JP5046099B2 - 多層セラミックス基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層セラミック基板の製造方法に関するものであり、特に、低温焼成セラミックス基板の無収縮焼成技術に関する。

電子機器等の分野においては、電子デバイスを実装するための基板が広く用いられているが、近年、電子機器の小型軽量化や多機能化等の要望に応え、且つ高信頼性を有する基板として、多層セラミック基板が提案され実用化されている。多層セラミック基板は、複数のセラミック層を積層することにより構成され、各セラミック層に配線導体（導体パターン）や電子素子等を一体に作り込むことで、高密度実装が可能となっている。

ところで、前述の多層セラミック基板は、複数のグリーンシートを積層して積層体を形成した後、これを焼成することにより形成されるが、前記グリーンシートが焼成工程における焼結に伴って必ず収縮し、多層セラミック基板の寸法精度を低下する大きな要因となっている。このような状況から、多層セラミック基板の焼成工程において、グリーンシートの面内方向の収縮を抑制し、厚さ方向にのみ収縮させる、いわゆる無収縮焼成方法が提案されている（例えば、特許文献１や特許文献２等を参照）。

例えば、特許文献１には、ガラス粉末と、酸化珪素粉末を含むセラミックスとを含有するグリーンシートを積層し、積層体の少なくとも一方の表面にフォルステライトと非晶質成分とを含む拘束シートを積層して焼成することが開示されている。特許文献１記載の発明では、焼成時に、グリーンシートと拘束シートの間にグリーンシートの酸化珪素と拘束シートのフォルステライトとの反応物を形成することで、拘束シートによる拘束力を強化している。

一方、特許文献２には、セラミック配線基板を形成するための原料粉末を含有するグリーンシートの両面に、２層の拘束シート（第１の拘束シートと第２の拘束シート）を積層して焼成する低温焼成セラミック配線基板の製造方法が開示されている。特許文献２記載の発明において、第１の拘束シートは、配線基板を形成する原料粉末の焼成では焼結しないセラミック粉末とガラス粉末を含有しており、第２の拘束シートは、配線基板を形成する原料粉末の焼成では焼結しないセラミック粉末を含有するとともに、ガラス粉末を実質的に含んでいない。特許文献２記載の発明において、第１の拘束シートにガラス粉末を添加したのは、同時焼成されるグリーンシート（基板となるシート）中のガラスあるいは液相成分が拘束シートに拡散してしまうことにより生ずる基板表面の多孔質化等を防止するためである。第２の拘束シートがガラス粉末を含まないようにしたのは、第１の拘束シートの拘束力を補うためである。
特開２００２−１９８６４６号公報 特開２００２−１９８６４７号公報

しかしながら、例えば特許文献１記載の発明のように、グリーンシートと拘束シートの間に反応物を形成することで拘束力を強化する方法を採用した場合には、焼成後に拘束シートを除去することが困難になるという問題がある。同様に、特許文献２記載の発明においても、グリーンシートと接する第１の拘束シートにガラス粉末を添加しているので、焼成後に拘束シートの残渣が残り易い。拘束シートの残渣が基板上に残存すると、得られる基板の品質を損なうことになり、例えば端子電極上に前記残渣が残存すると、めっき不良に繋がる等の問題が生ずる。

また、前述の特許文献１記載の発明や特許文献２記載の発明が対象とする基板は、いわゆるガラスセラミックス基板であるが、ガラス成分をほとんど含まない低温焼成セラミックス基板についても無収縮焼成プロセスの適用が望まれている。

例えば、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）は、単体ではＱ・ｆ＝２０００００ＧＨｚ以上と極めてＱの値が大きく、誘電損失が非常に小さい材料の一つであり、比誘電率εｒも比較的低いことから、前記低誘電率セラミック材料の一つとして注目されているが、ＡｇやＣｕを導電材料とする内部電極を同時焼成するためには、低温焼成化する必要がある。低温焼成化が可能なセラミックス基板としては、前記ガラスセラミックス基板が知られているが、ガラスセラミックス基板ではガラス成分によってＭｇ_２ＳｉＯ_４が有する高Ｑ特性が損なわれてしまい、強度の点でも問題が残る。

