫通孔３５ａには、感光性樹脂を含有する導電性ペーストを用いる。この場合には、導電性ペーストを充填した後に、乾燥した後露光して硬化させることにより、貫通孔３５ａに充填された導体中に絶縁層成形体３１ａ中の有機成分が浸透することを防止でき、これによりビアホール導体の絶縁層成形体３１ａ表面からの突出を防止することができ、導電パターンの突出を防止できる。
【００５９】
上記のような工程を繰り返して、絶縁層成形体３１ａ、３１ｂが形成された積層体を作製する。この後、絶縁層成形体３１ｂの表面に、図２（ｄ）に示すように導電パターン３９ｂを形成し、乾燥する。この導電パターン３９ｂは、絶縁層成形体３１ｂの表面に、本発明の多層基板の製法で用いる導電性ペーストをスクリーン印刷法等により塗布することにより形成する。導電パターン３９ｂを形成するための導電性ペーストは光硬化性樹脂を含有するものであり、このため導電性ペーストを乾燥した後、光硬化することにより、導電パターン３９ｂが絶縁層成形体３１ｃを形成する際のスリップ材の溶剤に溶解したり、絶縁層成形体３１ｃに現像処理を施す際に現像液に溶解するのを防止することができ、さらに微細で高精度のパターン形状を得ることができる。
【００６０】
上記のような工程を繰り返して、絶縁層成形体３１ａ〜３１ｇが形成された積層体を作製する。この後、スリップ材をドクターブレード法によって塗布・乾燥して、絶縁基体１の最表面の絶縁層成形体３１ｈを形成する。
【００６１】
この絶縁層成形体３１ｈに上記した露光処理を施し、導電性ペーストを塗布して表面電極となるパターン４１を形成する。
【００６２】
このようにして作製された積層成形体を、必要に応じて、プレスで形状を整え、図２（ｅ）に示すような成形体が得られ、この後、支持基板２５を除去する。
【００６３】
そして、必要に応じて、成形体の両面から、回路ブロックに分割される位置に鋭利な刃を押し付けて分割溝を形成する。
【００６４】
この後、３００〜４００℃で脱バインダ処理し、含まれている有機バインダ等の有機成分を消失し、この後本焼成で焼結し、分割溝で分割する。
【００６５】
その後、表面処理として、さらに、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チップを含む電子部品４の接合を行う。
【００６６】
【実施例】
Ｃｕのｋα線を用いたＸ線回折測定におけるメインピークの半値幅、酸素含有量及び平均粒径が、表１に示すような銀粉末、絶縁性無機材料として平均粒径が２μｍの石英ガラス粉末、光重合開始剤として、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モンフォリノプロパノン−１（チバガイギー社製イルガキュア９０７）とジエチルチオキサントンからなる混合物、光硬化性樹脂としてトリメチロールプロパントリアクリレートおよびその高分子体、有機バインダのその他の成分としてメチルメタクリレート、有機溶剤としてブチルカルビトールアセテートを用意し、絶縁性無機材料を銀粉末の２重量％とし、絶縁性無機材料と銀粉末の合計重量を、全量中８１重量％とし、光重合開始剤、光硬化性樹脂およびメチルメタクリレートからなる有機バインダを９重量％、有機溶剤を１０重量％添加した混合物を、セラミック製３本ロールミルにより混練して導電性ペーストを作製した。
【００６７】
また、光硬化性樹脂を含有しない導電性ペーストを、以下のようにして作製した。即ち、Ｘ線回折測定におけるメインピークの半値幅、酸素含有量及び平均粒径が、表１に示すような銀粉末、絶縁性無機材料として平均粒径が２μｍの石英ガラス粉末、有機バインダとしてメチルメタクリレート、有機溶剤としてブチルカルビトールアセテートを用意し、絶縁性無機材料を銀粉末の２重量％とし、絶縁性無機材料と銀粉末の合計重量を、全量中８１重量％とし、有機バインダを９重量％、有機溶剤を１０重量％添加した混合物を、セラミック製３本ロールミルにより混練して導電性ペーストを作製した。