このため、ガラス成分を用いることなく低温焼成化した低温焼成セラミックス基板が開発されているが、この種の低温焼成セラミックス基板においては、無収縮焼成プロセスに関する検討が不十分であり、ガラスセラミックス基板における無収縮焼成プロセスをそのまま適用しても、必ずしも効果的な収縮抑制が実現されるわけではない。例えば、ガラスセラミックス基板の収縮抑制においては、基板素地中に含まれるガラス成分が僅かながらも拘束シート中に拡散し、その結果、拘束シートの剥離を防止して効果的な収縮抑制を実現することが可能である。これに対して、ガラス成分をほとんど含まない低温焼成セラミックス基板を焼成する場合には、拘束シートへのガラス成分の拡散は起こらず、焼成過程において拘束シートが剥がれてしまい、要求される寸法精度を確保することが難しい。また、ガラス成分をほとんど含まないセラミックス組成物は、一般的にガラスセラミックスに比べて熱収縮量が大きく、焼成時に収縮しない拘束シートとの界面に大きな応力が加わって、前記拘束シートの剥離が助長される傾向にある。

前述のように、ガラス成分をほとんど含まない低温焼成セラミックス基板の無収縮焼成においては、焼成温度や拘束シートの選定等に大きな課題が残されており、その改善が待たれている。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、焼成後に拘束シート（収縮抑制シート）を容易に除去することができ、残渣による品質の低下を抑えることが可能な多層セラミックス基板の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、ガラス成分を実質的に含まない低温焼成セラミックス基板においても、効果的に収縮抑制を行うことが可能な多層セラミックス基板の製造方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の多層セラミックス基板の製造方法は、複数の基板用グリーンシートを積層し、積層された基板用グリーンシートの積層体の両面に収縮抑制シートを配して焼成する多層セラミックス基板の製造方法であって、前記多層セラミックス基板がガラス成分を実質的に含まない低温焼成セラミックス基板であり、前記収縮抑制シートとして、前記積層体と接してトリジマイトを含みガラス成分を実質的に含まない第１収縮抑制シートを配するとともに、その外側に前記焼成の際の焼成温度域では焼結することのない第２収縮抑制シートを重ねて配し、前記焼成を行うことを特徴とする。

本発明においては、基板用グリーンシートと接する第１収縮抑制シートにトリジマイトを用いているが、トリジマイトは焼成後に例えば超音波洗浄等により簡単に除去される。また、基板用グリーンシートから拡散した焼結助材の影響を受けることがなく、第１収縮抑制シートが融着することもない。ただし、トリジマイトからなる第１収縮抑制シートのみであると、焼成過程において基板用グリーンシートから剥離してしまい、収縮抑制効果を十分に得ることができない。

これに対して、第１収縮抑制シートの外側に焼成温度域では焼結することのない第２収縮抑制シートを重ねて配することで、第１収縮抑制シートの剥離が防止され、効果的な収縮抑制が実現される。また、前記第２収縮抑制シートを重ねることで、第１収縮抑制シートや第２収縮抑制シートが融着することもなく、焼成後には多層セラミックス基板から速やかに除去され、残渣が残ることもない。

本発明によれば、例えばガラス成分をほとんど含まない低温焼成セラミックス基板の焼成等においても、効果的に収縮抑制を行うことが可能であり、しかも、焼成後に拘束シート（収縮抑制シート）を容易に除去することができ、残渣による品質の低下を抑えることが可能である。

以下、本発明を適用した多層セラミックス基板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

本発明の製造方法において、多層セラミックス基板を作製するには、先ず、焼成後に各セラミック層となる基板用グリーンシートを用意する。基板用グリーンシートは、セラミック粉末と有機ビヒクル等を混合して得られるスラリー状の誘電体ペーストを作り、これを例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）シート等の支持体上にドクターブレード法等によって成膜することにより形成する。

作製する多層セラミックス基板は、ガラス成分を実質的に含まない低温焼成セラミックス基板であり、その大部分が母材となるセラミックス粉末により構成されるが、低温焼成化のために焼結助材を含んでいることが好ましい。

母材となるセラミックス粉末としては任意のセラミックス粉末を用いることができるが、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）は、単体ではＱ・ｆ＝２０００００ＧＨｚ以上と極めてＱの値が大きく、誘電損失が非常に小さい材料の一つであり、比誘電率εｒも比較的低いことから、低誘電率セラミック材料として好適である。高周波帯域で使用される配線層を有する回路基板では、配線間容量に起因する信号遅延を低減するため低誘電率の基板が必要になる。さらに、高周波信号を減衰させないために高いＱ値を持つ多層セラミックス基板が必要になる。このような多層セラミックス基板の作製には、低誘電率セラミック材料（誘電体磁器組成物）が必要である。

前記母材となるセラミックス粉末としてＭｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）を用いることで、低誘電率且つ低誘電損失材料を実現することができる。なお、主成分を１００％Ｍｇ_２ＳｉＯ_４としてもよいが、例えば誘電率の調整のため必要に応じて公知の添加物を添加することも可能である。添加物としては、比誘電率εｒ＝１７前後を有するチタン酸マグネシウム（ＭｇＴｉＯ_３）や、比誘電率εｒ＝２００前後を有するチタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ_３）等を挙げることができる。この場合、両者ともＱ値がフォルステライトのＱ値よりも低いため、これら成分の添加により得られる基板のＱ値が低下する傾向にあり、添加量を十分考慮する必要がある。

Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）において、化学量論的な組成はＭｇＯ：ＳｉＯ_２＝２：１であるが、必ずしもこれに限らず、前記組成から外れていてもよい。ただし、前記組成が化学量論的な組成から大きく外れると所定の特性が得られなくなるおそれがあることから、ＭｇＯ：ＳｉＯ_２＝１．９：１．１〜２．１：０．９とすることが好ましい。

前記Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）は、熱膨張係数αの観点からも母材として好適である。Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）は熱膨張係数αが大きく、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）の比率を大きくすれば、熱膨張係数αの大きな多層セラミックス基板を実現することが可能になる。例えばガラスエポキシ基板等からなるプリント配線基板との熱収縮差により基板へ加わる応力を緩和するため、プリント配線基板と近い熱膨張係数を有する基板材料が求められているが、前記Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）の比率等を調整することで、ガラスエポキシ基板等のプリント配線基板と近い値（熱膨張係数αが９．０ｐｐｍ／℃以上）を実現することが可能である。

一方、前記焼結助材は、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）よりも低い温度で焼結するものであれば任意のものを使用することができ、各種酸化物から選択して使用すればよい。焼結助材の比率も任意であるが、本発明が製造対象とする多層セラミックス基板は、ガラス成分中にセラミックス成分が分散されたガラスセラミックスではなく、例えばＭｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）が焼結された低温焼成セラミックスであり、この点を考慮して焼結助材の比率を設定することが好ましい。

また、母材に前記Ｍｇ_２ＳｉＯ_４を用いた場合、焼成後の多層セラミックス基板の抗折強度が不十分となり、実用上大きな問題となるおそれがある。これを改善するために、前記焼結助材として、適正な酸化物を選定し添加することで、抗折強度の改善を図ることが好ましい。

本発明者らが前記観点から検討を重ねたところ、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｕＯ及びＲＯ（ただし、Ｒはアルカリ土類金属を表す。）を前記焼結助材として添加することが有効であることがわかった。したがって、本発明の多層セラミックス基板においては、これら４つの成分を前述の母材（Ｍｇ_２ＳｉＯ_４）に添加し、多層セラミックス基板の主組成とすることが好ましい。なお、主組成における各成分の添加量には、それぞれ最適範囲があり、所定の範囲内で添加することが好ましい。

先ず、ＺｎＯについては、添加量を８質量％〜２０質量％とすることが好ましい。すなわち、前記Ｍｇ_２ＳｉＯ_４の質量をａ、ＺｎＯの質量をｂ、Ｂ_２Ｏ_３の質量をｃ、ＣｕＯの質量をｄ、ＲＯの質量をｅとしたときに、全体の質量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）に対するＺｎＯの質量ｂの比率ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を８％〜２０％とすることが好ましい。ＺｎＯの添加量［ＺｎＯの質量ｂの比率ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が８質量％未満であると、所定の効果が得られず、抗折強度が不十分となるおそれがある。逆に、ＺｎＯの添加量［全体の質量に対するＺｎＯの質量ｂの比率ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が２０質量％を越えると、Ｑが低下し、Ｑ・ｆ＝２０００ＧＨｚ以上を達成することが難しくなるおそれがある。