【００６８】
上記導電性ペーストを用いて、以下のようにして多層基板を作製した。まず、絶縁層を形成するためのスリップ材を、平均粒径が３μｍであるアルミナ粉末５０重量％と、平均粒径が３μｍの硼珪酸鉛ガラス粉末５０重量％とを混合したものを用い、光硬化性モノマとしてエチレン性不飽和結合を有するポリエチレングリコールジメタクリレート、有機バインダとしてビアホール形成のための現像処理においてアルカリ水溶液に可溶な一定量のカルボキシル基を含むポリ（イソ）ブチルメタクリレートを用い、光重合開始剤としてイルガキュア９０７とジエチルチオキサントン、有機溶剤としてジエチルグリコールモノブチルエーテルアセテートを用い、これらを混合しボールミルで混練して作製した。
【００６９】
上記導電性ペーストを、図２（ａ）に示すように、支持基板２５上にスクリーン印刷により塗布し、表面電極となるパターン２６を形成した。次に、上記スリップを、支持基板２５上にドクターブレード法により塗布・乾燥して８０μｍの厚みをもつ絶縁層成形体３１ａを形成した。この絶縁層成形体３１ａに露光処理・現像処理を施して所定の位置に、図２（ｂ）に示すようにビアホール導体を形成するための貫通孔３５ａを形成した。
【００７０】
具体的には、貫通孔３５ａを形成する領域が遮光されるフォトターゲットを用いて、貫通孔３５ａを形成する以外の領域に超高圧水銀灯にて１００ｍＪ／ｃｍ²の露光を行ってその領域を硬化させ、露光されなかった未硬化領域をトリエタノールアミン水溶液の弱アルカリ水溶液を用いたスプレー現像にて溶解除去して貫通孔３５ａを形成した。
【００７１】
この貫通孔３５ａに、上記導電性ペーストをスクリーン印刷法により充填して、１００℃で加熱し、乾燥してビアホール導電部材３６ａを形成した。導電性ペースト中に光硬化性樹脂を含有する場合には、ビアホール導電部材３６ａに超高圧水銀灯等のＵＶ光源を用いて露光量１〜５Ｊ／ｃｍ²の紫外線を照射し、ビアホール導電部材３６ａを硬化させた。
【００７２】
さらに、上記と同様にして絶縁層成形体３１ａの上面に絶縁層成形体３１ｂを形成し、この絶縁性成形体３１ｂに上記導電性ペーストをスクリーン印刷法により印刷して乾燥して、導電パターン３９ｂを形成した。導電性ペースト中に光硬化性樹脂を含有する場合には、上記した露光、現像処理を行う。次に、上記と同様にして、絶縁層成形体３１ａ〜３１ｈの積層体を作製し、絶縁層成形体３１ｈの表面に、光硬化性樹脂を含まない上記導電性ペーストを塗布して、図２（ｅ）に示すような成形体を作製し、これを支持基板２５から外した。
【００７３】
この後、上記成形体を４００℃で１０時間脱バインダーを行った後、９００℃で１時間焼成を行った。この焼成体について、ビアホール導体の断線、配線導体と絶縁層の密着不良（デラミネーション）の有無について観察するとともに、基板の反りについて測定し、焼結体の断面を観察することにより、ビアホール導体の絶縁層からの突出量を測定するとともに、パターン平滑性を、表面電極を表面粗さ計で測定し、表面粗さＲｍａｘを測定した。この結果を表１に記載した。
【００７４】
【表１】

【００７５】
この表１より、銀粉末の半値幅が０．２５度以下である本発明の導電性ペーストを用いた場合には、ビアホール導体の断線、配線導体と絶縁層の密着不良（デラミネーション）もなく、基板反りも６０μｍ以下で、ビアホール突出量も１０μｍ以下と小さく、焼成後のパターンの平滑性も１０μｍ以下と小さいことが判る。
【００７６】
一方、銀粉末の半値幅が０．３８度である比較例では、ビアホール導体の断線、配線導体と絶縁層の密着不良が発生し、基板反りおよびビアホール突出量も大きいことが判る。
【００７７】