Ｂ_２Ｏ_３については、添加量を３質量％〜１０質量％とすることが好ましい。すなわち、Ｂ_２Ｏ_３の質量をｃとしたときに、全体の質量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）に対するＢ_２Ｏ_３の質量ｃの比率ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を３％〜１０％とすることが好ましい。Ｂ_２Ｏ_３の添加量［全体の質量に対するＢ_２Ｏ_３の質量ｃの比率ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が３質量％未満であると、Ｑが低下し、Ｑ・ｆ＝２０００ＧＨｚ以上を達成することが難しくなるおそれがある。逆に、Ｂ_２Ｏ_３の添加量［全体の質量に対するＢ_２Ｏ_３の質量ｃの比率ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が１０質量％を越えると、基板密度が十分に得られなくなり、十分な強度が得られなくなる。

ＣｕＯについては、添加量を２質量％〜８質量％とすることが好ましい。すなわち、ＣｕＯの質量をｄとしたときに、全体の質量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）に対するＣｕＯの質量ｄの比率ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を２％〜８％とすることが好ましい。ＣｕＯの添加量［全体の質量に対するＣｕＯの質量ｄの比率ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が２質量％未満であると、基板密度が十分に得られないため、基板焼成温度をより高温とする必要がある。この場合、電極との同時焼成が困難になるため、基板用途が制限されることになる。逆に、ＣｕＯの添加量［全体の質量に対するＣｕＯの質量ｄの比率ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が８質量％を越えると、Ｑが低下し、Ｑ・ｆ＝２０００ＧＨｚ以上を達成することが難しくなるおそれがある。

ＲＯ（ただし、Ｒはアルカリ土類金属を表す。）については、添加量を１質量％〜４質量％とすることが好ましい。すなわち、ＲＯの質量をｅとしたときに、全体の質量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）に対するＲＯの質量ｅの比率ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を１％〜４％とすることが好ましい。ＲＯの添加量［全体の質量に対するＲＯの質量ｅの比率ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が１質量％未満であると、基板密度が十分に得られないため、基板焼成温度をより高温とする必要がある。この場合、電極との同時焼成が困難になるため、基板用途が制限されることになる。逆に、ＲＯの添加量［全体の質量に対するＲＯの質量ｅの比率ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）］が４質量％を越えると、Ｑが低下し、Ｑ・ｆ＝２０００ＧＨｚ以上を達成することが難しくなるおそれがある。

なお、前記ＲＯにおいて、Ｒ（アルカリ土類金属）は、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａを挙げることができる。前記ＲＯとして、これらアルカリ土類金属の酸化物の１種、あるいは２種以上を添加すればよい。

前述のように、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）を母材とし焼結助材として前記４つの成分（ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｕＯ及びＲＯ）を添加することにより、抗折強度を大幅に向上することができ、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）が有する誘電特性を生かすことができる。例えばＭｇ_２ＳｉＯ_４の質量をａ、ＺｎＯの質量をｂ、Ｂ_２Ｏ_３の質量をｃ、ＣｕＯの質量をｄ、ＲＯの質量をｅとしたときに、全体の質量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）に対するＺｎＯの質量ｂの比率ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を８％〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３の質量ｃの比率ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を３％〜１０％、ＣｕＯの質量ｄの比率ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を２％〜８％、ＲＯの質量ｅの比率ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を１％〜４％とすることで、抗折強度が１００ＭＰａ以上で、比誘電率εｒが７±１、且つＱ・ｆが２０００ＧＨｚ以上の多層セラミックス基板を提供することが可能である。

また、全体の質量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）に対するＺｎＯの質量ｂの比率ｂ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を１２％〜２０％、Ｂ_２Ｏ_３の質量ｃの比率ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を３％〜９％、ＣｕＯの質量ｄの比率ｄ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を４％〜８％、ＲＯの質量ｅの比率ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ）を２％〜４％とすることで、抗折強度２００ＭＰａ以上を実現することが可能である。

以上が基板用グリーンシートの形成に用いられる母材及び焼結助材の構成であるが、基板用グリーンシートの形成に際しては、Ａｌ_２Ｏ_３を７体積％以下（零は含まず。）の割合で、あるいはＺｎＡｌ_２Ｏ_４を２５体積％以下（零は含まず。）の割合で添加してもよい。これらを添加することで、抗折強度のより一層の改善を図ることが可能である。

ここで、添加するＡｌ_２Ｏ_３の添加量は、主組成に対して７体積％以下とすることが好ましい。前記Ａｌ_２Ｏ_３の添加量が７体積％を越えると、抗折強度が却って低下するおそれがある。Ａｌ_２Ｏ_３の含有量（添加量）のより好ましい範囲としては、１体積％〜７体積％である。また、加えるＡｌ_２Ｏ_３粉末は、できる限り平均粒径が小さいことが好ましい。平均粒径の小さなＡｌ_２Ｏ_３粉末を用いることで、抗折強度の改善効果を大きなものとすることができる。具体的には、使用するＡｌ_２Ｏ_３粉末の平均粒径は、１．０μｍ以下とすることが好ましい。

ＺｎＡｌ_２Ｏ_４を添加する場合、その添加量は、主組成に対して２５体積％以下とすることが好ましい。ＺｎＡｌ_２Ｏ_４の添加量が２５体積％を越えると、抗折強度が却って低下するおそれがある。ＺｎＡｌ_２Ｏ_４の含有量（添加量）のより好ましい範囲としては、５体積％〜２０体積％である。ＺｎＡｌ_２Ｏ_４の添加は、Ａｇ導体周辺部の変色防止にも効果的である。ＺｎＡｌ_２Ｏ_４を添加することで、Ａｇ導体を同時焼成した場合においても、導体周辺部が茶色に変色することがなくなる。

前述の基板用グリーンシートの作製に際しては、必要に応じてビアホールや導体パターン（電極パッド等）、さらには電子素子（インダクタやキャパシタ等）を作り込んでおく。例えば、ビアホールを形成する場合、基板用グリーンシートの形成後、所定の位置に貫通孔を形成する。前記貫通孔は、積層後に連通してビアホールを構成するものであり、通常は円形の孔として形成される。勿論、これに限らず、前記の通り、例えば楕円形、長円形、正方形や長方形の角部を丸くしたもの、さらにはこれらを組み合わせた形状等、任意の形状とすることができる。

電極パッドは、前記貫通孔に対応して、その周囲に導電ペーストにより円環状の導電パターンとして形成する。貫通孔が円形の場合、電極パッドも貫通孔の周囲に同心円形状に形成するが、貫通孔の形状が円形でない場合には、電極パッドの形状も貫通孔の形状に合わせればよい。また、前記導電ペーストによる電極パッドの形成に際しては、前記貫通孔の内部にも導電ペーストを充填する。

前記導電ペーストは、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有機ビヒクルとを混練することにより調製されるものである。有機ビヒクルは、バインダと溶剤を主たる成分とするものであり、前記導電材料との配合比等は任意であるが、通常はバインダ１〜１５質量％、溶剤が１０〜５０質量％となるように導電材料に対して配合される。導電ペーストには、必要に応じて各種分散剤や可塑剤等から選択される添加物が添加されていてもよい。

前記の基板グリーンシートを準備した後、図１に示すように、これを重ねて積層体とする。本実施形態の場合、８枚の基板用グリーンシート１ａ〜１ｈを積層して積層体１を構成するようにしている。

これを焼成して多層セラミック基板とするが、焼成に際しては、図１（Ａ）に示すように、積層体１の両面に第１収縮抑制シート２及び第２収縮抑制シート３を重ねて配置する。第１収縮抑制シート２は積層体１と接して配置され、第２収縮抑制シート３はその外側に配置される。積層状態を図１（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）に示すように、焼成時には、前記基板用グリーンシート１ａ〜１ｈを積層した積層体１の両側に前記収縮抑制用グリーンシート３，４が配され、その外側にそれぞれ収縮グリーンシート２，５が配された形になる。