また、ビアホール導体を形成する導電性ペースト中に光硬化性樹脂を含有した場合には、含有しない試料Ｎｏ．６よりもビアホール突出量が小さいことが判る。尚、試料Ｎｏ．５では、現像後に孔底面の導体厚みが２〜３μｍ薄くなり、試料Ｎｏ．６では積層時のビアホール突出量がやや大きくなった。
【００７８】
また、銀の平均粒径が４μｍの試料Ｎｏ．４に対して、銀の平均粒径が２μｍの試料Ｎｏ．１とを比較すると、平均粒径が２μｍの銀を用いた試料Ｎｏ．１の方がパターンの平滑性が良好であることが判る。
【００７９】
本発明者は、表１の試料Ｎｏ．２と、比較例の試料Ｎｏ．７の温度毎の収縮挙動を観察し、図３に記載した。収縮挙動は、基板上に、試料Ｎｏ．２と試料Ｎｏ．７の導電性ペーストを塗布、乾燥し、これを焼成する際の各温度での寸法を測定し、収縮率を求めてプロットすることにより求めた。尚、図４に、本発明の試料Ｎｏ．２の導電性ペーストに用いた銀粉末のＸ線回折測定（Ｃｕのｋα線）の結果を示す。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、高い結晶性を有する銀を導電性材料に用いることにより、脱バインダー工程における銀の焼結を抑制することができ、良好な脱バインダー性を得ることが可能となる。これにより、有機物比率の多いものを焼成する場合の導体焼結不足や断線、基板の層間密着不良の起こらない低温焼成多層セラミック回路基板を提供することができる。
【００８１】
また焼成時の基板材料との焼結挙動の不一致に起因すると見られる基板反りや導体突起等の基板の変形を防止することができ、基板の平滑性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビルドアップ多層方式により作製された積層成形体を示す断面図である。
【図２】本発明の多層基板の製法で用いる導電性ペーストを用いたビルドアップ多層方式を説明するための工程図である。
【図３】本発明の多層基板の製法で用いる試料Ｎｏ．２の導電性ペーストに用いた銀粉末と、従来の試料Ｎｏ．７の導電性ペーストに用いた銀粉末の、温度毎の収縮挙動の違いを示すグラフである。
【図４】本発明の多層基板の製法で用いる試料Ｎｏ．２の導電性ペーストに用いた銀粉末のＸ線回折測定結果を示す図である。
【符号の説明】
５・・・支持基板
６ａ〜６ｅ・・・絶縁膜
７ａ〜７ｅ・・・貫通孔
８ａ〜８ｅ・・・ビアホール乾燥導体
９ａ〜９ｅ・・・配線導体

Claims

複数の絶縁層を積層してなる多層基板の製法であって、以下の（ａ）〜（ｇ）の工程を具備することを特徴とする多層基板の製法。
（ａ）少なくとも光硬化性樹脂及び絶縁性無機材料を含有するスリップを作製する工程
（ｂ）前記スリップを塗布し、乾燥して絶縁層成形体を形成する工程
（ｃ）前記絶縁層成形体の所定個所を露光、現像して貫通孔を形成し、該貫通孔に、銀粉末と、光硬化性樹脂を含有する有機バインダと、有機溶剤とを含有してなり、前記銀粉末のＸ線回折測定におけるメインピークの半値幅が０．２５度以下である導電性ペーストを充填し、乾燥させた後に露光して第１の絶縁層成形体を形成する工程
（ｄ）前記（ｃ）工程で得られた前記第１の絶縁層成形体上に、前記（ｂ）工程および前記（ｃ）工程の順で第２の絶縁層成形体を形成する工程
（ｅ）前記第２の絶縁層成形体の表面に、前記導電性ペーストを塗布して導電パターンを形成する工程
（ｆ）前記導電パターンを覆うように前記第２の絶縁層成形体の表面に、前記（ｂ）工程乃至前記（ｅ）工程を繰り返して前記第１の絶縁層成形体、前記第２の絶縁層成形体および前記導電パターンが順に繰り返して積層された積層成形体を作製する工程
（ｇ）前記積層成形体を焼成する工程
前記銀粉末として、粉末中の酸素含有量が０．１重量％以下であるものを用いることを特徴とする請求項１に記載の多層基板の製法。
前記銀粉末として、平均粒径が３μｍ以下であるものを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の多層基板の製法。