ここで、前記第１収縮抑制シート２は、トリジマイトを主成分として構成されている。トリジマイトの構成成分であるＳｉＯ_２は、極めて単純な組成を有する化合物であるが、温度によって様々な結晶構造を有し、同質多像と称される。各々の結晶状態（変態）としては、石英（α−石英、β−石英）、クリストバライト、トリジマイト等が代表的である。これらの中で、前記トリジマイトは、石英やクリストバライトとは熱膨張率の挙動が異なり、多層セラミック基板の無収縮焼成方法において、無収縮材料として好適である。

前記トリジマイトは、熱膨張係数が約４０ｐｐｍ／℃と大きく、焼成過程においては基板用グリーンシート１の面積を拡大する方向に作用する。一方、基板用グリーンシート１は面内方向において収縮しようとし、結果として焼成前と焼成後の寸法変化が相殺され、面内方向において収縮のない多層セラミックス基板が得られることになる。

なお、第１収縮抑制シート２の収縮抑制材としてトリジマイトを使用した場合、基板用グリーンシートとの熱膨張率差が大きすぎると、基板用グリーンシート１の焼結前に第１収縮抑制シート２が剥がれてしまうことがある。これを防ぐため、基板用グリーンシート１の焼成温度で焼結しない任意の酸化物を加えて熱膨張係数を調節し、焼結後に第１収縮抑制シート２が自然に剥がれるようにすることも可能である。

一方、第２収縮抑制シート３は、焼成温度域では焼結することのないシートである。したがって、例えば高温焼成セラミックス材料を含み、焼結助材を含まないシートが用いられる。高温焼成セラミックス材料としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やジルコニア（ＺｒＯ_２）等も使用可能であるが、例えば基板用グリーンシート１の母材としてＭｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）を用いた場合には、第２収縮抑制シート３をＭｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）により形成することも可能である。

焼成に際しては、先ず脱バインダを行い、その後、所定の温度で焼成を行う。焼成は、空気中のような酸素を含む雰囲気中で行うことが好ましい。焼成温度は任意に設定することができるが、前記焼結助材を添加することで低温焼成化が可能であり、電極の融点以下の温度（例えば１０００℃以下）で焼成することができる。

また、焼成の際には、積層体１の両面に第１収縮抑制シート２及び第２収縮抑制シート３を配した被焼成体１０をセッター上に載置して焼成を行うが、例えば図２に示すように、被焼成体１０の上下に例えば多孔質アルミナ板等により形成されたセッター板１１ａ，１１ｂを配置し、これらセッター板１１ａ，１１ｂで被焼成体１０を挟み込んだ状態で焼成を行うようにしてもよい。これにより、焼成過程において反り等が発生するのを防止することができる。

以上のように、本発明においては、基板用グリーンシート１ａ〜１ｈの積層体１の両面に、第１収縮抑制シート２及び第２収縮抑制シート３を重ねた状態で焼成を行うようにしているので、例えばガラス成分を実質的に含まない低温焼成セラミックス基板の焼成等においても、効果的に収縮抑制を行うことが可能であり、寸法精度に優れた多層セラミックス基板を製造することができる。また、焼成後には、拘束シート（第１収縮抑制シート２や第２収縮抑制シート３）を容易に除去することができ、残渣による品質の低下を抑えることが可能である。

以下、本発明を適用した具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。

実施例
母材であるセラミックス粉末と焼結助材を有機バインダー及び有機溶剤と混合した後、ドクターブレード法によりシート化して、厚さ１２５μｍのセラミックグリーンシート（基板用グリーンシート）を作製した。母材としては、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）を用いた。焼結助材としては、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＣｕＯ、ＣａＯを用い、母材と焼結助材を合わせた主組成においてＺｎＯ：１６質量％、Ｂ_２Ｏ_３：６質量％、ＣｕＯ：４質量％、ＣａＯ：２質量％となるように配合した。また、抗折強度改善のために、ＺｎＡｌ_２Ｏ_４を主組成に対して１０体積％の割合で加えた。

一方、収縮抑制材として準備したトリジマイトを同じく有機バインダー及び有機溶剤と混合し、ドクターブレード法によりシート化して厚さ１２５μｍの第１収縮抑制シートを作製した。同様に、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４（フォルステライト）を有機バインダー及び有機溶剤と混合し、ドクターブレード法によりシート化して厚さ１２５μｍの第２収縮抑制シートを作製した。

多層セラミック基板の各層を形成する基板用グリーンシートに、それぞれスルーホールを形成する貫通孔を穿孔するとともに導体ペーストを充填し、さらに必要に応じてインダクタやキャパシタ等の素子を形成したり各素子を接続する導体パターン部分を設け、計８枚の基板用グリーンシートを積層して積層体とした。そして、この積層体の両面に前記第１収縮抑制シートを重ね、さらにその外側に第２収縮抑制シートを積層した。

このようにして得られた積層体を通常の上下パンチが平坦な金型に入れて７００ｋｇ／ｃｍ^２にて７分加圧した後、セッター板上に載せ、覆いを設置することなく脱バインダを行った。脱バインダは昇温速度２０℃／分とし、２６０℃で４時間行った。次いで、積層体上にもセッター板を重ね、焼成を行った。焼成温度は９４０℃、前記温度での焼成時間は４時間とした。

その結果、得られた焼成基板（多層セラミックス基板）のＸ−Ｙ面での縮率は、Ｘ＝０．４９％、Ｙ＝０．３５％であった。また、焼成後、第１収縮抑制シートや第２収縮抑制シートの焼成物は、簡単に剥離除去することができ、洗浄することでほとんど残渣は残っていなかった。

比較例１
基板用グリーンシートの積層体の両面に第１収縮抑制シートのみを重ね、他は実施例と同様に焼成を行った。得られた焼成基板（多層セラミックス基板）のＸ−Ｙ面での縮率は、Ｘ＝１９．９５％、Ｙ＝２０．５１％と極めて大きな値であった。

比較例２
基板用グリーンシートの積層体の両面に第２収縮抑制シートのみを重ね、他は実施例と同様に焼成を行った。得られた焼成基板（多層セラミックス基板）のＸ−Ｙ面での縮率は、Ｘ＝７．０８％、Ｙ＝７．１９％であり、十分な寸法精度を得ることはできなかった。また、焼成後の多層セラミックス基板表面に薄い膜状の残渣が残り、表面導体の導電性に問題があった。

比較例３
基板用グリーンシートの積層体の両面に第２収縮抑制シートを重ね、その外側に第１収縮抑制シートを重ね、他は実施例と同様に焼成を行った。得られた焼成基板（多層セラミックス基板）のＸ−Ｙ面での縮率は、Ｘ＝０．７３％、Ｙ＝０．６６％であり、ある程度の収縮抑制効果は得られたが、焼成後の多層セラミックス基板表面に薄い膜状の残渣が残り、表面導体の導電性を損なう結果になった。

基板用グリーンシートの積層体への第１収縮抑制シート及び第２収縮抑制シートの積層状態の一例を示すものであり、（Ａ）は一部積層した状態を示す概略断面図、（Ｂ）は積層状態を示す概略断面図である。 被焼成体を上下のセッター板で挟み込んだ状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 基板用グリーンシート、２ 第１収縮抑制シート、３ 第２収縮抑制シート

Claims (5)

1. 複数の基板用グリーンシートを積層し、積層された基板用グリーンシートの積層体の両面に収縮抑制シートを配して焼成する多層セラミックス基板の製造方法であって、
   前記多層セラミックス基板がガラス成分を実質的に含まない低温焼成セラミックス基板であり、
   前記収縮抑制シートとして、前記積層体と接してトリジマイトを含みガラス成分を実質的に含まない第１収縮抑制シートを配するとともに、その外側に前記焼成の際の焼成温度域では焼結することのない第２収縮抑制シートを重ねて配し、前記焼成を行うことを特徴とする多層セラミックス基板の製造方法。
2. 前記第２収縮抑制シートは、Ｍｇ_２ＳｉＯ_４を含み、焼結助材を含まないことを特徴とする請求項１記載の多層セラミックス基板の製造方法。
3. 前記基板用グリーンシートがＡｌ_２Ｏ_３及びＺｎＡｌ_２Ｏ_４から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１または２記載の多層セラミックス基板の製造方法。
4. １０００℃以下の温度で焼成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の多層セラミックス基板の製造方法。
5. 前記第１収縮抑制シート及び第２収縮抑制シートを重ねた積層体をセッターに挟み込んだ状態で前記焼成を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の多層セラミックス基板の製造方法。

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